JP7429719B2 - 電池、電力消費機器、電池の製造方法及び装置 - Google Patents

電池、電力消費機器、電池の製造方法及び装置 Download PDF

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Description

本願の実施例は電池の分野に関し、さらに具体的には、電池、電力消費機器、電池の製造方法及び装置に関する。
省エネルギーと排出削減は自動車産業の持続可能な発展のキーである。この場合において、電気自動車は、省エネルギーで環境にやさしい利点があるため、自動車産業の持続可能な発展の重要な部分になる。そして、電気自動車にとって、電池の技術はその発展に関連する重要な要素である。
電池の技術の発展では、電池の性能の向上に加えて、安全の問題も無視してはいけない問題である。電池の安全の問題を確保できないと、該電池は使用できない。従って、どのように電池の安全性を向上させるかは、電池の技術における、急に解決しなければならない課題である。
本願の実施例は電池、電力消費機器、電池の製造方法及び装置を提供し、電池の安全性を向上させることができる。
第１態様によれば、電池を提供し、電池セルであって、圧力解放機構を含み、前記圧力解放機構の少なくとも一部が前記電池セルの第１壁から突出し、前記圧力解放機構は前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達する場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる電池セルと、流体を収容して前記電池セルの温度を調節するための熱管理部材とを含み、前記熱管理部材の第１表面が前記電池セルの前記第１壁に付着され、前記熱管理部材の前記第１表面に、前記圧力解放機構の前記少なくとも一部を収容するための逃げキャビティが設置される。
本願の実施例の技術案において、熱管理部材の第１表面に、圧力解放機構の少なくとも一部を収容するための逃げキャビティが設置される。このようにして、電池セルの第１壁は熱管理部材の表面にぴったりと貼り付けられることができ、一方では、電池セルの固定を容易にし、空間を節約して熱管理効率を向上させ、他方では、圧力解放機構が作動する時、電池セルの排出物は逃げキャビティに向けて排出されて電池セルから遠く離れることができ、その危険性を低減させ、それにより電池の安全性を向上させることができる。
いくつかの実施例において、前記第１壁の前記圧力解放機構の周りの部分が外へ突出し、前記逃げキャビティはさらに前記第１壁の前記圧力解放機構の周りの突出部分を収容することに用いられる。
第１壁の圧力解放機構の周りの部分が外へ突出する場合に、逃げキャビティは電池セルの第１壁が熱管理部材の表面にぴったりと貼り付けられることを確保することができ、それにより電池セルの固定を容易にすることができ、さらに空間を節約して熱管理効率を向上させることができる。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティは、前記圧力解放機構に変形空間を提供して、前記圧力解放機構を前記熱管理部材に向けて変形させ破裂させることができるように配置される。
逃げキャビティを設置することで、圧力解放機構を熱管理部材に向けて変形させ破裂させることができ、それにより電池セルの排出物は逃げキャビティに向けて排出されて電池セルから遠く離れることができる。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティの深さは前記圧力解放機構の寸法に関連する。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティの深さは１ｍｍより大きい。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティの底壁に薄化領域が設置され、前記薄化領域は、前記圧力解放機構が作動する時に前記電池セルの内部から排出された排出物に破壊されて、前記排出物を前記薄化領域に通過させることができるように配置される。
逃げキャビティの底壁は熱管理部材の他の領域より薄くて、排出物に破壊されやすいため、圧力解放機構が作動する時に、排出物は逃げキャビティの底壁を破壊して熱管理部材を通過することができる。
いくつかの実施例において、前記薄化領域の厚さが３ｍｍ以下である。
いくつかの実施例において、前記薄化領域は前記熱管理部材の他の部分より低い融点を有する。
いくつかの実施例において、前記薄化領域が採用する材料の融点は４００℃より低い。
いくつかの実施例において、前記熱管理部材は第１熱伝導板と第２熱伝導板を含み、前記第１熱伝導板は前記第１壁と前記第２熱伝導板との間に位置し且つ前記第１壁に付着され、前記第１熱伝導板の第１領域は前記第２熱伝導板へ凹んで前記逃げキャビティを形成し、前記第１領域は前記第２熱伝導板に接続される。
いくつかの実施例において、前記第１領域に貫通孔が設置され、前記貫通孔の半径方向の寸法が前記逃げキャビティの半径方向の寸法より小さい。
いくつかの実施例において、前記貫通孔に対応する前記第２熱伝導板の厚さは他の領域の前記第２熱伝導板の厚さより小さい。このようにして、前記薄化領域は前記排出物に破壊されやすくなる。
いくつかの実施例において、前記熱管理部材の前記逃げキャビティの周りの部分は前記電池セルの内部から排出された排出物に破壊されて、前記流体を前記熱管理部材の内部から排出させることができる。
前記圧力解放機構が作動する時に、前記熱管理部材は破壊され、流体は前記熱管理部材の内部から排出され、このようにして、電池セルの熱量を吸収して、排出物の温度を低減することができ、さらに排出物の危険性を低減させる。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティの側面は前記排出物に破壊されて、前記流体を前記熱管理部材の内部から排出させることができる。
圧力解放機構が作動する時に、電池セルの排出物は逃げキャビティに突入し、逃げキャビティの底壁が薄いため、排出物は逃げキャビティの底壁を破壊して熱管理部材を通過し、また、逃げキャビティ内に突入される排出物はさらに逃げキャビティの側面を同時に溶融して、流体を熱管理部材の内部から排出させ、それにより高温の排出物の温度を低減する。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティの半径方向の寸法は前記圧力解放機構から遠く離れる方向に沿って徐々に小さくなる。このようにして、排出物との接触面積を増加することができ、前記排出物に破壊されることをより容易にする。
いくつかの実施例において、前記電池セルの第２壁に電極端子が設置され、前記第２壁は前記第１壁と異なる。
圧力解放機構及び電極端子を電池セルの異なる壁に設置することで、圧力解放機構が作動する時に、電池セルの排出物は電極端子からより離れることができ、それにより排出物の電極端子及びバス部材への影響を減少し、従って電池の安全性を向上させることができる。
いくつかの実施例において、前記第２壁は前記第１壁と対向して設置される。
いくつかの実施例において、前記圧力解放機構は温度に敏感な圧力解放機構であり、前記温度に敏感な圧力解放機構は、前記電池セルの内部温度が閾値に達する場合に溶融できるように配置され、及び／又は、前記圧力解放機構は圧力に敏感な圧力解放機構であり、前記圧力に敏感な圧力解放機構は、前記電池セルの内部気圧が閾値に達する場合に破裂できるように配置される。
いくつかの実施例において、前記電池はさらに、複数の前記電池セルを収容するための電気キャビティと、前記圧力解放機構が作動する時に前記電池セルの内部から排出された排出物を収集するための収集キャビティと、を含み、前記熱管理部材は前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離することに用いられる。
熱管理部材で、電池セルを収容するための電気キャビティと排出物を収集するための収集キャビティを分離し、圧力解放機構が作動する時に、電池セルの排出物は収集キャビティに入り、電気キャビティに入らず又は少量で電気キャビティに入り、それにより電気キャビティ内の電気的接続に影響を与えず、従って電池の安全性を向上させることができる。
いくつかの実施例において、前記熱管理部材は、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティによって共有される壁を有する。
前記熱管理部材は前記電気キャビティ及び前記収集キャビティによって共有される壁として使用されるため、排出物と電気キャビティをできるだけ分離することができ、それにより排出物の危険性を低減させて、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、前記電池は保護部材をさらに含み、前記保護部材は前記熱管理部材を保護することに用いられ、前記保護部材と前記熱管理部材とは前記収集キャビティを形成する。
前記保護部材と前記熱管理部材によって形成された前記収集キャビティは、前記排出物を効果的に収集し及び緩衝することができ、その危険性を低減させる。
いくつかの実施例において、前記電気キャビティは前記熱管理部材によって前記収集キャビティと分離される。
前記収集キャビティと前記電気キャビティとが連通されておらず、前記収集キャビティ内の液体又はガス等は前記電気キャビティに入ることができず、それにより前記電気キャビティをより良好に保護することができる。
いくつかの実施例において、前記熱管理部材は、前記圧力解放機構が作動する時に前記排出物に破壊されて、前記排出物を前記熱管理部材に通過させて前記収集キャビティに入ることができるように配置される。
第２態様によれば、第１態様の電池を含む電力消費機器を提供する。
いくつかの実施例において、前記電力消費機器は車両、船又は航宙機である。
第３態様によれば、電池の製造方法を提供し、電池セルを提供するステップであって、前記電池セルは圧力解放機構を含み、前記圧力解放機構の少なくとも一部は前記電池セルの第１壁から突出し、前記圧力解放機構は前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達する場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられるステップと、流体を収容することに用いられ、第１表面に逃げキャビティが設置される熱管理部材を提供するステップと、前記熱管理部材の前記第１表面を前記電池セルの前記第１壁に付着し、且つ前記逃げキャビティに前記圧力解放機構の前記少なくとも一部を収容させるステップと、を含む。
いくつかの実施例において、前記第１壁の前記圧力解放機構の周りの部分が外へ突出し、前記逃げキャビティは前記第１壁の前記圧力解放機構の周りの突出部分を収容する。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティは前記圧力解放機構に変形空間を提供して、前記圧力解放機構を前記熱管理部材に向けて変形させ破裂させることができる。
いくつかの実施例において、前記逃げキャビティの底壁に薄化領域が設置され、前記薄化領域は、前記圧力解放機構が作動する時に前記電池セルの内部から排出された排出物に破壊されて、前記排出物を前記薄化領域に通過させることができるように配置される。
いくつかの実施例において、前記熱管理部材の前記逃げキャビティの周りの部分は前記電池セルの内部から排出された排出物に破壊されて、前記流体を前記熱管理部材の内部から排出させることができる。
第４態様によれば、上記第３態様の方法を実行するモジュールを含む電池の製造装置を提供する。
ここで説明される図面は本願をさらに理解することに用いられ、本願の一部を構成し、本願の例示的な実施例及びその説明は、本願を解釈することに用いられ、本願の不適切な限定を構成するものではない。
本願の１つの実施例の車両の模式図である。 本願の１つの実施例の電池の構造模式図である。 本願の１つの実施例の電池モジュールの構造模式図である。 本願の１つの実施例の電池セルの分解図である。 本願の他の実施例の電池セルの分解図である。 本願の１つの実施例の電池の構造模式図である。 本願の１つの実施例の電池の概略平面図である。 図７ａに示される電池のＡ－Ａに沿った概略断面図である。 図７ｂに示される電池のＢ部分の拡大図である。 本願の１つの実施例の熱管理部材の概略斜視図である。 図８ａの前記熱管理部材のＡ－Ａに沿った概略断面図である。 本願の１つの実施例の熱管理部材の分解図である。 本願のいくつかの実施例の電池の構造模式図である。 本願のいくつかの実施例の電池の構造模式図である。 本願のいくつかの実施例の電池の構造模式図である。 本願のいくつかの実施例の電池の構造模式図である。 本願のいくつかの実施例の電池の構造模式図である。 本願のいくつかの実施例の電池の構造模式図である。 本願の１つの実施例の電池の分解図である。 本願の１つの実施例の電池の製造方法の例示的なフローチャートである。 本願の１つの実施例の電池の製造装置の例示的なブロック図である。
本願の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本願の実施例の図面を参照しながら本願の実施例の技術案を明確に説明し、明らかなように、説明される実施例は本願の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を必要とせずに取得するすべての他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。
特に定義されていない限り、本願に用いられる技術用語及び科学用語はすべて、当業者が一般的に理解する意味と同じである。本願では、出願の明細書に用いられる用語は具体的な実施例を説明する目的のためのものに過ぎず、本願を限定することを意図するものではない。本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面の簡単な説明に用いられる用語「含む」、「有する」及びそれらの任意の変形は、非排他的な包含物をカバーすることを意図する。本願の明細書及び特許請求の範囲又は上記図面に用いられる用語「第１」、「第２」等は、異なるオブジェクトを区別することに用いられるものであり、特定の順序又は主従関係を説明することに用いられるものではない。
本願に言及された「実施例」は、実施例を参照しながら説明された特定の特徴、構造又は特性が本願の少なくとも１つの実施例に含まれてもよいことを意味する。明細書の各位置で現れる該語句は、必ずしも同じ実施例を指すわけではなく、他の実施例と相互に排他的に独立した実施例又は代替の実施例でもない。当業者は、本願に説明される実施例が他の実施例と組み合わせることができると明示的及び暗示的に理解することができる。
本願の説明では、説明する必要がある点として、特に明確に規定及び限定されていない限り、用語「取付」、「連結」、「接続」、「付着」は広義に理解されるべきであり、例えば、固定して接続されてもよく、取り外し可能に接続されてもよく、又は一体に接続されてもよく、直接連結されてもよく、中間媒体を介して間接的に連結されてもよく、２つの素子の内部の連通であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本願での具体的な意味を理解することができる。
本願の用語「及び／又は」は、単に関連オブジェクトの関連関係を説明するものであり、３つの関係が存在してもよいことを示し、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在し、Ａ及びＢが同時に存在し、Ｂが単独で存在するという３つの状況を示す。また、本願の符号「／」は一般的には、前後の関連オブジェクトが「又は」の関係を有することを示す。
本願に現れる「複数」は、２つ以上（２つを含む）を指し、同様に、「複数セット」は２セット以上（２セットを含む）を指し、「複数枚」は２枚以上（２枚を含む）を指す。
本願では、電池セルはリチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池等を含んでもよく、本願の実施例はこれを限定しない。電池セルは円柱体、偏平体、直方体又は他の形状等であってもよく、本願の実施例はこれも限定しない。電池セルは一般的にはパッケージ方法で、円筒形電池セル、角形電池セル及びソフトパック電池セルという３種に分けられ、本願の実施例はこれも限定しない。
本願の実施例に言及された電池は、１つ又は複数の電池セルを含み且つより高い電圧と容量を供給する単一の物理モジュールを指す。例えば、本願に言及された電池は電池モジュール又は電池パック等を含んでもよい。電池は一般的には１つ又は複数の電池セルをパッケージするためのボックスを含む。ボックスは、液体又は他の異物が電池セルの充電又は放電に影響を与えることを回避することができる。
電池セルは電極アセンブリ及び電解液を含み、電極アセンブリは正極板、負極板及びセパレータで構成される。電池セルは主に正極板と負極板との間での金属イオンの移動に依存して動作する。正極板は正極集電体と正極活物質層を含み、正極活物質層は正極集電体の表面にコーティングされ、正極活物質層がコーティングされていない集電体は、正極活物質層がコーティングされている集電体から突出し、正極活物質層がコーティングされていない集電体は正極タブとして使用される。リチウムイオン電池を例として、正極集電体の材料はアルミニウムであってもよく、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極板は負極集電体と負極活物質層を含み、負極活物質層は負極集電体の表面にコーティングされ、負極活物質層がコーティングされていない集電体は、負極活物質層がコーティングされている集電体から突出し、負極活物質層がコーティングされていない集電体は負極タブとして使用される。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質はカーボン又はシリコン等であってもよい。溶断が発生せずに高電流が流れることを確保するために、正極タブは、数が複数で、一体に積層され、負極タブは、数が複数で、一体に積層される。セパレータの材質はＰＰ又はＰＥ等であってもよい。また、電極アセンブリは巻回型構造であってもよく、積層型構造であってもよく、本願の実施例はこれらに限定されない。電池の技術の発展はさまざまな設計要素、例えばエネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電速度等の性能パラメータを同時に考慮しなければならず、さらに、電池の安全性を考慮する必要がある。
電池セルについては、主な安全上の危険は充電及び放電過程由来であり、同時に適切な環境温度の設計も必要であり、不要な損失を効果的に回避するために、電池セルに対して、一般的には少なくとも３つの保護手段がある。具体的には、保護手段は少なくともスイッチング素子、適切なセパレータ材料の選択及び圧力解放機構を含む。スイッチング素子は電池セル内の温度又は抵抗が所定の閾値に達する場合に電池の充電又は放電を停止させることができる素子を指す。セパレータは正極板と負極板を分離することに用いられ、温度が所定の値に上昇すると、セパレータに付着されているマイクロスケール（さらにナノスケール）の微細孔を自動に溶解することができ、それにより金属イオンはセパレータを通過できず、電池セルの内部の反応を停止する。
圧力解放機構は電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達する場合に作動して内部圧力又は温度を解放するための素子又は部材を指す。該閾値の設計は異なる設計ニーズに応じて異なる。前記閾値は電池セルの正極板、負極板、電解液及びセパレータのうちの一種又は複数種の材料に決められてもよい。圧力解放機構は例えば防爆弁、空気弁、圧力解放弁又は安全弁等の形態を採用してもよく、且つ圧力又は温度に敏感な素子又は構造を具体的に採用してもよく、即ち、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達する場合に、圧力解放機構は動作を実行し又は圧力解放機構に設けられた薄化構造が破壊され、それにより内部圧力又は温度を解放するための開口部又はチャンネルを形成する。
本願で言及された「作動」は、圧力解放機構は作用し又は所定の状態に起動され、それにより電池セルの内部圧力及び温度を解放することを指す。圧力解放機構が作用することは、圧力解放機構の少なくとも一部の破裂、破砕、裂け又は開放等を含むがこれらに限定されない。圧力解放機構が作動する時に、電池セルの内部の高温高圧物質は排出物として作動部位から外へ排出される。このような方式で、圧力又は温度が制御可能な状況において電池セルの圧力を解放することができ、それにより、潜在的でより深刻な事故の発生を回避する。
本願で言及された電池セルからの排出物は、電解液、溶解され又は分割された正極板と負極板、セパレータの破片、反応が生じた高温高圧ガス、炎等を含むがこれらに限定されない。
電池セルの圧力解放機構は電池の安全性に深刻な影響を与える。例えば、短絡、過充電等の現象が発生すると、電池セルの内部に熱暴走が発生して圧力又は温度が突然上昇することを引き起こす可能性がある。この状況において、圧力解放機構を作動させることで内部圧力及び温度を外へ解放することができ、それにより電池セルの爆発、発火を防止する。
従来の圧力解放機構の設計案において、主に電池セルの内部の高圧と高熱を解放し、即ち前記排出物を電池セルの外部へ排出することに注目している。しかしながら、電池の出力電圧又は電流を確保するために、常に複数の電池セルが必要であり且つ複数の電池セルの間がバス部材によって電気的に接続される。電池セルの内部から排出された排出物は、残りの電池セルの短絡現象の発生を引き起こす恐れがあり、例えば、排出された金属くずが２つのバス部材に電気的に接続されると、電池の短絡の発生を引き起こし、従って安全上の問題が存在する。そして、高温高圧の排出物は、電池セルの圧力解放機構が設置される方向に向けて排出され、より具体的には圧力解放機構を作動させる領域に向ける方向に沿って排出され、このような排出物の威力や破壊力は非常に大きい可能性があり、さらに該方向における１つ又は複数の構造を突破する可能性があり、さらなる安全上の問題を引き起こす。
これに鑑みて、本願の実施例は技術案を提供し、熱管理部材の表面に圧力解放機構の少なくとも一部を収容するための逃げキャビティを設置し、圧力解放機構が作動する時に、電池セルの排出物は逃げキャビティに向けて排出されて電池セルから遠く離れることができ、その危険性を低減させ、それにより電池の安全性を向上させることができる。
熱管理部材は流体を収容して複数の電池セルの温度を調節することに用いられる。ここでの流体は液体又はガスであってもよく、温度を調節することは複数の電池セルを加熱し又は冷却することを指す。電池セルを冷却し又は温度を低減する場合に、該熱管理部材は冷却流体を収容して複数の電池セルの温度を低減することに用いられ、この場合、熱管理部材は冷却部材、冷却システム又は冷却板等とも呼称され、その収容される流体は冷却媒体又は冷却流体と呼称されてもよく、より具体的には、冷却液又は冷却ガスと呼称されてもよい。また、熱管理部材は加熱して複数の電池セルの温度を高めることに用いられてもよく、本願の実施例はこれを限定しない。選択可能に、前記流体は循環して流れるものであってもよく、それにより、より良好な温度調節の効果を実現する。選択可能に、流体は水、水とエチレングリコールの混合液又は空気等であってもよい。
本願で言及された電気キャビティは複数の電池セル及びバス部材を収容することに用いられる。電気キャビティは密封であってもよく又は非密封であってもよい。電気キャビティは電池セル及びバス部材を取り付けるための空間を提供する。いくつかの実施例において、電気キャビティに、さらに電池セルを固定するための構造を設置してもよい。電気キャビティの形状は収容される複数の電池セル及びバス部材に応じて変化することができる。いくつかの実施例において、電気キャビティは四角形であり、６つの壁を有する。電気キャビティ内の電池セルは電気的な接続によって高い出力電圧を形成するため、電気キャビティは「高電圧キャビティ」とも呼称される。
本願で言及されたバス部材は複数の電池セルの電気的な接続、例えば並列接続又は直列接続又はハイブリッド接続を実現することに用いられる。バス部材は電池セルの電極端子を接続することで電池セルの間の電気的な接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バス部材は溶接によって電池セルの電極端子に固定され得る。「高電圧キャビティ」に対応して、バス部材で形成される電気的な接続は「高電圧接続」とも呼称される。
本願で言及された収集キャビティは排出物を収集することに用いられ、密封であってもよく又は非密封であってもよい。いくつかの実施例において、前記収集キャビティ内に空気、又は他のガスが含まれてもよい。収集キャビティに電圧出力に接続される電気的な接続がなく、「高電圧キャビティ」に対応して、収集キャビティは「低電圧キャビティ」とも呼称される。選択可能に、又は付加的に、前記収集キャビティ内に液体、例えば冷却媒体が含まれてもよく、又は、該液体を収容するための部材が設置されてもよく、それにより収集キャビティに入る排出物の温度をさらに低減する。さらに選択可能に、収集キャビティ内のガス又は液体は循環して流れるものである。
本願の実施例で説明される技術案はすべて電池を使用する各種の装置、例えば携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電動自転車、電気玩具、電動工具、電気自動車、船及び航宙機等に適用でき、例えば、航宙機は飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船等を含む。
理解されるように、本願の実施例で説明される技術案は上記説明された機器に適用できるだけでなく、さらに電池を使用するすべての機器に適用できるが、簡潔に説明するために、以下の実施例はいずれも電気自動車を例として説明する。
例えば、図１に示されるように、これは本願の１つの実施例の車両１の構造模式図であり、車両１は燃料自動車、燃料ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー式電気自動車等であってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ３０及び電池１０が設置されてもよく、コントローラ３０は電池１０を制御してモータ４０に給電することに用いられる。例えば、車両１の底部又は車の先端部分又は車の後端部分に電池１０が設置されてもよい。電池１０は車両１に給電することに用いられ、例えば、電池１０は車両１の操作電源として使用され、車両１の回路システムに適用でき、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び走行中の動作の電力需要を満たすことに用いられる。本願の他の実施例において、電池１０は車両１の操作電源として使用され得るだけでなく、車両１の駆動電源として、燃料又は天然ガスを代替し又は部分的に代替して車両１に駆動動力を提供することができる。
異なる電力需要を満たすために、電池は複数の電池セルを含んでもよく、その中で、複数の電池セルは直列接続又は並列接続又はハイブリッド接続であってもよく、ハイブリッド接続は直列接続と並列接続の混合である。電池は電池パックとも呼称される。選択可能に、複数の電池セルは先ず直列接続され又は並列接続され又はハイブリッド接続されて電池モジュールを構成し、次に複数の電池モジュールは直列接続され又は並列接続され又はハイブリッド接続されて電池を構成してもよい。つまり、複数の電池セルは電池を直接構成してもよく、又は先ず電池モジュールを構成し、次に電池モジュールが電池を構成してもよい。
例えば、図２に示されるように、それは本願の１つの実施例の電池１０の構造模式図であり、電池１０は複数の電池セル２０を含んでもよい。電池１０はボックス（又はカバー）を含んでもよく、ボックスの内部は中空構造であり、複数の電池セル２０はボックス内に収容される。図２に示されるように、ボックスは２つの部分を含んでもよく、ここでそれぞれ第１部分１１１と第２部分１１２と呼称され、第１部分１１１と第２部分１１２は一体に締め付けられる。第１部分１１１と第２部分１１２の形状は複数の電池セル２０を組み合わせた形状に基づいて決定され、第１部分１１１と第２部分１１２はいずれも１つの開口部を有してもよい。例えば、第１部分１１１と第２部分１１２はいずれも中空の直方体であり且つそれぞれ１つのみの面が開口面であることがよく、第１部分１１１の開口部と第２部分１１２の開口部とは対向して設置され、且つ第１部分１１１と第２部分１１２は互いに締め付けられて密閉チャンバを有するボックスを形成する。複数の電池セル２０は互いに並列接続され又は直列接続され又はハイブリッド接続されて組み合わせた後に、第１部分１１１と第２部分１１２が締め付けられることによって形成されたボックス内に配置される。
選択可能に、電池１０はさらに他の構造を含んでもよく、ここで繰り返して説明しない。例えば、該電池１０はさらにバス部材を含んでもよく、バス部材は複数の電池セル２０の電気的な接続、例えば並列接続又は直列接続又はハイブリッド接続を実現することに用いられる。具体的には、バス部材は電池セル２０の電極端子を接続することで電池セル２０の電気的な接続を実現することができる。さらに、バス部材は溶接によって電池セル２０の電極端子に固定され得る。複数の電池セル２０の電気エネルギーはさらに電気伝導機構を介してボックスを通過して導出され得る。選択可能に、電気伝導機構はバス部材に属してもよい。
異なる電力需要に基づいて、電池セル２０の数を任意の値として設定してもよい。複数の電池セル２０は直列接続、並列接続又はハイブリッド接続の方式で接続されて大きな容量又は電力を実現することができる。各電池１０に含まれる電池セル２０の数が多い場合があるため、取り付けを容易にするために、電池セル２０をグループ化して設置し、各グループの電池セル２０が電池モジュールを構成することができる。電池モジュールに含まれる電池セル２０の数が限定されず、需要に応じて設定してもよい。例えば、図３は電池モジュールの一例である。電池は複数の電池モジュールを含んでもよく、これらの電池モジュールは直列接続、並列接続又はハイブリッド接続の方式で接続されてもよい。
図４に示されるように、これは本願の１つの実施例の電池セル２０の構造模式図であり、電池セル２０は１つ又は複数の電極アセンブリ２２、ハウジング２１１及びカバープレート２１２を含む。図４に示される座標系は図３の座標系と同じである。ハウジング２１１及びカバープレート２１２はシェル又は電池ケース２１を形成する。ハウジング２１１の壁及びカバープレート２１２はいずれも電池セル２０の壁と呼称される。ハウジング２１１は１つ又は複数の電極アセンブリ２２を組み合わせた後の形状に基づいて決定され、例えば、ハウジング２１１は中空の直方体又は立方体又は円柱体であってもよく、且つハウジング２１１の１つの面に開口部があり、それにより１つ又は複数の電極アセンブリ２２をハウジング２１１内に配置することができる。例えば、ハウジング２１１は中空の直方体又は立方体である場合に、ハウジング２１１の１つの平面は開口面であり、即ち該平面に壁がなくハウジング２１１の内部と外部が連通することができる。ハウジング２１１は中空の円柱体である場合に、ハウジング２１１の端面は開口面であり、即ち該端面に壁がなくハウジング２１１の内部と外部が連通することができる。カバープレート２１２は開口部をカバーし且つハウジング２１１と接続されて、電極アセンブリ２２を配置するための密閉キャビティを形成する。ハウジング２１１内に電解質、例えば電解液が充填される。
該電池セル２０はさらに２つの電極端子２１４を含んでもよく、２つの電極端子２１４はカバープレート２１２に設置されてもよい。カバープレート２１２は一般的にはフラット形状であり、２つの電極端子２１４はカバープレート２１２のフラット面に固定され、２つの電極端子２１４はそれぞれ正極端子２１４ａ及び負極端子２１４ｂである。各電極端子２１４にそれぞれ１つの接続部材２３が対応して設置され、又は集電部材２３と呼称され、それはカバープレート２１２と電極アセンブリ２２との間に位置し、電極アセンブリ２２と電極端子２１４の電気的な接続を実現することに用いられる。
図４に示されるように、各電極アセンブリ２２は第１タブ２２１ａと第２タブ２２２ａを有する。第１タブ２２１ａと第２タブ２２２ａの極性は反対である。例えば、第１タブ２２１ａは正極タブである場合に、第２タブ２２２ａは負極タブである。１つ又は複数の電極アセンブリ２２の第１タブ２２１ａは１つの接続部材２３を介して１つの電極端子に接続され、１つ又は複数の電極アセンブリ２２の第２タブ２２２ａは他の接続部材２３を介して他の電極端子に接続される。例えば、正極端子２１４ａは１つの接続部材２３を介して正極タブに接続され、負極端子２１４ｂは他の接続部材２３を介して負極タブに接続される。
該電池セル２０において、実際の使用需要に応じて、電極アセンブリ２２は単一、又は複数設置されてもよく、図４に示されるように、電池セル２０内に４つの独立した電極アセンブリ２２が設置される。
図５に示されるように、それは本願の他の実施例の圧力解放機構２１３を含む電池セル２０の構造模式図である。
図５のハウジング２１１、カバープレート２１２、電極アセンブリ２２及び接続部材２３は、図４のハウジング２１１、カバープレート２１２、電極アセンブリ２２及び接続部材２３と一致し、簡潔にするために、ここで繰り返して説明しない。
電池セル２０の１つの壁、例えば図５に示される第１壁２１ａにさらに圧力解放機構２１３が設置されてもよい。容易に説明するために、図５において、第１壁２１ａとハウジング２１１とが分離されるが、ハウジング２１１の底側に開口部があることを限定しない。圧力解放機構２１３は電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値に達する場合に作動して内部圧力又は温度を解放することに用いられる。
該圧力解放機構２１３は第１壁２１ａの一部であってもよく、第１壁２１ａと分割式構造になって、例えば溶接の方法で第１壁２１ａに固定されてもよい。圧力解放機構２１３は第１壁２１ａの一部である場合に、例えば、圧力解放機構２１３は第１壁２１ａにノッチを設置する方法によって形成されてもよく、該ノッチに対応する第１壁２１ａの厚さは圧力解放機構２１３におけるノッチ以外の他の領域の厚さより小さい。ノッチの箇所は圧力解放機構２１３の最も薄い位置である。電池セル２０が生じたガスは多すぎてハウジング２１１の内部圧力が高くなって閾値に達し、又は電池セル２０の内部が反応して熱量をもたらし、それにより電池セル２０の内部温度が高くなって閾値に達する場合に、圧力解放機構２１３はノッチの箇所で破裂してハウジング２１１の内部と外部とを連通させることができ、ガスの圧力と温度は圧力解放機構２１３の破裂で外へ解放され、さらに電池セル２０の爆発を回避する。
選択可能に、本願の１つの実施例において、図５に示されるように、圧力解放機構２１３が電池セル２０の第１壁２１ａに設置される場合に、電池セル２０の第２壁に電極端子２１４が設置され、第２壁は第１壁２１ａと異なる。
選択可能に、第２壁は第１壁２１ａと対向して設置される。例えば、第１壁２１ａは電池セル２０の底壁であってもよく、第２壁は電池セル２０の頂壁であってもよく、即ちカバープレート２１２である。
選択可能に、図５に示されるように、該電池セル２０はさらにパッド２４を含んでもよく、該パッド２４は電極アセンブリ２２とハウジング２１１の底壁との間に位置し、電極アセンブリ２２を支持する役割を果たすことができ、さらに電極アセンブリ２２がハウジング２１１の底壁の周りの角丸に干渉することを効果的に防止することができる。また、該パッド２４に１つ又は複数の貫通孔が設置されてもよく、例えば、均一に並べられた複数の貫通孔を設置してもよく、又は、圧力解放機構２１３がハウジング２１１の底壁に設置される場合に、該圧力解放機構２１３に対応する位置に貫通孔を設置してもよく、それにより流体とガスを容易にガイドすることでき、具体的には、このようにして、パッド２４の上面と下面の空間を連通させ、電池セル２０の内部に生じたガス及び電解液はいずれもパッド２４を自由に通過することができる。
圧力解放機構２１３及び電極端子２１４を電池セル２０の異なる壁に設置することにより、圧力解放機構２１３が作動する時に、電池セル２０の排出物は電極端子２１４からより離れることができ、それにより排出物の電極端子２１４及びバス部材への影響を減少し、従って電池の安全性を向上させることができる。
さらに、電極端子２１４が電池セル２０のカバープレート２１２に設置される場合に、圧力解放機構２１３を電池セル２０の底壁に設置することにより、圧力解放機構２１３が作動する時に、電池セル２０の排出物は電池１０の底部に向けて排出される。このようにして、一方では、電池１０の底部の熱管理部材等で排出物の危険性を低減させることができ、他方では、電池１０の底部は一般的には使用者から遠く離れるため、使用者への害を低減させることができる。
圧力解放機構２１３は各種の可能な圧力解放構造であってもよく、本願の実施例はこれを限定しない。例えば、圧力解放機構２１３は温度に敏感な圧力解放機構であってもよく、温度に敏感な圧力解放機構は、圧力解放機構２１３が設けられた電池セル２０の内部温度が閾値に達する場合に溶融できるように配置され、及び／又は、圧力解放機構２１３は圧力に敏感な圧力解放機構であってもよく、圧力に敏感な圧力解放機構は、圧力解放機構２１３が設けられた電池セル２０の内部気圧が閾値に達する場合に破裂できるように配置される。
図６は本願の１つの実施例の電池１０の模式図である。図６に示されるように、電池１０は電池セル２０及び熱管理部材１３を含んでもよい。
電池セル２０は圧力解放機構２１３を含み、圧力解放機構２１３の少なくとも一部が電池セル２０の第１壁２１ａから突出し、圧力解放機構２１３は電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値に達する場合に作動して内部圧力又は温度を解放することに用いられる。例えば、電池セル２０は図５の電池セル２０であってもよい。
熱管理部材１３は、流体を収容して複数の電池セル２０の温度を調節することに用いられる。電池セル２０の温度を低減する場合において、該熱管理部材１３は冷却媒体を収容して複数の電池セル２０の温度を調節することができ、この場合、熱管理部材１３は冷却部材、冷却システム又は冷却板等とも呼称される。また、熱管理部材１３は加熱することに用いられてもよく、本願の実施例はこれを限定しない。選択可能に、前記流体は循環して流れるものであってもよく、それにより、より良好な温度調節の効果を実現する。
熱管理部材１３の第１表面（図６に示される上表面）は第１壁２１ａに付着される。つまり、電池セル２０の圧力解放機構２１３が設置された壁は熱管理部材１３に付着される。熱管理部材１３の第１表面に逃げキャビティ１３４ａが設置され、逃げキャビティ１３４ａは圧力解放機構２１３の少なくとも一部を収容することに用いられる。
圧力解放機構２１３を電池セル２０の第１壁２１ａに設置する場合、圧力解放機構２１３の少なくとも一部を第１壁２１ａから突出させることができ、このようにして、圧力解放機構２１３を容易に取り付けることができ、且つ電池セル２０内部の空間を確保することができる。本願の実施例において、熱管理部材１３の第１表面に圧力解放機構２１３の少なくとも一部を収容するための逃げキャビティ１３４ａが設置される。このようにして、電池セル２０の第１壁２１ａは熱管理部材１３の表面にぴったりと貼り付けられることができ、一方では、電池セル２０の固定を容易にし、空間を節約して熱管理の効率を向上させ、他方では、圧力解放機構２１３が作動する時に、電池セル２０の排出物は逃げキャビティ１３４ａに向けて排出されて電池セル２０から遠く離れることができ、その危険性を低減させ、それにより電池の安全性を向上させることができる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、逃げキャビティ１３４ａは凹溝であってもよく、本願の実施例はこれを限定しない。
選択可能に、本願の１つの実施例において、第１壁２１ａの圧力解放機構２１３の周りの部分が外へ突出し、逃げキャビティ１３４ａはさらに第１壁２１ａの圧力解放機構２１３の周りの突出部分を収容することに用いられる。
同様に、第１壁２１ａの圧力解放機構２１３の周りの部分が外へ突出する場合に、逃げキャビティ１３４ａは電池セル２０の第１壁２１ａが熱管理部材１３の表面にぴったりと貼り付けられることを確保することができ、それにより電池セル２０の固定を容易に数ことができ、さらに空間を節約して熱管理効率を向上させることができる。
圧力解放機構２１３が作動する時に、変形して電池セル２０の内部と外部とを連通させる。例えば、ノッチを採用する圧力解放機構２１３に対して、圧力解放機構２１３が作動する時にノッチの箇所で破裂し且つ両側へ開けられ、それに対応して、圧力解放機構２１３は所定の変形空間を必要とする。選択可能に、本願の１つの実施例において、逃げキャビティ１３４ａは、圧力解放機構２１３に変形空間を提供して、圧力解放機構２１３を熱管理部材１３に向けて変形させ破裂させることができるように配置される。それに対応して、逃げキャビティ１３４ａの設置は圧力解放機構２１３が作動する時に開放できる条件を満たさなければならない。具体的には、逃げキャビティ１３４ａの深さは圧力解放機構２１３の寸法に関連する。本願の１つの実施例として、逃げキャビティ１３４ａの深さが１ｍｍより大きい。例えば、逃げキャビティ１３４ａの深さは３ｍｍ以上であってもよく、それにより圧力解放機構２１３を容易に開けることができる。
逃げキャビティ１３４ａを設置することで圧力解放機構２１３を熱管理部材１３に向けて変形させ破裂させることができ、それにより電池セル２０の排出物は逃げキャビティ１３４ａに向けて排出されて電池セル２０から遠く離れることができる。さらに、逃げキャビティ１３４ａは、圧力解放機構２１３が作動する時に、排出物を通過させることができるように配置されてもよい。このようにして、排出物は熱管理部材１３を通過して迅速に排出されて電池セル２０から遠く離れることができ、その危険性を低減させ、それにより電池の安全性を向上させることができる。
選択可能に、図６に示されるように、本願の１つの実施例において、逃げキャビティ１３４ａの底壁に薄化領域１３５が設置され、薄化領域１３５は、圧力解放機構２１３が作動する時に、電池セル２０の内部から排出された排出物に破壊されて、排出物を薄化領域１３５に通過させることができるように配置される。逃げキャビティ１３４ａの底壁は熱管理部材１３の他の領域より薄くて、排出物に破壊されやすいため、圧力解放機構２１３が作動する時に、排出物は逃げキャビティ１３４ａの底壁を破壊して熱管理部材１３を通過することができる。
熱管理部材１３は熱伝導材料によって流体の流路を形成することができる。流体は流路に流れ、且つ熱伝導材料によって熱を伝導して電池セル２０の温度を調節する。選択可能に、薄化領域は流体がなく熱伝導材料のみを有してもよく、薄い熱伝導材料層を形成し、それにより排出物に破壊されやすい。例えば、逃げキャビティ１３４ａの底壁は熱伝導材料の薄い層であってもよく、それにより薄化領域１３５を形成する。
選択可能に、図７ａ～７ｃに示されるように、本願の１つの実施例において、熱管理部材１３は第１熱伝導板１３１と第２熱伝導板１３２を含んでもよい。第１熱伝導板１３１と第２熱伝導板１３２は流体を収容するための流路１３３を形成する。第１熱伝導板１３１は第１壁２１ａと第２熱伝導板１３２との間に位置し且つ第１壁２１ａに付着される。第１熱伝導板１３１の第１領域１３１ａは第２熱伝導板１３２へ凹んで逃げキャビティ１３４ａを形成し、第１領域１３１ａは第２熱伝導板１３２に接続される。このようにして、逃げキャビティ１３４ａの周りに流路１３３が形成され、逃げキャビティ１３４ａの底壁内に流路がないため、薄化領域を形成する。
選択可能に、さらに逃げキャビティ１３４ａの底壁の第１熱伝導板１３１又は第２熱伝導板１３２を取り外してもよく、それにより、より薄い薄化領域を形成する。例えば、図７ｃに示されるように、本願の１つの実施例において、第１領域１３１ａに貫通孔１３６が設置され、貫通孔１３６の半径方向の寸法は逃げキャビティ１３４ａの半径方向の寸法より小さく、即ち逃げキャビティ１３４ａの底壁の第１熱伝導板１３１を取り外し、且つ逃げキャビティ１３４ａの底部のエッジでの第１熱伝導板１３１と第２熱伝導板１３２との接続を維持して、逃げキャビティ１３４ａの周りの流路１３３を形成する。
選択可能に、さらに貫通孔１３６に対応する第２熱伝導板１３２に対して薄化処理を行ってもよく、即ち、貫通孔１３６に対応する第２熱伝導板１３２の厚さを、他の領域の第２熱伝導板１３２の厚さより小さくし、それにより薄化領域は排出物に破壊されやすくなる。選択可能に、さらに貫通孔１３６に対応する第２熱伝導板１３２に脆弱溝を設置してもよい。
図８ａ～図８ｃは熱管理部材１３の模式図を示す。図８ａ～図８ｃに示されるように、第１熱伝導板１３１は凹んで逃げキャビティ１３４ａを形成し、第２熱伝導板１３２は逃げキャビティ１３４ａに対応する領域において流路が設けられず脆弱溝１３２ａが設置され、このようにして、第１熱伝導板１３１を第２熱伝導板１３２に接続した後、逃げキャビティ１３４ａの底壁が薄化領域を形成する。
理解されるように、さらに他の薄化方法を採用して逃げキャビティ１３４ａの底壁を薄化してもよく、例えば、第１熱伝導板１３１の第１領域１３１ａにブラインドホール又は段付孔を設置してもよく、及び／又は、第２熱伝導板１３２にブラインドホール等を設置してもよい。
選択可能に、本願の１つの実施例において、薄化領域１３５の厚さが３ｍｍ以下である。例えば、薄化領域１３５の厚さは１ｍｍ以下であってもよい。
厚さが小さい薄化領域１３５を採用する以外、さらに低融点材料の薄化領域１３５を採用してもよく、それにより排出物に溶融されやすい。つまり、薄化領域１３５は熱管理部材１３の他の部分より低い融点を有してもよい。例えば、薄化領域１３５が採用する材料の融点は４００℃より低い。
理解されるように、薄化領域１３５は、材料の融点が低く且つ厚さが小さいような配置を採用してもよく、つまり、上記２種の実施形態を単独で実施してもよく、組み合わせて実施してもよい。
選択可能に、本願の１つの実施例において、熱管理部材１３は、圧力解放機構２１３が作動する時に破壊されて、流体を熱管理部材１３の内部から排出させることができるように配置される。
具体的には、圧力解放機構２１３が作動する時に、熱管理部材１３は破壊され、流体は熱管理部材１３の内部から排出され、このようにして、電池セル２０の熱量を吸収して、排出物の温度を低減することができ、さらに排出物の危険性を低減させる。流体の冷却によって、電池セル２０の排出物の温度を迅速に低減できるため、電池の他の部分、例えば他の電池セル２０に大きな影響をもたらすことがなく、それにより単一の電池セル２０の異常に起因する破壊性をタイムリーに抑制して、電池の爆発の可能性を低減させることができる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、熱管理部材１３の逃げキャビティ１３４ａの周りの部分は電池セル２０の内部から排出された排出物に破壊されて、流体を熱管理部材１３の内部から排出させることができる。
具体的には、圧力解放機構２１３が作動する時に、電池セル２０の排出物は、先ず薄化領域１３５を破壊し（突破又は溶融）、薄化領域１３５を通過して排出され、また、排出物は逃げキャビティ１３４ａの周りの部分を破壊することができ、例えば、高熱の排出物は周りの熱管理部材１３を溶融して、流体は熱管理部材１３の内部から排出され、それにより高熱の排出物の温度を低減する。排出物の温度が高いため、流体で電池セル２０を加熱しても、又は冷却しても、流体の温度はいずれも排出物の温度より低く、従って排出物を冷却することができる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、逃げキャビティ１３４ａの側面は排出物に破壊されて、流体を熱管理部材１３の内部から排出させることができる。
圧力解放機構２１３が作動する時に、電池セル２０の排出物は逃げキャビティ１３４ａに突入し、逃げキャビティ１３４ａの底壁が薄いため、排出物は逃げキャビティ１３４ａの底壁を破壊して熱管理部材１３を通過する。また、逃げキャビティ１３４ａ内に突入される排出物はさらに逃げキャビティ１３４ａの側面を同時に溶融して、流体を熱管理部材１３の内部から排出せれ、それにより高熱の排出物の温度を低減する。
選択可能に、逃げキャビティ１３４ａの半径方向の寸法は圧力解放機構２１３から遠く離れる方向に沿って徐々に小さくなる。つまり、逃げキャビティ１３４ａの側面は傾斜面であり、このようにして、排出物との接触面積を増加することができ、排出物に破壊されることをより容易にする。例えば、逃げキャビティ１３４ａの側面の傾斜角（底壁が所在する平面との角度）の角度範囲は１５～８５度であってもよい。
選択可能に、逃げキャビティ１３４ａの側面が排出物に破壊されやすくするために、逃げキャビティ１３４ａの開口部の面積と圧力解放機構２１３の面積との比は所定の値より小さい必要がある。例えば、逃げキャビティ１３４ａの開口部の面積と圧力解放機構２１３の面積との比の値の範囲は０．５～２であってもよい。
理解されるように、熱管理部材１３に、圧力解放機構２１３が作動する時に熱管理部材１３が破壊され得る構造を設置する以外、さらに圧力解放機構２１３に、圧力解放機構２１３が作動する時に熱管理部材１３が破壊され得る構造を設置することができる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、圧力解放機構２１３に破壊装置が設置され、破壊装置は、圧力解放機構２１３が作動する時に熱管理部材１３を破壊して、流体を熱管理部材１３の内部から排出させることに用いられる。例えば、破壊装置はスパイクであってもよく、本願の実施例はこれを限定しない。
選択可能に、本願の１つの実施例において、図９に示されるように、電池１０はさらに電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂを含んでもよい。熱管理部材１３は電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂを分離することに用いられる。ここでのいわゆる「分離」は分けることを指し、密封されなくてもよい。
電気キャビティ１１ａは複数の電池セル２０を収容することに用いられる。電気キャビティ１１ａはさらにバス部材１２を収容することに用いられる。電気キャビティ１１ａは電池セル２０及びバス部材１２の収納空間を提供し、電気キャビティ１１ａの形状は複数の電池セル２０及びバス部材１２に応じて変化することができる。バス部材１２は複数の電池セル２０の電気的な接続を実現することに用いられる。バス部材１２は電池セル２０の電極端子２１４を接続することで電池セル２０の電気的な接続を実現することができる。
収集キャビティ１１ｂは圧力解放機構２１３が作動する時に電池セル２０の内部から排出された排出物を収集することに用いられる。
本願の実施例において、熱管理部材１３を採用して電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂを分離する。つまり、複数の電池セル２０及びバス部材１２を収容するための電気キャビティ１１ａが排出物を収集するための収集キャビティ１１ｂと分離される。このようにして、圧力解放機構２１３が作動する時に、電池セル２０の排出物は収集キャビティ１１ｂに入り、電気キャビティ１１ａに入らず又は少量で電気キャビティ１１ａに入り、それにより電気キャビティ１１ａ内の電気的な接続に影響を与えず、従って電池の安全性を向上させることができる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、熱管理部材１３は、圧力解放機構２１３が作動する時に排出物に破壊されて、排出物を熱管理部材１３に通過させて収集キャビティ１１ｂに入ることができるように配置される。
選択可能に、本願の１つの実施例において、熱管理部材１３は、電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂによって共有される壁を有する。図９に示されるように、熱管理部材１３は同時に電気キャビティ１１ａの１つの壁及び収集キャビティ１１ｂの１つの壁として使用されてもよい。つまり、熱管理部材１３（又はその一部）は直接的に、電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂによって共有される壁として使用されてもよく、このようにして、電池セル２０の排出物は熱管理部材１３を通過して収集キャビティ１１ｂに入ることができ、また、熱管理部材１３が存在するため、該排出物と電気キャビティ１１ａをできるだけ分離することができ、それにより排出物の危険性を低減させ、電池の安全性を向上させる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、電気キャビティ１１ａは開口部を有するカバー及び熱管理部材１３で形成されてもよい。例えば、図１０に示されるように、カバー１１０は開口部（図１０の下側の開口部）を有する。開口部を有するカバー１１０は、半密閉チャンバであり、外部と連通する開口部を有し、熱管理部材１３は該開口部をカバーし、チャンバ、即ち電気キャビティ１１ａを形成する。
選択可能に、カバー１１０は複数の部分で構成されてもよく、例えば、図１１に示されるように、カバー１１０は第１部分１１１と第２部分１１２を含んでもよい。第２部分１１２の両側はそれぞれ開口部を有し、第１部分１１１は第２部分１１２の一側の開口部をカバーし、熱管理部材１３は第２部分１１２の他側の開口部をカバーし、それにより電気キャビティ１１ａを形成する。
図１１の実施例は図２を基礎として改善して得られる。具体的には、図２の第２部分１１２の底壁を熱管理部材１３に置き換え、熱管理部材１３を電気キャビティ１１ａの１つの壁とし、それにより図１１の電気キャビティ１１ａを形成する。言い換えれば、図２の第２部分１１２の底壁を取り外し、即ち、両側に開口部がある壁を形成し、第１部分１１１及び熱管理部材１３はそれぞれ第２部分１１２の両側の開口部をカバーして、チャンバ、即ち電気キャビティ１１ａを形成する。
選択可能に、本願の１つの実施例において、収集キャビティ１１ｂについては、熱管理部材１３及び保護部材で形成されてもよい。例えば、図１２に示されるように、電池１０はさらに保護部材１１５を含む。保護部材１１５は熱管理部材１３を保護することに用いられ、且つ保護部材１１５と熱管理部材１３とは収集キャビティ１１ｂを形成する。
保護部材１１５と熱管理部材１３によって形成された収集キャビティ１１ｂは、電池セル２０を収容できる空間を占有せず、従って大きな空間がある収集キャビティ１１ｂを設置することができ、それにより排出物を効果的に収集して緩衝することができ、その危険性を低減させる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、収集キャビティ１１ｂ内にさらに流体、例えば冷却媒体が設置されてもよく、又は流体を収容するための部材が設置されてもよく、それにより収集キャビティ１１ｂ内に入る排出物の温度をさらに低減する。
選択可能に、本願の１つの実施例において、収集キャビティ１１ｂは密閉チャンバであってもよい。例えば、保護部材１１５と熱管理部材１３の接続部は密封部材によって密封することができる。
選択可能に、本願の１つの実施例において、収集キャビティ１１ｂは密閉チャンバではなくてもよい。例えば、収集キャビティ１１ｂは空気と連通することができ、このようにして、一部の排出物はさらに収集キャビティ１１ｂの外部へ排出され得る。
上記実施例において、熱管理部材１３はカバー１１０の開口部をカバーして電気キャビティ１１ａを形成し、熱管理部材１３と保護部材１１５とは収集キャビティ１１ｂを形成する。選択可能に、熱管理部材１３は密閉されているカバーを電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂに直接分けることができる。
例えば、図１３に示されるように、本願の１つの実施例において、熱管理部材１３はカバー１１０の内部に設置され、且つカバー１１０の内部を電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂに分離する。つまり、密閉されているカバー１１０はその内部にチャンバを形成し、熱管理部材１３はカバー１１０の内部のチャンバを２つのチャンバ、即ち電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂに分離する。
電気キャビティ１１ａは複数の電池セル２０等を収容するために大きな空間を必要とするため、熱管理部材１３をカバー１１０のある壁に接近する位置に設置してもよく、それにより比較的大きい空間のある電気キャビティ１１ａと比較的小さい空間のある収集キャビティ１１ｂを分離する。
選択可能に、図１４に示されるように、本願の１つの実施例において、カバー１１０は第１部分１１１と第２部分１１２を含んでもよい。第２部分１１２の一側に開口部が設置されて半密閉構造を形成する。半密閉構造は即ち開口部を有するチャンバである。熱管理部材１３は第２部分１１２の内部に設置され、第１部分１１１は第２部分１１２の開口部をカバーする。言い換えれば、先ず熱管理部材１３を半密閉の第２部分１１２内に設置して、収集キャビティ１１ｂを分離し、次に第１部分１１１を第２部分１１２の開口部にカバーして、電気キャビティ１１ａを形成する。
選択可能に、本願の１つの実施例において、電気キャビティ１１ａは熱管理部材１３を介して収集キャビティ１１ｂと分離される。つまり、収集キャビティ１１ｂは電気キャビティ１１ａと連通せず、収集キャビティ１１ｂ内の液体又はガス等は電気キャビティ１１ａに入ることができず、それにより電気キャビティ１１ａをより良好に保護することができる。
図１５は本願の１つの実施例の電池１０の分解図である。図１５に示される実施例では、熱管理部材１３には逃げキャビティ１３４ａが設置され、且つ保護部材１１５と収集キャビティを形成する。
電池１０の各部材についての説明は上記各実施例を参照すればよく、簡潔にするために、ここで繰り返して説明しない。
本願の１つの実施例は電力消費機器をさらに提供し、該電力消費機器は上記各実施例の電池１０を含んでもよい。選択可能に、電力消費機器は車両１、船又は航宙機であってもよい。
上記では本願の実施例の電池及び電力消費機器を説明したが、以下では本願の実施例の電池の製造方法及び装置を説明し、その中で、詳細に説明されていない部分は上記各実施例を参照すればよい。
図１６は本願の１つの実施例の電池の製造方法３００の例示的なフローチャートを示す。図１６に示されるように、該方法３００はステップ３１０、ステップ３２０、ステップ３３０を含む。
ステップ３１０、電池セル２０を提供し、前記電池セル２０は圧力解放機構２１３を含み、圧力解放機構２１３の少なくとも一部が電池セル２０の第１壁２１ａから突出し、圧力解放機構２１３は電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値に達する場合に作動して内部圧力又は温度を解放することに用いられる。
ステップ３２０、流体を収容することに用いられ、第１表面に逃げキャビティ１３４ａが設置される熱管理部材１３を提供する。
ステップ３３０、熱管理部材１３の第１表面を電池セル２０の第１壁２１ａに付着し、且つ逃げキャビティ１３４ａに圧力解放機構２１３の少なくとも一部を収容させる。
図１７は本願の１つの実施例の電池の製造装置４００の例示的なブロック図を示す。図１７に示されるように、電池の製造装置４００は、提供モジュール４１０及び取り付けモジュール４２０を含んでもよい。
提供モジュール４１０は、電池セル２０を提供し、電池セル２０は圧力解放機構２１３を含み、圧力解放機構２１３の少なくとも一部が電池セル２０の第１壁２１ａから突出し、圧力解放機構２１３は電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値に達する場合に作動して内部圧力又は温度を解放することに用いられ、流体を収容することに用いられ、第１表面に逃げキャビティ１３４ａが設置される熱管理部材１３を提供することに用いられる。
取り付けモジュール４２０は、熱管理部材１３の第１表面を電池セル２０の第１壁２１ａに付着し、且つ逃げキャビティ１３４ａに圧力解放機構２１３の少なくとも一部を収容させることに用いられる。
なお、以上の実施例は、本願の技術案を説明するためのものに過ぎず、それを制限するものではない。上記実施例を参照しながら本願を詳細に説明したが、当業者が理解できるように、依然として上記各実施例に記載されている技術案を変更し、又はその中の一部の技術的特徴に対して同等置換を行うことができ、これらの変更や置換は、対応する技術案の本質を本願の各実施例に係る技術案の精神及び範囲から逸脱させるものではない。
１ 車両
１０ 電池
１１ａ 電気キャビティ
１１ｂ 収集キャビティ
１２ バス部材
１３ 熱管理部材
２０ 電池セル
２１ 電池ケース
２１ａ 第１壁
２２ 電極アセンブリ
２３ 集電部材
２３ 接続部材
２４ パッド
３０ コントローラ
４０ モータ
１１０ カバー
１１１ 第１部分
１１２ 第２部分
１１５ 保護部材
１３１ 第１熱伝導板
１３１ａ 第１領域
１３２ 第２熱伝導板
１３２ａ 脆弱溝
１３３ 流路
１３４ａ キャビティ
１３５ 薄化領域
１３６ 貫通孔
２１１ ハウジング
２１２ カバープレート
２１３ 圧力解放機構
２１４ 電極端子
２１４ａ 正極端子
２１４ｂ 負極端子
２２１ａ 第１タブ
２２２ａ 第２タブ
４００ 製造装置
４１０ 提供モジュール
４２０ 取り付けモジュール

Claims (14)

  1. 電池であって、
    電池セルであって、圧力解放機構を含み、前記圧力解放機構の少なくとも一部が前記電池セルの第１壁から突出し、前記圧力解放機構は前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達する場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる電池セルと、
    流体を収容して前記電池セルの温度を調節するための熱管理部材と、を含み、
    前記熱管理部材の第１表面が前記電池セルの前記第１壁に付着され、前記熱管理部材の前記第１表面には、前記圧力解放機構の前記少なくとも一部を収容するための逃げキャビティが設置され、
    前記逃げキャビティは、前記圧力解放機構に変形空間を提供して、前記圧力解放機構を前記熱管理部材に向けて変形させ破裂させることができるように構成される、電池。
  2. 前記第１壁の前記圧力解放機構の周りの部分が外へ突出し、前記逃げキャビティはさらに、前記第１壁の前記圧力解放機構の周りの突出部分を収容することに用いられる、請求項１に記載の電池。
  3. 前記逃げキャビティの深さは前記圧力解放機構の寸法に関連し、及び／又は、
    前記逃げキャビティの深さが１ｍｍより大きい、請求項１に記載の電池。
  4. 前記逃げキャビティの底壁に薄化領域が設置され、前記薄化領域は、前記圧力解放機構が作動する時に前記電池セルの内部から排出された排出物に破壊されて、前記排出物を前記薄化領域に通過させることができるように配置され、
    前記薄化領域の厚さが３ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池。
  5. 前記薄化領域は前記熱管理部材の他の部分より低い融点を有し、
    前記薄化領域が採用する材料の融点が４００℃より低い、請求項４に記載の電池。
  6. 前記熱管理部材は第１熱伝導板と第２熱伝導板を含み、前記第１熱伝導板は前記第１壁と前記第２熱伝導板との間に位置し且つ前記第１壁に付着され、前記第１熱伝導板の第１領域は前記第２熱伝導板へ凹んで前記逃げキャビティを形成し、前記第１領域は前記第２熱伝導板に接続される、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池。
  7. 前記第１領域に貫通孔が設置され、前記貫通孔の半径方向の寸法が前記逃げキャビティの半径方向の寸法より小さい、請求項６に記載の電池。
  8. 前記貫通孔に対応する前記第２熱伝導板の厚さは他の領域の前記第２熱伝導板の厚さより小さい、請求項７に記載の電池。
  9. 前記熱管理部材の前記逃げキャビティの周りの部分は前記電池セルの内部から排出された排出物に破壊されて、前記流体を前記熱管理部材の内部から排出させることができる、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池。
  10. 前記逃げキャビティの側面は前記排出物に破壊されて、前記流体を前記熱管理部材の内部から排出させることができる、請求項９に記載の電池。
  11. 前記逃げキャビティの半径方向の寸法は前記圧力解放機構から遠く離れる方向に沿って徐々に小さくなる、請求項１０に記載の電池。
  12. 前記電池はさらに、
    複数の前記電池セルを収容するための電気キャビティと、
    前記圧力解放機構が作動する時に前記電池セルの内部から排出された排出物を収集するための収集キャビティと、を含み、
    前記熱管理部材は前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離することに用いられる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の電池。
  13. 前記熱管理部材は、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティによって共有される壁を有し、及び／又は、
    前記電池は保護部材をさらに含み、
    前記保護部材は前記熱管理部材を保護することに用いられ、前記保護部材と前記熱管理部材とは前記収集キャビティを形成し、
    前記熱管理部材は、前記圧力解放機構が作動する時に前記排出物に破壊されて、前記排出物を前記熱管理部材に通過させて前記収集キャビティに入ることができるように配置される、請求項１２に記載の電池。
  14. 電力消費機器であって、請求項１～１３のいずれか一項に記載の電池を含む、電力消費機器。
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