KR-102961955-B1 - 압력 완화 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 기기

Abstract

본 발명의 실시예에서는 압력 완화 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 기기를 제공하는 바, 배터리 기술 분야에 속한다. 여기서, 압력 완화 장치는 압력 완화 본체 및 노치홈을 포함한다. 압력 완화 본체는 압력 완화부를 포함하고, 압력 완화부는, 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계 값에 도달할 경우 오픈되어, 배터리 셀 내부의 압력을 완화하도록 구성되며, 압력 완화부는 제1 방향의 일측에 제1 개방측이 형성되고, 압력 완화부는 제2 방향의 양측에 제2 개방측 및 제3 개방측이 각각 형성되며, 제1 방향은 제2 방향에 수직된다. 노치홈은 압력 완화 본체에 설치되고, 노치홈은 압력 완화부를 한정하며, 노치홈은 제1 호형 홈 및 제2 호형 홈을 포함하고, 제1 호형 홈은 제1 개방측에서 제2 개방측으로 연장되며, 제2 호형 홈제1 개방측에서 제3 개방측으로 연장된다. 제1 호형 홈 및 제2 호형 홈의 호형 설계는, 압력 완화부가 대면적으로 오픈되지 않는 상황이 쉽게 발생하지 않으므로, 배터리 셀의 안전성을 향상한다.

Inventors

• 구, 밍구앙
• 천, 샤오보
• 왕, 쉐후이
• 하오, 유창
• 가오, 슝웨이

Assignees

• 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 (홍콩) 리미티드

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20210928

Claims (19)

1. 배터리 셀을 위한 압력 완화 장치로서, 압력 완화부를 포함하는 압력 완화 본체; 및 상기 압력 완화 본체에 설치되는 노치홈을 포함하되, 상기 압력 완화부는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계 값에 도달할 경우 오픈되어, 상기 배터리 셀 내부의 압력을 완화하도록 구성되며, 상기 압력 완화부는 제1 방향의 일측에 제1 개방측이 형성되고, 상기 압력 완화부는 제2 방향의 양측에 제2 개방측 및 제3 개방측이 각각 형성되며, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직되고; 상기 노치홈은 상기 압력 완화부를 한정하며, 상기 노치홈은 제1 호형 홈 및 제2 호형 홈을 포함하고, 상기 제1 호형 홈은 상기 제1 개방측에서 상기 제2 개방측으로 연장되며, 상기 제2 호형 홈은 상기 제1 개방측에서 상기 제3 개방측으로 연장되고; 상기 노치홈은 제1 홈을 포함하고, 상기 제1 홈은 상기 제2 방향을 따라 연장되어 상기 압력 완화부의 상기 제1 개방측에 위치하며, 상기 제1 호형 홈과 상기 제2 호형 홈이 상기 제1 홈을 통해 연결되고, 상기 제1 호형 홈 및 상기 제2 호형 홈은 모두 상기 제1 홈과 접하고, 상기 압력 완화 본체는, 상기 배터리 셀의 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간; 및 상기 수용 공간을 한정하는 벽을 포함하되, 상기 노치홈은 상기 벽의 내부 표면 또는 외부 표면에 설치되고; 상기 벽은 원주벽을 포함하고, 상기 노치홈은 상기 원주벽의 내부 표면 또는 외부 표면에 설치되고; 상기 원주벽은 원기둥형이고, 상기 원주벽의 연장 방향과 상기 제1 홈이 연장되는 제2 방향의 각도는 45도보다 작고; 상기 제1 방향은 상기 원주벽의 원주 방향인 압력 완화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노치홈은 제1 홈을 더 포함하고, 상기 제1 홈은 상기 제2 방향을 따라 연장되며, 상기 제1 호형 홈은 상기 제1 홈을 통해 상기 제2 호형 홈에 연결되는 압력 완화 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 호형 홈 및 상기 제2 호형 홈은 모두 상기 제1 홈과 접하는 압력 완화 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 호형 홈의 상기 제2 개방측과 멀리 떨어진 일단은 상기 제2 호형 홈의 상기 제3 개방측과 멀리 떨어진 일단에 연결되는 압력 완화 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 노치홈은 제2 홈 및 제3 홈을 더 포함하고; 상기 제2 홈은 상기 제1 호형 홈의 상기 제2 호형 홈과 멀리 떨어진 일단에서 상기 제1 개방측과 등진 방향으로 연장되며, 상기 제3 홈은 상기 제2 호형 홈의 상기 제1 호형 홈과 멀리 떨어진 일단에서 상기 제1 개방측과 등진 방향으로 연장되는 압력 완화 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 홈과 상기 제1 호형 홈은 접하고, 상기 제3 홈과 상기 제2 호형 홈은 접하는 압력 완화 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제2 홈 및 상기 제3 홈은 모두 상기 제1 방향을 따라 연장되는 압력 완화 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 방향에서, 상기 제1 호형 홈 및 상기 제2 호형 홈은 상기 압력 완화 본체에 대칭되게 분포되는 압력 완화 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서, 상기 원주벽의 연장 방향은 상기 제2 방향과 일치한 압력 완화 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 벽에는 노치 그룹이 설치되고, 상기 노치 그룹은 상기 제1 방향을 따라 이격 설치되는 두 개의 상기 노치홈을 포함하며, 상기 노치 그룹 중의 하나의 상기 노치홈에 의해 한정된 상기 압력 완화부의 상기 제1 개방측은 다른 하나의 상기 노치홈에 의해 한정된 상기 압력 완화부의 상기 제1 개방측을 등지고 설치되는 압력 완화 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 원주벽은 그 연장 방향의 양단이 개방된 중공 구조이며, 상기 원주벽에는 그 원주 방향을 따라 복수 개의 상기 노치 그룹이 이격 설치되는 압력 완화 장치.
15. 배터리 셀로서, 제1항 내지 제8항 및 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 압력 완화 장치를 포함하는 배터리 셀.
16. 배터리로서, 제15항에 따른 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀을 수용하기 위한 박스 본체를 포함하는 배터리.
17. 전기 기기로서, 제16항에 따른 배터리를 포함하는 전기 기기.
18. 압력 완화 장치의 제조 방법으로서, 압력 완화 본체를 제공하는 단계; 상기 압력 완화 본체에서 노치홈을 가공하는 단계를 포함하되, 상기 노치홈은 압력 완화부를 한정하며, 상기 압력 완화부는, 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계 값에 도달할 경우 오픈되어, 상기 배터리 셀 내부의 압력을 완화하도록 구성되며, 상기 압력 완화부는 제1 방향의 일측에 제1 개방측이 형성되고, 제2 방향의 양측에 제2 개방측 및 제3 개방측이 각각 형성되며, 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직되고, 상기 노치홈은 제1 호형 홈 및 제2 호형 홈을 포함하고, 상기 제1 호형 홈은 상기 제1 개방측에서 상기 제2 개방측으로 연장되며, 상기 제2 호형 홈은 상기 제1 개방측에서 상기 제3 개방측으로 연장되고; 상기 노치홈은 제1 홈을 포함하고, 상기 제1 홈은 상기 제2 방향을 따라 연장되어 상기 압력 완화부의 상기 제1 개방측에 위치하며, 상기 제1 호형 홈과 상기 제2 호형 홈이 상기 제1 홈을 통해 연결되고, 상기 제1 호형 홈 및 상기 제2 호형 홈은 모두 상기 제1 홈과 접하고, 상기 압력 완화 본체는, 상기 배터리 셀의 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간; 및 상기 수용 공간을 한정하는 벽을 포함하되, 상기 노치홈은 상기 벽의 내부 표면 또는 외부 표면에 설치되고; 상기 벽은 원주벽을 포함하고, 상기 노치홈은 상기 원주벽의 내부 표면 또는 외부 표면에 설치되고; 상기 원주벽은 원기둥형이고, 상기 원주벽의 연장 방향과 상기 제1 홈이 연장되는 제2 방향의 각도는 45도보다 작고; 상기 제1 방향은 상기 원주벽의 원주 방향인 압력 완화 장치의 제조 방법.
19. 삭제

Description

압력 완화 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 기기 본 발명은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로 말하자면, 압력 완화 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 기기에 관한 것이다. 배터리는 휴대폰, 노트북, 전기 스쿠터, 전동 자동차, 전동 비행기, 전동 기선, 전동 장난감 자동차, 전동 장난감 기선, 전동 장난감 비행기 및 전동 공구 등과 같은 전자 기기에 광범위하게 사용된다. 배터리 기술의 발전에서, 배터리 셀의 성능을 향상하는 외에도, 안전 문제 역시 고려해야 할 문제이다. 따라서 배터리 셀의 안전성을 어떻게 향상할 것인가 하는 것은 배터리 기술에서 하나의 해결해야 할 문제이다. 본 발명의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 아래에 실시예에 사용되어야 하는 도면을 간단히 소개할 것이며, 이해해야 할 것은 이하 도면은 본 발명의 일부 실시예를 도시할 뿐 범위에 대한 한정으로 간주하여서는 안되며, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 진보성 창출에 힘을 쓰지 않는 전제하에 또한 이러한 도면으로부터 다른 관련된 도면을 얻을 수 있을 것이다. 도 1은 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 차량의 구조 모식도이다. 도 2는 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 배터리의 구조 모식도이다. 도 3은 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 분해도이다. 도 4는 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 압력 완화 장치의 부분 도면이다. 도 5는 본 발명의 다른 일부 실시예에서 제공하는 압력 완화 장치의 부분 도면이다. 도 6은 본 발명의 또 다른 일부 실시예에서 제공하는 압력 완화 장치의 부분 도면이다. 도 7은 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 압력 완화 장치의 구조 모식도이다. 도 8은 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 압력 완화 장치의 제조 방법의 흐름도이다. 도 9는 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 압력 완화 장치의 제조 기기의 예시적인 블록도이다. 본 발명의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 장점을 더욱 명확해지도록 하기 위해, 이하 본 발명의 실시예의 첨부 도면을 결합하여 본 발명의 실시예의 기술적 해결수단을 명확하고 완전하게 설명하되 설명된 실시예는 단지 본 발명의 일부 실시예이며 전체 실시예가 아님은 분명하다. 본 발명의 실시예를 기반으로, 본 기술분야의 통상의 기술자들이 발명적 노력을 하지 않은 전제 하에 획득한 모든 다른 실시예들은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 달리 정의되지 않는 한, 본문에 사용되는 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명의 실시예의 통상의 기술자의 일반적인 이해와 동일한 의미를 갖는다. 본문에 사용되는 용어는 본 발명의 실시예의 목적을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며; 본 발명의 명세서와 특허청구범위 및 도면의 설명 중의 용어 “포함” 및 “구비” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적 포함을 포함하도록 의도된다. 본 발명의 명세서와 특허청구범위 및 도면의 설명 중의 용어 “제1”, “제2” 등은 상이한 대상을 구별하기 위한 것이고, 특정된 순서 또는 주요하거나 차요한 관계를 설명하는 데 사용되는 것은 아니다. 본 발명에서 언급된 “실시예”는 실시예와 결합하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서 각 부분에 기재된 해당 문구는 반드시 동일한 실시예를 가리키는 것이 아닐 수 있고, 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적이거나 대안적인 실시예도 아니다. 본 발명의 설명에서 달리 명시적으로 지정되고 한정되지 않는 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “부착”은 넓은 의미로 이해되어야 함에 유의해야 하며, 예를 들어 고정 연결이거나 탈착 가능 연결 또는 일체형 연결일 수도 있으며; 직접 연결이거나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수도 있으며, 2개의 구성요소 내부의 연통일 수 있다. 당업자라면 구체적인 상황에 따라 본 발명에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 상이한 실시예에서 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 간략화를 위하여 생략한다. 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예에서 다양한 구성요소의 두께, 길이, 폭과 같은 사이즈, 및 통합 장치의 전체 두께, 길이 및 폭과 같은 사이즈는 단지 예시적인 설명으로, 본 발명에 대해 어떠한 제한도 구성하지 않아야 함을 이해해야 한다. 본 발명에 기재된 "복수"는 둘 이상(둘을 포함함)을 의미한다. 본 발명에서, 배터리 셀은 리튬 이온 2차 배터리, 리튬 이온 1차 배터리, 리튬-황 배터리, 나트륨-리튬 이온 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리 등을 포함할 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원통형, 편평형, 직육면체 또는 다른 형상 등일 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다. 배터리 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라 원기둥형 배터리 셀, 직육면체 배터리 셀 및 소프트 팩 배터리 셀 등 3가지로 분류하고, 본 발명의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다. 본 발명의 실시예에서 언급된 배터리는 하나 이상의 배터리 셀을 포함하여 더 높은 전압 및 용량을 제공하는 단일한 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 발명에서 언급된 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 이상의 배터리 셀을 패키징하기 위한 박스 본체를 포함한다. 박스 본체는 액체 또는 다른 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 배터리 셀은 전극 어셈블리 및 전해액을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극편, 음극편 및 세퍼레이터로 구성된다. 배터리 셀은 주로 양극편과 음극편 사이에서 금속 이온의 이동에 의거하여 작동된다. 양극편은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코딩되며, 양극 활물질층이 코딩되지 않은 집전체는 양극 활물질층이 코딩된 집전체로부터 돌출되고, 양극 활물질층이 코딩되지 않은 집전체는 적층 후 양극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 철 인산염, 삼원 리튬 또는 망간산 리튬 등일 수 있다. 음극편은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되며, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 집전체로부터 돌출되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 적층 후 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질은 탄소 또는 실리콘 등일 수 있다. 고전류로 인한 브레이크가 발생하지 않도록 보장하기 위해, 양극 탭의 개수는 복수 개로 함께 적층되며, 음극 탭의 개수는 복수 개로 함께 적층된다. 세퍼레이터의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등일 수 있다. 이외에, 전극 어셈블리는 권취식 구조 또는 적층식 구조일 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 배터리 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전율 등 성능 파라미터와 같이 여러 측면의 설계 요소를 함께 고려해야 하고, 이 밖에, 배터리의 안전성도 고려해야 한다. 배터리 셀에서, 배터리 셀의 안전성을 보장하기 위해, 일반적으로 배터리 셀에 압력 완화 장치를 설치하고, 압력 완화 장치를 통해 배터리 셀 내부의 압력을 완화하여, 배터리 셀의 안전성을 보장한다. 발명자는 비록 배터리 셀에 압력 완화 장치가 설치될지라도, 배터리 셀에 화재 발생, 폭발의 위험이 여전히 나타날 수 있다는 것을 발견하였다. 발명자는 자세한 연구 끝에, 현재의 압력 완화 장치는 일반적으로 압력 완화 본체에 노치홈을 설치하고, 압력 완화 시, 압력 완화 본체의 압력 완화부가 노치홈의 위치에서 갈라져, 배터리 셀 내부의 배출물을 배출하여, 압력 완화의 목적에 도달한다. 노치홈은 상이한 방위에 위치한 여러 홈 구간으로 구성되고, 두 개의 홈 구간 사이가 직각을 넘기면, 압력 완화부가 한 방위에서 홈 구간이 갈라진 후, 다른 방위의 홈 구간이 지속적으로 갈라지지 않게 되어, 압력 완화부가 대면적으로 오픈되지 않는 상황이 발생하여, 압력 완화 효율이 낮고, 배터리 셀 열폭주 시 그 내부의 배출물이 제때에 배출되지 않아 화재 발생, 폭발의 상황이 발생하며, 안전성 문제가 존재한다. 이에 감안하여, 본 발명의 실시예에서는 압력 완화 장치를 제공하는 바, 압력 완화 본체에 노치홈을 설치하고, 노치홈은 압력 완화부를 한정하며, 압력 완화부는 제1 방향의 일측에 제1 개방측이 형성되고, 압력 완화부는 제2 방향의 양측에 제2 개방측 및 제3 개방측이 각각 형성되며, 제1 방향은 제2 방향에 수직되고, 여기서, 노치홈은 제1 호형 홈 및 제2 호형 홈을 포함하고, 제1 호형 홈은 제1 개방측에서 제2 개방측으로 연장되며, 제2 호형 홈은 제1 개방측에서 제3 개방측으로 연장된다. 이러한 압력 완화 장치에서, 노치홈 중의 제1 호형 홈 및 제2 호형 홈의 호형 설계는, 압력 완화부가 오픈되는 과정에서, 압력 완화부는 제1 개방측에서 제1 호형 홈 및 제2 호형 홈을 따라 제2 개방측 및 제3 개방측으로 각각 평활적으로 갈라지며, 압력 완화부는 비교적 큰 압력 완화 면적을 구비하고, 압력 완화부가 대면적으로 오픈되지 않는 상황이 쉽게 발생하지 않으므로, 배터리 셀의 안전성을 향상한다. 본 발명의 실시예에서 서술되는 기술적 해결수단은 배터리 셀, 배터리 및 배터리를 사용하는 전기 기기에 적용된다. 전기 장치는 차량, 휴대폰, 휴대용 기기, 노트북 컴퓨터, 선박, 우주선, 전기 장난감, 전기 공구 등일 수 있다. 차량은 휘발유 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 항속거리연장형 자동차 등일 수 있다; 우주체는 비행기, 로켓, 우주비행체, 우주선 등을 포함한다. 전기 장남감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감