KR20220137061A - 배터리 팩 및 차량 - Google Patents

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Abstract

배터리 팩(200)과 차량(300). 배터리 팩(200)은 차량(300)에 고정되고 차량(300)에 전기 에너지를 공급하기 위해 사용된다. 배터리 팩(200)은 적어도 하나의 단일-셀 배터리(100)를 포함하는 배터리 어레이(21)를 포함한다. 단일-셀 배터리(100)는 전류를 인출하기 위해 사용되는 전극 단자들(141, 142)을 포함한다. 차량(300)의 전방으로부터 후방으로의 방향은 제1 방향(A)이다. 전극 단자들(141, 142)이 제1 방향(A)에 평행한 방향을 향해 배향됨으로써, 전극 단자들이 충격을 받을 가능성이 감소하고, 안전성이 향상된다.

Description

배터리 팩 및 차량
본 출원은 2020년 2월 18일자로 BYD Co., Ltd.에 의해 출원된 "BATTERY PACK AND VEHICLE"이라는 명칭의 중국 특허 출원 제202010099365.X호에 대한 우선권을 주장한다.
본 개시내용은 차량 제조의 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 차량에 관한 것이다.
현재, 전기 차량의 전력 배터리 팩은 일반적으로 다수의 셀을 포함한다. 셀들 각각은 전류를 인출하기 위한 전극 단자들을 포함한다. 전체 차량 내의 셀들의 배열은 일반적으로 공간 제한을 받고, 따라서 공간 이용의 최대화 및 셀들의 안전성의 관점에서 특성이 부족하다.
관련 기술에서, 셀들의 전극 단자들이 전기 차량의 높이 방향을 향해 배향될 때, 배터리 팩은 전기 차량의 제한된 높이의 결과로서 전기 차량의 바닥에만 배치될 수 있다. 셀들의 안전성을 위해, 셀들의 전극 코어들은 가능한 한 높게 배열될 필요가 있다. 그러나, 승객 객실의 공간 및 전체 차량의 무게 중심의 안정성을 고려하여, 셀들은 과도하게 높게 배열될 수 없고, 이는 셀들의 배열을 복잡하게 한다. 또한, 셀들의 전극 단자들이 차량의 측면 방향, 즉 도어 방향을 향해 배향될 때, 전기 차량의 제한된 폭으로 인해, 전기 차량의 본체가 측면 방향으로 충격을 받으면, 셀들의 전극 단자들은 직접 충격을 받기 쉽고, 이는 셀들에 대한 단락과 같은 비교적 해로운 손상을 야기할 가능성이 있다.
본 개시내용은 종래 기술의 기술적 문제점들 중 적어도 하나를 해결하는 것을 목표로 한다. 본 개시내용은 내부의 전극 단자들이 충격을 받을 가능성이 더 적은 배터리 팩을 제공한다.
본 개시내용은 상기 배터리 팩을 갖는 차량을 추가로 제공한다.
본 개시내용의 배터리 팩은 차량에 고정되고, 차량에 전기 에너지를 제공하도록 구성되고, 셀 어레이들을 포함한다. 셀 어레이는 적어도 하나의 셀을 포함한다. 셀은 전류를 인출하기 위한 전극 단자들을 포함한다. 제1 방향은 차량의 전후 방향으로서 정의된다. 전극 단자들은 제1 방향에 평행하게 배향된다.
본 개시내용에서, 셀의 전극 단자들은 차량의 전후 방향에 평행하게 배향되어, 전극 단자들은 차량의 전방 또는 차량의 후방을 향해 배향된다. 전극 단자들이 차량의 측면을 향해 배향되는 관련 기술과 비교하여, 비교적 큰 완충 공간이 셀들의 전극 단자들과 차량 본체 사이에 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 차량의 본체가 충격을 받을 때 전극 단자들에 대한 충격이 완화될 수 있고, 전극 단자들이 충격을 받을 기회가 낮아짐으로써, 충격에 의해 야기되는 전극 단자들의 단락과 같은 비교적 해로운 셀 손상을 방지한다.
본 개시내용의 추가적인 양태들 및 장점들은 다음의 설명에서 부분적으로 제공되고, 다음의 설명에서 부분적으로 명백해지거나 본 개시내용의 실시를 통해 이해된다.
본 개시내용의 전술한 및/또는 추가 양태들 및 장점들은 이하의 첨부 도면들을 참조하여 이루어진 실시예들의 설명에서 명백해지고 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 차량에 고정된 배터리 팩의 3차원 개략 구조도이다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 배터리 팩의 3차원 개략 구조도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 셀 어레이의 3차원 개략 구조도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 셀의 3차원 개략 구조도이다.
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따른 셀의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 패키징 필름에 밀봉된 전극 코어 조립체의 개략도이다.
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 패키징 필름에 밀봉된 전극 코어 조립체의 다른 개략도이다.
도 8은 본 개시내용의 실시예에 따른 오목부가 상부에 형성된 금속 케이스의 제1 표면의 개략도이다.
도 9는 관련 기술의 단단한 물체에 의해 차량의 바닥이 충격을 받은 후의 배터리 팩 내의 셀에 대한 충격의 개략도이다.
도 10은 본 개시내용의 실시예에 따라 차량의 바닥이 단단한 물체에 의해 충격을 받은 후의 배터리 팩 내의 셀에 대한 충격의 개략도이다.
이하, 본 개시내용의 실시예들이 상세히 설명되고, 실시예들의 예들을 첨부 도면들에 도시하며, 설명 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 요소들 또는 동일하거나 유사한 기능들을 갖는 요소들은 동일하거나 유사한 참조 번호들로 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 개시내용은 배터리 팩(200)을 개시한다. 배터리 팩은 차량(300)에 고정되고 차량(300)에 전기 에너지를 제공하도록 구성된다. 구체적으로, 본 개시내용의 이 실시예에서, 배터리 팩(200)은 차량(300)의 바닥에 고정될 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 배터리 팩(200)은 차량의 전방 또는 차량의 후방에 배열될 수 있거나, 또는 차량의 상부에 또는 심지어 객실에 배열될 수 있다. 이는 구체적으로 제한되지 않는다. 배터리 팩(200)은 셀 어레이(21)를 포함한다. 셀 어레이(21)는 적어도 하나의 셀(100)을 포함한다. 셀 어레이(21)는 셀 어레이(21)의 전기 용량을 증가시키기 위해 다수의 셀(100)을 포함한다.
본 개시내용에서, 셀(100)은 전류를 인출하기 위한 전극 단자들을 포함한다. 제1 방향 A는 차량(300)의 전후 방향으로서 정의된다. 본 개시내용의 이 실시예에서, 셀(100)의 전극 단자들은 제1 방향 A에 평행하게 배향된다. 즉, 셀(100)의 전극 단자들은 차량의 전방을 향해 배향될 수 있거나, 또는 차량의 후방을 향해 배향될 수 있다.
차량의 전방으로부터 차량의 후방까지의 차량(300)의 길이는 차량(300)의 폭 및 높이보다 크다. 본 개시내용에서, 셀(100)의 전극 단자들은 차량(300)의 전방을 향해 배향된다. 대안적으로, 전극 단자들은 차량의 후방을 향해 배향된다. 대안적으로, 전극 단자들의 적어도 일부는 차량의 전방을 향해 배향되고, 전극 단자들의 다른 부분은 차량의 후방을 향해 배향된다. 따라서, 셀(100)의 전극 단자들과 차량(300) 본체의 케이스 사이에 비교적 큰 완충 공간이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 차량의 본체가 충격을 받을 때 전극 단자들에 대한 충격이 완화될 수 있고, 전극 단자들이 충격을 받을 가능성이 감소된다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 셀(100)의 길이는 제1 방향 A를 따라 연장된다. 즉, 셀(100)의 길이 방향은 차량(300)의 길이 방향과 동일하고, 이는 비교적 긴 셀(100)을 획득하는 것을 돕는다. 따라서, 셀(100)의 전기 용량이 증가된다. 또한, 셀(100)의 두께는 제1 방향 A에 수직인 제2 방향 B를 따라 연장되고, 다수의 셀(100)은 순차적으로 제2 방향 B를 따라 배열되어 셀 어레이(21)를 형성한다.
관련 기술에서, 셀의 전극 단자들은 차량의 측면 방향(즉, 제1 방향 A에 수직인 제2 방향 B)을 향해 배향된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 배터리 팩 내의 다수의 셀은 차량의 전후 방향(즉, 제1 방향 A)을 따라 배열된다. 따라서, 차량의 주행 동안, 차량의 바닥이 단단한 물체 C에 의해 충격을 받을 때, 바닥 위의 배터리 팩 내의 모든 셀이 충격을 받고 변형되고 파손될 수 있어서, 다수의 셀이 단락되어, 차량 및 승객들을 다치게 하는 경향이 있다.
관련 기술과 달리, 본 개시내용에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 셀은 차량의 전후 방향에 수직인 제2 방향 B를 따라 배열된다. 이러한 방식으로, 차량의 주행 동안, 차량의 바닥이 단단한 물체 C에 의해 충격을 받을 때, 더 적은 수의 셀이 외부 물체의 충격에 의해 영향을 받음으로써, 안전성을 향상시킨다. 도 9 및 도 10에 도시된 100b는 충격에 의해 영향을 받은 셀이다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 셀(100)의 길이는 제1 방향 A를 따라 연장되고, 셀(100)의 전극 단자들은 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)를 포함한다. 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 각각 셀(100)의 양극 단자 및 음극 단자 또는 음극 단자 및 양극 단자일 수 있다. 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 제1 방향 A으로 셀(100)의 단부에 배열된다. 제1 전극 단자(141)의 "제1"과 제2 전극 단자(142)의 "제2"는 단지 명칭들을 구별하기 위해 사용되고, 수량을 제한하기 위해 사용되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 전극 단자(141)와 하나 이상의 제2 전극 단자(142)가 배열될 수 있다.
다른 실시예들에서, 셀(100)의 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자는 셀(100) 상의 다른 포지션들에 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 단자와 제2 전극 단자는 제2 방향 B으로 셀(10)의 양측에 배열될 수 있다. 또한, 셀(100)의 길이 방향은 차량(300)의 길이 방향과 상이할 수 있다. 예를 들어, 셀(100)의 길이 방향은 셀(100)의 제1 전극 단자(141) 및 제2 전극 단자(142)가 차량(300)의 전후 방향에 평행하게 배향되는 한, 차량(300)의 폭 방향과 동일하거나, 또는 차량(300)의 높이 방향과 동일할 수 있다. 이러한 방식으로, 비교적 큰 완충 공간이 전극 단자들에 대해 획득될 수 있다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 제1 방향 A으로 셀(100)의 동일한 단부 상에 배열되고, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 제1 방향 A으로 차량(300)의 동일한 측면을 향해 배향된다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 둘 다 차량(300)의 전방을 향해 배향된다. 다른 실시예들에서, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 둘 다 차량(300)의 후방을 향해 배향된다.
다른 실시예들에서, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 제1 방향 A으로 셀(100)의 2개의 단부 상에 각각 위치된다. 즉, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 각각 차량(300)의 전방 및 차량의 후방을 향해 배향된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 셀 어레이(21)에서, 다수의 셀(100)은 제1 방향 A에 수직인 제2 방향 B를 따라 배열되고, 동일한 측면 상의 인접한 셀들(100)의 전극 단자들은 반대 극성들을 갖는다. 즉, 셀 어레이(21)에서, 셀들(100)의 일부의 제1 전극 단자들은 차량의 전방을 향해 배향되고, 그의 제2 전극 단자들은 차량의 후방을 향해 배향되고, 셀들(100)의 다른 것의 제1 전극 단자들은 차량의 후방을 향해 배향되고, 그의 제2 전극 단자들은 차량의 전방을 향해 배향된다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 제1 방향 A으로 셀(100)의 2개의 단부 상에 각각 위치되고, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 차량의 전방 및 차량의 후방을 향해 각각 배향된다. 이러한 방식으로, 셀(100)의 각각의 단부 상의 구조가 간단함으로써, 제조 및 장착을 용이하게 한다.
본 개시내용의 이러한 실시예에서, 전극 단자들에 충분한 완충 공간을 제공하기 위해, 차량(300)의 길이에 대한 셀(100)의 길이의 비율이 적절한 범위 내에 있는 것이 요구된다. 차량(300)의 길이에 대한 셀(100)의 길이의 비율은 0.2 내지 0.8의 범위일 수 있다. 본 개시내용의 이 실시예에서, 셀(100)은 실질적으로 직육면체이고, 셀(100)의 길이 L은 600mm 내지 2500mm(밀리미터)의 범위에 있다. 예를 들어, 길이는 800mm, 1000mm, 1500mm 등일 수 있다. 셀(100)의 길이가 범위 내에 있을 때, 셀(100)의 전체 구조는 표준화된 설계와 더 일치하고, 상이한 배터리 팩들(200)에서 사용될 수 있고, 넓은 응용 범위를 갖는다. 셀(100)의 두께는 제1 방향 A에 수직인 제2 방향 B(즉, 차량(300)의 폭 방향)를 따라 연장된다. 셀(100)의 두께 D는 10mm보다 클 수 있고, 예를 들어, 13mm 내지 75mm의 범위일 수 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 셀(100)은 금속 케이스(11) 및 금속 케이스(11) 내에 밀봉되고 제1 방향 A를 따라 순차적으로 배열되는 다수의 전극 코어 조립체(12)를 포함한다. 다수의 전극 코어 조립체(12)는 전극 코어 스트링을 형성하도록 직렬로 연결될 수 있고, 다수의 전극 코어 조립체(12) 각각은 적어도 하나의 전극 코어를 포함한다.
다수의 전극 코어 조립체(12) 각각은 전류를 인출하기 위한 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)을 포함한다. 전극 코어 조립체(12)는 전극 코어 조립체 본체(123) 및 전극 코어 조립체 본체(123)와 전기적으로 연결된 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)을 포함한다. 제1 전극(121)과 제2 전극(122)은 제1 방향 A를 따라 전극 코어 조립체 본체(123)의 2개의 측면 상에 각각 위치된다. 2개의 인접한 전극 코어 조립체(12)에 대해, 하나의 전극 코어 조립체(12)의 제1 전극(121)은 직렬 연결을 실현하기 위해 다른 전극 코어 조립체(12)의 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된다. 다수의 전극 코어 조립체(12)를 직렬로 연결함으로써, 셀(100)의 용량 및 전압이 개선될 수 있고, 제조 공정 및 비용이 감소될 수 있다.
이 실시예에서의 직렬 연결은 2개의 인접한 전극 코어 조립체(12) 사이의 직렬 연결일 수 있다. 구체적인 구현에서, 2개의 인접한 전극 코어 조립체(12) 상의 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 직접 연결될 수 있거나, 또는 추가의 전도성 컴포넌트에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 전극 코어 조립체(12)가 하나의 전극 코어만을 포함하는 경우, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)은 각각 전극 코어의 양의 탭 및 음의 탭 또는 음의 탭 및 양의 탭일 수 있다. 전극 코어 조립체가 다수의 전극 코어를 포함하는 경우, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)의 인출 부재는 전극 리드들일 수 있다. 제1 전극 단자(121)의 "제1"과 제2 전극 단자(122)의 "제2"는 단지 명칭들을 구별하기 위해 사용되고, 수량을 제한하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 전극 단자(121)와 하나 이상의 제2 전극 단자(122)가 배열될 수 있다.
금속 케이스(11)는 개구를 갖는 케이스 본체(111)와 커버 플레이트(112)를 포함한다. 커버 플레이트(112)는 케이스 본체(11)의 개구와 밀폐식으로 연결되어 밀폐식 수용 챔버를 공동으로 정의한다. 직렬 연결된 다수의 전극 코어 조립체(12)에 의해 형성된 전극 코어 스트링은 수용 챔버 내에 수용된다. 전극 코어 스트링의 2개의 단부는 각각 제1 전극과 제2 전극을 포함한다. 전극 코어 스트링의 제1 전극은 전극 코어 스트링의 일 단부 상에 위치된 전극 코어 조립체(12)의 제1 전극(121)이고, 전극 코어 스트링의 제2 전극은 전극 코어 스트링의 다른 단부 상에 위치된 전극 코어 조립체(12)의 제2 전극(122)이다.
일부 실시예들에서, 전극 코어 스트링의 2개의 단부 상에 위치된 제1 전극 및 제2 전극은 커버 플레이트(112)를 통해 인출되어, 셀(100)의 제1 전극 단자(141) 및 제2 전극 단자(142)를 각각 형성한다.
일부 구현들에서, 케이스 본체(111)는 2개의 단부 상에 개구들을 제공할 수 있고, 2개의 커버 플레이트(112)이 배열될 수 있다. 2개의 커버 플레이트(112)는 각각 케이스 본체(111)의 2개의 단부 상의 개구들과 밀폐식으로 연결되어 밀폐식 수용 챔버를 형성한다. 이러한 방식으로, 전극 코어 스트링의 2개의 단부 상에 위치된 제1 전극 및 제2 전극이 2개의 커버 플레이트(112)를 통해 각각 인출되어 셀(100)의 제1 전극 단자(141) 및 제2 전극 단자(142)를 각각 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 전극 단자(141) 및 제2 전극 단자(142)는 각각 제1 방향 A으로 셀(100)의 2개의 단부 상에 위치된다. 물론, 다른 실시예들에서, 전극 코어 스트링의 2개의 단부 상에 위치된 제1 전극 및 제2 전극은 동일한 커버 플레이트(112)를 통해 인출되어 셀(100)의 제1 전극 단자(141) 및 제2 전극 단자(142)를 각각 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 전극 단자(141) 및 제2 전극 단자(142)는 제1 방향 A으로 셀(100)의 동일 단부 상에 위치된다.
일부 다른 구현들에서, 케이스 본체(111)는 하나의 단부 상에만 개구를 제공할 수 있고, 하나의 커버 플레이트(112)가 배열될 수 있다. 하나의 커버 플레이트(112)는 케이스 본체(111)의 하나의 단부 상의 개구와 연결된다. 이러한 방식으로, 전극 코어 스트링의 2개의 단부 상에 위치된 제1 전극 및 제2 전극은 동일한 커버 플레이트(112)를 통해 인출되어 셀(100)의 제1 전극 단자(141) 및 제2 전극 단자(142)를 각각 형성한다. 이 경우, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 셀(100)의 동일 단부 상에 위치한다.
전극 코어 스트링의 2개의 단부 상에 위치된 제1 전극 및 제2 전극은 커버 플레이트(112)를 통해 인출되지 않을 수 있다. 대신에, 제1 전극 단자(141)와 제2 전극 단자(142)는 커버 플레이트(들)(112) 상에 배열된다. 제1 전극 단자와 제2 전극 단자는 동일한 커버 플레이트(112) 상에 배열될 수 있거나, 또는 2개의 커버 플레이트(112) 상에 각각 배열될 수 있다. 이 경우, 전극 코어 스트링의 2개의 단부 상에 위치된 제1 전극 및 제2 전극은 커버 플레이트(112) 상의 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자와 각각 전기적으로 연결된다. 세부사항들은 여기서 상세히 설명되지 않는다.
다수의 전극 코어 조립체(12)는 대안적으로 직렬 연결 및 병렬 연결의 조합을 통해 함께 연결될 수 있다. 예를 들어, 다수의 전극 코어 조립체(12)는 2개의 전극 코어 스트링을 형성할 수 있다. 구체적으로, 다수의 전극 코어 조립체(12)는 2개의 부분으로 분할될 수 있다. 각각의 부분 내의 전극 코어 조립체(12)는 직렬로 연결되어 전극 코어 스트링을 형성한다. 2개의 전극 코어 스트링은 병렬로 연결된다. 대안적으로, 다수의 전극 코어 조립체(12)는 3개 이상의 부분으로 적절하게 분할될 수 있다. 각각의 부분 내의 전극 코어 조립체(12)는 직렬로 연결되어 전극 코어 스트링을 형성한다. 다수의 전극 코어 스트링은 병렬로 연결된다.
셀(100) 내의 다수의 전극 코어 조립체(12)는 다수의 부분으로 분할된다는 것이 이해될 수 있다. 각각의 부분 내의 다수의 전극 코어 조립체(12)가 직렬로 연결되어 전극 코어 스트링을 형성함으로써, 각각의 전극 코어 스트링은 동작 요건들을 충족시키기 위한 설정 전압을 가질 수 있다. 또한, 다수의 전극 코어 스트링이 병렬로 연결되어, 다수의 전극 코어 스트링의 전기 용량이 조합될 수 있다. 따라서, 셀(100)은 비교적 큰 전기 용량을 가지며, 이는 셀(100)의 전력 공급 시간의 연장을 돕는다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 패키징 필름(13)이 금속 케이스(11)와 전극 코어 조립체(12) 사이에 추가로 배열된다. 즉, 전극 코어 조립체(12)는 패키징 필름(13) 내에 밀봉된다. 이러한 방식으로, 전극 코어 조립체(12)의 2차 패키징이 패키징 필름(13) 및 금속 케이스(11)에 의해 성취될 수 있고, 이것은 셀(100)의 밀봉 효과를 개선하는 것을 돕는다. 패키징 필름(13)은 전해질 용액으로 추가로 충전된다는 것이 이해될 수 있다. 이러한 방식으로, 전해질 용액과 금속 케이스(11) 사이의 접촉이 방지되어, 금속 케이스(11)의 부식 또는 전해질 용액의 분해를 방지할 수 있다.
금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 기압은 금속 케이스(11) 외부의 기압보다 낮고, 패키징 필름(13) 내부의 기압은 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 기압보다 낮다.
본 개시내용에서, "기압"은 대기압의 약어이고, 단위 면적에 작용하는 대기압이며, 이는 단위 면적 상의 대기의 상부 경계까지 상향 연장되는 공기의 수직 칼럼의 중량과 동일하다.
금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 기압은 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 공간의 기압이며, 금속 케이스(11) 외부의 기압보다 낮다. 따라서, 본 개시내용의 이 실시예에서, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 공간은 음압 상태(negative pressure state)에 있다. 이러한 방식으로, 금속 케이스(11)는 대기압의 작용 하에서 오목하게 되거나 변형되어, 금속 케이스(11)와 전극 코어 조립체(12) 사이의 갭이 감소하고, 전극 코어 조립체(12)의 임의의 이동 또는 서로에 대한 변위를 위한 공간이 감소된다. 따라서, 전극 코어 조립체(12)의 임의의 이동 및 전극 코어 조립체들(12)의 서로에 대한 변위가 감소될 수 있고, 셀(100)의 안정성, 셀(100)의 강도, 및 셀(100)의 안전성이 향상될 수 있다.
예를 들어, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 공간이 배기될 수 있어, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 공간은 음압 상태에 있다. 이러한 방식으로, 금속 케이스(11)와 내부 전극 코어 조립체(12)는 가능한 한 가까울 수 있어, 내부 갭이 감소될 수 있고, 이에 의해 전극 코어가 금속 케이스 내에서 임의로 이동하는 것을 방지한다. 또한, 전극 코어들의 서로에 대한 변위가 회피될 수 있고, 집전체(current collector)의 손상, 분리기의 주름, 및 활물질의 낙하가 감소될 수 있고, 이에 의해 전체 셀(100)의 기계적 강도를 향상시키고, 셀(100)의 사용 수명을 증가시키고, 셀(100)의 안전성을 향상시킨다.
구현에서, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 기압의 값은 P1이고, P1은 -100Kpa 내지 -5Kpa의 범위일 수 있다.
물론, 본 기술분야의 통상의 기술자는 실제 필요에 따라 P1을 설정할 수 있다. 다른 실시예들에서, P1은 -75Kpa 내지 -20Kpa의 범위일 수 있다. 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 공간은 진공 상태에 있을 수 있다는 점에 유의해야 한다.
패키징 필름(13) 내의 기압의 값은 P2이고, P2는 -100Kpa 내지 -20Kpa의 범위일 수 있다.
P1은 P2보다 크다. P1과 P2 사이의 비율은 0.05 내지 0.85의 범위이다.
P1, P2, 및 P1과 P2 사이의 비율은 상기 범위 내에서 정의되고, 본 기술에서, 전극 코어 조립체(12)는 2차 밀봉 모드를 채택한다. 셀의 전극 코어 조립체(12)는 먼저 패키징 필름(13) 내에 밀봉된다. 과도한 내부 기압에 의해 유발되는 패키징 필름(13)의 팽창의 결과로서 패키징 필름(13)에 대한 손상을 회피하기 위해, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 기압은 패키징 필름(13) 내부의 기압보다 큰 것이 요구된다. P1과 P2 사이의 비율이 상기 범위 내에 있을 때, 셀(100)의 2차 밀봉의 비교적 바람직한 신뢰성이 보장된다는 것이 다수의 실험을 통해 검증되었다. 또한, 플레이트들 사이의 갭이 회피되어, 리튬 이온들이 더 효과적으로 전도될 수 있다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 하나의 패키징 필름(13)이 배열되고, 직렬 연결된 다수의 전극 코어 조립체(12)가 하나의 패키징 필름(13) 내에 밀봉된다. 직렬 연결된 2개의 전극 코어 조립체(12)에 대해, 하나의 전극 코어 조립체(12)의 제1 전극(121)이 다른 전극 코어 조립체(12)의 제2 전극(122)과 연결되는 포지션이 패키징 필름(13) 내에 제공된다. 즉, 패키징 필름(13)은 일체로 배열되고, 다수의 전극 코어 조립체(12)는 패키징 필름(13) 내에 밀봉된다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 전극 코어 조립체(12)가 먼저 직렬로 연결될 수 있고, 이어서 직렬 연결된 전극 코어 조립체(12)가 일체형 패키징 필름(13)에 의해 랩핑된다. 예를 들어, 직렬 연결된 전극 코어 조립체(12)는 먼저 패키징 필름(13)의 부분 상에 배치될 수 있고(또는 홈이 미리 패키징 필름(13)의 부분 상에 제공될 수 있고, 이어서 직렬 연결된 전극 코어 조립체(12)가 홈 내에 배치될 수 있고), 이어서 패키징 필름(13)의 다른 부분이 전극 코어 조립체(12)를 향해 절첩되고, 이어서 2개의 영역 내의 패키징 필름(13)이 고온 용융에 의해 밀봉된다. 이러한 방식으로, 직렬 연결된 전극 코어 조립체(12)는 동일한 패키징 필름(13) 내에 밀봉된다.
패키징 부분(131)은 제1 전극(121)에 대응하는 패키징 필름(13) 내의 포지션에 형성된다는 점이 이해될 수 있다. 대안적으로, 패키징 부분(131)은 제2 전극(122)에 대응하는 패키징 필름(13) 내의 포지션에 형성된다. 대안적으로, 패키징 부분(131)은 제1 전극(121) 및 제2 전극(122) 모두에 대응하는 패키징 필름(13) 내의 포지션에 형성된다. 2개의 인접한 전극 코어 조립체 본체(123)는 패키징 부분(131)에 의해 서로로부터 격리된다. 2개의 인접한 전극 코어 조립체(12)에 대해, 하나의 전극 코어 조립체(12)의 제1 전극(121) 및 다른 전극 코어 조립체(12)의 제2 전극(122) 중 적어도 하나가 패키징 부분(131) 내에 제공된다. 다수의 전극 코어 조립체 본체(123)가 패키징 부분(131)에 의해 격리되기 때문에, 다수의 전극 코어 조립체(12)의 전해질 용액이 순환하는 것이 방지되고, 다수의 전극 코어 조립체(12)는 서로 영향을 미치지 않는다. 또한, 다수의 전극 코어 조립체(12)의 전해질 용액이 과도하게 큰 전위차의 결과로서 분해되는 것이 방지되고, 그에 의해 셀(100)의 안전성 및 사용 수명을 보증한다.
패키징 부분(131)은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 패키징 부분(131)은 타이(tie)로 패키징 필름(13)을 체결함으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 패키징 부분(131)은 패키징 필름(13)을 직접 열 융착 및 연결함으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 패키징 부분(131)은 2개의 전극 코어 조립체(12) 사이에 분리기를 직접 배열함으로써 형성될 수 있다. 패키징 부분(131)의 특정 구현은 특별히 제한되지 않는다.
본 개시내용의 다른 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 다수의 패키징 필름(13)이 배열된다. 적어도 하나의 전극 코어 조립체(12)가 하나의 패키징 필름(13) 내에 밀봉되어 전극 코어 조립체를 형성한다. 다수의 전극 코어 조립체는 직렬로 연결된다.
다수의 패키징 필름(13)과 다수의 전극 코어 조립체(12)는 일대일 대응된다. 각각의 전극 코어 조립체(12)는 하나의 패키징 필름(13) 내에 독립적으로 밀봉된다. 이 구현에서, 다수의 전극 코어 조립체(12)가 제조된 후에, 하나의 패키징 필름(13)이 각각의 전극 코어 조립체(12) 외부에 슬리브될 수 있고, 이어서 다수의 전극 코어 조립체가 직렬로 연결된다.
전극 코어 조립체들(12)의 제1 전극(121) 및 제2 전극(122) 중 적어도 하나는 패키징 필름(13) 밖으로 연장된다. 예를 들어, 제1 전극(121)은 패키징 필름(13) 밖으로 연장될 수 있거나, 또는 제2 전극(122)은 패키징 필름(13) 밖으로 연장될 수 있거나, 또는 제1 전극(121) 및 제2 전극(122) 둘 다는 패키징 필름(13) 밖으로 연장될 수 있다. 즉, 적어도 하나의 제1 전극(121)은 패키징 필름(13) 밖으로 연장된다. 대안적으로, 적어도 하나의 제2 전극(122)은 패키징 필름(13) 밖으로 연장된다. 대안적으로, 적어도 하나의 제1 전극(121) 및 적어도 하나의 제2 전극(122)은 패키징 필름(13) 밖으로 연장된다. 전극 코어 조립체는 연장된 전극들에 의해 다른 전극 코어 조립체와 직렬로 연결될 수 있다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 다수의 전극 코어 조립체(12)가 배열되는 방향은 제1 방향 A이고, 전극 코어 조립체(12)의 길이 방향은 제1 방향 A를 따라 연장되고, 셀(100)의 길이는 제1 방향 A를 따라 연장된다. 즉, 다수의 전극 코어 조립체(12)는 셀(100)의 길이 방향을 따라 순차적으로 배열되고, 전극 코어 조립체(12)의 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 제1 방향 A를 따라 전극 코어 조립체(12)의 2개의 측면에 각각 배열된다. 즉, 다수의 전극 코어 조립체(12)는 "헤드-투-헤드(head-to-head)" 배열이다. 이러한 배열은 전극 코어 조립체(12)의 직렬 연결을 쌍으로 용이하게 할 수 있고, 비교적 간단한 연결 구조를 실현한다. 또한, 이러한 배열은 비교적 긴 셀(100)의 제조를 도울 수 있다. 따라서, 셀(100)이 배터리 팩의 하우징 내에 장착될 때, 크로스 바들 및 종방향 바들과 같은 지지 구조체가 배열될 필요가 없고, 셀(100)은 배터리 팩의 하우징에 직접 장착되고 셀(100)의 금속 케이스(11)에 의해 지지되어, 배터리 팩의 점유된 내부 공간을 감소시키고, 배터리 팩의 체적 이용을 향상시키고, 배터리 팩의 중량을 감소시키는 것을 돕는다.
셀(100) 내에 다수의 전극 코어 조립체(12)를 배열함으로써, 비교적 긴 셀(100)은 단지 하나의 전극 코어가 배열되는 관련 기술보다 더 편리하게 제조될 수 있다. 집전체로서 사용되는 비교적 긴 종래의 셀 내의 구리-알루미늄 포일은 비교적 길고, 이는 셀의 내부 저항을 크게 증가시키고, 전력 및 고속 충전을 증가시키기 위한 전류 요건들을 충족시킬 수 없다. 셀 길이가 동일한 경우에, 본 개시내용의 이 실시예는 높은 전력 출력, 고속 충전 등 동안 야기되는 셀의 과열과 같은 문제들을 회피하기 위해 셀의 내부 저항을 크게 감소시킬 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 금속 케이스(11)는 제1 방향 A에 수직인 제2 방향 B를 따라 2개의 대향하는 제1 표면(113)을 갖는다. 제1 표면(113)은 셀(100)의 가장 큰 표면이다. 제1 표면들(113) 중 적어도 하나는 금속 케이스(11) 내로 오목하게 되어, 금속 케이스(11)와 전극 코어 조립체(12)는 가능한 한 밀접하게 부착될 수 있다.
금속 케이스는 두께가 비교적 얇은 비교적 얇은 시트(11)이기 때문에, 금속 케이스(11)의 제1 표면(113) 상의 오목부(114)는 예를 들어, 금속 케이스(11)의 내부가 진공화될 때 형성될 수 있다. 즉, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 기압이 금속 케이스(11) 외부의 기압보다 낮도록 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 공간을 진공화하는 동안, 진공화가 진행됨에 따라, 금속 케이스(11)의 제1 표면(113)이 금속 케이스(11) 내로 오목하게 되어 오목부(114)를 형성하는 경향이 있다.
셀(100)의 정상적인 사용 동안, 셀은 대개 셀의 재료의 팽창, 전해질 용액에 의한 가스 발생 등의 결과로서 팽창되고, 셀의 가장 큰 표면은 대개 팽창되고 가장 크게 변형된다. 이 기술에서, 초기 상태에서의 셀의 가장 큰 표면은 진공화에 의해 약간 오목하게 된 상태로 정의된다. 이러한 방식으로, 셀들이 팽창된 후에 셀들 사이의 압착이 효과적으로 완화될 수 있고, 이에 의해 셀들 및 전체 시스템의 수명 및 안전성을 증가시킨다.
일부 다른 실시예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 금속 케이스(11)의 내부는 오목부가 미리 금속 케이스(11)의 제1 표면(113) 상에 형성된 후에 진공화될 수 있다. 금속 케이스(11)의 제1 표면(113)에는 다수의 오목부(114)가 배열될 수 있다. 예를 들어, 다수의 오목부(114)가 제1 표면(113) 상에 미리 형성되고, 오목부들(114) 각각의 포지션은 하나의 전극 코어 조립체(12)의 포지션에 대응한다.
일부 구현들에서, 금속 케이스(11)의 2개의 대향하는 제1 표면(113)은 오목하게 된 영역을 통해 전극 코어 조립체(12)를 유지하도록 내향으로 둘 다 오목하게 된다.
적어도 하나의 배기 구멍이 금속 케이스(11) 상에 제공될 수 있고, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 공간은 배기 구멍을 통해 진공화된다. 배기 구멍은 밀봉될 필요가 있다. 따라서, 밀봉 부재가 배기 구멍을 밀봉하기 위해 배기 구멍 내에 추가로 배열된다. 밀봉 부재는 예를 들어, 플러그, 고무 부재 등일 수 있다. 이것은 제한되지 않는다.
일부 구현들에서, 금속 케이스(11)가 진공화되기 전에, 전극 코어 조립체(12)와 금속 케이스(11)의 내부 표면 사이에 갭이 제공된다. 갭은 금속 케이스(11) 내로의 전극 코어 조립체(12)의 장착을 용이하게 한다. 금속 케이스(11)가 진공화된 후에, 금속 케이스(11)는 전극 코어 조립체(12)를 유지하기 위해 제2 방향을 따라 전극 코어 조립체(12)의 외부 표면에 대해 가압되어, 전극 코어 조립체(12)의 임의의 이동을 위해 금속 케이스(11) 내부의 공간을 감소시키고, 이에 의해 셀(100)의 안전성을 향상시킨다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 금속 케이스(11)는 높은 강도 및 효과적인 방열을 갖는다. 금속 케이스(11)는 알루미늄 케이스 또는 강철 케이스를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 금속 케이스(11)의 두께는 0.05mm 내지 1mm의 범위이다.
금속 케이스(11)의 비교적 큰 두께는 셀(100)의 중량을 증가시키고 셀(100)의 용량을 감소시킨다. 또한, 금속 케이스(11)의 과도하게 큰 두께로 인해, 금속 케이스(11)는 대기압의 작용 하에서 전극 코어 조립체(12)를 향해 용이하게 오목하게 되거나 변형될 수 없다. 그 결과, 금속 케이스(11)와 전극 코어 조립체(12) 사이의 거리가 감소될 수 없고, 전극 코어 조립체(12)가 효과적으로 포지셔닝될 수 없다. 또한, 금속 케이스(11)의 두께가 지나치게 두꺼우면, 진공화 비용이 증가하고, 따라서 제조 비용이 증가한다.
본 개시내용에서, 금속 케이스(11)의 두께를 상기 범위로 정의함으로써, 금속 케이스(11)의 강도가 보장될 수 있을 뿐만 아니라, 셀(100)의 용량이 감소하는 것이 방지된다. 또한, 금속 케이스(11)는 음압 상태에서 더 쉽게 변형될 수 있어서, 금속 케이스(11)와 전극 코어 조립체(12) 사이의 거리가 감소될 수 있고, 이에 의해 금속 케이스(11) 내부에서의 전극 코어 조립체(12)의 임의의 이동 및 서로에 대한 전극 코어 조립체(12)의 변위를 감소시킨다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 패키징 필름(13)은 적층되는 비금속 외부 필름 층 및 비금속 내부 필름 층을 포함하고, 내부 필름 층은 외부 필름 층과 전극 코어 조립체(12) 사이에 배열된다.
내부 필름 층은 바람직한 화학적 안정성을 가지며, 예를 들어, 전해질 용액에 의한 내부식성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 재료는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있거나, 또는 상기 재료들 중 하나 초과의 조합일 수 있다.
외부 필름 층은 보호층이다. 외부 필름 층을 사용함으로써, 공기, 특히 수증기, 산소 등의 침투가 방지될 수 있다. 외부 필름 층의 재료는 예를 들어, PET, 폴리아미드(PA), 또는 PP일 수 있거나, 상기 재료들 중 하나 초과의 조합일 수 있다.
이 실시예의 패키징 필름(13)에서, 외부 필름 층의 융점은 내부 필름 층의 융점보다 높다. 따라서, 고온 용융에 의한 밀봉 동안, 외부 필름 층은 용융되지 않지만, 내부 필름 층은 시간상 용융되어 우수한 밀봉 성능을 보장할 수 있다.
외부 필름 층의 융점과 내부 필름 층의 융점 사이의 차이는 30℃ 내지 80℃의 범위이다. 예를 들어, 2개의 융점 사이의 차이는 50℃, 70℃ 등일 수 있다. 특정 재료는 실제 요건들에 따라 결정될 수 있다.
비금속 외부 필름 층과 비금속 내부 필름 층은 접착제에 의해 접합 및 결합된다. 예를 들어, 외부 필름 층의 재료는 PP일 수 있고, 내부 필름 층의 재료는 PET일 수 있고, 외부 필름 층과 내부 필름 층을 접합시키기 위한 결합제는, 예를 들어, 폴리올레핀 결합제일 수 있어, 접합에 의해 복합 필름을 형성한다.
이 실시예에서, 이중층 비금속 필름(13)은 전극 코어 조립체(12)를 패키징하기 위한 패키징 필름을 형성하기 위해 사용된다. 비금속 패키징 필름(13)은 더 높은 인장 강도 및 더 높은 파단 연신율을 가지므로, 셀(100)의 두께에 대한 제한이 감소될 수 있어서, 생성된 셀(100)은 더 큰 두께를 갖는다. 이 실시예에서의 셀(100)의 두께는 넓은 범위만큼 증가될 수 있다. 예를 들어, 두께는 10mm 초과일 수 있고, 예를 들어, 13mm 내지 75mm의 범위일 수 있다.
본 개시내용의 일부 구현들에서, 패키징 필름(13)은 알루미늄-플라스틱 필름일 수 있다.
본 개시내용의 실시예에서, 셀(100)은 리튬-이온 셀이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 팩(200)은 셀 어레이(21)를 포함한다. 하나 이상의 셀 어레이(21)가 배열될 수 있고, 하나 이상의 셀(100)이 각각의 셀 어레이(21) 내에 배열될 수 있다. 실제 생산에서, 셀들(100)의 수 및 셀 어레이들(21)의 수는 실제 요건들에 따라 설정될 수 있다. 이는 본 개시내용에서 특별히 제한되지 않는다.
본 개시내용의 이 실시예에서, 셀(100)의 길이 방향은 제1 방향 A(즉, 차량(300)의 길이 방향)를 따라 연장되고, 셀의 두께 방향은 제1 방향 A에 수직인 제2 방향 B(즉, 차량(300)의 폭 방향)를 따라 연장되고, 다수의 셀(100)은 제2 방향 B를 따라 순차적으로 배열되어 셀 어레이(21)를 형성하고, 다수의 셀(100)은 연결 피스(connecting piece)에 의해 직렬로 연결된다. 동일한 셀 어레이(21)에서, 제1 방향 A를 따른 동일한 단부 상의 2개의 인접한 셀(100)의 전극 단자들은 반대 극성을 가짐으로써, 연결 피스에 의한 직렬 연결을 용이하게 한다는 것을 이해할 수 있다.
적어도 2개의 인접한 셀(100) 사이에 갭이 제공된다. 셀(100)의 두께에 대한 갭의 비율은 0.001 내지 0.15의 범위이다.
2개의 인접한 셀 사이의 갭은 셀들의 동작 시간의 증가에 따라 변한다. 동작 동안, 동작 후에, 또는 셀들이 공장을 떠나기 전에, 두께에 대한 셀들 간의 갭의 비율이 본 개시내용에서 정의된 범위 내에 있는 한, 갭은 본 개시내용의 보호 범위 내에 있다.
본 개시내용에서, 셀들(100)의 팽창을 위한 완충 공간을 확보하기 위해 셀(100) 사이에 특정 갭이 확보된다.
셀들(100)의 팽창은 셀들(100)의 두께와 관련된다. 더 큰 두께를 갖는 셀(100)은 더 팽창하기 쉽다. 본 개시내용에서, 셀들(100)의 두께에 대한 셀들(100) 사이의 갭의 비율은 0.001 내지 0.15로 정의된다. 이러한 방식으로, 배터리 팩(200)의 공간이 완전히 사용될 수 있고, 그에 의해 배터리 팩(200)의 활용을 개선하고, 셀들(100)의 팽창을 위해 비교적 효과적인 쿠션이 제공될 수 있다.
열은 셀(100)이 팽창될 때 발생된다. 따라서, 셀들(100) 사이에 확보된 갭은 공기 채널과 같은 방열 채널로서 사용될 수 있어, 더 큰 면적을 갖는 셀(100)의 표면의 열이 더 효과적으로 방열될 수 있다. 이러한 방식으로, 배터리 팩(200)의 방열 효율이 더 향상될 수 있고, 배터리 팩(200)의 안전성이 제공될 수 있다.
상기 해결책에서, 셀들(100) 사이의 갭은 셀들(100) 사이에 특정 공간이 단순히 확보되고 셀들 사이에 구조 부재가 배열되지 않음을 의미할 수 있거나, 또는 셀들(100)을 서로 분리하기 위해 셀들(100) 사이에 추가의 구조 부재가 배열됨을 의미할 수 있다.
셀들(100) 사이에 구조 부재가 배열될 때, 셀들(100) 사이의 갭은 구조 부재와 각각의 셀(100) 사이의 거리가 아니라 구조 부재의 2개의 측면 상의 셀들(100) 사이의 거리로서 이해된다.
특정 갭이 구조 부재와 구조 부재의 2개의 측면 상의 셀들(100) 각각 사이에 확보될 수 있거나, 또는 구조 부재는 셀들과 직접 접촉할 수 있다. 구조 부재가 2개의 측면에 위치된 셀들(100)과 직접 접촉할 때, 구조 부재는 셀들(100)의 팽창을 위한 쿠션을 제공하기 위해 특정 가요성을 가질 것이 요구된다. 구조 부재는 에어로겔, 열 전도성 구조 접착제, 또는 단열 발포체를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
본 개시내용에서, 다수의 셀 어레이(21)가 배열될 때, 갭은 상이한 셀 어레이들(21) 내의 2개의 인접한 셀 사이의 거리가 아니라 동일한 셀 어레이(21) 내의 2개의 인접한 셀(100) 사이의 거리를 의미한다. 또한, 동일한 셀 어레이(21)에서, 모든 2개의 인접한 셀 사이에 특정 갭이 확보될 수 있거나, 또는 일부 2개의 인접한 셀 사이에 특정 갭이 확보될 수 있다.
구현에서, 2개의 인접한 셀(100) 사이의 갭은 제1 갭 d1을 포함한다. 제1 갭 d1은 동일한 측면에 위치된 2개의 인접한 셀(100)의 2개의 커버 플레이트(112) 사이의 최소 거리로서 정의된다. 셀(100)의 두께는 제2 방향 B를 따른 커버 플레이트(112)의 치수이다. 셀(100)의 두께에 대한 제1 갭 d1의 비율은 0.005 내지 0.1의 범위이다.
상기 구현에서, 커버 플레이트(112)는 비교적 높은 강도를 갖기 때문에, 커버 플레이트는 케이스 본체(111)보다 팽창하기 어렵다. 셀(100)이 일정 시간 기간 동안 동작한 후, 셀 내부에서 화학 반응이 발생하고, 셀(100)이 팽창하여 인접한 셀(100)을 압착하고, 따라서 제1 갭 d1이 변화한다(예를 들어, 제1 갭이 점진적으로 증가한다). 그러나, 변화는 비교적 작고 무시될 수 있다. 대안적으로, 제1 갭이 변화하더라도, 셀(100)의 두께에 대한 제1 갭 d1의 비율은 여전히 상기 범위를 충족시킨다. 상기 구현에서, 케이스 본체(111)의 2개의 단부 각각에는 커버 플레이트(112)가 제공된다. 셀들(100)이 두께 방향을 따라서 셀 어레이(21) 내로 배열될 때, 2개의 셀(100) 사이의 갭은 셀들(100)의 상이한 단부들 상에 위치된 2개의 커버 플레이트(112) 사이의 거리가 아니라, 셀 어레이(21)의 동일한 단부 상에 위치된 2개의 커버 플레이트(112) 사이의 최소 거리이다.
일 구현에서, 2개의 인접한 셀(100) 사이의 갭은 제2 갭을 포함한다. 제2 갭은 서로 대면하는 2개의 인접한 셀(100)의 2개의 제1 표면(113) 사이의 최소 거리이다. 사용 전의 셀(100)의 제2 갭은 사용 후의 제2 갭보다 크다.
표현 "사용 전"은 셀(100)이 조립 후에 공장으로부터 전달되기 전 또는 셀이 공장으로부터 전달된 후에 셀이 외부에 전기 에너지를 공급하기 시작하기 전의 시점으로서 이해될 수 있다. 표현 "사용 후"는 셀(100)이 외부에 전기 에너지를 공급하기 시작한 후의 시점으로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(200)은 전기 차량에 조립된다. 이 경우, 사용 전의 상태는 새로운 차량의 상태로서 이해될 수 있고, 사용 후의 상태는 소정 마일리지만큼 주행한 후의 차량의 상태로서 이해된다.
이 구현에서, 제2 갭은 2개의 인접한 셀(100)의 2개의 대향하는 제1 표면(113) 사이의 최소 거리이고, 거리는 셀들(100)의 서비스 시간에 따라 점진적으로 감소한다. 주된 이유는 셀들(100)이 팽창한 후에, 2개의 인접한 가장 큰 표면(113) 사이의 거리가 점진적으로 감소하기 때문이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 이 실시예에서, 배터리 팩(200)은 배터리 커버와 트레이(22)를 추가로 포함한다. 배터리 커버는 도 2에 도시되어 있지 않다. 배터리 커버와 트레이(22)는 밀폐식으로 연결되어 배터리 수용 캐비티를 형성하고, 셀 어레이(21)는 배터리 수용 캐비티에 배열된다. 트레이(22)는 사이드 빔(221)을 포함하고, 셀(100)의 금속 케이스(11) 상에 지지 영역이 형성된다. 셀(100)은 지지 영역에 의해 사이드 빔(221)과 맞닿고 사이드 빔(221) 상에 지지된다. 구체적으로, 셀(100)의 길이 방향을 따른 2개의 단부는 사이드 빔(221) 상에 지지된다.
본 개시내용의 이 실시예의 셀(100)에서, 금속 케이스(11)와 패키징 필름(13) 사이의 기압은 음압이며, 이는 셀의 전체 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 셀(100)은 셀의 강도를 지지체로서 사용함으로써 트레이(22)에 직접 장착될 수 있다. 이러한 방식으로, 크로스 바 또는 종방향 바와 같은 구조는 셀(100)를 지지하기 위해 트레이(22) 상에 배열될 필요가 없고, 이에 의해 배터리 팩(200)의 내부 공간의 이용을 증가시키는 것을 돕고, 비교적 많은 수의 셀(100)이 장착될 수 있고, 이에 의해 배터리 팩(100)의 전기 용량을 더 증가시킨다.
도 1을 참조하면, 본 개시내용은 상기 배터리 팩(200)을 포함하는 차량(300)을 추가로 제공한다. 차량(300)은 관련 기술과 관련하여 상기 배터리 팩(200)과 동일한 장점을 가지므로, 여기서는 상세히 설명하지 않는다.
본 개시내용의 설명에서, "장착", "설치", "연결하다" 및 "연결"과 같은 용어들은, 달리 명시적으로 지정되거나 정의되지 않는 한, 넓은 의미로 이해하여야 한다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 연결은 고정 연결, 분리가능 연결, 또는 일체형 연결일 수 있거나; 또는 연결은 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수 있거나; 또는 연결은 직접 연결, 중개자를 통한 간접 연결, 또는 2개의 컴포넌트 사이의 내부 통신일 수 있다. 본 기술분야의 숙련자는 특정 상황들에 따라 본 개시내용에서 전술한 용어들의 구체적인 의미들을 이해할 수 있다.
본 명세서의 설명에서, "일 실시예", "특정 실시예" 또는 "일 예"와 같은 참조 용어의 설명은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예 또는 예에서 실시예 또는 예에 설명된 특정 피처, 구조, 재료 또는 피처를 포함한다는 것을 의미한다. 본 명세서에서, 상기 용어들의 예시적인 설명들이 반드시 동일한 실시예 또는 예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 설명된 특정한 피처들, 구조들, 재료들, 또는 특성들은 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예에서 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
본 개시내용의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 개시내용의 원리 및 사상을 벗어나지 않고 실시예들에 대한 다양한 변경, 수정, 대체 및 변형이 이루어질 수 있고, 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 한정된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (22)

  1. 차량에 고정되고 상기 차량에 전기 에너지를 제공하도록 구성된 배터리 팩으로서,
    상기 배터리 팩은 셀 어레이를 포함하고; 상기 셀 어레이는 적어도 하나의 셀을 포함하고;
    상기 셀은 전류를 인출하기 위한 전극 단자들을 포함하고; 제1 방향은 상기 차량의 전후 방향으로서 정의되고; 상기 전극 단자들은 상기 제1 방향에 평행하게 배향되는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀의 길이는 상기 제1 방향을 따라 연장되고; 상기 셀의 두께는 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되고; 상기 복수의 셀은 상기 제2 방향을 따라 배열되어 상기 셀 어레이를 형성하고;
    상기 셀의 상기 전극 단자들은 제1 전극 단자와 제2 전극 단자를 포함하고; 상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자는 상기 제1 방향으로 상기 셀의 단부 상에 배열되는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자는 상기 제1 방향으로 상기 셀의 동일한 단부 상에 배열되고;
    상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자는 둘 다 상기 차량의 전방 또는 상기 차량의 후방을 향해 배향되는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자는 각각 상기 제1 방향으로 상기 셀의 2개의 단부 상에 배열되고;
    상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자는 각각 상기 차량의 전방 및 후방을 향해 배향되는 배터리 팩.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량의 길이에 대한 상기 적어도 하나의 셀의 길이의 비율은 0.2 내지 0.8의 범위인 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 셀의 길이는 600mm 내지 2500mm의 범위인 배터리 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 셀은 금속 케이스 및 상기 금속 케이스 내에 밀봉되고 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 배열된 복수의 전극 코어 조립체를 포함하고; 상기 복수의 전극 코어 조립체 각각은 적어도 하나의 전극 코어를 포함하고; 상기 복수의 전극 코어 조립체는 전기적으로 연결되어 패키징 필름 내에 밀봉되고;
    상기 금속 케이스와 상기 패키징 필름 사이의 기압은 상기 금속 케이스 외부의 기압보다 낮고; 상기 패키징 필름 내부의 기압은 상기 금속 케이스와 상기 패키징 필름 사이의 기압보다 낮은 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 전극 코어 조립체는 직렬로 연결되고; 상기 복수의 전극 코어 조립체 각각은 전극 코어 조립체 본체 및 상기 전극 코어 조립체 본체와 전기적으로 연결된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 각각 상기 제1 방향을 따라 상기 전극 코어 조립체 본체의 2개의 측면 상에 배열되고;
    2개의 인접한 전극 코어 조립체에 대해, 하나의 전극 코어 조립체의 제1 전극을 다른 전극 코어 조립체의 제2 전극과 전기적으로 연결하여 직렬 연결을 실현하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    하나의 패키징 필름이 배열되고; 상기 복수의 전극 코어 조립체는 상기 하나의 패키징 필름 내에 밀봉되고; 2개의 인접한 전극 코어 조립체가 전기적으로 연결되는 포지션이 상기 패키징 필름 내에 제공되고;
    상기 제1 전극에 대응하는 상기 패키징 필름 내의 포지션에 패키징 부분이 형성되거나; 또는 상기 제2 전극에 대응하는 상기 패키징 필름 내의 포지션에 패키징 부분이 형성되거나; 또는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 대응하는 상기 패키징 필름 내의 각각의 포지션에 패키징 부분이 형성되고; 2개의 인접한 전극 코어 조립체 본체는 상기 패키징 부분에 의해 서로로부터 격리되고; 2개의 인접한 전극 코어 조립체에 대해, 상기 전극 코어 조립체 중 하나의 제1 전극 및 상기 다른 전극 코어 조립체의 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 패키징 부분 내에 제공되는 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    복수의 패키징 필름이 배열되고; 상기 전극 코어 조립체들 중 적어도 하나는 상기 패키징 필름들 중 하나 내에 밀봉되어 전극 코어 조립체를 형성하고; 상기 제1 전극들 중 적어도 하나는 상기 패키징 필름 밖으로 연장되거나; 또는 상기 제2 전극들 중 적어도 하나는 상기 패키징 필름 밖으로 연장되거나; 또는 상기 제1 전극들 중 적어도 하나와 상기 제2 전극들 중 적어도 하나는 상기 패키징 필름 밖으로 연장되고; 상기 전극 코어 조립체들은 직렬로 연결되는 배터리 팩.
  11. 제8항에 있어서,
    직렬 연결된 상기 복수의 전극 코어 조립체에 의해 전극 코어 스트링이 형성되고; 상기 금속 케이스는 개구를 갖는 케이스 본체와 커버 플레이트를 포함하고; 상기 커버 플레이트는 상기 케이스 본체의 개구와 밀폐식으로 연결되어 밀폐식 수용 챔버를 공동으로 정의하고; 상기 전극 코어 스트링은 상기 수용 챔버 내에 배열되고;
    상기 전극 코어 스트링의 2개의 단부 상의 제1 전극 및 제2 전극은 커버 플레이트를 통해 인출되어 상기 제1 전극 단자 및 상기 제2 전극 단자를 각각 형성하거나; 또는 상기 제1 전극 단자와 상기 제2 전극 단자는 상기 커버 플레이트 상에 배열되고; 상기 전극 코어 스트링의 2개의 단부 상의 제1 전극 및 제2 전극은 각각 상기 제1 전극 단자 및 상기 제2 전극 단자와 연결되는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 케이스 본체는 상기 제1 방향에 수직인 상기 제2 방향을 따라 2개의 대향하는 제1 표면들을 포함하고, 상기 제1 표면들 중 적어도 하나는 상기 금속 케이스 내로 오목하게 되는 배터리 팩.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 셀은 직렬로 연결되고; 적어도 2개의 인접한 셀 사이에 갭이 제공되고; 상기 제2 방향을 따른 상기 셀의 두께에 대한 상기 갭의 비율은 0.001 내지 0.15의 범위인 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 갭은 제1 갭을 포함하고; 상기 제1 갭은 동일한 측면 상의 상기 2개의 인접한 셀의 상기 2개의 커버 플레이트 사이의 최소 거리이고; 상기 셀의 두께는 상기 제2 방향을 따른 상기 커버 플레이트의 치수이고; 상기 셀의 두께에 대한 상기 제1 갭의 비율은 0.005 내지 0.1의 범위인 배터리 팩.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 갭은 제2 갭을 포함하고; 상기 제2 갭은 서로 대면하는 상기 2개의 인접한 셀의 상기 2개의 제1 표면 사이의 최소 거리이고; 상기 셀의 두께는 상기 제2 방향을 따른 상기 커버 플레이트의 치수이고; 사용 전의 상기 셀의 상기 제2 갭은 사용 후의 상기 제2 갭보다 큰 배터리 팩.
  16. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 배기 구멍이 상기 금속 케이스 상에 제공되고; 밀봉 부재가 상기 배기 구멍 내에 배열되는 배터리 팩.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 금속 케이스와 상기 패키징 필름 사이의 기압의 값은 P1이고; 상기 P1은 -100Kpa 내지 -5Kpa의 범위인 배터리 팩.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 패키징 필름 내의 기압의 값은 P2이고; 상기 P2는 -100Kpa 내지 -20Kpa의 범위이고;
    상기 P1은 상기 P2보다 크고; 상기 P1과 상기 P2 사이의 비율은 0.05 내지 0.85의 범위인 배터리 팩.
  19. 제7항에 있어서,
    상기 패키징 필름은 적층된 비금속 외부 필름 층 및 비금속 내부 필름 층을 포함하고; 상기 내부 필름 층은 상기 전극 코어 조립체와 상기 외부 필름 층 사이에 배열되고; 상기 외부 필름 층의 융점은 상기 내부 필름 층의 융점보다 크고; 상기 외부 필름 층의 융점과 상기 내부 필름 층의 융점 사이의 차이는 30℃ 내지 80℃의 범위인 배터리 팩.
  20. 제7항에 있어서,
    배터리 커버 및 상기 배터리 커버와 맞물리는 트레이를 추가로 포함하고, 상기 트레이는 사이드 빔을 포함하고; 상기 배터리 커버와 상기 트레이는 밀폐식으로 연결되어 배터리 수용 캐비티를 형성하고; 상기 셀 어레이는 상기 배터리 수용 캐비티 내에 배열되고; 지지 영역이 상기 금속 케이스 상에 형성되고; 상기 셀은 상기 지지 영역에 의해 상기 사이드 빔과 맞닿고 상기 사이드 빔 상에 지지되는 배터리 팩.
  21. 차량으로서,
    제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 차량.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 차량의 바닥에 배열되는 차량.
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