JP7451582B2 - 電池セル、封止栓および電気装置 - Google Patents
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Description
本出願の実施例は、電池分野に関し、特に、電池セル、封止栓および電気装置に関する。
電池セルは、外部のエネルギーを電気エネルギーに変換してその内部に貯えて、外部機器、例えば携帯電子機器等に必要なタイミングで給電する装置である。現在、電池セルは、携帯電話、タブレット、ノートパソコン等の電子製品に広く用いられている。
電池セルは、高温条件、乱用又は短絡発生等の過程で熱が絶えず発生するので、電池セルの内部の熱が絶えず蓄積して、さらに電池セルが熱暴走して内部で高温高圧のガスが発生し、そのガスを適時に排出しないと、爆発等の安全事故が起こる可能性がある。そこで、電池セルの温度がある特定の温度よりも高くなると、上記高温のガスを排出可能な電池セルを提供することで、電池セルの安全性能を完備させ、電池セルの使用のリスクを低減させることが必要となる。
本願実施例は、電池がある特定の温度よりも温度が高くなった場合に、内部のガスを速やかに排出することができない現状を改善する電池セル、封止栓、及び電気装置を提供することを目的とする。
本願の実施例は、その技術課題を解決するために、以下の技術案を採用する。
電池セルは、筐体と封止栓とを備える。前記筐体の内部には、収容室が設けられ、前記筐体には、前記収容室および前記電池セルの外部環境をそれぞれ連通する貫通孔が設けられており、前記封止栓は、前記貫通孔を封止する。前記封止栓は、前記貫通孔の少なくとも一部を覆い、予め設定された閾値よりも温度が高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記収容室を前記外部環境に連通させる熱変形部を含む。
上記態様の更なる改良態様として、前記封止栓は、第１固定部をさらに備え、前記第１固定部は、前記筐体の外面に固定され、前記収容室に連通する第１ビアホールが設けられ、前記熱変形部は、前記第１ビアホールに取り付けられて、前記第１ビアホールを閉塞し、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、前記熱変形部の少なくとも一部が変形されて、前記収容室と前記第１ビアホールと前記外部環境とが順に連通する。
上記態様の更なる改良態様として、前記第１固定部は、少なくとも一部が前記貫通孔に延び込み、且つ前記第１ビアホールが設けられた基部と、前記基部の側壁から外側に延びて形成され、前記筐体の外面に固定された延出部と、を備える。
上記態様の更なる改良態様として、前記延出部と前記筐体とは、溶接または接着により固定されている。
上記態様の更なる改良態様として、前記熱変形部は、前記第１ビアホールを通る本体部と、前記本体部の前記収容室に突入する端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部が前記収容室に向かう面に貼り合わせられて固定される第１環状ボスと、前記本体部の前記第１ビアホールに延出する端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部が収容室から離反する面に貼り合わせられて固定される第２環状ボスと、を含む熱変形素子を備え、前記熱変形部は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記収容室と前記第１ビアホールと前記外部環境とが順に連通する。
上記態様の更なる改良態様として、前記熱変形部は、第２固定部をさらに備え、前記熱変形素子は、前記収容室および前記外部環境を連通する第２ビアホールが設けられ、前記第２固定部は、前記第２ビアホールに設けられて前記第２ビアホールを閉塞する。
上記態様の更なる改良態様として、前記第２ビアホールの内壁は、凹んで凹溝を形成され、前記凹溝は、前記第２ビアホールを囲んで設けられ、前記第２固定部は、前記凹溝に嵌設されている。
上記態様の更なる改良態様として、前記本体部は、前記第１ビアホールの軸方向に沿って互いに接続された第１接続部と第２接続部とを備え、前記本体部が前記収容室に近い側には、前記凹溝の環状の壁面に対して突設された第１環状フランジが形成され、前記収容室から離れる側には、前記凹溝の環状の壁面に対して突設された第２環状フランジが形成され、前記第１環状ボスは、前記第１接続部の外壁から延出し、前記第２環状ボスは、前記第２接続部の外壁から延出し、前記第１環状フランジは、前記第１接続部の内壁から延出し、前記第２環状フランジは、前記第２接続部の内壁から延出し、前記第１接続部と前記第２接続部とは熱溶着により固定され、前記第１環状ボスと前記第１固定部とは熱溶着により固定され、前記第２環状ボスと前記第１固定部とは熱溶着により固定され、前記第１環状フランジと前記第２固定部とは熱溶着により固定され、前記第２環状フランジと前記第２固定部とは熱溶着により固定される。
上記態様の更なる改良態様として、前記第１固定部は、金属を含み、及び／又は、前記第２固定部は、金属を含み、及び／又は、前記熱変形素子は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル及びエチレンプロピレンゴムの少なくとも1つを含む。
上記態様の更なる改良態様として、前記熱変形部は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が溶融、膨張、または収縮して、前記熱変形部が接合された部材との接合箇所で少なくとも部分的に切断する。
上記態様の更なる改良態様として、前記熱変形部は、前記筐体の外面に固定され、貫通孔を閉塞する。
上記態様の更なる改良態様として、前記貫通孔は前記電池セルの注液孔である。
本願の別の実施例は、貫通孔が設けられた筐体を備える電池セルに適用され、前記貫通孔を封止する封止栓をさらに提供し、前記封止栓は、前記筐体に固定され、第１ビアホールが設けられる第１固定部と、前記第１ビアホールに取り付けられて、前記第１ビアホールを閉塞する熱変形部と、を備え、前記熱変形部は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記熱変形部の両側の気体を連通する。
上記態様の更なる改良態様として、前記熱変形部は、前記第１ビアホールを通る本体部と、前記本体部の前記収容室に突入する端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部が前記収容室に向かう面に貼り合わせられて固定される第１環状ボスと、前記本体部の前記第１ビアホールに延出する端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部が収容室から離反する面に貼り合わせられて固定される第２環状ボスと、を含む熱変形素子を備え、前記熱変形部は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記熱変形部の両側の気体を連通す。
上記態様の更なる改良態様として、前記熱変形部は、第２固定部をさらに備え、前記熱変形素子は、前記収容室および前記外部環境を連通する第２ビアホールが設けられ、前記第２固定部は、前記第２ビアホールに設けられて前記第２ビアホールを閉塞する。
上記態様の更なる改良態様として、前記第２ビアホールの内壁は、凹んで凹溝を形成され、前記凹溝は、前記第２ビアホールを囲んで設けられ、前記第２固定部は、前記凹溝に嵌設されている。
上記態様の更なる改良態様として、前記第１固定部は、金属を含み、及び／又は、前記第２固定部は、金属を含み、及び／又は、前記熱変形素子は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル及びエチレンプロピレンゴムの少なくとも1つを含む。
本願の別の実施例は、電池セルを備える電気装置をさらに提供する。
本願実施例によって提供される電池セルは、筐体、及び封止栓を含む。ここで、筐体の内部には、収容室が設けられ、筐体には、収容室および電池セルの外部環境をそれぞれ連通する貫通孔が設けられている。封止栓は、貫通孔を封止し、貫通孔の少なくとも一部を覆い、収容室が外部環境と連通するように、予め設定された閾値よりも温度が高い場合に少なくとも部分的に変形するように配置される熱変形部を含む。
本願実施例によって提供される電池セルは、従来の市場における電池セルと比較すると、予め設定された閾値よりも温度が高くなると、内部にある熱変形部材が変形することにより、筐体の収容室が外部環境と連通して、収容室内の気体を外界に排出することができ、電池セルの爆発のおそれを低減又は解消している。すなわち、本願実施例による電池セルは、電池セルがある特定の温度よりも温度が高くなった場合、内部のガスを速やかに排出することができない現状を改善する。
１つ又は複数の実施例は、特に明記しない限り、実施例を限定する趣旨ではなく、図面において同一の符号を付したものは類似の素子とし、図面中の図は、特に記載がない限り、比率制限を構成しない。
以下、本出願を理解するために、図面および具体的な実施例を結合して、本出願を詳細に説明する。ある要素がもう１つの要素に「固定された」／「固着された」／「装着された」と表現される場合、直接にもう１つの要素に存在してもよく、あるいはその間に１つまたは複数の要素が存在してもよい。１つの要素がもう１つの要素に「接続される」と表現される場合、それは前記もう１つの要素に直接に接続されてもよいし、他の要素を介して前記もう１つの要素に接続されてもよい。本明細書で使用される用語「垂直的な」、「水平的な」、「左」、「右」、「内」、「外」及び類似する表現は、説明の目的だけに使用される。
別段の定義がない限り、本明細書で使用するすべての技術及び科学的用語は、本願の技術分野に属する技術者が一般的に理解する意味と同様である。本出願の明細書で使用される用語は、具体的に実施例を説明するためのものであり、本出願を限定するものではない。本明細書で使用される用語「及び／又は」は、１つ又は複数の関連する項目の任意及びすべての組み合わせを含む。
また、以下に記述する本出願の異なる実施例に係る技術的特徴は、互いの間で競合を構成しない限り、互いに結合していてもよい。
本明細書において、「装着」とは、ある部品又は装置を溶接、螺着、係着、接着等の方法によって特定の位置又は場所に固定又は制限することを含み、前記部品又は装置は特定の位置又は場所に不動のままであって限定的な範囲内で動いても良く、前記部品又は装置は特定の位置又は場所に固定又は制限された後に取り外し可能であっても取り外し不可能であってもよく、本願実施例では制限されない。
本願の一実施例による電池セル１の一方向の断面模式図及び封止栓の断面模式図をそれぞれ示す図１～２を参照すると、電池セル１は、筐体１００、電極アセンブリー２００、極柱３００、及び封止栓４００を含む。このうち、筐体１００の内部には、収容室１０１が設けられるとともに、この収容室１０１および電池セル１の外部環境をそれぞれ連通する貫通孔１０２が設けられている。電極アセンブリー２００は、収容室１０１に収容されている。極柱３００は、筐体１００を貫通して設けられ、その一端が電極アセンブリー２００に電気的に接続され、他端が筐体１００の外に突出している。封止栓４００は、貫通孔１０２を封止し、貫通孔１０２の少なくとも一部を覆う熱変形部４２０を有する。熱変形部４２０は、収容室１０１が外界と連通するように予め設定された閾値よりも温度が高い場合に少なくとも部分的に変形するように配置される。なお、本願で言う「予め設定された閾値」とは、電池セル１の温度が、熱変形部４２０の変形がちょうど収容室１０１と上記外部環境を連通されたときの温度までに上昇し、電池セル１の温度が予め設定められた閾値よりも高くなった場合に、収容室１０１と上記外部環境とが連通されたことを意味する。予め設定された閾値は、電池セル１の正常動作温度よりも高く、かつ電池セル１の熱暴走温度より低い温度値である。すなわち、電池セル１が正常に作動しているときは、内部の収容室１０１及び外気環境が連通して液漏れを生じないように予め設定された閾値を下回っており、熱暴走状態のときは、電池セル１が熱暴走時に内気を排出できずに爆発が生じないように予め設定された閾値を上回っている。加えて、本出願で言う「変形」とは、具体的には、ホットメルト、収縮及び膨張の態様を含む。
上記筐体１００について、図１を参照して、筐体１００は、全体として扁平な直方体状をなし、その内部に、上記電極アセンブリー２００および電解液を収容するための収容室１０１が設けられている。本実施例においては、電池セル１は、鋼殻電池セルであり、すなわち筐体１００は、鋼殻であるが、本願の他の実施例では、電池セル１は、他のタイプの硬殻の電池セルであり、すなわち筐体１００は、アルミ殻等の他の金属殻であってもよいことは理解できる。また、筐体１００は、上述した収容室１０１および電池セル１の外部環境を同時に連通する貫通孔１０２も開口される。本実施例では、貫通孔１０２は、電池セル１の注液孔であって、電極液が貫通孔１０２を介して収容室１０１内に注入されているが、本願の他の実施例では、貫通孔１０２は、注液孔とは独立した別の孔状構造であってもよい、すなわち、電池セル１は、互いに独立した注液孔と貫通孔１０２を有する。
上記電極アセンブリー２００は、図１を参照して、上記収容室１０１に収容され、積層して設けられた第１電極シート（図示せず）と、第２電極シート（図示せず）と、セパレートフィルム（図示せず）とを備えている。第１電極シートと第２電極シートは極性を逆にして間隔を置いて配置され、一方の電極シートは正極シート、他方の電極シートは負極シートとし、両者の間にはセパレートフィルムが介在されている。上記収容室１０１に収容されるように、第１電極シート、第２電極シートおよびセパレータフィルムは、断面が長円形の柱状構造に積層して設けられて、巻回されている。本実施例における電極アセンブリー２００が捲回型の電極アセンブリーであったとしても、本出願はこれに限定されるものではなく、本出願の別の実施例では、電極アセンブリー２００は積層型の電極アセンブリーであることが理解される。筐体１００内にはまた、電解液が充填されており、上記電極アセンブリー２００は電解液に浸潤されており、電解液はリチウムイオンが伝導される環境を提供し、第１電極シート又は第２電極シートにリチウムイオンを適時に埋め込むことができ、電池セル１の充放電過程を実現している。
上記極柱３００について、引き続き図１を参照すれば、極柱３００は、筐体１００を貫通して設けられ、筐体１００と固定される。極柱３００の一端は、収容室１０１に進入し、電極アセンブリー２００における電極シートと電気的に接続され、極柱３００の他端は、外部の負荷と電気的に接続するための筐体１００から延出して、負荷への給電を実現する。電池セル１は、２つの極柱３００を備え、一方の極柱が第１電極シートと電気的に接続され、他方の極柱が第２電極シートと電気的に接続される。
封止栓４００について、具体的に図２を参照しながら、図１と共に結合すると、封止栓４００は、上記貫通孔１０２に設けられ、該貫通孔１０２を封止する。本実施例においては、封止栓４００は、第１固定部４１０と、熱変形部４２０とを含む。第１固定部４１０は、筐体１００に固定され、上記収容室１０１に連通する第１ビアホール４０１が設けられており、このうち、第１ビアホール４０１は、直接的に収容室１０１に連通していてもよいし、貫通孔１０２の連通を介して収容室１０１の一端に近接して間接的に収容室１０１に連通していてもよい。熱変形部４２０は、第１ビアホール４０１に取り付けられて、該第１ビアホール４０１を閉塞し、温度が予め設定された閾値よりも高くなったときに、少なくとも部分的に変形するように配置されることで、収容室１０１、第１ビアホール４０１および電池セル１と外部環境が順次に連通され、すなわち熱変形部４２０の両側の気体が連通される。
第１固定部４１０は、全体として旋回体構造をなし、基部４１１と延出部４１２とを含む。具体的には、基部４１１は、扁平な柱状構造をなしており、少なくとも一部が上記貫通孔１０２に延び込んでいる。基部４１１の中央部には、両端がそれぞれ筐体１００の内部と外界とに通じる第１ビアホール４０１が設けられている。基部４１１は、収容室１０１の一端から離反して外側に延びて延出部４１２を形成し、延出部４１２は、基部４１１を周回して設けられ、筐体１００の外面に固定されている。あるいは、第１固定部４１０が金属からなり、例えば、第１固定部４１０が、炭素鋼からなる場合、溶接により筐体１００に簡便に固定することができる。第１固定部４１０の材料は、本出願において特に限定されないが、例えば、本出願の他の実施形態では、第１固定部４１０は、非金属製、例えば、優れた耐熱性を有するプラスチック製であってもよい。同じように、本願も、第１固定部４１０と筐体１００との接続態様を具体的に限定するものではなく、例えば、本願の他の実施例において、第１固定部４１０は、接着や螺着等の方法によって筐体１００に固定されていてもよく、ここではいちいち詳しく列挙しない。
熱変形部４２０は、第１ビアホール４０１に設けられる熱変形素子４２１を備える。該熱変形素子４２１は、予め設定された閾値よりも温度が高い場合に変形して収容室１０１および第１ビアホール４０１と外部環境を順次に連通させるように配置される。この熱変形素子４２１は、第１ビアホール４０１を通って設けられた本体部４２１１を備える。本体部４２１１の収容室１０１に突入する第１端が第１ビアホール４０１から離れる軸線に沿って延びて第１環状ボス４２１２を形成しており、この第１環状ボス４２１２は、本体部４２１１を周回して設けられ、第１固定部４１０が収容室１０１に向かう面に貼り合わせられて固定される。本体部４２１１の第１ビアホール４０１に延出する第２端が第１ビアホール４０１から離れる軸線に沿って延びて第２環状ボス４２１３を形成しており、この第２環状ボス４２１３は、本体部４２１１を周回して設けられ、第１固定部４１０が収容室１０１から離反する面に貼り合わせられて固定される。このように、熱変形素子４２１の両端は、第１ビアホール４０１の軸方向に沿って、第１固定部４１０をしっかり挟むことにより、熱変形素子４２１が第１固定部４１０に固定される。
ある実施例において、電池セル１の通常動作温度が１００℃未満であり、熱暴走温度が１５０℃であるが、熱変形素子４２１は、熱収縮による圧抜きが可能なことを考慮すると、融点が１１０℃～１７０℃の間の材料からなることが好ましい。あるいは、熱変形素子４２１は、熱融着あるいは熱収縮素子として設計される場合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、エチレンプロピレンゴムのいずれか、またはこれらの混合物である。そして、温度が予め設定された閾値よりも高い場合、熱変形素子４２１が収縮又は溶融して、熱変形素子４２１と第１固定部４１０との接続箇所が少なくとも部分的に引き裂かれて破断されることにより、収容室１０１と外部環境とをそれぞれ連通するリリーフ通路が形成される。あるいは、熱変形素子４２１自体が溶融して収容室１０１と外部環境とを連通する通路を形成することで、収容室１０１と外部環境とを連通させる。さらに好適には、熱変形素子４２１が第１環状ボス４２１２と第２環状ボス４２１３との間に位置する部分の外壁と、第１ビアホール４０１の内壁とは隙間を有しており、この隙間により熱変形要素４２１と第１固定部４１０との接続強度を低くして、上記通路の形成の難易度を低くする一方で、上記通路の断面サイズを大きくして、圧抜きの効率を向上させるのに有利である。あるいは、熱変形要素４２１を熱膨張部材として設計する場合、ポリアミド（ナイロン６）、ガラス、またはこれらの混合物であってもよい。そして、温度が予め設定された閾値よりも高いと、熱変形素子４２１が膨張し、熱変形素子４２１と第１固定部４１０との接続箇所が少なくとも部分的に引き裂かれて破断されることにより、収容室１０１と外部環境とをそれぞれ連通するリリーフ通路が形成される。さらに好適には、熱変形素子４２１が第１環状ボス４２１２と第２環状ボス４２１３との間に位置する部分の外壁と、第１ビアホール４０１の内壁とは隙間を有しており、この隙間により熱変形要素４２１と第１固定部４１０との接続強度を低くして、上記通路の形成の難易度を低くする一方で、この隙間により熱変形素子４２１の膨張に膨張空間を与えることも可能である。
ある実施例において、上記熱変形部４２０は、第２固定部４２２をさらに含む。具体的に図２を参照すると、熱変形素子４２１は、その中央部に、両端がそれぞれ収容室１０１および電池セル１の外部環境と連通する第２ビアホール４０２が設けられている。そのうち、第２ビアホール４０２の収容室１０１に向かう端は、直接的に収容室１０１に連通していてもよいし、ビアホール１０２を連通させることにより収容室１０１の一端に近接して間接的に収容室１０１に連通していてもよい。第２固定部４２２は、第２ビアホール４０２に設けられ、当該第２ビアホール４０２を閉塞している。具体的には、第２ビアホール４０２の内壁が、凹んで凹溝４０３を形成され、凹溝４０３は、第２ビアホール４０２を囲んで設けられ、本体部４２１１が凹溝４０３の収容室１０１に近い側には、凹溝４０３の環状の壁面に対して突設された第１環状フランジ４２１４が形成され、凹溝４０３の収容室１０１から離れる側に、凹溝４０３の環状壁面に対して突設された第２環状フランジ４２１５が形成され、第２固定部４２２は、凹溝４０３内に嵌め込まれ、すなわち第１環状フランジ４２１４と第２環状フランジ４２１５との間に嵌め込まれることにより、第２ビアホール４０２を閉塞する。熱変形素子４２１は、加熱からホットメルトへのプロセスが一気に進むわけではなく、まず熱膨張または熱収縮の過程を先に経るので、また、第２固定部４２２の配置によれば、熱変形素子４２１が接合された部材（第１固定部と第２固定部）との接合の箇所で少なくとも部分的に切断するように収縮した後、電池セル１内の高温高圧のガスを第１固定部４１０との隙間から外部へ逃がすことができる一方、第２固定部４２２との隙間から外方へ逃がすことができる。また、第２固定部４２２の設置は、熱変形素子４２１の全体の体積も小さくすることができ、熱を受けた際の収縮や溶融等の形態の変化をより実現しやすいものとなる。このように、第２固定部４２２の設置により、電池セル１の圧抜き時の効率、および熱変形素子４２１の熱感知の感度を向上させる。本実施形態では、第２固定部４２２は、第１固定部４１０のように炭素鋼などの金属で形成される。第２固定部４２２の材料は、本出願において特に限定されないが、例えば、本出願の他の実施形態では、第２固定部４２２は、非金属製、例えば、優れた耐熱性を有するプラスチック製であってもよい。
ある実施例において、熱変形要素４２１の本体部４２１１は、第１ビアホール４０１の軸方向に沿って互いに接続された第１接続部４２１１１と第２接続部４２１１２とを含む。第１環状ボス４２１２は、第１接続部４２１１１の外壁から外向きに延出し、第２環状ボス４２１３は、第２接続部４２１１２の外壁から延出し、上記第１環状フランジ４２１４は、第１接続部４２１１１の内壁から内向きに延出し、第２環状フランジ４２１５は、第２接続部４２１１２の内壁から内向きに延出している。第１接続部４２１１１と第２接続部４２１１２は、互いに近接する端が熱溶着により固定されるとともに、第１環状ボス４２１２及び第２環状ボス４２１３が第１固定部４１０にそれぞれ熱溶着で固定され、第１環状フランジ４２１４及び第２環状フランジ４２１５が第２固定部４２２にそれぞれ熱溶着で固定される。このような接続形態は、第１接続部４２１１１と第２接続部４２１１２とを個別に成形するとともに、各部材を熱溶着により固定するため、この組立プロセスは、封止栓４００における各部材の接続箇所での封止を、シーラント等の別途の材料を必要とせずに実現できるが、もちろん、実際の製造過程においても、封止栓４００における各部材の接続箇所に別途のシーラントを塗布して二次シールを行うことができ、より優れたシール効果が奏される。同時に、第１接続部４２１１１と第２接続部４２１１２とを同じ寸法仕様に設計することで、より互換性を良くすることができる。本実施形態では、熱変形素子４２１、第２固定部４２２及び第１固定部４１０がホットメルトによって固定されているが、本開示はこれに限定されず、本開示の他の実施形態では、熱変形素子４２１、第２固定部４２２及び第１固定部４１０が、さらに他の態様で固定されていてもよいことが理解される。例えば、いくつかの態様において、第１固定部４１０、熱変形素子４２１、及び第２固定部４２２は、射出成形により一体成形されており、具体的には、第１固定部４１０と第２固定部４２２とは、インサートとして射出金型内に置き、射出金型に上記ポリエチレン（又は、ポリプロピレン／ポリ塩化ビニル／エチレンプロピレンゴム等の他の可能な材料）を射出して一体に設けられた封止栓を成形する。
なお、上記各実施形態による第１環状ボス４２１２、第２環状ボス４２１３、第１環状フランジ４２１４、及び第２環状フランジ４２１５のいずれかによる断面の輪郭は、円環形であってもよいが、円環形に限らず、角形やその他の多角形状であってもよく、ここでは特に限定されない。すなわち、上記の各構成は、中空の柱状構造に限定されるものではない。
本願実施例によって提供される電池セルは、筐体１００、電極アセンブリー２００、極柱３００、及び封止栓４００を含む。このうち、筐体１００の内部には、収容室１０１、および収容室１０１と電池セル１との外部環境をそれぞれ連通する貫通孔１０２とが設けられている。封止栓４００は、貫通孔１０２を封止し、貫通孔１０２の少なくとも一部を覆い、収容室１０１が上記外界と連通するように予め設定された閾値よりも温度が高い場合に少なくとも部分的に変形するように配置される熱変形部４２０を含む。
本願の実施例に係る電池セル１は、従来の市場の電池セルと比べると、温度が予め設定された閾値を上回って膨気現象が発生しようとすると、電池セル１の熱変形部４２０が変形して、封止栓４００と筐体１００との間に、収容室１０１と外部環境とを連通する通路を形成し、収容室１０１内の高圧ガスを外部に排出することができる。すなわち、本願実施例による電池セル1は、電池セルがある特定の温度よりも温度が高くなった場合内部のガスを速やかに排出することができない現状を改善する。
なお、上記の実施例においる電池セル１の封止栓４００が第１固定部４１０と熱変形部４２０の両方を備えていたが、本願の他の実施例においる封止栓４００は、熱変形部４２０のみ、更には熱変形部４２１のみを備えていてもよく、筐体１００の貫通孔の少なくとも一部を覆って、封止栓４００が所定の閾値よりも高い温度で、収容室１０１と電池セルの外界とを連通するように封止栓４００の少なくとも一部が変形していればよい。熱変形部４２０は、例えば、筐体１００の外面に固定され、貫通孔１０２を完全に閉塞することで、通常動作状態での電解液の漏れを回避する。熱変形部４２０は、上記の特性を有する材料によって作られたままであり、予め設定された閾値よりも温度が高い場合に少なくとも一部が変形するように構成されている。そして、温度が予め設定された閾値よりも高い場合には、熱変形部４２０が収縮または膨張することにより、熱変形部４２０の筐体１００との接続箇所が少なくとも部分的に引き裂かれて破断されることにより、収容室１０１が外部環境の大気と連通する。あるいは、熱変形部４２０自体が溶解して収容室１０１と外界とを連通する通路を形成することで、収容室１０１が外部環境と連通するようになる。
同じ発明の構想のもと、本願では、図１と図２とを結合して、上記いずれの実施例における封止栓４００とも同様の構造であって、電池セルに適用される封止栓も提供する。そのうち、電池セルは、貫通孔が設けられた筐体を備え、封止栓は、上記貫通孔を封止する。あるいは、上記貫通孔は電池セルの注液孔であり、すなわち、本実施例における封止栓は上記注液孔を封止する注液栓である。そして、電池セルには、互いに独立した注液孔及び上記貫通孔を同時に開ける必要がなくなり、電池セルの製造時のサイクルタイムを短くできる一方、開孔の数を減らせるので、電池セル全体の液漏れの確率も低減できる。
本願実施例による封止栓は、電池セルに適用した場合に、予め設定された閾値よりも高温になると変形して、電池セルの内部の収容室と外部環境の通路とを発生させ、収容室内の高圧ガスを外界に排出することが可能になる。すなわち、本願実施例による封止栓は、電池セルがある特定の温度よりも温度が高くなった場合内部のガスを速やかに排出することができない現状を改善する。
上記電池セル１を備えているため、本願実施例によって提供される電気装置２における電池セルも、現在の電池セルがある特定温度より高い場合、内部のガスを適時に排気できない現状を改善でき、電気装置の安全性能を向上する。
上記の各実施形態は、ただ本願の発明を説明するためのものであり、限定することを意図するものではない。本願の構想の下で、上述の実施例または異なる実施例における技術特徴の組み合わせも可能であり、そのステップは任意の順で実現でき、上述した本願の異なる態様におけるその他の様々なバリエーションが存在するが、簡明のため、細部においては提供されていない。前記実施例を参照して、本発明について詳細に説明しているが、当業者は、前記各実施例に記載されている技術特徴を依然として修正し、あるいはその一部の技術特徴を等しく置き換えることは可能であり、また、これらの修正あるいは置き換えは、対応する発明の本質を本願の各実施例の発明の範囲を逸脱するものではないことを理解すべきである。
１ 電池セル
１０１ 収容室
１０２ 貫通孔
１００ 筐体
２００ 電極アセンブリー
３００ 極柱
４００ 封止栓
４１０ 第１固定部
４２０ 熱変形部
４１１ 基部
４１２ 延出部
４２１ 熱変形素子
４２２ 第２固定部
４２１１ 本体部
４２１２ 第１環状ボス
４２１３ 第２環状ボス
４２１４ 第１環状フランジ
４２１５ 第２環状フランジ
４２１１１ 第１接続部
４２１１２ 第２接続部
４０１ 第１ビアホール
４０２ 第２ビアホール
４０３ 凹溝
２ 電気装置
１０１ 収容室
１０２ 貫通孔
１００ 筐体
２００ 電極アセンブリー
３００ 極柱
４００ 封止栓
４１０ 第１固定部
４２０ 熱変形部
４１１ 基部
４１２ 延出部
４２１ 熱変形素子
４２２ 第２固定部
４２１１ 本体部
４２１２ 第１環状ボス
４２１３ 第２環状ボス
４２１４ 第１環状フランジ
４２１５ 第２環状フランジ
４２１１１ 第１接続部
４２１１２ 第２接続部
４０１ 第１ビアホール
４０２ 第２ビアホール
４０３ 凹溝
２ 電気装置
Claims (13)
- 筐体と封止栓とを備える電池セルであって、
前記筐体の内部には、収容室が設けられ、且つ前記収容室と前記電池セルとの外部環境をそれぞれ連通する貫通孔が設けられ、
前記封止栓は、前記貫通孔を封止し、
前記封止栓は、前記貫通孔の少なくとも一部を覆う熱変形部を備え、
前記熱変形部は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記収容室が前記外部環境に連通し、
前記封止栓は、第１固定部をさらに備え、
前記第１固定部は、前記筐体の外面に固定され、前記第１固定部には、前記収容室に連通する第１ビアホールが設けられており、
前記熱変形部は、前記第１ビアホールに取り付けられ、且つ前記第１ビアホールを閉塞し、
前記熱変形部は、第２固定部および前記第１ビアホールに設けられた熱変形素子をさらに備え、
前記熱変形素子には、前記収容室および前記外部環境を連通する第２ビアホールが設けられ、
前記第２固定部は、前記第２ビアホールに設けられて前記第２ビアホールを閉塞する
ことを特徴とする電池セル。 - 温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、前記熱変形部の少なくとも一部が変形されて、前記収容室と前記第１ビアホールと前記外部環境とが順に連通することを特徴とする請求項１に記載の電池セル。
- 前記第１固定部は、少なくとも一部が前記貫通孔に延び込み、且つ前記第１ビアホールが設けられた基部と、
前記基部の側壁から外側に延びて形成され、前記筐体の外面に固定された延出部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の電池セル。 - 前記熱変形素子は、
前記第１ビアホールを通る本体部と、
前記本体部の前記収容室に突入する一端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部が前記収容室に向かう面に貼り合わせられて固定される第１環状ボスと、
前記本体部の前記第１ビアホールに延出する端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部が収容室から離反する面に貼り合わせられて固定される第２環状ボスと、を含み、
前記熱変形素子は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記収容室と前記第１ビアホールと前記外部環境とが順に連通することを特徴とする請求項２に記載の電池セル。 - 前記第２ビアホールの内壁は、凹んで凹溝を形成され、前記凹溝は、前記第２ビアホールを囲んで設けられ、
前記第２固定部は、前記凹溝に嵌設されていることを特徴とする請求項４に記載の電池セル。 - 前記本体部は、前記第１ビアホールの軸方向に沿って互いに接続された第１接続部と第２接続部とを備え、
前記本体部が前記収容室に近い側には、前記凹溝の環状の壁面に対して突設された第１環状フランジが形成され、前記収容室から離れる側には、前記凹溝の環状の壁面に対して突設された第２環状フランジが形成され、
前記第１環状ボスは、前記第１接続部の外壁から延出し、
前記第２環状ボスは、前記第２接続部の外壁から延出し、
前記第１環状フランジは、前記第１接続部の内壁から延出し、前記第２環状フランジは、前記第２接続部の内壁から延出し、
前記第１接続部と前記第２接続部とは熱溶着により固定され、
前記第１環状ボスと前記第１固定部とは熱溶着により固定され、
前記第２環状ボスと前記第１固定部とは熱溶着により固定され、
前記第１環状フランジと前記第２固定部とは熱溶着により固定され、
前記第２環状フランジと前記第２固定部とは熱溶着により固定されることを特徴とする請求項５に記載の電池セル。 - 前記第１固定部は、金属を含み、
及び／又は、前記第２固定部は、金属を含み、
及び／又は、前記熱変形素子は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル及びエチレンプロピレンゴムの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の電池セル。 - 前記熱変形部は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が溶融、膨張、または収縮して、前記熱変形部が接合された部材との接合箇所で少なくとも部分的に切断することを特徴とする請求項１に記載の電池セル。
- 貫通孔が設けられた筐体を備える電池セルに適用され、前記貫通孔を封止する封止栓であって、
前記封止栓は、
前記筐体に固定され、第１ビアホールが設けられる第１固定部と、
前記第１ビアホールに取り付けられて、前記第１ビアホールを閉塞する熱変形部と、を備え、
前記熱変形部は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記熱変形部の両側の気体が連通するようにし、
前記熱変形部は、第２固定部および前記第１ビアホールに設けられた熱変形素子をさらに備え、
前記熱変形素子には、第２ビアホールが設けられ、
前記第２固定部は、前記第２ビアホールに設けられて前記第２ビアホールを閉塞することを特徴とする封止栓。 - 前記熱変形素子は、
前記第１ビアホールを通る本体部と、
前記本体部の第１端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部の一面に貼り合わせられて固定される第１環状ボスと、
前記本体部の第２端が前記第１ビアホールから離れる軸線に沿って延びて形成され、前記本体部を周回して設けられ、且つ前記第１固定部の他の面に貼り合わせられて固定される第２環状ボスと、を含み、
前記熱変形素子は、温度が予め設定された閾値よりも高い場合に、少なくとも一部が変形されて、前記熱変形部の両側の気体を連通することを特徴とする請求項９に記載の封止栓。 - 前記第２ビアホールの内壁は、凹んで凹溝を形成され、前記凹溝は、前記第２ビアホールを囲んで設けられ、
前記第２固定部は、前記凹溝に嵌設されていることを特徴とする請求項９に記載の封止栓。 - 前記第１固定部は、金属を含み、
及び／又は、前記第２固定部は、金属を含み、
及び／又は、前記熱変形素子は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル及びエチレンプロピレンゴムの少なくとも1つを含むことを特徴とまたは請求項９または１１に記載の封止栓を備える電池セル。 - 請求項１～８の何れか一項に記載の電池セルを備える電気装置。
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