KR20140005323A - 리튬 이온 셀용 배터리 하우징 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 갈바닉 셀들(2), 특히 리튬-이온 셀들을 수용하기 위한 내부 챔버를 포함하는 배터리 하우징에 관한 것으로서, 상기 배터리 하우징은 셀(2)에 고장이 발생할 경우에 개방될 수 있는 파열 영역을 구비한다. 예컨대, 전기적으로 작동하는 자동차의 사고 시에, 하나 이상의 셀에 고장이 발생할 경우에 화재를 억제, 지연 및/또는 선택적으로 적어도 부분적으로 소화할 수 있도록, 상기 배터리 하우징(1)의 상기 내부 챔버는 화염-억제제, 화염-지연제 및/또는 화염-소화제를 분배하기 위한 적어도 하나의 분배기(4)를 포함하며, 상기 분배기(4)는 적어도 하나의 분배기 개구부(5)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분배기 개구부(5)는 셀(2)의 파열 영역(3)에 인접하거나 인접하도록 배열되어 개방될 수 있으며, 상기 분배기 개구부(5)는 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 사전 결정된 한계값 이상의 압력 상승 시에 개방될 수 있다. 또한, 본 발명은 분배기, 갈바닉 셀 및 배터리에 관한 것이다.

Description

리튬 이온 셀용 배터리 하우징{Battery housing for lithium-ion cells}
본 발명은 배터리 하우징에 관한 것으로서, 특히 리튬 이온 셀들, 갈바닉 셀, 및 배터리에 관한 것이다.
리튬 이온 셀들은 양극 전극(즉, 애노드)과 음극 전극(즉, 캐소드)를 포함하고, 이들 전극을 통해 리튬 이온이 가역식으로 유입되고 다시 유출될 수 있으며, 이는 삽입(intercalation)과 탈리(deintercalation)로 지칭된다. 리튬 이온 셀들의 특별한 패키지 형태는 리튬 이온 폴리머 셀 또는 리튬 폴리머 셀로 지칭된다. 이는 대개 알루미늄 복합 필름으로 포장되는 리튬 이온 셀들을 의미한다. 이는 기술 용어 사용의 측면에서 파우치 또는 소프트 팩으로 지칭된다.
삽입 또는 탈리가 개시되도록 하기 위해, 리튬 이온 셀들은 전해물을 포함한다. 예컨대 무선 이동 전화기, MP3 플레이어 또는 축전지로 작동되는 공구와 같은 소형 장치 분야뿐만 아니라, 예컨대 하이브리드 전기 자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 전기 자동차(PHEV; Plug-in Electric Vehicle) 및 전기 자동차(EV; Electric Vehicle)와 같은 자동차 분야에서 현재 실제로 이용되는 모든 리튬 이온 셀들의 경우, 상기 전해물은 유기 용제에 용해된 전도염(conducting salt) 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6)로 구성된다. 용제로서는 통상적으로, 에틸렌 카보네이트(EC) 및/또는 디메틸 카보네이트와 같은 유기 카보네이트가 이용된다. 그러나 전해물 내의 상기 유기 용제 성분들은 가연성이다. 또한, 특히 쉽게 발화되는 휘발성 용제는 공기 또는 산소로 점화될 수 있거나 심지어 폭발성 화합물을 형성할 수 있다.
예컨대 과충전, 셀 패키지의 손상, 또는 의도하지 않은 내부 또는 외부 단락 시에, 리튬 이온 셀들은 다소 강렬하게 가열되고, 셀 패키지의 개방 하에서는 기상, 액상 또는 분무형 셀 성분들을 방출할 수 있다. 이 경우, 셀 성분들은 분해되지 않는 가연성 셀 성분, 예컨대 전해질 용제일 뿐 아니라, 예컨대 일산화탄소(CO), 수소(H2) 또는 메탄(CH4)과 같은 가연성 분해 생성물일 수 있다.
독일 공보 DE 10 2008 059 948 A1은 리튬 이온 배터리를 위한 화재 방지 및/또는 소화 방법 및 그 장치를 기재하고 있으며, 여기에서는 일시적으로 용제가 배터리 하우징 외부에 배치되는 용제 저장부로부터 비상 라인을 통해 배터리의 내부 챔버 내로 유입될 수 있다.
본 발명의 대상은, 셀에 고장이 발생한 경우 개방될 수 있는 하나 이상의 파열 위치를 구비한 갈바닉 셀들, 특히 리튬 이온 셀들을 수용하기 위한 내부 챔버를 포함하는 배터리 하우징이다.
본 발명에 따라, 배터리 하우징의 내부 챔버는 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는, 특히, 화염을 억제, 및/또는 지연하는 작용 물질을 분배하기 위한 분배기를 포함하고, 상기 분배기는 셀의 파열 위치에 인접하여 배치될 수 있거나 배치되어 개방될 수 있는 하나 이상의 분배기 개구부를 포함하며, 상기 분배기 개구부는 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 사전 결정된 한계값 이상의 압력 상승 시에 개방될 수 있다.
따라서, 바람직하게 분배기는 통상적으로 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 압력 상승과 더불어 수반되는 위험의 경우에 개방될 수 있고, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질이 방출될 수 있다. 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는, 소량의 작용 물질에 의해, 특히 배터리 하우징의 기계적 손상 시에, 또는 가연성 액상 또는 기상의 배출에 의한 내부 단락 시에, 위험 원인의 폭발 및 화재가 방지될 수 있다. 따라서, 바람직하게 하나 이상의 셀에 고장이 발생한 경우에, 예컨대 전기 구동되는 차량의 사고 시에, 화재가 방지되고 지연되며, 경우에 따라서는 적어도 부분적으로 소화될 수 있다. 화염을 억제, 및/또는 소화하는 작용 물질이 위험의 발생 직후에 이용됨으로써, 화염 및 화재가 특히 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 적시 활성화를 바탕으로, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질은 훨씬 더 적은 양만이 필요하며, 그로 인해 상기 작용 물질은 추가 챔버를 점유하지 않고도 여타의 경우 통상적으로 배터리 하우징 내에 존재하는 자유로운, 이른바 "데드(dead)" 용적 내부에 제공될 수 있다. 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질이 필요할 경우에 비로소 방출됨으로써, 배터리 하우징 부품들 및 셀 부품들이 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질과의 장시간 화학적 상호 작용으로부터 보호될 수 있다. 또한, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질이 전해물에 첨가되지 않음으로써, 더욱 많은 양이 이용될 수 있고, 그에 따라 이는 전해물 내에서, 또는 셀들 내부에서와 같이 예컨대 셀의 전기 출력 용량 및 그 수명에 부정적인 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 전체적으로 바람직하게는 화재의 방지, 지연 및/또는 소화를 위한 효과적이고 공간을 절감하면서 경제적인 해결 방법이 제공되고, 사람 및 환경의 안전도 향상될 수 있다.
기계적 충격은 예컨대 힘을 야기하는 상태 변수, 예컨대 가속도 또는 임펄스의 변화, 특히 갑작스런 변화를 의미할 수 있다. 예컨대 기계적 충격은 차량의 추돌 사고의 경우에 발생할 수 있다. 빈번히, 변화는 소정의 시간 간격 이내에, 예컨대 충돌 사고의 경우 에어백의 작동 시 평가된다.
분배기 개구부는 예컨대 20g 이상, 예컨대 40g 이상의 기계적 충격, 80℃ 이상으로의 온도 상승, 및/또는 2bar 이상으로의 압력 상승 시에 개방될 수 있다.
갈바닉 셀은 특히 하나 이상의 파열 위치를 포함할 수 있다. 이 경우 갈바닉 셀은 복수의 파열 위치를 포함할 수 있다.
파열 위치는 예컨대 사전 결정된 파열 포인트로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 사전 결정된 파열 포인트는 소정의 조건들에 도달할 경우, 예컨대 셀 내부 압력이, 예컨대 8bar를 초과할 경우 파열되고 셀은 개방된다.
일 실시예의 범위에서, 분배기는 액상, 거품 또는 고형 재료, 특히 액상을 분배하도록 구성된다. 액상, 거품 및 고형 재료, 특히 액상 및 고형 재료의 저장은 기상의 저장과 비교하여 훨씬 더 낮은 유지보수 비용과 결부되는데, 그 이유는 액상 및 고형 재료의 저장이 이격 확산되는 기상에 비해서 훨씬 더 간편하게 보장될 수 있기 때문이다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기 개구부는 박막 형태의 벽으로, 또는 분배기의 벽 내의 이음 심(joint seam), 예컨대 용접 심(welding seam), 이음 선 또는 접착 심(bond seam)의 형태로 형성된다. 이는 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 압력 상승에 의해 개방될 수 있는 분배기를 위한 매우 간편하면서도 경제적인 구성 가능성을 제공한다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기는 적어도 분배기 개구부의 영역에서 부분적으로 또는 완전하게, 80℃ 이상 200℃ 이하의 범위, 특히 90℃ 이상 150℃ 이하의 범위, 예컨대 95℃ 이상 125℃ 이하 범위의 용융점을 갖는 유기 재료, 예컨대 폴리머 및/또는 왁스형 재료로 형성된다. 따라서, 간단한 방식으로, 온도 상승에 의해 개방될 수 있는 분배기가 실현될 수 있다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기는 적어도 분배기 개구부의 영역에서 부분적으로 또는 완전하게 플라스틱으로 형성된다. 특히 분배기는 적어도 분배기 개구부의 영역에서 부분적으로 또는 완전하게 열가소성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 예컨대 분배기는 적어도 분배기 개구부의 영역 둘레에서 부분적으로 또는 완전하게 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌(PE) 및/또는 폴리프로필렌(PP)으로 형성될 수 있다. 플라스틱은 간단하면서도 경제적인 방식으로 형성된다. 또한, 플라스틱은 적은 중량을 보유한다. 또한, 폴리올레핀의 경우, 재료 비용은 특히 낮다. 또한, 폴리올레핀은 바람직하게는 수많은 화학 제품, 특히 유기 용제에 대해 저항성을 띤다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기 개구부는, 이 분배기 개구부가 자동으로 개방될 수 있도록 하는 개방 메커니즘, 예컨대 밸브를 포함한다. 바람직하게는, 개방 메커니즘은 (에어백과 유사하게) 배터리 하우징을 포함하는 차량의 사고의 검출 시, 차량의 예컨대 가속도 센서의 충돌 센서 데이터를 기반으로, 자동으로 개방 가능하게 형성된다. 자동차 분야에서 배터리 하우징을 이용할 경우, 분배기의 개방 메커니즘의 개방은 바람직하게는 에어백의 개방과 동일한 차량 제어 장치 및 동일한 차량 센서들에 의해 유발될 수 있다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기는 취입 성형 몸체(blowing-molded body)이다. 플라스틱들은 특히 간단하면서도 경제적으로 취입 성형될 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 유형의 몸체를 유리로 성형할 수 있다. 유리는 바람직하게는 높은 충격 민감도를 보유한다. 또한, 유리는 높은 압력 민감도를 보유할 수 있다. 또한, 유리는 바람직하게는 경제적이며 화학약품에 대해 저항성을 띤다.
그러므로 추가 실시예의 범위에서, 분배기는 적어도 분배기 개구부의 영역에서 부분적으로 또는 완전하게 유리로 형성된다. 그러나 충격 및 압력 민감도를 목표하는 정도로 설정하도록 하기 위해, 바람직하게는 분배기 벽의 나머지 영역들은 충격 및 압력 민감도가 더 낮은 다른 재료로 형성할 수 있다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기는 복수의 분배기 개구부를 포함한다. 따라서, 필요한 경우, 복수의 셀 및/또는 복수의 파열 위치에 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질을 구비할 수 있다. 또한, 이는 (분배기에 할당된 셀들 중 하나 또는 수 개에서만 고장이 발생하는 경우를 위해) 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질로서 분배기 내에 저장되는 상기 작용 물질의 총량을 수 개의 셀에 제공하고, 그에 따라 상기 셀들의 화재를 효과적으로 방지하고 경우에 따라서는 적어도 부분적으로 소화하는 가능성을 제공한다.
추가 실시예의 범위에서, 셀들은 셀 상부면 상에 파열 위치(들)를 포함한다. 이런 구성에 따라, 바람직하게는 분배기 개구부들 중 하나 이상의 분배기 개구부는 셀들 위쪽에, 특히 파열 위치들 위쪽에 배치될 수 있거나 배치된다. 상기 유형의 구성은 액상 또는 고형 재료를 이용하여 화염을 억제, 지연, 및 소화하기에 특히 효과적이다.
갈바닉 셀들은 종래의 경우 모듈들에 배선 연결된다. 이 경우, 배선 연결은 병렬 및 직렬 모두로 이루어질 수 있다. 복수의 모듈은 다시금 이른바 팩 또는 시스템에 배선 연결될 수 있다. 이 경우, 개별 모듈들뿐 아니라, 복수의 모듈로 이루어진 팩들 또는 시스템들이 배터리로서 간주될 수 있다.
갈바닉 셀들은 예컨대 2개 이상, 특히 4개 또는 6개 또는 8개 이상의 셀로 이루어진 모듈들에 배선 연결될 수 있다. 이 경우, 각각의 셀은 하나 이상의 파열 위치를 포함할 수 있다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기의 분배기 개구부의 개수는 바람직하게는 서로 연결된 복수의 갈바닉 셀로 이루어진 하나의 모듈의 셀의 개수, 바람직하게는 그 파열 위치의 개수에 상응한다. 따라서, 간단하면서도 공간을 절감하는 구성에 의해, 모듈의 안전성이 바람직하게 향상될 수 있다.
추가 실시예의 범위에서, 분배기는 예컨대 복수의 갈바닉 셀로 이루어진 모듈의 갈바닉 셀의 극들 사이에 배치될 수 있거나 배치된다. 극들 사이의 영역은 지금까지 이른바 "불감" 용적, 다시 말해 사용되지 않는 용적을 나타냈다. 그러므로 상기 영역에서 이용하기 위한 분배기의 구성은 최적의 공간 활용의 관점에서 특히 바람직하다. 이 경우, 바람직하게는 분배기는 셀(들)의 극들 사이에 제공되는 공간 이외에는 추가 공간을 점유하지 않는다.
추가 실시예의 범위에서, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질은 하나 이상의 라디칼 스캐빈저, 특히 예컨대 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스페이트, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트와 같은 알킬 및/또는 아릴포스페이트, 고리형 포스페이트, 예컨대 헥사메톡시시클로포스파젠과 같은 시클로포스파젠, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스파이트와 같은 포스파이트, 플루오르화 프로필렌 카보네이트와 같은 플루오르화 알킬렌 카보네이트, 메틸노나플루오로부틸에테르와 같은 플루오르화 에테르 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 특히 인을 기반으로 하는 예컨대 할로겐화 또는 비할로겐화 유기 화합물을 함유한다. 화염을 억제하거나 지연시키는 상기 유형의 라디칼 스캐빈저는 예컨대 Power Sources 저널(2006년, 162호, 1379~1394쪽)에 실린 Zhang 등의 논문, 리튬 이온 배터리를 위한 전해질 첨가제와 그 논문에 인용된 문헌에 기재되어 있다. 특히 우수한 결과는 트리스(2,2,2 트리플루오로에틸)-포스페이트와 같은 플루오르화 종(fluorinated species)으로 달성되었다.
추가 실시예의 범위에서, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질은 하나 이상의 토류 알칼리 화합물, 특히 칼슘 화합물을 함유한다. 토류 알칼리 이온들, 특히 칼슘 이온들은, 바람직하게는 경우에 따라 발생하는 수소 플루오라이드를, 용해하기 어려운 토류 알칼리 플루오라이드, 예컨대 칼슘 플루오라이드의 형태로 결합시킬 수 있다. 따라서, 바람직하게는 사람과 환경의 안전성은 계속해서 향상될 수 있다.
또한, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질은 물을 함유할 수 있다. 예컨대 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질은 수성의 토류 알칼리 함유 용액, 특히 수성의 칼슘 함유 용액을 함유할 수 있거나 그 용액일 수 있다.
또한, 배터리 하우징은 특히 예컨대 셀들 및/또는 모듈들을 서로 연결할 뿐 아니라, 셀 모니터링 장치로의 연결을 위한 전기 라인들을 포함할 수 있다. 또한, 셀 모니터링 장치의 경우, 상기 셀 모니터링 장치는 바람직하게는 배터리 하우징 내에 통합된다. 또한, 부하 장치로 배터리 하우징을 연결하기 위해, 그리고/또는 복수의 배터리 하우징을 서로 연결하기 위해, 배터리 하우징은 바람직하게는 하나 이상의 커넥터, 예컨대 고압 커넥터를 포함한다. 또한, 배터리 하우징은 갈바닉 셀들을 냉각하기 위한 냉각제 라인 포트들 및 냉각제 라인들을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 하우징은 시스템 내에, 예컨대 차량 내에, 또는 고정된 에너지 공급 시스템 내에 배터리 하우징을 장착하기 위한 하나 이상의 고정 장치를 포함할 수 있다.
추가의 장점들 및 특징들에 대해서는, 본원으로써, 분명히 본 발명에 따르는 분배기, 본 발명에 따르는 갈바닉 셀, 본 발명에 따르는 배터리 및 도면들과 관련한 설명이 참조된다.
본 발명의 추가 대상은, 자체의 상부면(들)에, 셀에 고장이 발생할 경우 개방될 수 있는 하나 이상의 파열 위치를 구비한 하나 이상의 리튬 이온 셀을 화재 억제, 지연 및/또는 소화하기 위해, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는, 특히 액상, 고형 또는 거품 형태인 작용 물질을 분배하기 위한 분배기이며, 상기 분배기는 셀의 파열 위치에 인접하게 배치될 수 있는 개방 가능한 하나 이상의 분배기 개구부를 포함하고, 상기 분배기 개구부는 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 사전 결정된 한계값 이상의 압력 상승 시에 개방될 수 있으며, 특히 상기 분배기는 하나의 갈바닉 셀의 극들 사이, 또는 복수의 갈바닉 셀로 이루어진 하나의 모듈의 극들 사이에 배치될 수 있으며, 이때 셀(들)의 극들 사이에 가용한 공간 이외에는 추가 공간을 점유하지 않는다.
추가의 장점들 및 특징들에 대해서는, 본원으로써, 분명히 본 발명에 따르는 배터리 하우징, 본 발명에 따르는 갈바닉 셀, 본 발명에 따르는 배터리 및 도면들과 관련한 설명이 참조된다.
본 발명의 추가 대상은, 갈바닉 셀, 특히 리튬 이온 셀이며, 상기 셀은 셀 상부면 상에, 셀에 고장이 발생할 경우 개방될 수 있는 하나 이상의 파열 위치를 포함하고, 상기 파열 위치는 셀 상부면의 주 표면에 상대적으로 함몰된 부분에 형성된다. 상기 유형으로 구성되는 갈바닉 셀은 본 발명에 따르는 사상을 위해 특히 유용하게 적합한데, 그 이유는 파열 위치 위쪽에 배치되는 분배기로부터 배출되는, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는, 특히 액상, 고형 또는 거품 형태의 작용 물질이 상기 함몰부에 수집될 수 있으며, 그에 따라 화재를 특히 양호하게 방지하거나 지연시키거나 또는 심지어 소화할 수 있기 때문이다.
추가의 장점들 및 특징들에 대해서는, 본원으로써, 분명히 본 발명에 따르는 배터리 하우징, 본 발명에 따르는 분배기, 본 발명에 따르는 배터리 및 도면들과 관련한 설명이 참조된다.
본 발명의 추가 대상은, 본 발명에 따르는 배터리 하우징 및/또는 본 발명에 따르는 분배기 및/또는 본 발명에 따르는 갈바닉 셀을 포함하는 배터리, 특히 리튬 이온 배터리이다. 이 경우, 바람직하게는 하나 이상의 분배기 개구부가 셀들 위쪽에, 특히 바람직하게는 파열 위치들 위쪽에 배치되며, 특히 분배기 개구부의 개수는 셀의 개수, 특히 바람직하게는 파열 위치의 개수에 상응한다.
추가의 장점들 및 특징들에 대해서는, 본원으로써, 분명히 본 발명에 따르는 배터리 하우징, 본 발명에 따르는 분배기, 본 발명에 따르는 갈바닉 셀 및 도면들과 관련한 설명이 참조된다.
본 발명에 따르는 대상들의 추가의 장점들 및 바람직한 구현예들은 도면에 의해 도시되고 하기의 구체적인 내용에서 설명된다. 이 경우, 유념할 사항은, 도면은 설명되는 특징만을 포함할 뿐이며, 본 발명을 어떠한 형태로든 제한하는 것으로 간주해서는 안 된다는 점이다.
도 1은 본 발명에 따르는 배터리의 일 실시예를 갈바닉 셀들의 측면들에 평행하게 절단하여 도시한 개략적인 횡단면도이다.
도 2a는 배터리 내부적으로 셀당 하나의 분배기가 제공되어 있는 구성으로서, 본 발명에 따르는 배터리의 도 1에 도시된 실시예의 제1 구성을 갈바닉 셀들의 측면들에 대해 수직으로 절단하여 도시한 개략적인 횡단면도이다.
도 2b는 배터리 내부적으로 모듈당 하나의 분배기가 제공되어 있는 구성으로서, 본 발명에 따르는 배터리의 도 1에 도시된 실시예의 제2 구성을 갈바닉 셀들의 측면들에 대해 수직으로 절단하여 도시한 개략적인 횡단면도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b에는 배터리 하우징(1)이 도시되며, 상기 배터리 하우징의 내부 챔버 내에는 각각 6개의 셀(2), 특히 리튬 이온 셀로 이루어진 16개의 모듈이 배치된다. 도면들에는, 셀(2)에 고장이 발생할 경우 개방될 수 있는 파열 위치(3)가 셀들(2)에 각각 구비되어 있다는 점이 도시된다. 도시된 실시예들의 범위에서, 파열 위치들(3)은 셀 상부면의 주 표면에 비해 상대적으로 함몰된 부분에 형성된다. 또한, 도면들에는, 배터리 하우징(1)의 내부 챔버(1)가 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는, 액상, 고형 또는 거품 형태의 작용 물질을 분배하기 위한 분배기(4)를 포함하고, 상기 분배기는 셀(2)의 파열 위치(3)에 인접하게 배치되어 개방될 수 있는 분배기 개구부들(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)을 포함한다는 것이 도시된다.
본 발명에 따라, 상기 분배기 개구부들(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)은 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 사전 결정된 한계값 이상의 압력 상승 시에 개방될 수 있도록 구성된다.
도시된 실시예들의 범위에서, 분배기 개구부들(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)은 분배기(4)의 박막 형태의 벽으로 형성된다. 이 경우, 분배기(4)는 적어도 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 영역에서, 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 압력 상승 시에 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 개방을 보장하도록 하기 위해, 부분적으로 또는 완전하게 유기 재료, 예컨대 폴리머 및/또는 왁스형 재료, 또는 무기 재료, 예컨대 유리 형태의 재료로 형성될 수 있다. 이에 대체되는 방식으로, 분배기 개구부들(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)은, 상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)가 자동으로 개방될 수 있도록 하는 개방 메커니즘, 예컨대 밸브를 포함할 수 있다(미 도시). 상기 개방 메커니즘에 따른 개방은 예컨대 배터리 하우징(1)을 포함하는 차량의 사고의 검출 시 차량의 예컨대 가속도 센서의 충돌 센서 데이터를 기반으로 자동으로 이루어질 수 있다.
도시된 실시예들의 범위에서, 셀들(2)은 셀 상부면 상에 각각 파열 위치들(3)을 포함하며, 각각의 파열 위치(3)의 위쪽에 하나의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)가 배치된다. 따라서, 필요한 경우, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질은 분배기(4)로부터 파열 위치들(3) 위로 제공되어 함몰부에 수집될 수 있다.
도시된 실시예들의 범위에서, 분배기(4)는 각각 갈바닉 셀(2)의 극들(6, 7) 사이에 배치된다.
도 2a에는, 각각의 셀(2)이 분배기(4)를 포함할 수 있고, 분배기(4)의 분배기 개구부(5)는 셀(2)의 파열 위치(3) 위쪽에 각각 배치된다는 것이 도시된다.
도 2b에는, 마찬가지로 하나의 분배기(4)가 예컨대 복수의 셀들(2)로 이루어진 하나의 모듈에 할당될 수 있고, 모듈에 할당된 분배기(4)는 상기 모듈의 셀들(2)의 극들(6, 7) 사이에 배치될 수 있다는 것이 도시된다. 또한, 도 2b에는, 분배기(4)가 복수의 분배기 개구부들(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 포함할 수 있다는 것이 도시된다. 도 2b에 따르면, 각각의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)가 서로 연결된 복수의 갈바닉 셀들(2)로 이루어진 하나의 모듈의 각각의 셀들(2)의 파열 위치(3)의 상부에 배치될 수 있으며, 특히 분배기(4)의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 개수는 모듈의 셀(2)의 개수, 특히 그 파열 위치(3)의 개수에 상응한다.
도시된 실시예들의 범위에서, 분배기(4)는 셀들(2)의 극들(6, 7) 사이에 가용한 공간 이외에는 추가 공간을 점유하지 않는 것이 바람직하다.
도 1, 도 2a 및 도 2b에는, 배터리 하우징(1)이 내부적으로 갈바닉 셀들(2)을 수용하기 위한 내부 챔버가 형성되어 있는 기본 하우징을 포함할 수 있고, 상기 기본 하우징 또는 상기 기본 하우징의 내부 챔버는 하우징 커버(8)로 밀폐될 수 있는 점이 도시된다.

Claims (15)

  1. 셀(2)에 고장이 발생할 경우 개방될 수 있는 하나 이상의 파열 위치(3)를 구비하는 갈바닉 셀들(2), 특히 리튬 이온 셀들을 수용하기 위한 내부 챔버를 포함하는 배터리 하우징(1)에 있어서,
    상기 배터리 하우징(1)의 내부 챔버는 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질을 분배하기 위한 하나 이상의 분배기(4)를 포함하고,
    상기 분배기(4)는 셀(2)의 파열 위치(3)에 인접하여 배치될 수 있거나 배치되고 개방될 수 있는 하나 이상의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 포함하며,
    상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)는 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 사전 결정된 한계값 이상의 압력 상승 시에 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분배기(4)는 액상, 거품 또는 고형 재료, 특히 액상을 분배하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)는 박막 형태의 벽으로, 또는 상기 분배기(4)의 벽 내의 이음 심, 예컨대 용접 심, 이음 선, 또는 접착 심의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기(4)는 적어도 상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 영역에서, 부분적으로 또는 완전하게, 80℃ 이상 200℃ 이하의 범위에서 용융점을 갖는 유기 재료, 예컨대 폴리머 및/또는 왁스형 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기(4)는 적어도 상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 영역에서, 부분적으로 또는 완전하게, 플라스틱, 특히 열가소성 플라스틱으로, 예컨대 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)는, 상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)가 자동으로 개방될 수 있도록 개방 메커니즘, 예컨대 밸브를 포함하며,
    특히 상기 개방 메커니즘은 상기 배터리 하우징(1)을 포함하는 차량의 사고의 검출 시 차량의 예컨대 가속도 센서의 충돌 센서 데이터를 기반으로 자동으로 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기(4)는 취입 성형 몸체인 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기(4)는 적어도 상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 영역에서 부분적으로 또는 완전하게 유리로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기(4)는 복수의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 포함하며,
    특히 하나의 분배기(4)의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 개수는 서로 연결된 복수의 셀들(2)로 이루어진 하나의 모듈 내의 셀들(2)의 개수, 특히 셀들(2)의 파열 위치들(3)의 개수에 상응하는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀들(2)은 셀 상부면 상에 파열 위치(3)를 각각 포함하며,
    하나 이상의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)는 상기 셀들(2)의 상부에, 특히 상기 파열 위치들(3)의 상부에 배치될 수 있거나 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기(4)는 하나의 갈바닉 셀(2)의 극들(6, 7) 사이, 또는 복수의 갈바닉 셀들(2)로 이루어진 하나의 모듈의 극들(6, 7) 사이에 배치될 수 있거나 배치되며,
    특히 상기 분배기(4)는 셀(들)(2)의 극들(6, 7) 사이의 가용한 공간 이외에는 추가 공간을 점유하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는 작용 물질은,
    하나 이상의 토류 알칼리 화합물, 특히 칼슘 화합물, 및/또는
    하나 이상의 라디칼 스캐빈저, 예컨대, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스페이트, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트와 같은 알킬 및/또는 아릴포스페이트, 고리형 포스페이트, 예컨대 헥사메톡시시클로포스파젠과 같은 시클로포스파젠, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스파이트와 같은 포스파이트, 플루오르화 프로필렌 카보네이트와 같은 플루오르화 알킬렌 카보네이트, 메틸노나플루오로부틸에테르와 같은 플루오르화 에테르 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 특히 인을 기반으로 하는 예컨대 할로겐화 또는 비할로겐화 유기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 배터리 하우징.
  13. 셀에 고장이 발생할 경우 개방될 수 있는 하나 이상의 파열 위치(3)가 상부면(들)에 구비되는 하나 이상의 리튬 이온 셀(2)을 화재 억제, 지연 및/또는 소화하기 위해, 화염을 억제, 지연, 및/또는 소화하는, 특히 액상, 고형 또는 거품 형태인 작용 물질을 분배하기 위한 분배기(4)에 있어서,
    상기 분배기(4)는 셀(2)의 파열 위치(3)에 인접하게 배치될 수 있고 개방될 수 있는 하나 이상의 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 포함하고,
    상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)는 기계적 충격, 온도 상승, 및/또는 사전 결정된 한계값 이상의 압력 상승 시에 개방될 수 있으며,
    특히 상기 분배기(4)는 하나의 갈바닉 셀(2)의 극들(6, 7) 사이, 또는 복수의 갈바닉 셀(2)로 이루어진 하나의 모듈의 극들(6, 7) 사이에 배치될 수 있으며, 셀(들)의 극들(6, 7) 사이의 가용한 공간 이외에도 추가 공간을 점유하지 않는 것을 특징으로 하는 분배기.
  14. 갈바닉 셀, 특히 리튬 이온 셀에 있어서,
    셀(2)은 셀 상부면 상에, 셀(2)에 고장이 발생할 경우 개방될 수 있는 하나 이상의 파열 위치(3)를 포함하며,
    상기 파열 위치(3)는 상기 셀 상부면의 주 표면에 비해 상대적으로 함몰된 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 갈바닉 셀.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따르는 배터리 하우징, 제13항에 따르는 하나 이상의 분배기(4), 및/또는 제14항에 따르는 하나 이상의 갈바닉 셀(2)을 포함하는 배터리, 특히 리튬 이온 배터리에 있어서,
    하나 이상의 분배기 개구부(5)가 셀들 위쪽에, 특히 하나의 파열 위치(3) 위쪽에 배치되고, 그리고/또는 상기 분배기 개구부(5; 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 개수는 상기 셀(2)의 개수, 특히 상기 파열 위치(3)의 개수에 상응하는 것을 특징으로 하는 배터리.
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