KR20230093033A - 전지 셀, 전지 및 전기기기 - Google Patents

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KR20230093033A
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셩왕 천
지준 구오
펑 왕
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원의 실시예는 전지 셀, 전지 및 전기기기를 제공한다. 전지 셀은 전극 조립체, 하우징 및 전극 단자를 포함한다. 전극 조립체는 제1 탭을 포함한다. 하우징은 전극 조립체를 수용하는 데 사용된다. 전극 단자는 하우징에 설치되고 제1 탭과 전기적으로 연결되고, 전극 단자에는 제1 관통공이 형성되고, 제1 관통공은 하우징의 내부 공간에 전해액을 주입하는 데 사용된다. 전해액 주입을 위한 제1 관통공이 전극 단자에 형성됨으로써, 주액 과정에서 하우징의 변형을 감소하고, 전지 셀의 구조를 단순화하며, 하우징의 강도에 대한 제1 관통공의 영향을 줄일 수 있다.

Description

전지 셀, 전지 및 전기기기
본 출원은 2021년 8월 23일자로 출원한 출원명칭이 ‘전지 셀 및 그 제조방법 및 제조 시스템, 전지 및 전기기기’인 국제 출원번호가 PCT/CN2021/114156인 출원의 우선권을 주장하며, 해당 출원의 전체 내용을 참조로서 본원에 포함된다.
본 출원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로, 전지 셀, 전지 및 전기기기에 관한 것이다.
전지 셀은 휴대폰, 노트북, 축전지차, 전기자동차, 전기비행기, 전기선박, 전기자동차 완구, 전기선박 완구, 전기비행기 완구 및 전동 공구 등과 같은 전자기기에 널리 사용된다. 전지 셀은 니켈 카드뮴 전지 셀, 니켈 수소 전지 셀, 리튬이온 전지 셀 및 알칼리 아연 망간 이차전지 셀 등을 포함할 수 있다.
전지 기술의 발전에서 전지 셀의 구조를 단순화하는 방법은 전지 기술의 연구 방향 중 하나이다.
본 출원은 전지 셀의 구조를 단순화할 수 있는 전지 셀, 전지 및 전기기기를 제공한다.
제1 양상에서, 본 출원의 실시예는 전지 셀을 제공함에 있어서, 전극 조립체, 하우징, 전극 단자를 포함한다. 전극 조립체는 제1 탭을 포함한다. 하우징은 전극 조립체를 수용하는 데 사용된다. 전극 단자는 하우징에 설치되고 제1 탭과 전기적으로 연결되고, 전극 단자에는 제1 관통공이 형성되고, 제1 관통공은 하우징의 내부 공간에 전해액을 주입하는 데 사용된다.
상기 기술적 솔루션에서, 전해액 주입을 위한 제1 관통공이 전극 단자에 형성됨으로써, 주액 과정에서 하우징의 변형을 줄이고, 전지 셀의 구조를 단순화하며, 하우징의 강도에 대한 제1 관통공의 영향을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 전극 단자는 적어도 하나의 제1 용접부를 통해 제1 탭과의 전기적 연결을 구현한다.
상기 기술적 솔루션에서 제1 용접부는 전극 단자와 제1 탭 사이의 저항을 감소하여 과전류 능력을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 용접부의 수는 한 개이며, 제1 용접부는 제1 관통공의 원주 방향을 따라 연장되어 제1 관통공의 적어도 일부를 둘러싼다.
상기 기술적 솔루션에서, 제1 용접부는 전극 단자의 제1 관통공 주위에 위치한 영역의 강도를 증가하여 전해액의 충격에 의한 전극 단자의 변형을 감소할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 용접부는 제1 관통공의 원주 방향을 따라 제1 관통공의 일부만 둘러싼다.
상기 기술적 솔루션에서, 제1 관통공의 외주가 제1 용접부에 의해 폐쇄되지 않아 전극 단자와 전극 단자에 용접되는 부품 사이의 틈이 제1 용접부에 의해 막히지 않고, 이에 따라 제1 관통공을 통해 유입되는 전해액의 일부는 이 틈을 통과할 수 있으므로 전해액 주입의 효율이 향상된다.
일부 실시예에서, 제1 용접부가 제1 관통공을 둘러싸는 각도는 α이며, 180°≤α≤360°이다.
α는 제1 용접부의 과전류 면적과 정적 상관관계를 가진다. α가 작을수록 제1 용접부의 과전류 면적이 작아지고, 전류가 제1 용접부를 흐를 때 발열이 높아진다. 상기 기술적 솔루션에서, 제1 용접부가 전지 셀의 과전류 능력 및 온도 상승에 대한 요구를 충족할 수 있도록 α를 180°-360°로 제한한다.
일부 실시예에서, 제1 용접부는 여러 개이며, 여러 개의 제1 용접부는 제1 관통공의 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치된다.
총면적이 일정하다는 전제하에, 한 개의 제1 용접부를 설치하는 솔루션에 비해, 제1 용접부를 여러 개로 설치하는 솔루션은 단번 용접의 전력을 낮추고 발열을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 임의의 인접한 두 개의 제1 용접부의 제1 관통공의 원주 방향을 따르는 간격 각도 β는 30°보다 작다.
각도 β의 값이 클수록 여러 개의 제1 용접부는 드물게 분포되고, 여러 개의 제1 용접부의 총 과전류 면적은 작아지며, 각도 β의 값이 작을수록 여러 개의 제1 용접부는 조밀하게 분포되고, 여러 개의 제1 용접부의 총 과전류 면적은 커진다. 본 출원의 실시예는 β를 30° 이하로 한정하여 전지 셀의 과전류 능력 및 온도 상승에 대한 요구를 충족하고 전지 셀이 진동할 때 제1 용접부가 찢어질 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 각 제1 용접부는 제1 관통공의 방사 방향을 따라 연장된다.
상기 기술적 솔루션에서, 제1 용접부는 제1 관통공의 방사 방향을 따라 연장되어, 제1 용접부의 제1 관통공의 원주 방향을 따르는 치수를 줄일 수 있고, 이로 인해 전극 단자는 제1 관통공 외주에 더 많은 제1 용접부를 배치할 수 있으므로 과전류 능력을 향상하고, 발열을 감소할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서 제1 용접부의 깊이는 h이고, 제1 관통공의 방사 방향에서 제1 용접부와 상기 제1 관통공 사이의 최소 간격은 d이다. d와 h는 0.1≤h/d≤0.6을 충족한다.
h가 클수록 용접에 필요한 전력이 커지고 용접 과정에서 발열이 높아지며 제1 관통공에 가까운 영역에 작용하는 열응력이 커지므로 제1 관통공의 변형 정도가 커진다. d가 작을수록 용접 과정에서 제1 관통공에 가까운 영역으로 전도되는 열량이 많아지고, 제1 관통공에 가까운 영역에 작용하는 열응력이 커지므로 제1 관통공의 변형 정도도 커진다. h/d가 지나치게 크면 제1 관통공이 심하게 변형되고 주액 헤드가 제1 관통공과 감합되기 어려워 주액 효율에 영향을 미친다. 상기 기술적 솔루션은 h/d의 값을 0.6 이하로 한정하여 제1 관통공에 가까운 영역에 작용하는 열응력을 감소하고, 제1 관통공의 변형을 감소하므로, 주액 헤드와 제1 관통공의 감합이 용이하다.
h가 작을수록 제1 용접부의 과전류 능력과 강도가 낮아지고, 전지 셀이 진동할 때 제1 용접부가 찢어질 위험도 높아진다. d가 클수록 전극 단자의 용접에 사용될 수 있는 영역의 면적이 작아지고, 이에 따라 제1 용접부의 과전류 능력과 강도가 제한된다. h/d가 지나치게 작으면 제1 용접부의 과전류 능력과 강도가 부족하게 된다. 상기 기술적 솔루션에서, 제1 용접부의 과전류 능력과 강도가 요구를 충족할 수 있도록 h/d의 값을 0.1보다 크거나 같은 것으로 한정한다.
일부 실시예에서, d와 h는 0.2≤h/d≤0.5를 충족한다.
일부 실시예에서, 1.6mm≤d≤5.5mm이다.
d가 지나치게 작으면 용접 과정에서 제1 관통공에 가까운 영역으로 전도되는 열량이 많아지고, 제1 관통공에 가까운 영역에 작용하는 열응력이 지나치게 크고 제1 관통공의 변형이 심하므로 주액 헤드가 제1 관통공과 감합되기 어려워 주액 효율에 영향을 미친다. d가 지나치게 크면 전극 단자의 용접에 사용될 수 있는 영역의 면적은 작아지고, 이에 따라 제1 용접부의 과전류 능력과 강도가 부족하게 된다. 상기 기술적 솔루션에서, d의 값을 1.6mm-5.5mm로 한정하여, 제1 관통공의 변형을 감소하고, 주액 헤드와 제1 관통공의 감합을 용이하게 하며, 제1 용접부의 과전류 능력과 강도가 요구를 충족하게 한다.
일부 실시예에서, 전극 조립체는 권취 구조이고, 전극 조립체의 권취 중심부에 제2 관통공이 구비된다. 제1 관통공과 제2 관통공은 연통되어 제1 관통공을 통해 주입된 전해액이 제2 관통공으로 유입될 수 있다.
상기 기술적 솔루션에서, 주액 공정에서 전해액이 제1 관통공을 거쳐 제2 관통공으로 유입될 수 있고, 제2 관통공으로 유입된 전해액이 내부로부터 전극 조립체를 함침하여 전극 조립체에 대한 함침 효율을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서, 제1 관통공의 투영과 제2 관통공의 투영은 적어도 부분적으로 겹친다.
상기 기술적 솔루션에서, 제1 관통공과 제2 관통공은 제1 관통공의 축 방향을 따라 대향하고, 제1 관통공을 통과하는 전해액의 일부가 흐름 방향의 변경이 없이 제2 관통공으로 유입될 수 있으므로 전극 조립체에 대한 함침 효율이 향상된다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서, 제2 관통공의 투영은 제1 관통공의 투영보다 크다.
상기 기술적 솔루션에서, 제2 관통공은 제1 관통공에 비해 단면적이 커서 제2 관통공에 더 많은 전해액이 수용될 수 있으므로, 전해액이 내부로부터 전극 조립체를 함침하는 효율을 향상하는 데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서, 제1 관통공의 투영은 제2 관통공의 투영 내에 위치한다.
상기 기술적 솔루션은 전극 조립체의 실체 부분이 제1 관통공을 회피하게 하고, 이로써 전극 조립체에 직접 충격을 주는 전해액을 감소하여 전극 조립체의 변형 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 구경은 D1이고, 제2 관통공의 구경은 D2이며, D1 및 D2는 65%≤D1/D2≤95%를 충족한다.
D1이 클수록 전해액 주액 효율이 높아지고, 전해액의 만충전 시간이 짧아지며, 주액 과정에서 전극 조립체를 함침할 수 있는 전해액의 양이 적어지고 전해액 총 주입량도 적어진다. D2가 작을수록 제2 관통공의 공벽의 면적이 작아지고, 전극 조립체 내부로부터의 전해액 함침 효율이 낮아진다. D1/D2가 지나치게 크면 전해액 주입량이 적어 전지 셀의 수명에 영향을 미칠 수 있다. 상기 기술적 솔루션은 전해액의 주입량이 요구를 충족할 수 있도록 D1/D2의 값을 95%보다 작거나 같은 것으로 한정한다.
D1이 작을수록 전해액의 주액 효율이 낮아지고 전해액의 만충전 시간이 길어지며, D2가 클수록 전극 조립체 내부로부터의 전해액 함침 효율이 높아진다. D1/D2가 지나치게 작으면 주입 시간이 길어져 제품 생산 효율은 낮아질 수 있다. 또한 D2가 클수록 전극 조립체의 용량이 작아지고 전지 셀 내부의 공간 활용률이 낮아지며 전지 셀의 에너지 밀도가 낮아진다. 상기 기술 솔루션은 D1/D2의 값을 65%보다 크거나 같은 것으로 한정하여 주액 효율을 높이고 제2 관통공으로 인한 전지 셀의 에너지 밀도 손실을 줄인다.
일부 실시예에서, D2≥D1+0.2mm이다.
전지 셀을 조립할 때, 조립 오차로 인해 전극 조립체의 편이가 발생하여 제1 관통공이 전극 조립체의 실체 부분과 대향할 수 있고, 이에 따라 전극 조립체가 전해액에 의한 충격을 받을 수 있다. 상기 기술적 솔루션은 D2≥D1+0.2mm로 설정하여 전극 조립체에 편이 여유를 제공한다. 이로써 전극 조립체의 실체 부분이 제1 관통공과 대향할 위험을 줄이고 전극 조립체에 직접 충격을 주는 전해액을 감소하여 전극 조립체의 변형 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 전지 셀은 전극 단자와 제1 탭을 전기적으로 연결하는 데 사용되는 집전부재를 더 포함한다. 집전부재는 제3 관통공을 포함하며, 제3 관통공의 적어도 일부는 제1 관통공과 제2 관통공 사이에 형성된다.
상기 기술적 솔루션에서, 제3 관통공을 형성함으로써 집전부재가 제1 관통공을 통해 유입되는 전해액을 피하게 하고, 주액 공정에서 전해액에 대한 집전부재의 차단을 줄이고, 전해액이 제3 관통공을 원활하게 통과하여 제2 관통공 내로 유입될 수 있도록 하여 전극 조립체에 대한 함침 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서, 제3 관통공의 투영은 제2 관통공의 투영보다 작다.
상기 기술적 솔루션에서, 제2 관통공은 제3 관통공에 비해 단면적이 커서 제3 관통공을 통과하는 전해액을 빠르게 제2 관통공으로 유입시킬 수 있으므로 전해액이 내부로부터 전극 조립체를 함침하는 효율을 향상하는 데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서, 제3 관통공의 투영은 제1 관통공의 투영보다 크다.
상기 기술적 솔루션에서, 제3 관통공은 제1 관통공에 비해 단면적이 커서 집전부재가 제1 관통공을 차단할 위험을 줄일 수 있고, 이로 인해 전해액이 제3 관통공을 원활하게 통과하여 제2 관통공으로 유입될 수 있으므로 전해액이 내부로부터 전극 조립체를 함침하는 효율을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서, 제1 관통공의 투영은 제3 관통공의 투영 내에 위치한다.
상기 기술적 솔루션은 집전부재가 제1 관통공을 차단할 위험을 줄여 전해액이 하우징 내로 원활하게 유입되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 집전부재가 받는 충격을 감소하여 집전부재와 전극 단자의 연결부위가 개열될 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공의 축 방향에서, 제3 관통공의 투영은 제2 관통공의 투영 내에 위치한다.
상기 기술적 솔루션은 제3 관통공에 대한 전극 조립체의 실체 부분의 차단을 감소하여 전해액이 제2 관통공 내로 원활하게 유입될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공, 제2 관통공 및 제3 관통공은 동축으로 배치된다.
상기 기술적 솔루션에서, 세 개의 관통공이 동축으로 배치되어 전해액의 유입을 보다 원활하게 하고, 집전부재와 전극 조립체가 받는 전해액에 의한 충격을 감소할 수 있다.
일부 실시예에서, 전극 단자는 밀봉판과 단자 본체를 포함하며, 단자 본체에는 제1 관통공이 형성되고, 밀봉판은 단자 본체에 연결되고 제1 관통공을 밀봉하는 데 사용된다.
상기 기술적 솔루션에서, 제1 관통공과 관련된 공정이 완료된 후, 밀봉판을 단자 본체에 연결시켜 전해액이 제1 관통공을 통해 누출될 위험을 줄이고 밀봉 성능을 향상한다.
일부 실시예에서, 단자 본체는 요함부와 요함부의 전극 조립체와 대향하는 일측에 위치하는 연결부를 포함하고, 제1 관통공은 연결부를 관통하고, 연결부는 적어도 하나의 제1 용접부를 통해 제1 탭과 전기적으로 연결된다. 밀봉판의 적어도 일부는 요함부에 수용된다.
상기 기술적 솔루션에서, 단자 본체에 요함부를 형성하여 연결부의 두께를 감소함으로써 용접에 필요한 용접 전력을 감소하고, 다른 부품이 화상을 입을 위험을 줄이며, 안전성을 향상할 수 있다. 요함부는 또한 밀봉판에 수용 공간을 제공하여 밀봉판의 단자 본체로부터 돌출되는 치수를 감소하고, 전극 단자가 점유하는 공간을 줄이며, 전지 셀의 에너지 밀도를 향상한다.
일부 실시예에서, 하우징은 통체와 통체에 연결된 커버를 포함하며, 통체는 전극 조립체의 외주를 둘러싸서 설치되고, 커버에는 전극 인출공이 형성되고, 전극 단자는 전극 인출공에 설치된다.
일부 실시예에서, 커버와 통체의 연결 공정을 생략하기 위해 커버와 통체는 일체성형 구조이다. 커버와 통체가 전극 조립체의 양극 또는 음극에 전기적으로 연결된 경우, 커버와 통체의 연결부위가 일체성형 구조이기 때문에 커버와 통체의 연결부위의 저항이 작아 과전류 능력이 향상된다. 커버는 외부 부재(예: 모선부재)와 연결되는 데 사용될 수 있고, 전지 셀이 외부 충격을 받을 때 외부 부재가 커버를 당겨 커버와 통체의 연결부위에 힘을 가할 수 있다. 상기 기술적 솔루션은 커버와 통체를 일체로 형성하여 커버와 통체 연결부위의 강도를 높이고 커버와 통체의 연결이 실패할 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 전극 조립체는 제2 탭을 더 포함하며, 제2 탭과 제1 탭의 극성은 상반되고, 제2 탭은 커버에 전기적으로 연결된다.
상기 기술적 솔루션에서, 커버와 전극 단자 중 하나는 전지 셀의 양극 출력전극으로, 다른 하나는 전지 셀의 음극 출력전극으로 사용될 수 있다. 상기 기술적 솔루션에서 양극 출력전극과 음극 출력전극은 전지 셀의 같은 측에 설치되고, 이로써 여러 개의 전지 셀 사이의 연결 공정을 단순화할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 탭은 전극 조립체의 전극 단자와 대향하는 일단에 위치하고, 제2 탭은 전극 조립체의 전극 단자를 등진 일단에 위치한다.
상기 기술적 솔루션에서 제1 탭과 제2 탭은 각각 전극 조립체의 대향하는 양단에 설치되어 제1 탭과 제2 탭 사이의 간격을 확대하고, 제1 탭과 제2 탭이 도통할 위험을 줄이고, 안전성을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서 제2 탭은 음극 탭이고 하우징의 기초재질은 강이다.
상기 기술적 솔루션에서 하우징은 음극 탭과 전기적으로 연결되며, 즉 하우징은 저전위 상태에 처한다. 강제 하우징은 저전위 상태에서 전해액에 의해 쉽게 부식되지 않는다.
일부 실시예에서, 통체의 커버를 등진 일단에 개구가 구비되고, 전지 셀은 개구를 밀봉하기 위한 커버 플레이트를 더 포함한다.
제2 양상에서, 본 출원의 실시예는 전지를 제공함에 있어서, 다수의 제1 양상의 임의 실시예의 전지 셀을 포함한다.
제3 양상에서, 본 출원의 실시예는 전기기기를 제공함에 있어서, 제2 양상의 전지를 포함하되, 전지는 전기 에너지를 제공하는 데 사용된다.
이하, 본 출원의 실시예의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 설명하기 위해, 본 출원의 실시예를 설명함에 있어서 필요한 도면에 대해 간단히 소개하도록 한다. 아래에서 소개하는 도면은 본 출원의 일부 실시예만 나타내며, 당업자라면 창의적인 노력 없이 이러한 도면을 기반으로 다른 도면을 얻을 수 있음이 분명하다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 분해 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전지 모듈의 구조 개략도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 분해 개략도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 단면 개략도이다；
도 6은 도 5에 도시된 전지 셀의 부분 확대 개략도이다.
도 7은 도 6의 각형 틀 B 부위의 확대 개략도이다.
도 8은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 개략도이다.
도 9는 도 7의 원형 틀 C 부위의 확대 개략도이다.
도 10은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 단자 본체의 개략도이다.
도 11은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 단자 본체의 개략도이다.
도 12는 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 단자 본체의 개략도이다.
도 13은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 부분 단면 개략도이다.
도 14는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 부분 단면 개략도이다.
도 15는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 단면 개략도이다.
도면에서, 도면은 실제 축척에 따라 그려지지 않았다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술적 솔루션 및 장점을 더 명확하게 하기 위해, 아래는 본 출원의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예의 기술적 솔루션에 대해 명확하게 설명하도록 하며, 여기에 설명된 실시예는 본 출원의 모든 실시예가 아니라 일부 실시예에 불과함이 분명하다. 본 출원의 실시예에 기초하여, 창의적인 노력 없이 당업자에 의해 획득된 다른 모든 실시예는 본 출원의 보호 범위에 속한다.
별도로 정의되지 않은 한, 본 출원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 출원의 기술분야의 기술자들이 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 출원의 명세서에서 사용되는 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 출원을 제한하려는 의도는 아니다. 본 출원의 명세서, 특허청구범위 및 상기 도면에서 ‘포함하다’ 및 ‘갖는다’ 및 이들의 임의의 변형은 비배타적 포함을 설명하려는 목적이다. 본 출원의 명세서와 청구범위 또는 상기 도면에서 ‘제1’, ‘제2’ 등 용어는 서로 다른 객체를 구분하기 위해 사용되는 것으로, 객체의 특정 순서를 설명하기 위해 사용되는 것은 아니다.
본 출원에서 언급되는 ‘실시예’는 실시예와 함께 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에서 출현되는 이 단어는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 또 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, ‘설치’, ‘접속’, ‘연결’, ‘부착’ 등과 같은 기술적 용어들은 별도로 명확하게 정의 및 제한되지 않는 한 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어, 고정 연결이거나 착탈식 연결, 또는 일체형 연결일 수 있다. 또한, 직접 연결이거나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수 있으며, 두 부품 내부의 연통일 수 있다. 당업자라면 특정 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원에서 용어 ‘및/또는’은 연관 객체의 연관관계를 설명하며, A 및/또는 B는 세 가지 관계, 즉 A가 단독으로 존재하는 관계, A와 B가 동시에 존재하는 관계, B가 단독으로 존재하는 관계를 나타낼 수 있다. 또한, 본 출원에서 부호 ‘/’는 전후의 연관 대상이 ‘또는’의 관계를 가진다는 것을 의미한다.
본 출원의 실시예에서, 동일한 부호는 동일한 부품을 의미하며, 간결함을 위해 서로 다른 실시예에서는 동일한 부품에 대한 상세한 설명을 생략한다. 도면에 도시된 본 출원의 실시예에서의 다양한 부품의 두께, 길이, 폭 등의 치수, 그리고 통합 장치의 전체 두께, 길이, 폭 등의 치수는 예시적인 설명일 뿐 본 출원에 대한 어떤한 제한도 구성하지 않음을 이해해야 한다.
본 출원에서의 ‘다수’라는 용어는 두 개 이상(두 개를 포함함)을 의미한다.
본 출원에서 용어 ‘평행’은 절대적인 평행일 뿐만 아니라 공학적으로 통상적으로 인지하는 대략적인 평행도 포함하며, 또한 ‘수직’은 절대적인 수직일 뿐만 아니라 공학적으로 통상적으로 인지하는 대략적인 수직도 포함한다.
본 출원에서, 전지 셀은 리튬이온 이차전지 셀, 리툼이온 일차전지 셀, 리튬황 전지 셀, 나트륨 리튬이온 전지 셀, 나트륨이온 전지 셀 또는 마그네슘이온 전지 셀을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 언급되는 전지는 보다 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 적어도 하나의 전지 셀을 포함하는 단일 물리 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급되는 전지는 전지 모듈 또는 전지 팩을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 하나 이상의 전지 셀을 패키징하는 데 사용되는 케이스를 포함한다. 케이스는 액체 또는 기타 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
전지 셀은 전극 조립체 및 전해액을 포함하며, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 분리부재를 포함한다. 전지 셀은 주로 양극판과 음극판 사이에서의 금속 이온의 이동에 의존하여 작동한다. 양극판은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하며, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되고, 양극 집전체는 양극 집전부 및 양극 탭을 포함하며, 양극 집전부에는 양극 활물질층이 코팅되고, 양극 탭에는 양극 활물질층이 코팅되지 않는다. 리튬이온 전지로 예를 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 있고, 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함하며, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 인산철, 삼원계 리튬 또는 리튬 망간 산화물 등일 수 있다. 음극판은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하며, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되고, 음극 집전체는 음극 집전부 및 음극 탭을 포함하며, 음극 집전부에는 음극 활물질층이 코팅되고, 음극 탭에는 음극 활물질층이 코팅되지 않는다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함하며, 음극 활물질은 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 분리부재의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등일 수 있다.
전지 셀은 전극 조립체를 수용하기 위한 하우징과 하우징에 설치되는 전극 단자를 더 포함하며, 전극 단자는 전극 조립체의 충방전을 구현하기 위해 전극 조립체에 전기적으로 연결된다.
전지의 생산 과정에서 하우징 내부에 전해액을 주입해야 한다. 전해액의 주입을 구현하기 위해 발명자는 하우징에 주액공을 설치해 보았다. 주액이 필요한 경우, 주액 장비의 주액 헤드가 하우징에 맞닿고, 그 다음 주액 헤드가 주액공을 통해 하우징에 전해액을 주입한다.
그러나, 발명자는 하우징에 주액공을 설치하면 하우징의 구조가 복잡해지고, 주액공이 하우징의 공간을 점유하여 하우징에 다른 부재를 설치하는 데 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 전극 단자에 비해 하우징은 취약하고 강도가 낮아 주액 시 주액 헤드의 압착으로 인해 하우징이 변형될 수 있으므로 전지 셀의 외형에 결함이 발생할 위험이 있다.
이를 감안하여, 본 출원의 실시예에서는 전극 단자에 전해액 주입을 위한 관통공을 형성하여 주액 과정에서 하우징의 변형을 감소하고, 전지 셀의 구조를 단순화하며, 하우징의 강도에 대한 제1 관통공의 영향을 줄일 있는 기술적 솔루션을 제공한다.
본 출원의 실시예에서 설명되는 기술적 솔루션은 전지 및 전지를 사용하는 전기기기에 적용된다.
전기기기는 차량, 휴대폰, 휴대용 장비, 노트북, 선박, 항공 우주 설비, 전동 완구, 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 내연기관 자동차, 천연가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기 자동차일 수 있다. 항공 우주 설비는 비행기, 로켓, 스페이스 셔틀 및 우주비행선 등을 포함한다. 전동 완구는 게임기, 전기자동차 완구, 전기선박 완구 및 전기비행기 완구 등과 같은 고정식 또는 이동식 전동 완구를 포함한다. 전동 공구는 전기 드릴, 전기 그라인더, 전기 스패너, 전기 드라이버, 전기 해머, 임팩트 전기드릴, 콘크리이트 진동기 및 전기 플레이너 등과 같은 전동 절삭공구, 전동 연마공구, 전동 조립공구 및 철로용 전동 공구를 포함한다. 본 출원의 실시예는 상기 전기기기에 대해 특별히 한정하지 않는다.
설명의 편의를 위해, 이하 실시예에서는 전기기기가 차량인 것으로 예를 들어 설명하도록 한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내부에는 전지(2)가 설치되며, 전지(2)는 차량(1)의 바닥 또는 전방 또는 후방에 설치될 수 있다. 전지(2)는 차량(1)의 전력공급에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전지(2)는 차량(1)의 조작 전원으로 사용될 수 있다.
차량(1)은 또한 제어기(3)와 모터(4)를 포함할 수 있으며, 제어기(3)는 전지(2)를 제어하여 모터(4)에 전력을 공급하는 데 사용된다. 예를 들어, 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 주행 시의 작동 전력 수요에 사용된다.
본 출원의 일부 실시예에서, 전지(2)는 차량(1)의 조작 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동 전원으로서 연료 또는 천연가스를 완전히 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동력을 제공할 수도 있다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 분해 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전지(2)는 케이스(5) 및 전지 셀(도 2에 도시되지 않음)을 포함하고, 전지 셀은 케이스(5) 내에 수용된다.
케이스(5)는 전지 셀을 수용하는 데 사용되고, 케이스(5)는 다양한 구조일 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스(5)는 제1 케이스부(5a) 및 제2 케이스부(5b)를 포함할 수 있고, 제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b)는 서로 덮이고, 제1 케이스부(5a) 및 제2 케이스부(5b)는 공동으로 전지 셀을 수용하는 데 사용되는 수용 공간(5c)을 정의한다. 제2 케이스부(5b)는 일단이 개구된 중공 구조일 수 있고, 제1 케이스부(5a)는 판상 구조이고, 제1 케이스부(5a)는 제2 케이스부(5b)의 개구측에 덮여, 수용 공간(5c)을 갖는 케이스(5)를 형성한다. 제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b)는 모두 일측이 개구된 중공 구조일 수도 있고, 제1 케이스부(5a)의 개구측은 제2 케이스부(5b)의 개구측에 덮여, 수용 공간(5c)을 갖는 케이스(5)를 형성한다. 물론, 제1 케이스부(5a) 및 제2 케이스부(5b)는 원기둥체, 직육면체와 같은 다양한 형상일 수 있다.
제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b)가 연결된 후의 밀봉성을 향상시키기 위해, 제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b) 사이에는 실란트, 실링 링 등과 같은 밀봉부재를 설치할 수 있다.
제1 케이스부(5a)가 제2 케이스부(5b)의 상부를 덮는다고 가정하면, 제1 케이스부(5a)는 상부 케이스 커버로 부를 수 있고, 제2 케이스부(5b)는 하부 케이스 본체로 부를 수 있다.
전지(2)에서, 전지 셀은 한 개일 수 있고, 여러 개일 수도 있다. 전지 셀이 여러 개일 경우, 여러 개의 전지 셀은 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있고, 직병렬은 여러 개의 전지 셀 간에 직렬 연결도 있고 병렬 연결도 있는 것을 가리킨다. 여러 개의 전지 셀은 직접 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있고, 그 다음 여러 개의 전지 셀로 구성된 전체가 케이스(5) 내에 수용된다. 물론, 여러 개의 전지 셀은 먼저 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결되어 전지 모듈(6)을 구성하고, 여러 개의 전지 모듈(6)은 다시 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결되어 하나의 전체를 형성하고 케이스(5) 내에 수용될 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 전지 모듈의 구조 개략도이다.
일부 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 셀(7)은 여러 개이고, 여러 개의 전지 셀(7)은 먼저 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결되어 전지 모듈(6)을 구성한다. 여러 개의 전지 모듈(6)은 다시 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결되어 하나의 전체를 형성하고 케이스 내에 수용된다.
전지 모듈(6)의 여러 개의 전지 셀(7) 사이는 모선부재(8)를 통해 전기적 연결이 구현되어, 전지 모듈(6)의 여러 개의 전지 셀(7)의 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 연결이 구현될 수 있다. 모선부재는 한 개 또는 여러 개일 수 있고, 각 모선부재(8)는 적어도 두 개의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 데 사용된다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 분해 개략도이고, 도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 단면 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 전지 셀의 부분 확대도 개략도이고, 도 7은 도 6의 각형 틀 B 부위의 확대 개략도이다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예의 전지 셀(7)은 전극 조립체(10), 하우징(20) 및 전극 단자(30)를 포함한다. 전극 조립체(10)는 제1 탭(11)을 포함한다. 하우징(20)은 전극 조립체(10)를 수용하는 데 사용된다. 전극 단자(30)는 하우징(20)에 설치되고 제1 탭(11)과 전기적으로 연결되며, 전극 단자(30)에는 하우징(20)의 내부 공간에 전해액을 주입하기 위한 제1 관통공(323)이 형성된다.
전극 조립체(10)는 극성이 상반되는 제1 극판 및 제2 극판을 포함한다. 제1 극판과 제2 극판 중 하나는 양극판이고, 다른 하나는 음극판이다. 예시적으로, 전극 조립체(10)는 양극판과 음극판에서 이온이 삽입/탈출될 때 발생한 산화 및 환원 반응을 통해 전기 에너지를 생성한다. 선택적으로, 전극 조립체(10)는 분리부재를 더 포함하며, 분리부재는 제1 극판과 제2 극판을 절연 분리하는 데 사용된다.
일부 실시예에서, 제1 극판, 제2 극판 및 분리부재는 모두 띠 모양의 구조이고, 제1 극판, 제2 극판 및 분리부재는 중심 축선(A)을 둘러싸서 일체로 권취되어 권취 구조를 형성한다. 권취 구조는 원기둥형 구조, 편평형 구조 또는 기타 형상의 구조일 수 있다. 다른 예시에서, 전극 조립체(10)는 제1 극판, 분리부재 및 제2 극판이 적층 배치되어 형성된 적층 구조일 수 있다.
제1 탭(11)은 제1 극판의 활물질층이 코팅되지 않는 부분일 수 있다. 제1 탭(11)은 양극 탭이거나 음극 탭일 수 있다.
하우징(20)은 중공 구조이고, 그 내부 공간은 전극 조립체(10)를 수용하는 데 사용되는 공간을 형성한다. 하우징(20)은 직육면체형, 원기둥체형, 육각기둥형 등과 같이 다양한 형상과 다양한 치수를 가질 수 있다. 하우징(20)의 형상은 전극 조립체(10)의 구체적인 형상에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(10)가 원기둥체 구조인 경우, 원기둥체 하우징을 선택할 수 있고, 전극 조립체(10)가 직육면체 구조인 경우, 직육면체 하우징을 선택할 수 있다. 선택적으로, 전극 조립체(10) 및 하우징(20)은 모두 원기둥체이다.
하우징(20)의 재질은 여러 종류일 수 있으며, 예를 들어, 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스, 알루미늄 합금 등 일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 특별한 제한을 두지 않는다.
하우징(20)은 양전기를 띨 수 있거나 음전기를 띨 수 있거나 전기를 띠지 않을 수도 있다.
전극 단자(30)는 하우징(20)에 절연 설치되거나 하우징(20)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 양극판과 음극판이 도통하는 것을 피하기만 하면 이에 대해 한정하지 않는다.
전극 단자(30)는 제1 탭(11)에 직접 연결되어, 전극 단자(30)와 제1 탭(11)의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 예시적으로, 전극 단자(30)는 접착, 맞닿음 결합, 끼움 결합, 용접 또는 기타 수단을 통해 제1 탭(11)에 연결될 수 있다.
대체 가능하게, 전극 단자(30)는 다른 도전부재를 통해 간접적으로 제1 탭(11)에 연결되어, 전극 단자(30)와 제1 탭(11)의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 예시적으로, 도전부재는 제1 탭(11)과 전극 단자(30)에 동시에 연결되어, 전극 단자(30)와 제1 탭(11)의 전기적 연결을 구현할 수 있다.
전극 단자(30)는 전지 셀(7)의 출력 전극으로 사용될 수 있으며, 전지 셀(7)과 외부 회로를 전기적으로 연결하여 전지 셀(7)의 충방전을 구현할 수 있다. 선택적으로, 전극 단자(30)는 모선부재와 연결되는 데 사용되어, 전지 셀(7) 사이의 전기적 연결을 구현한다.
제1 관통공(323)은 한 개일 수 있거나 여러 개일 수 있다.
전지 셀(7)의 성형 과정에서, 제1 관통공(323)은 하우징(20)의 외부 공간과 하우징(20)의 내부 공간을 연통할 수 있다. 주액이 필요한 경우, 주액 장비의 주액 헤드가 전극 단자(30)에 맞닿은 다음, 주액 헤드가 제1 관통공(323)을 통해 하우징(20) 내에 전해액을 주입한다.
전해액 주입을 위한 제1 관통공(323)이 전극 단자(30)에 형성됨으로써, 주액 과정에서 하우징(20)의 변형을 감소하고, 전지 셀(7)의 구조를 단순화하며, 하우징(20)의 강도에 대한 제1 관통공(323)의 영향을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)은 화성 공정과 같은 기타 공정에도 적용될 수 있다.
전지 셀(7)의 화성 공정에서, 하우징(20) 내에서는 가스가 생성되며, 제1 관통공(323)은 외부 부압장비와 연통되어 하우징(20) 내의 가스를 뽑아내는 데 사용된다.
일부 실시예에서, 전극 조립체(10)는 본체부(12), 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)을 포함하며, 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)은 본체부(12)로부터 돌출된다. 제1 탭(11)은 제1 극판의 활물질층이 코팅되지 않은 부분이고, 제2 탭(13)은 제2 극판의 활물질층이 코팅되지 않은 부분이다.
제1 탭(11)과 제2 탭(13)은 본체부(12)의 같은 측으로부터 연장되거나 상반되는 양측으로부터 연장될 수 있다. 예시적으로, 제1 탭(11)은 전극 조립체(10)의 전극 단자(30)와 대향하는 일단에 위치하고, 제2 탭(13)은 전극 조립체(10)의 전극 단자(30)를 등진 일단에 위치한다.
일부 실시예에서, 제1 탭(11)은 전극 조립체(10)의 중심 축선(A)을 둘러싸서 여러 바퀴 권취되고, 다시 말해서, 제1 탭(11)은 여러 바퀴의 탭층을 포함한다. 권취 완성 후, 제1 탭(11)은 대체적으로 기둥 모양이고, 인접한 두 바퀴의 탭층 사이에 틈이 있다. 본 출원의 실시예에서는 탭층 사이의 틈을 줄여 제1 탭(11)과 기타 부품의 연결이 용이하도록 제1 탭(11)에 대해 처리할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 실시예에서는 제1 탭(11)에 대해 니딩 처리를 수행하여 제1 탭(11)의 본체부(12)를 등진 단부영역이 수렴 및 집중되도록 하고, 니딩 처리를 거쳐 제1 탭(11)의 본체부(12)를 등진 일단에 치밀한 단면을 형성하고, 탭층 사이의 틈을 줄여 제1 탭(11)과 다른 부품의 연결을 용이하게 한다. 대체 가능하게, 본 출원의 실시예는 또한 탭층 사이의 틈을 감소하기 위해 인접한 두 바퀴의 탭층 사이에 도전재료를 충전할 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 탭(13)은 전극 조립체(10)의 중심 축선(A)을 둘러싸서 여러 바퀴 권취되고, 제2 탭(13)은 여러 바퀴의 탭층을 포함한다. 예시적으로, 제2 탭(13)도 니딩 처리를 거쳐 제2 탭(13)의 탭층 사이의 틈을 감소한다.
전극 조립체(10)의 중심 축선(A)은 가상의 직선이다. 제1 극판, 제2 극판 및 분리부재는 중심 축선(A)을 기준으로 권취될 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징(20)은 통체(21)와 통체(21)에 연결된 커버(22)를 포함하며, 통체(21)는 전극 조립체(10)의 외주를 둘러싸서 설치되고, 커버(22)에는 전극 인출공(221)이 형성되고, 전극 단자(30)는 전극 인출공(221)에 설치된다.
커버(22)와 통체(21)는 일체성형 구조일 수 있다. 즉, 하우징(20)은 일체성형 부재이다. 물론, 커버(22)와 통체(21)는 별도로 제공되는 두 개의 부재일 수도 있으며, 이들은 용접, 리벳팅, 접착 등 방식을 통해 연결될 수 있다.
전극 인출공(221)은 전극 조립체(10) 내의 전기 에너지를 하우징(20) 외부로 인출할 수 있도록 커버(22)를 관통한다.
중심 축선(A)은 가상의 직선이다. 일부 실시예에서, 중심 축선(A)은 전극 인출공(221)을 통과할 수 있다. 전극 조립체(10)의 중심 축선(A)과 전극 인출공(221)의 축선은 겹치거나 겹치지 않을 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 중심 축선(A)은 전극 인출공(221)을 통과하지 않을 수 있다.
전극 단자(30)는 전극 인출공(221)을 덮기 위해 전극 인출공(221)과 감합된다. 전극 단자(30)는 전극 인출공(221)에 삽입되거나 전극 인출공(221)에 삽입되지 않을 수 있다. 전극 단자(30)는 커버(22)에 고정된다. 전극 단자(30)는 커버(22)의 외측에 전체적으로 고정되거나 전극 인출공(221)을 통해 하우징(20)의 내부로 삽입될 수 있다.
일부 실시예에서, 통체(21)는 원통이고 커버(22)는 원형 판상 구조이다. 다른 일부 실시예에서, 통체(21)는 사각통일 수 있고 커버(22)는 사각형 판상 구조일 수 있다.
일부 실시예에서, 커버(22)와 통체(21)는 일체성형 구조이다. 이로써 커버(22)와 통체(21)의 연결 공정을 생략할 수 있다.
커버(22)와 통체(21)가 전극 조립체(10)의 양극 또는 음극에 전기적으로 연결된 경우, 커버(22)와 통체(21)의 연결부위가 일체성형 구조이기 때문에 커버(22)와 통체(21)의 연결부위의 저항이 작아 과전류 능력이 향상된다. 커버(22)는 외부 부재(예: 모선부재)와 연결되는 데 사용될 수 있고, 전지 셀이 외부 충격을 받을 때 외부 부재가 커버(22)를 당겨 커버(22)와 통체(21)의 연결부위에 힘을 가할 수 있다. 상기 기술적 솔루션은 커버(22)와 통체(21)를 일체로 형성하여 커버(22)와 통체(21) 연결부위의 강도를 높이고 커버(22)와 통체(21)의 연결이 실패할 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 하우징(20)은 인장 공정을 통해 성형될 수 있다.
일부 실시예에서, 통체(21)의 커버(22)를 등진 일단에 개구(211)가 구비되고, 전지 셀(7)은 개구(211)를 밀봉하기 위한 커버 플레이트(50)를 더 포함한다.
커버 플레이트(50)는 통체(21)의 개구부에 덮여, 통체(21)의 개구를 밀봉한다. 커버 플레이트(50)는 다양한 구조일 수 있고, 예를 들어, 커버 플레이트(50)는 판상 구조이다.
일부 실시예에서, 커버 플레이트(50)는 원형 커버 플레이트, 직사각형 커버 플레이트, 정사각형 커버 플레이트, 육각형 커버 플레이트 또는 기타 형상의 커버 플레이트일 수 있다.
일부 실시예에서, 커버 플레이트(50)는 통체(21)에 용접된다.
일부 실시예에서, 커버(22)는 원형이고, 전극 조립체(10)는 원기둥형이고, 중심 축선(A)은 전극 인출공(221)의 축선과 겹친다. 본 실시예에서는 중심 축선(A)과 전극 인출공(221)의 축선이 완전히 겹치는 것을 요구하지 않으며, 둘 사이에 공정에 허용되는 편차가 있을 수 있다.
본 실시예에서, 전극 인출공(221)은 대체적으로 커버(22)의 중간부위에 형성되고, 이에 대응하여, 전극 단자(30)도 커버(22)의 중간부위에 설치된다. 여러 개의 전지 셀(7)을 그룹으로 조립할 때 전극 단자(30)의 위치결정 정밀도에 대한 요구를 낮추고 조립 공정을 단순화할 수 있다.
예시적으로, 전극 인출공(221)의 축선은 커버(22)의 축선과 겹치며, 커버(22)는 전극 인출공(221)의 축선을 둘러싸서 설치된 환형 구조이다.
예시적으로, 전극 단자(30)의 축선과 전극 인출공(221)의 축선은 겹친다.
다른 일부 실시예에서, 커버(22)는 직사각형일 수 있고 전극 조립체(10)는 편평형이다. 전극 인출공(221)은 커버(22) 자체의 길이 방향을 따르는 단부에 가까이 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축선은 전극 인출공(221)의 축선과 겹친다.
일부 실시예에서, 전극 조립체(10)는 제2 탭(13)을 더 포함하며, 제2 탭(13)과 제1 탭(11)의 극성은 상반되고, 제2 탭(13)은 커버(22)에 전기적으로 연결된다.
커버(22) 자체는 전지 셀(7)의 하나의 출력 전극으로 사용될 수 있으므로 하나의 전통적인 전극 단자(30)를 생략하고, 전지 셀(7)의 구조를 단순화한다. 여러 개의 전지 셀(7)을 그룹으로 조립할 때, 커버(22)는 모선부재와 전기적으로 연결될 수 있고, 이로써 과전류 면적을 증가할 수 있을 뿐만 아니라, 모선부재의 구조 설계가 유연해질 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 탭(13)과 커버(22)를 전기적으로 연결하기 위해 통체(21)는 제2 탭(13)과 커버(22)를 연결하는 데 사용된다.
통체(21)는 제2 탭(13)과 직접 전기적으로 연결될 수 있거나 다른 부재를 통해 제2 탭(13)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 탭(13)은 커버 플레이트(50)를 통해 통체(21)에 전기적으로 연결된다.
커버(22)와 전극 단자(30)는 서로 다른 극성을 갖는다. 이 경우 커버(22)와 전극 단자(30) 중 하나는 전지 셀(7)의 양극 출력전극으로, 다른 하나는 전지 셀(7)의 음극 출력전극으로 사용될 수 있다. 본 실시예는 양극 출력전극과 음극 출력전극이 전지 셀(7)의 같은 측에 설치되고, 이로써 여러 개의 전지 셀(7) 사이의 연결 공정을 단순화할 수 있다.
커버(22)는 모선부재의 전기적 연결에 사용될 수 있다. 발명자는 커버에 제1 관통공을 설치해 보았는데, 제1 관통공은 커버와 모선부재의 연결 면적을 감소하고, 커버와 모선부재 사이의 과전류 면적을 감소하여 급속충전시 전지 셀의 과전류 능력과 온도 상승에 대한 요구를 충족하기 어렵게 되었다. 따라서, 발명자는 커버(22)와 모선부재 사이의 연결 면적을 향상하기 위해 주액을 위한 제1 관통공(323)을 전극 단자(30)에 설치하였다.
일부 실시예에서, 제1 탭(11)은 전극 조립체(10)의 전극 단자(30)와 대향하는 일단에 위치하고, 제2 탭(13)은 전극 조립체(10)의 전극 단자(30)를 등진 일단에 위치한다.
제1 탭(11)과 제2 탭(13)은 각각 전극 조립체(10)의 대향하는 양단에 설치되어 제1 탭(11)과 제2 탭(13) 사이의 간격을 확대하고, 제1 탭(11)과 제2 탭(13)이 도통할 위험을 줄이고, 안전성을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 탭(13)은 음극 탭이고 하우징(20)의 기초재질은 강이다. 기초재질은 하우징(20)의 재질 구성 중의 주요 성분이다.
하우징(20)은 음극 탭과 전기적으로 연결되며, 즉 하우징(20)은 저전위 상태에 처한다. 강제 하우징(20)은 저전위 상태에서 전해액에 의해 쉽게 부식되지 않는다.
본 출원의 실시예의 전극 인출공(221)은 하우징(20)이 인장 성형된 후 제조된다.
발명자는 통체의 개구단을 압연하여 통체의 개구단이 내측으로 접혀져 플랜지 구조를 형성하게 하고, 플랜지 구조로 커버 플레이트를 눌러 커버 플레이트의 고정을 구현하려고 시도해 보았다. 발명자는 전극 단자를 커버 플레이트에 장착하고, 플랜지 구조와 전극 단자를 전지 셀의 두 개의 출력전극으로 사용하였다. 그러나, 플랜지 구조의 치수가 클수록 성형 후 굽힘 및 주름이 발생할 위험이 높아지고, 플랜지 구조에 굽힘 및 주름이 발생하면 플랜지 구조의 표면이 평평하지 않고, 플랜지 구조가 외부의 모선부재와 용접될 때 용접 불량 문제가 존재할 수 있다. 따라서 플랜지 구조의 치수가 제한되어 전지 셀의 과전류 능력이 부족하게 되었다.
본 실시예에서는 개공 공정을 이용하여 커버(22)에 전극 단자(30)를 장착하기 위한 전극 인출공(221)을 형성하여, 양극 출력전극과 음극 출력전극을 전지 셀(7)의 통체(21)의 개구를 등진 일단에 설치한다. 커버(22)는 하우징(20)의 성형 과정에서 형성되므로 전극 인출공(221)을 형성한 후에도 평탄성을 보장하여 커버(22)와 모선부재의 연결 강도를 보장할 수 있다. 또한, 커버(22)의 평탄성은 자체 치수의 제약을 받지 않으므로 커버(22)는 더 큰 치수를 가질 수 있어 전지 셀(7)의 과전류 능력을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 전극 단자(30)는 적어도 하나의 제1 용접부(W1)를 통해 제1 탭(11)과의 전기적 연결을 구현한다.
전극 단자(30)는 다른 부품과 용접되어 제1 용접부(W1)를 형성한다. 전류는 제1 용접부(W1)를 통해 전극 단자(30)와 제1 탭(11) 사이에서 전도된다.
일부 실시예에서, 전극 단자(30)는 제1 탭(11)에 직접 용접되어 제1 용접부(W1)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 전극 단자(30)의 일부와 제1 탭(11)의 일부가 용화되어 용융지를 형성하고, 용융지는 응고되어 제1 용접부(W1)를 형성한다.
다른 일부 대체 가능한 예에서, 전극 단자(30)는 제1 탭(11)과 연결된 다른 부품(예: 후술되는 집전부재)에 용접되어 제1 용접부(W1)를 형성한다. 예를 들어, 전극 단자(30)의 일부와 집전부재의 일부는 용화되어 용융지를 형성하고, 용융지는 응고되어 제1 용접부(W1)를 형성한다.
본 출원의 실시예는 제1 용접부(W1)의 형상, 위치, 깊이 및 수량에 대해 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 제1 용접부(W1)의 형상은 직선형, 형, 환형, 나선형, V형 또는 기타 형상일 수 있다. 제1 용접부(W1)는 한 개일 수 있거나 여러 개일 수 있다.
제1 용접부(W1)는 전극 단자(30)와 제1 탭(11) 사이의 저항을 감소하여 과전류 능력을 향상할 수 있다.
도 8은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 개략도이다. 도 9는 도 7의 원형 틀 C 부위의 확대 개략도이다. 도 10은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 단자 본체의 개략도이다.
도 6 내지 도 10을 함께 참조하면, 일부 실시예에서, 전극 단자(30)는 밀봉판(33)과 단자 본체(34)를 포함하며, 단자 본체(34)에는 제1 관통공(323)이 형성되고, 밀봉판(33)은 단자 본체(34)에 연결되고 제1 관통공(323)을 밀봉하는 데 사용된다.
제1 관통공(323)과 관련된 공정이 완료된 후, 밀봉판(33)을 단자 본체(34)에 연결시켜 전해액이 제1 관통공(323)을 통해 누출될 위험을 줄이고 밀봉 성능을 향상한다.
일부 실시예에서, 단자 본체(34)는 요함부(31)와 요함부(31)의 전극 조립체(10)와 대향하는 일측에 위치하는 연결부(32)를 포함하고, 제1 관통공(323)은 연결부(32)를 관통하고, 연결부(32)는 적어도 하나의 제1 용접부(W1)를 통해 제1 탭(11)과 전기적으로 연결된다. 밀봉판(33)의 적어도 일부는 요함부(31)에 수용된다.
요함부(31)는 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)를 등진 일측에서 전극 조립체(10)와 대향하는 방향을 따라 함몰될 수 있다. 연결부(32)는 단자 본체(34)의 요함부(31)의 바닥면에 대응하는 부분이다.
밀봉판(33)이 제1 관통공(323)을 밀봉할 수 있기만 한다면 밀봉판(33)은 요함부(31)에 전체적으로 수용되거나 부분적으로 요함부(31)에 수용될 수 있다.
연결부(32)는 다른 부품과 용접되어 제1 용접부(W1)를 형성한다. 예시적으로, 용접 장비는 연결부(32)의 요함부(31)와 대향하는 표면에 레이저를 조사할 수 있으며, 레이저는 연결부(32)의 일부와 연결부(32)의 내측에 위치하는 부품의 일부를 용화하여 용융지를 형성하고, 용융지가 응고되어 제1 용접부(W1)를 형성한다.
본 출원의 실시예에서, 단자 본체(34)에 요함부(31)를 형성하여 연결부(32)의 두께를 감소함으로써 용접에 필요한 용접 전력을 감소하고, 다른 부품이 화상을 입을 위험을 줄이며, 안전성을 향상할 수 있다. 요함부(31)는 또한 밀봉판(33)에 수용 공간을 제공하여 밀봉판(33)의 단자 본체(34)로부터 돌출되는 치수를 감소하고, 전극 단자(30)가 점유하는 공간을 줄이며, 전지 셀(7)의 에너지 밀도를 향상할 수 있다.
밀봉판(33)은 외측에서 연결부(32)를 보호하여, 요함부(31)로 들어가는 외부 불순물을 감소하며, 연결부(32)가 외부 불순물에 의해 손상될 위험을 줄이고, 전지 셀(7)의 밀봉 성능을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 연결부(32)의 두께는 0.5mm-10mm이다.
일부 실시예에서, 밀봉판(33)과 연결부(32) 사이에는 제1 용접부(W1)를 피하기 위한 틈이 마련된다.
제1 용접부(W1)의 표면이 울퉁불퉁하여 밀봉판(33)이 제1 용접부(W1)에 맞닿으면 조립 과정에서 밀봉판(33)이 흔들릴 수 있으므로 밀봉 효과에 영향을 미친다. 본 실시예는 밀봉판(33)과 연결부(32)사이에 틈을 마련함으로써 밀봉판(33)을 제1 용접부(W1)로부터 회피시켜 밀봉판(33)과 제1 용접부(W1)의 직접적인 접촉을 방지하고, 조립시 밀봉판(33)의 흔들림을 감소하여 밀봉 효과를 보장한다.
일부 실시예에서, 요함부(31)의 측벽에는 계단면(311)이 형성되고, 밀봉판(33)의 적어도 일부는 요함부(31)에 수용되고, 계단면(311)은 밀봉판(33)을 지지한다.
요함부(31)는 외부가 크고 내부가 작은 계단식 요함부이다.
밀봉판(33)을 조립할 때, 계단면(311)은 밀봉판(33)을 지지하고 밀봉판(33)을 고정할 수 있으므로 조립 공정을 단순화하고 밀봉판(33)과 연결부(32) 사이에 틈을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 밀봉판(33)은 요함부(31)의 측벽에 용접되어 요함부(31)의 개구 및 제1 관통공(323)을 폐쇄한다.
일부 실시예에서, 연결부(32)에는 연결부(32)의 제1 외표면(322)에서 전극 조립체(10)와 대향하는 방향을 따라 함몰된 홈(324)이 형성된다.
연결부(32)는 자체의 두께 방향을 따라 대향 설치된 제1 외표면(322)과 제1 내표면(321)을 갖고, 제1 내표면(321)은 전극 조립체(10)와 대향하고, 제1 외표면(322)은 전극 조립체(10)와 등진다. 선택적으로, 제1 외표면(322) 및 제1 내표면(321)은 모두 평면이다. 홈(324)은 제1 외표면(322)을 기준으로 전극 조립체(10)와 대향하는 방향을 따라 함몰된다.
홈(324)의 바닥벽과 제1 내표면(321) 사이의 부분은 다른 부품과 용접되어 제1 용접부(W1)를 형성하는 데 사용된다.
본 실시예는 연결부(32)에 홈(324)을 형성하는 것을 통해 연결부(32)에 계단 구조를 형성한다. 제1 외표면(322)과 홈(324)의 바닥벽 사이에는 틈이 형성된다.
전지 셀(7)의 생산 과정에서 외부 장비는 연결부(32)와 감합되어야 한다. 제1 용접부(W1)의 표면이 울퉁불퉁하여 외부 장비가 제1 용접부(W1)에 압입 끼워맞춤되면 외부 장비가 제1 용접부(W1)의 압박에 의해 손상되기 쉽다. 본 실시예는 홈(324)을 형성함으로써 제1 외표면(322)과 홈(324)의 바닥벽 사이에 틈을 형성한다. 이로써, 제1 외표면(322)은 외부 장비를 지지하는 데 사용될 수 있어, 외부 장비와 제1 용접부(W1)를 분리하고 외부 장비의 손상 위험을 줄인다.
예시적으로, 외부 장비는 주액 장비, 추기 장비, 용접 장비 또는 전지 셀(7)에 사용되는 기타 장비일 수 있다.
예를 들어, 주액 시 주액 헤드가 제1 외표면(322)에 맞닿으면, 제1 외표면(322)은 주액 헤드를 지지하고 주액 헤드와 감합되어 밀봉을 구현하고, 이로써 전해액이 전지 셀(7) 외부로 누출될 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 단자 본체(34)는 대향 설치되는 제2 외표면(344) 및 제2 내표면(345)을 갖는다. 제2 내표면(345)은 전극 조립체(10)와 대향하고, 제2 외표면(344)은 전극 조립체(10)를 등진다. 요함부(31)는 제2 외표면(344)에서 전극 조립체(10)와 대향하는 방향을 따라 연결부(32)의 제1 외표면(322)까지 함몰된다.
일부 실시예에서, 밀봉판(33)은 전지의 모선부재와 용접되는 데 사용될 수 있다. 전지에서, 모선부재는 한 개의 전지 셀(7)의 밀봉판(33)과 다른 한 개의 전지 셀(7)의 커버(22)를 연결하여 두 개의 전지 셀(7)을 직렬로 연결할 수 있다.
일부 실시예에서, 밀봉판(33)의 적어도 일부는 단자 본체(34)의 제2 외표면(344)으로부터 돌출된다.
모선부재와 밀봉판(33)을 용접할 때에는 먼저 모선부재를 밀봉판(33)의 상표면(즉, 밀봉판(33)의 연결부(32)를 등진 외표면)에 부착한 후, 모선부재와 밀봉판(33)을 용접한다.
밀봉판(33)의 적어도 일부는 제2 외표면(344)으로부터 돌출되어, 밀봉판(33)과 모선부재의 부착에 대한 제2 외표면(344)의 간섭을 피하고, 모선부재와 밀봉판(33)이 긴밀하게 부착되도록 보장한다.
일부 실시예에서, 연결부(32)는 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)와 대향하는 일단에 설치되고, 연결부(32)의 제1 내표면(321)과 제2 내표면(345)은 같은 높이로 배치된다.
제2 내표면(345)은 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)와 대향하는 표면이다. 연결부(32)의 제1 내표면(321)은 제2 내표면(345)의 일부를 구성한다. 이로써, 단자 본체(34)는 평판 구조를 갖는 집전부재와 감합될 수 있다. 본 실시예는 집전부재를 제2 내표면(345)에 부착하기만 하면 연결부(32)와 집전부재(32)의 부착을 구현하여 연결부(32)와 집전부재의 용접을 용이하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 단자 본체(34)는 주상부(341), 제1 위치제한부(342), 제2 위치제한부(343)를 포함하며, 주상부(341)의 적어도 일부는 전극 인출공(221) 내에 위치하고, 요함부(31)는 주상부(341)에 형성되고, 제1 위치제한부(342) 및 제2 위치제한부(343)는 모두 주상부(341)에 연결되고 그의 외측벽으로부터 돌출되고, 제1 위치제한부(342) 및 제2 위치제한부(343)는 커버(22)의 외측 및 내측에 각각 설치되고 커버(22)의 일부를 클램핑하는 데 사용된다.
제1 위치제한부(342)가 커버(22)의 외측에 설치된다는 것은 제1 위치제한부(342)가 커버(22)의 전극 조립체(10)를 등진 일측에 설치되는 것을 가리키고, 제2 위치제한부(343)가 커버(22)의 내측에 설치된다는 것은 제2 위치제한부(343)가 커버(22)의 전극 조립체(10)와 대향하는 일측에 설치되는 것을 가리킨다.
커버(22)의 두께 방향에서, 제1 위치제한부(342)의 적어도 일부는 커버(22)와 겹치고, 제2 위치제한부(343)의 적어도 일부는 커버(22)와 겹친다. 주상부(341)는 전극 인출공(221)을 관통하여 커버(22)의 양측에 각각 위치하는 제1 위치제한부(342)와 제2 위치제한부(343)를 연결한다.
제1 위치제한부(342) 및 제2 위치제한부(343)는 양측에서 커버(22)의 일부를 클램핑하여 단자 본체(34)를 커버(22)에 고정한다. 제1 위치제한부(342) 및 제2 위치제한부(343)는 커버(22)를 직접적으로 클램핑하거나 다른 부재를 통해 커버(22)를 간접적으로 클램핑할 수 있다.
선택적으로, 주상부(341)는 원기둥형이다. 제1 위치제한부(342) 및 제2 위치제한부(343)는 모두 주상부(341)를 둘러싸는 환형 구조이다.
일부 실시예에서, 전지 셀(7)은 제1 절연부재(60) 및 제2 절연부재(70)를 더 포함하며, 제1 절연부재(60)의 적어도 일부는 제1 위치제한부(342)와 커버(22) 사이에 설치되고, 제2 절연부재(70)의 적어도 일부는 제2 위치제한부(343)와 커버(22) 사이에 설치된다. 제1 절연부재(60) 및 제2 절연부재(70)는 단자 본체(34)와 커버(22)를 절연 분리하는 데 사용된다.
제1 절연부재(60) 및 제2 절연부재(70)는 모두 주상부(341)를 둘러싸서 설치된 환형 구조이다.
제1 절연부재(60)는 제1 위치제한부(342)와 커버(22)를 절연 분리할 수 있고, 제2 절연부재(70)는 제2 위치제한부(343)와 커버(22)를 절연 분리할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 절연부재(60)와 제2 절연부재(70) 중 하나는 주상부(341)와 커버(22)를 분리한다. 예를 들어, 제1 절연부재(60)의 일부는 전극 인출공(221) 내로 연장되어 전극 인출공(221)의 공벽과 주상부(341)를 분리한다.
일부 실시예에서, 제1 절연부재(60)와 제2 절연부재(70)는 일체성형 구조이다. 대체 가능하게, 다른 일부 실시예에서, 제1 절연부재(60)와 제2 절연부재(70)는 별도로 제공되고 서로 맞닿음 결합된다.
일부 실시예에서, 제1 절연부재(60) 및 제2 절연부재(70) 중 하나는 전극 인출공(221)을 밀봉하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 제1 위치제한부(342) 및 커버(22)는 제1 절연부재(60)를 압착하고, 제1 절연부재(60)는 압축되어 외측에서 전극 인출공(221)을 밀봉한다. 다른 일부 실시예에서, 제2 위치제한부(343) 및 커버(22)는 제2 절연부재(70)를 압착하고, 제2 절연부재(70)는 압축되어 내측에서 전극 인출공(221)을 밀봉한다.
일부 실시예에서, 전지 셀(7)은 실링 링(80)을 더 포함하고, 실링 링(80)은 전극 인출공(221)을 밀봉하기 위해 주상부(341)에 씌워진다. 선택적으로, 실링 링(80)의 일부는 전극 인출공(221) 내로 연장되어 전극 인출공(221)의 공벽과 주상부(341)를 분리한다.
일부 실시예에서, 제1 위치제한부(342)의 외주에는 다수의 돌기 구조(342a)가 형성되고, 다수의 돌기 구조(342a)는 주상부(341)의 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치된다.
선택적으로, 다수의 돌기 구조(342a)는 주상부(341)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된다.
제1 위치제한부(342)는 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)를 등진 단부가 외측으로 접혀 형성된 플랜지 구조이다.
단자 본체(34)가 하우징(20)에 조립되기 전에, 단자 본체(34)의 제1 위치제한부(342)는 대체적으로 원통형 구조이고 주상부(341)의 상단에 위치하고, 제1 위치제한부(342)의 외측벽과 주상부(341)의 외측벽은 동일 평면에 위치한다. 단자 본체(34)와 하우징(20)을 조립할 때, 제1 위치제한부(342)가 전극 인출공(221)을 통과한 후, 제1 위치제한부(342)를 압착하여 제1 위치제한부(342)를 밖으로 접히게 하고, 단자 본체(34)를 커버(22)에 리벳팅한다.
제1 위치제한부(342)를 접기 전에, 제1 위치제한부(342)의 상단에는 다수의 간격을 두고 배치된 홈 구조(342b)가 형성되고, 제1 위치제한부(342)를 접은 후, 주상부(341)의 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치된 다수의 돌기 구조(342a)가 형성되며, 인접한 돌기 구조(342a) 사이에는 홈 구조(342b)가 형성된다. 본 실시예는 홈 구조(342b)와 돌기 구조(342a)를 형성함으로써, 제1 위치제한부(342)의 접힘 난이도를 낮추고, 제1 위치제한부(342)에서의 응력 집중을 감소한다.
일부 실시예에서, 제2 위치제한부(343)는 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)와 대향하는 단부를 압착하여 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)와 대향하는 단부가 외측으로 연장하여 형성된 위치제한 구조이다. 커버(22)와 단자 본체(34)를 조립할 때, 외부 장비는 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)와 대향하는 단부를 압착할 수 있고, 단자 본체(34)의 전극 조립체(10)와 대향하는 단부는 압력에 의해 밖으로 연장되어 돌출된 제2 위치제한부(343)를 형성한다.
일부 실시예에서, 전지 셀(7)은 집전부재(40)를 더 포함하며, 집전부재(40)는 전극 단자(30)와 제1 탭(11)을 전기적으로 연결하는 데 사용된다.
집전부재(40)는 제1 탭(11)을 전극 단자(30)에 전기적으로 연결한다. 본 출원의 실시예는 제1 탭(11)과 집전부재(40)의 연결 방식을 한정하지 않으며, 예를 들어, 집전부재(40)는 용접, 맞닿음 결합 또는 접착 등 방식을 통해 제1 탭(11)에 연결될 수 있다.
집전부재(40)와 전극 단자(30)는 용접되어 적어도 하나의 제1 용접부(W1)를 형성한다.
예시적으로, 집전부재(40)와 연결부(32)는 용접되어 적어도 하나의 제1 용접부(W1)를 형성한다. 연결부(32)와 집전부재(40)를 용접할 때 제1 관통공(323)은 용접 응력을 방출하는 역할을 하여 연결부(32)가 파열될 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 연결부(32)의 두께 방향에서 제1 용접부(W1)는 연결부(32)의 집전부재(40)를 등진 일측에서 적어도 집전부재(40)의 내부로 연장된다.
용접 시, 예시적으로, 전극 조립체(10) 및 집전부재(40)가 하우징(20) 내에 장착되고 집전부재(40)가 연결부(32)에 맞닿은 다음, 외부 용접 장비는 연결부(32)의 집전부재(40)를 등진 일측에서 연결부(32)와 집전부재(40)를 용접하여 제1 용접부(W1)를 형성할 수 있다. 제1 용접부(W1)는 연결부(32)의 집전부재(40)를 등진 표면으로부터 노출된다.
제1 용접부(W1)는 집전부재(40)를 관통할 수 있고, 예를 들어, 제1 용접부(W1)는 집전부재(40)와 연결부(32)를 관통하고, 제1 용접부(W1)는 집전부재(40)의 연결부(32)를 등진 표면으로부터 노출된다. 물론, 제1 용접부(W1)는 집전부재(40)를 관통하지 않을 수도 있고, 즉, 제1 용접부(W1)는 집전부재(40)의 연결부(32)를 등진 표면으로부터 노출되지 않는다.
제1 용접부(W1)는 연결부(32)에서 집전부재(40)의 내부로 연장되어 집전부재(40)와 연결부(32)를 연결하고, 이로써 집전부재(40)와 전극 단자(30) 사이의 접촉 저항을 감소하고 과전류 능력을 향상한다.
일부 실시예에서, 연결부(32)의 두께 방향에서 제1 용접부(W1)는 집전부재(40)의 연결부(32)를 등진 표면을 초과하지 않는다.
제1 용접부(W1)는 집전부재(40)의 연결부(32)를 등진 표면과 미리 정해진 거리만큼 이격되어 집전부재(40)가 용융되는 것을 방지하고, 집전부재(40)의 연결부(32)를 등진 표면에서 금속입자가 생성할 위험을 줄이고 안전성을 향상한다.
일부 실시예에서, 집전부재(40)는 제1 탭(11)에 용접되어 제2 용접부(W2)를 형성한다.
전지 셀(7)을 조립할 때 전극 조립체(10)의 제1 탭(11)을 집전부재(40)에 용접한 후 전극 조립체(10)와 집전부재(40)를 하우징(20)에 넣을 수 있다. 구체적으로, 제1 탭(11)과 집전부재(40)를 용접할 때, 먼저 집전부재(40)를 니딩 후의 제1 탭(11)의 단면에 맞닿게 하고, 그 다음 외부 용접 장비는 집전부재(40)의 제1 탭(11)을 등진 표면에 레이저를 발사하고, 레이저는 집전부재(40)와 제1 탭(11)을 용접한다.
제2 용접부(W2)의 형상은 직선형, C형, 환형, 나선형, V형 또는 기타 형상일 수 있으며, 본 실시예는 이에 대해 한정되지 않는다. 제2 용접부(W2)는 한 개일 수 있거나 여러 개일 수 있다.
제2 용접부(W2)는 집전부재(40)와 제1 탭(11) 사이의 접촉 저항을 감소하고 과전류 능력을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 집전부재(40)의 제1 탭(11)과 대향하는 일측에 돌출부(41)가 구비되고, 돌출부(41)는 제1 탭(11)에 용접되어 제2 용접부(W2)를 형성한다.
집전부재(40)와 전극 조립체(10)를 조립할 때, 먼저 집전부재(40)의 돌출부(41)를 제1 탭(11)에 맞닿게 하고, 그 다음 돌출부(41)와 제1 탭(11)을 용접한다. 돌출부(41)는 제1 탭(11)과 더 잘 부착되어 용접 불량의 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 돌출부(41)는 제1 탭(11)을 압착하고 제1 탭(11)에 삽입될 수 있다.
일부 실시예에서, 돌출부(41)를 제외하고, 집전부재(40)의 다른 부분은 대체적으로 평판 구조이다.
일부 실시예에서, 집전부재(40)의 돌출부(41)와 대응하는 위치에 요함 구조(44)가 형성되고, 요함 구조(44)는 집전부재(40)의 제1 탭(11)을 등진 표면을 기준으로 제1 탭(11)과 대향하는 방향을 따라 함몰된다. 요함 구조(44)의 바닥면과 돌출부(41)의 윗면 사이에는 접속부를 형성하고, 접속부는 제1 탭(11)에 용접되어 제2 용접부(W2)를 형성한다. 요함 구조(44)를 형성함으로써, 접속부의 두께를 감소하여 접속부와 제1 탭(11)의 용접에 필요한 용접 전력을 감소하고, 발열을 감소하며, 전극 조립체(10)의 화상 위험을 줄일 수 있다.
제2 용접부(W2)는 용접에 의해 형성되고, 표면은 울퉁불퉁하다. 본 실시예는 요함 구조(44)를 형성함으로써, 제2 용접부(W2)의 표면이 집전부재(40)의 제1 탭(11)을 등진 표면을 기준으로 함몰되어, 제2 용접부(W2)를 다른 부재(예: 전극 단자(30))로부터 회피시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 용접부(W1)의 수는 한 개이며, 제1 용접부(W1)는 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따라 연장되어 제1 관통공(323)의 적어도 일부를 둘러싼다.
제1 용접부(W1)는 환형 구조 또는 반환형 구조일 수 있다. 제1 용접부(W1)의 원주 방향(Y)을 따라 연장되는 치수는 전지 셀(7)의 과전류 능력에 대한 요구에 따라 결정될 수 있으며, 본 실시예는 이에 대해 특별히 한정되지 않는다.
제1 용접부(W1)는 전극 단자(30)의 제1 관통공(323) 주위에 위치한 영역의 강도를 증가하여 전해액의 충격에 의한 전극 단자(30)의 변형을 감소할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 용접부(W1)는 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따라 제1 관통공(323)의 일부만 둘러싼다.
제1 관통공(323)의 일부는 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따라 제1 용접부(W1)에 의해 둘러싸이고, 제1 관통공(323)의 다른 부분은 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따라 제1 용접부(W1)에 의해 둘러싸인다.
제1 관통공(323)의 외주가 제1 용접부(W1)에 의해 밀폐되지 않아 전극 단자(30)와 전극 단자(30)에 용접되는 부품(예: 집전부재(40)) 사이의 틈이 제1 용접부(W1)에 의해 막히지 않고, 이에 따라 제1 관통공(323)을 통해 유입되는 전해액의 일부는 이 틈을 통과할 수 있으므로 전해액 주입의 효율이 향상된다.
일부 실시예에서, 제1 용접부(W1)가 제1 관통공(323)을 둘러싸는 각도는 α이며, 180°≤α≤360°이다.
선택적으로, α는 180°, 225°, 270°, 315° 또는 360°일 수 있다.
α는 제1 용접부(W1)의 과전류 면적과 정적 상관관계를 가진다. α가 작을수록 제1 용접부(W1)의 과전류 면적이 작아지고, 전류가 제1 용접부(W1)를 흐를 때 발열이 높아진다. 본 출원의 실시예에서 제1 용접부(W1)가 전지 셀(7)의 과전류 능력 및 온도 상승에 대한 요구를 충족할 수 있도록 α는 180°≤α≤360°를 충족한다.
도 11은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 단자 본체의 개략도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 용접부(W1)가 제1 관통공(323)을 한 바퀴 둘러싸며, α는 360°이다.
본 출원의 실시예는 제1 용접부(W1)의 과전류 면적을 증가하여 제1 용접부(W1)가 전지 셀(7)의 과전류 능력 및 온도 상승에 대한 요구를 충족할 수 있도록 하고, 제1 용접부(W1)의 강도를 증가하므로 전지 셀(7)이 진동할 때 제1 용접부(W1)가 찢어질 위험을 줄일 수 있다.
도 12는 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 단자의 단자 본체의 개략도이다.
도 6 내지 도 9, 도 12를 함께 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 용접부(W1)는 여러 개이며, 여러 개의 제1 용접부(W1)는 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따라 간격을 두고 배치된다.
제1 용접부(W1)는 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따라 연장될 수 있거나 제1 관통공(323)의 방사 방향을 따라 연장될 수 있다.
본 실시예에서 인접한 두 개의 제1 용접부(W1)가 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)에서 이격되는 각도에 대해 특별히 한정되지 않는다. 여러 개의 제1 용접부(W1)는 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따라 등간격으로 배치될 수 있거나 부등간격으로 배치될 수 있다.
총면적이 일정하다는 전제하에 한 개의 제1 용접부(W1)를 설치하는 솔루션에 비해, 제1 용접부(W1)를 여러 개로 설치하는 솔루션은 단번 용접의 전력을 낮추고 발열을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 임의의 인접한 두 개의 제1 용접부(W1)의 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따르는 간격 각도 β는 30°보다 작다.
각도 β의 값이 클수록 여러 개의 제1 용접부(W1)는 드물게 분포되고, 여러 개의 제1 용접부(W1)의 총 과전류 면적이 작아지며, 각도 β의 값이 작을수록 여러 개의 제1 용접부(W1)는 조밀하게 분포되고, 여러 개의 제1 용접부(W1)의 총 과전류 면적은 커진다. 본 출원의 실시예는 β를 30° 이하로 한정하여 전지 셀(7)의 과전류 능력 및 온도 상승에 대한 요구를 충족하고 전지 셀(7)이 진동할 때 제1 용접부(W1)가 찢어질 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 각 제1 용접부(W1)는 제1 관통공(323)의 방사 방향을 따라 연장된다.
제1 용접부(W1)가 제1 관통공(323)의 방사 방향을 따라 연장된다는 것은 제1 용접부(W1)의 제1 관통공(323)의 방사 방향을 따르는 치수가 제1 용접부(W1)의 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따르는 치수보다 큰 것을 가리킨다.
제1 용접부(W1)는 제1 관통공(323)의 방사 방향을 따라 연장되어, 제1 용접부(W1)가 제1 관통공(323)의 원주 방향(Y)을 따르는 치수를 줄일 수 있고, 이로 인해 전극 단자(30)는 제1 관통공(323) 외주에 더 많은 제1 용접부(W1)를 배치할 수 있으므로 과전류 능력을 향상하고, 발열을 감소할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서 제1 용접부(W1)의 깊이는 h이고, 제1 관통공(323)의 방사 방향에서 제1 용접부(W1)와 제1 관통공(323) 사이의 최소 간격은 d이다. d와 h는 0.1≤h/d≤0.6을 충족한다.
공정 오차로 인해 제1 용접부(W1)의 서로 다른 영역은 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서 서로 다른 용입 깊이를 가질 수 있다. h는 제1 용접부(W1)의 용입 깊이가 가장 작은 영역의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 치수일 수 있다.
h가 클수록 용접에 필요한 전력이 커지고 용접 과정에서 발열이 높아지며 제1 관통공(323)에 가까운 영역에 작용하는 열응력이 커지므로 제1 관통공(323)의 변형 정도가 커진다. d가 작을수록 용접 과정에서 제1 관통공(323)에 가까운 영역으로 전도되는 열량이 많아지고, 제1 관통공(323)에 가까운 영역에 작용하는 열응력이 커지므로 제1 관통공(323)의 변형 정도가 커진다. h/d가 지나치게 크면 제1 관통공(323)이 심하게 변형되고 주액 헤드가 제1 관통공(323)과 감합되기 어려워 주액 효율에 영향을 미칠 수 있다. 발명자는 심도 있는 연구와 대량의 실험 끝에, h/d의 값을 0.6 이하로 한정하면 제1 관통공(323)에 가까운 영역에 작용하는 열응력을 감소하고, 제1 관통공(323)의 변형을 감소할 수 있어 주액 헤드와 제1 관통공(323)의 감합이 용이하다는 것을 발견했다.
h가 작을수록 제1 용접부(W1)의 과전류 능력과 강도가 낮아지고, 전지 셀(7)이 진동할 때 제1 용접부(W1)가 찢어질 위험도 높아진다. d가 클수록 전극 단자(30)의 용접에 사용될 수 있는 영역의 면적이 작아지고, 이에 따라 제1 용접부(W1)의 과전류 능력과 강도가 제한된다. h/d가 지나치게 작으면 제1 용접부(W1)의 과전류 능력과 강도가 부족하게 된다. 발명자는 심도 있는 연구와 대량의 실험 끝에, h/d의 값을 0.1보다 크거나 같은 것으로 한정하면 제1 용접부(W1)의 과전류 능력과 강도가 요구를 충족할 수 있다는 것을 발견하였다.
선택적으로, h/d의 값은 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 또는 0.6일 수 있다.
일부 실시예에서, d와 h는 0.2≤h/d≤0.5를 충족한다. 발명자는 심도 있는 연구와 대량의 실험 끝에, 0.2≤h/d≤0.5인 경우, 제1 관통공(323)의 변형을 효과적으로 감소하여, 제1 용접부(W1)의 과전류 능력과 강도가 요구를 충족할 수 있다는 것을 발견하였다.
일부 실시예에서, 1.6mm≤d≤5.5mm이다.
d가 지나치게 작으면 용접 과정에서 제1 관통공(323)에 가까운 영역으로 전도되는 열량이 많아지고, 제1 관통공(323)에 가까운 영역에 작용하는 열응력이 지나치게 크고 제1 관통공(323)의 변형이 심하므로 주액 헤드가 제1 관통공(323)과 감합되기 어려워 주액 효율에 영향을 미친다. d가 지나치게 크면 전극 단자(30)의 용접에 사용될 수 있는 영역의 면적이 작아지고, 이에 따라 제1 용접부(W1)의 과전류 능력과 강도가 부족하게 된다.
발명자는 심도 있는 연구와 대량의 실험 끝에, d의 값을 1.6mm-5.5mm로 한정하면, 제1 관통공(323)의 변형을 줄이고, 주액 헤드와 제1 관통공(323)의 감합을 용이하게 하며, 제1 용접부(W1)의 과전류 능력과 강도가 요구를 충족할 수 있다는 것을 발견하였다.
선택적으로, d는 1.6mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm 또는 5.5mm이다.
일부 실시예에서, h는 0.8mm-1.0mm이다.
일부 실시예에서, 전극 조립체(10)는 권취 구조이고, 전극 조립체(10)의 권취 중심부에 제2 관통공(14)이 구비된다. 제1 관통공(323)과 제2 관통공(14)은 연통되어 제1 관통공(323)을 통해 주입된 전해액이 제2 관통공(14)으로 유입될 수 있다.
예시적으로, 전극 조립체(10)는 제1 극판, 제2 극판 및 분리부재를 권취 공구에 권취하여 제조되고, 권취 성형 후 권취 공구를 전극 조립체(10)에서 빼낸다. 권취 공구를 빼낸 후, 전극 조립체(10)의 중간부위에 제2 관통공(14)이 형성된다. 제2 관통공(14)은 제1 탭(11), 본체부(12) 및 제2 탭(13)을 관통한다.
제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제1 관통공(323)과 제2 관통공(14)은 겹치거나 겹치지 않을 수 있다.
본 출원의 실시예에서는 제1 관통공(323)의 구경과 제2 관통공(14)의 구경 간의 크기 관계에 대해 특별히 한정하지 않는다.
주액 공정에서 전해액이 제1 관통공(323)을 거쳐 제2 관통공(14)으로 유입될 수 있고, 제2 관통공(14)으로 유입된 전해액이 내부로부터 전극 조립체(10)를 함침하여 전극 조립체(10)에 대한 함침 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)은 제2 관통공(14)의 축 방향에 평행된다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제1 관통공(323)의 투영과 제2 관통공(14)의 투영은 적어도 부분적으로 겹친다.
제1 관통공(323)과 제2 관통공(14)은 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따라 대향하고, 제1 관통공(323)을 통과하는 전해액의 일부가 흐름 방향의 변경이 없이 제2 관통공(14)으로 유입될 수 있으므로 전극 조립체(10)에 대한 함침 효율이 향상된다.
선택적으로, 제1 관통공(323)이 지름 가변형 공인 경우, 제1 관통공(323)의 자체 축 방향(X)을 따르는 투영은 제1 관통공(323) 내쪽 개구의 자체 축 방향(X)을 따르는 투영을 가리킨다. 제2 관통공(14)이 지름 가변형 공인 경우, 제2 관통공(14)의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 투영은 제2 관통공(14)의 제1 관통공(323)과 가까운 일단의 개구의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 투영을 가리킨다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제2 관통공(14)의 투영은 제1 관통공(323)의 투영보다 크다.
제1 관통공(323)의 자체 축 방향(X)을 따르는 투영의 면적은 S1이고, 제2 관통공(14)의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 투영의 면적은 S2이며, S2는 S1보다 크다.
제2 관통공(14)은 제1 관통공(323)에 비해 단면적이 커서 제2 관통공(14)에 더 많은 전해액이 수용될 수 있으므로, 전해액이 내부로부터 전극 조립체(10)를 함침하는 효율을 향상하는 데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제1 관통공(323)의 투영은 제2 관통공(14)의 투영 내에 위치한다.
본 실시예는 전극 조립체(10)의 실체 부분이 제1 관통공(323)을 회피하게 하고, 이로써 전극 조립체(10)에 직접 충격을 주는 전해액을 감소하여 전극 조립체(10)의 변형 위험을 줄일 수 있다. 예시적으로, 본 출원의 실시예는 제1 탭(11) 및 분리부재(11)가 받는 충격을 감소하고, 제1 탭(11) 및 분리부재의 변형을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 구경은 D1이고, 제2 관통공(14)의 구경은 D2이며, D1 및 D2는 65%≤D1/D2≤95%를 충족한다.
예시적으로, D1은 제1 관통공(323)의 최소 직경을 가리키고, D2는 제2 관통공(14)의 최소 직경을 가리킨다.
D1이 클수록 전해액 주액 효율이 높아지고, 전해액의 만충전 시간이 짧아지며, 주액 과정에서 전극 조립체(10)를 함침할 수 있는 전해액의 양이 적어지고 전해액 총 주입량도 적어진다. D2가 작을수록 제2 관통공(14)의 공벽의 면적이 작아지고, 전극 조립체(10) 내부로부터의 전해액 함침 효율이 낮아진다. D1/D2가 지나치게 크면 전해액 주입량이 적어 전지 셀(7)의 수명에 영향을 미칠 수 있다. 발명자는 심도 있는 연구와 대량의 실험 끝에, D1/D2의 값을 95%보다 작거나 같은 것으로 한정하면 전해액의 주입량이 요구를 충족한다는 것을 발견하였다.
D1이 작을수록 전해액의 주액 효율이 낮아지고 전해액의 만충전 시간이 길어지며, D2가 클수록 전극 조립체(10) 내부로부터의 전해액 함침 효율이 높아진다. D1/D2가 지나치게 작으면 주입 시간이 길어져 제품 생산 효율은 낮아질 수 있다. 또한 D2가 클수록 전극 조립체(10)의 용량이 작아지고 전지 셀(7) 내부의 공간 활용률이 낮아지며 전지 셀(7)의 에너지 밀도가 낮아진다. 발명자는 심도 있는 연구와 대량의 실험 끝에, D1/D2의 값을 65%보다 크거나 같은 것으로 한정하면 주액 효율을 향상하고 제2 관통공(14)으로 인한 전지 셀(7)의 에너지 밀도 손실을 줄일 수 있다는 것을 발견하였다.
선택적으로, D1/D2의 값은 65%, 75%, 85% 또는 95%일 수 있다.
일부 실시예에서, D2≥D1+0.2mm이다.
전지 셀(7)을 조립할 때, 조립 오차로 인해 전극 조립체(10)의 편이가 발생하여 제1 관통공(323)이 전극 조립체(10)의 실체 부분과 대향할 수 있고, 이에 따라 전극 조립체(10)가 전해액에 의해 충격을 받을 수 있다.
발명자는 심도 있는 연구와 대량의 실험 끝에, D2≥D1+0.2mm로 설정하면 전극 조립체(10)에 편이 여유를 제공하고, 이로써 전극 조립체(10)의 실체 부분이 제1 관통공(323)과 대향할 위험을 줄이고 전극 조립체(10)에 직접 충격을 주는 전해액을 감소하여 전극 조립체(10)의 변형 위험을 줄일 수 있다는 것을 발견하였다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 중심 축선은 제2 관통공(14)의 중심 축선에 평행된다. 선택적으로, 제1 관통공(323)의 중심 축선은 제2 관통공(14)의 중심 축선과 겹친다. 예시적으로, 제2 관통공(14)의 중심 축선은 전극 조립체(10)의 중심 축선(A)일 수 있다.
일부 실시예에서, 전지 셀(7)은 전극 단자(30)와 제1 탭(11)을 전기적으로 연결하는 데 사용되는 집전부재(40)를 더 포함한다. 집전부재(40)는 제3 관통공(45)을 포함하며, 제3 관통공(45)의 적어도 일부는 제1 관통공(323)과 제2 관통공(14) 사이에 형성된다.
본 실시예에서는 제3 관통공(45)의 구경에 대해 특별히 한정하지 않으며, 그 구경은 제1 관통공(323)의 공간보다 크거나 작거나 같을 수 있다.
제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제3 관통공(45)은 제1 관통공(323)과 대향하고, 즉, 제3 관통공(45)의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 투영은 제1 관통공(323)의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 투영과 적어도 부분적으로 겹친다. 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제3 관통공(45)은 제2 관통공(14)과 대향하고, 즉, 제3 관통공(45)의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 투영은 제2 관통공(14)의 제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 투영과 적어도 부분적으로 겹친다.
제3 관통공(45)을 형성함으로써 집전부재(40)가 제1 관통공(323)을 통해 유입되는 전해액을 피하게 하고, 주액 공정에서 전해액에 대한 집전부재(40)의 차단을 줄이고, 전해액이 제3 관통공(45)을 원활하게 통과하여 제2 관통공(14) 내로 유입될 수 있도록 하여 전극 조립체(10)에 대한 함침 효율을 향상한다.
일부 실시예에서, 제3 관통공(45)의 축 방향은 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에 평행된다.
일부 실시예에서, 제3 관통공(45)의 구경은 제1 관통공(323)의 구경보다 크거나 같다. 제3 관통공(45)의 구경은 제2 관통공(14)의 구경보다 작거나 같다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제3 관통공(45)의 투영은 제2 관통공(14)의 투영보다 작다.
제1 관통공(323)의 축 방향(X)을 따르는 제3 관통공(45) 투영의 면적은 S3이며, S2는 S3보다 크다. 예시적으로, 제3 관통공(45)의 구경은 제2 관통공(14)의 구경보다 작다.
제2 관통공(14)은 제3 관통공(45)에 비해 단면적이 커서 제3 관통공(45)을 통과하는 전해액을 빠르게 제2 관통공(14)으로 유입시킬 수 있으므로 전해액이 내부로부터 전극 조립체(10)를 함침하는 효율을 향상하는 데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제3 관통공(45)의 투영은 제1 관통공(323)의 투영보다 크다. 예시적으로, 제3 관통공(45)의 구경은 제1 관통공(323)의 구경보다 크다.
제3 관통공(45)은 제1 관통공(323)에 비해 단면적이 커서 집전부재(40)가 제1 관통공(323)을 차단할 위험을 줄일 수 있고, 이로 인해 전해액이 제3 관통공(45)을 원활하게 통과하여 제2 관통공(14)으로 유입될 수 있으므로 전해액이 내부로부터 전극 조립체(10)를 함침하는 효율을 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제1 관통공(323)의 투영은 제3 관통공(45)의 투영 내에 위치한다.
본 실시예는 집전부재(14)가 제1 관통공(323)을 차단할 위험을 줄여 전해액이 하우징(20) 내로 원활하게 유입되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 집전부재(40)가 받는 충격을 감소하여 집전부재(40)와 전극 단자(30)의 연결부위가 개열될 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)의 축 방향(X)에서, 제3 관통공(45)의 투영은 제2 관통공(14)의 투영 내에 위치한다. 본 실시예는 제3 관통공(45)에 대한 전극 조립체(10)의 실체 부분의 차단을 감소하여 전해액이 제2 관통공(14) 내로 원활하게 유입될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323), 제2 관통공(14) 및 제3 관통공(45)은 동축으로 배치된다. 동축 배치는 제1 관통공(323)의 중심 축선, 제2 관통공(14)의 중심 축선 및 제3 관통공(45)의 중심 축선이 겹치는 것을 말한다. 물론, 본 실시예의 겹침은 절대적인 겹침을 요구하지 않고 공학적 일반 인지에서의 오차가 허용된다.
세 개의 관통공을 동축으로 배치하여 전해액의 유입을 보다 원활하게 하고, 집전부재(40)와 전극 조립체(10)가 받는 전해액에 의한 충격을 감소할 수 있다.
일부 실시예에서, 제3 관통공(45)의 구경은 제2 관통공(14)의 구경보다 작고, 집전부재(40)는 제2 관통공(14)의 방사 방향에서 안으로 제2 관통공(14)의 공벽으로부터 돌출된다. 집전부재(40)는 제1 탭(11)을 가려 제1 탭(11)이 받는 전해액에 의한 충격을 감소할 수 있다.
도 13은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 부분 단면 개략도이다.
도 13에 도시된 바와 같이 일부 실시예에서, 전극 단자(30)는 제1 탭(11)과 용접되어 제1 용접부(W1)를 형성한다.
도 6에 도시된 전지 셀에 비해 도 13에 도시된 전지 셀(7)은 집전부재를 생략할 수 있으므로 전지 셀(7)의 내부 구조를 단순화하고 전극 단자(30)와 제1 탭(11) 사이의 전도 경로를 단축하며 전지 셀(7)의 에너지 밀도를 향상할 수 있다.
본 출원에 따른 일부 실시예는 전지를 더 제공하며, 다수의 상기 임의의 실시예의 전지 셀을 포함한다.
도 14는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 부분 단면 개략도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 전극 단자(30)의 요함부가 생략될 수 있다. 예시적으로, 제1 관통공(323)은 단자 본체(34)를 관통하며, 단자 본체(34)에는 도 6에 도시된 요함부(31)가 형성되지 않을 수 있다. 밀봉판(33)은 단자 본체(34)에 직접 덮여 제1 관통공(323)을 밀봉할 수 있다.
도 15는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 단면 개략도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 전지 셀(7)은 각형 전지 셀일 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징(20)은 일체로 성형되는 통체(21)와 커버(22)를 포함하며, 통체(21)는 전극 조립체(10)의 외주를 둘러싸서 설치된다. 예시적으로, 통체(21)는 사각통일 수 있다.
통체(21)의 커버(22)를 등진 일단에 개구가 구비되고, 커버 플레이트(50)는 통체(21)의 개구부에 덮여, 통체(21)의 개구를 밀봉한다. 예시적으로, 커버 플레이트(50)는 통체(21)에 용접된다.
일부 실시예에서, 전지 셀은 극성이 상반되는 제1 전극 단자(30) 및 제2 전극 단자(90)를 더 포함하며, 제1 전극 단자(30)는 전극 조립체(10)의 제1 탭에 전기적으로 연결되는 데 사용되고, 제2 전극 단자(90)는 전극 조립체(10)의 제2 탭에 전기적으로 연결되는 데 사용된다.
일부 실시예에서, 제1 전극 단자(30) 및 제2 전극 단자(90)는 모두 커버(22)에 장착된다.
전지에서, 모선부재는 여러 개의 전지 셀의 전극 단자를 연결하여 여러 개의 전지 셀을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결한다. 제1 전극 단자(30)와 제2 전극 단자(90)는 모두 모선부재와 연결하는 데 사용될 수 있다.
전지가 외부 충격을 받을 때, 모선부재는 제1 전극 단자(30)와 제2 전극 단자(90)를 통해 커버(22)를 당길 수 있고, 이에 따라 커버(22)와 통체(21)의 연결부위가 힘의 작용을 받을 수 있다. 커버(22)와 통체(21)가 독립적인 구조인 경우, 예를 들어, 커버(22)와 통체(21)가 용접을 통해 연결되면, 커버(22)와 통체(21)의 연결부위는 힘의 작용에 의해 연결 실패가 발생할 수 있다. 본 출원의 실시예에서, 커버(22)와 통체(21)는 일체로 설치되어, 커버(22)와 통체(21) 연결부위의 강도를 높이고 커버(22)와 통체(21)의 연결이 실패할 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 하우징(20)은 전극 조립체의 양극과 전기적으로 연결되지 않고, 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결되지 않는다. 다시 말해서, 하우징(20)은 전기를 띠지 않는다.
일부 실시예에서, 전극 조립체(10)의 제1 탭과 제2 탭은 전극 조립체의 커버(22)와 대향하는 같은 측에 위치한다.
일부 실시예에서, 제1 관통공(323)은 제1 전극 단자(30)에 형성될 수 있다.
본 출원에 따른 일부 실시예는 전기기기를 더 제공하며, 상기 임의의 실시예의 전지를 포함하되, 전지는 전기기기에 전기 에너지를 제공하는 데 사용된다. 전기기기는 상술한 임의의 전지 셀을 적용하는 장비 또는 시스템일 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 출원에 따른 실시예는 원통형 전지 셀(7)을 제공하며, 전극 조립체(10), 하우징(20), 전극 단자(30), 집전부재(40), 커버 플레이트(50)를 포함한다.
하우징(20)은 일체로 성형되는 통체(21)와 커버(22)를 포함하며, 통체(21)는 전극 조립체(10)의 외주를 둘러싸서 설치되고, 커버(22)에는 전극 인출공(221)이 형성된다. 통체(21)의 커버(22)를 등진 일단에 개구(211)가 구비되고, 커버 플레이트(50)는 통체(21)의 개구부에 덮여, 통체(21)의 개구를 밀봉한다.
전극 조립체(10)는 하우징(20)에 수용되고 본체부(12), 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)을 포함하며, 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)은 본체부(12)로부터 돌출된다. 제1 탭(11)은 전극 조립체(10)의 전극 단자(30)와 대향하는 일단에 위치하고, 제2 탭(13)은 전극 조립체(10)의 전극 단자(30)를 등진 일단에 위치한다.
전극 단자(30)는 밀봉판(33)과 단자 본체(34)를 포함하며, 단자 본체(34)는 전극 인출공(221)에 장착되고, 단자 본체(34)는 요함부(31)와 요함부(31)의 전극 조립체(10)와 대향하는 일측에 위치하는 연결부(32)를 포함하고, 제1 관통공(323)은 연결부(32)를 관통하고, 제1 관통공(323)은 하우징(20)의 내부 공간에 전해액을 주입하는 데 사용된다. 밀봉판(33)의 적어도 일부는 요함부(31)에 수용되고, 밀봉판(33)은 단자 본체(34)에 연결되고 제1 관통공(323)을 밀봉하는 데 사용된다.
집전부재(40)는 연결부(32)에 용접되어 적어도 하나의 제1 용접부(W1)를 형성하고, 제1 탭(11)에 용접되어 적어도 하나의 제2 용접부(W2)를 형성하고, 이로써 연결부(32)와 제1 탭(11)을 전기적으로 연결한다.
충돌이 없는 한, 본 출원의 실시예 및 실시예의 특징은 서로 결합될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
마지막으로, 위의 실시예는 본 출원의 기술적 솔루션을 예시하기 위해 사용된 것일 뿐, 이들을 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 출원은 전술한 각 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 당업자라면 전술한 각 실시예에서 설명된 기술적 솔루션은 여전히 수정될 수 있거나, 그 기술적 특징의 일부가 동등하게 대체될 수 있으며, 이러한 수정 또는 대체로 인해 해당 기술적 솔루션의 본질이 본 발명의 각 실시예의 기술적 솔루션의 범위를 벗어나지 않는다는 점을 이해해야 한다.

Claims (32)

  1. 전지 셀에 있어서,
    제1 탭을 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 데 사용되는 하우징;
    상기 하우징에 설치되고 상기 제1 탭과 전기적으로 연결되는 전극 단자; 를 포함하되, 상기 전극 단자에는 상기 하우징의 내부 공간에 전해액을 주입하기 위한 제1 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극 단자는 적어도 하나의 제1 용접부를 통해 상기 제1 탭과의 전기적 연결을 구현하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 용접부의 수는 한 개이며, 상기 제1 용접부는 상기 제1 관통공의 원주 방향을 따라 연장되어 상기 제1 관통공의 적어도 일부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 용접부는 상기 제1 관통공의 원주 방향을 따라 상기 제1 관통공의 일부만 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 용접부가 상기 제1 관통공을 둘러싸는 각도는 α이며, 180°≤α≤360°인 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 용접부는 여러 개이며, 여러 개의 상기 제1 용접부는 상기 제1 관통공의 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  7. 제6항에 있어서, 임의의 인접한 두 개의 상기 제1 용접부의 상기 제1 관통공의 원주 방향을 따르는 간격 각도는 30°보다 작은 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 각 상기 제1 용접부는 상기 제1 관통공의 방사 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관통공의 축 방향에서 상기 제1 용접부의 깊이는 h이고, 상기 제1 관통공의 방사 방향에서 상기 제1 용접부와 상기 제1 관통공 사이의 최소 간격은 d이며,
    d와 h는 0.1≤h/d≤0.6을 충족하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  10. 제9항에 있어서, d와 h는 0.2≤h/d≤0.5를 충족하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 1.6mm≤d≤5.5mm인 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 권취 구조이고, 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 제2 관통공이 구비되며,
    상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공은 연통되어 상기 제1 관통공을 통해 주입된 전해액이 상기 제2 관통공으로 유입되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 관통공의 축 방향에서, 상기 제1 관통공의 투영과 상기 제2 관통공의 투영은 적어도 부분적으로 겹치는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제1 관통공의 축 방향에서, 상기 제2 관통공의 투영은 상기 제1 관통공의 투영보다 큰 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1 관통공의 축 방향에서, 상기 제1 관통공의 투영은 상기 제2 관통공의 투영 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 제1 관통공의 구경은 D1이고, 상기 제2 관통공의 구경은 D2이며, D1 및 D2는 65%≤D1/D2≤95%를 충족하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  17. 제16항에 있어서, D2≥D1+0.2mm인 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  18. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 단자와 상기 제1 탭을 전기적으로 연결하는 데 사용되는 집전부재를 더 포함하되,
    상기 집전부재는 제3 관통공을 포함하며, 상기 제3 관통공의 적어도 일부는 상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 관통공의 축 방향에서, 상기 제3 관통공의 투영은 상기 제2 관통공의 투영보다 작은 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 제1 관통공의 축 방향에서, 상기 제3 관통공의 투영은 상기 제1 관통공의 투영보다 큰 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관통공의 축 방향에서, 상기 제1 관통공의 투영은 상기 제3 관통공의 투영 내에 위치하고, 상기 제3 관통공의 투영은 상기 제2 관통공의 투영 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관통공, 상기 제2 관통공 및 상기 제3 관통공은 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 단자는 밀봉판과 단자 본체를 포함하며, 상기 단자 본체에는 상기 제1 관통공이 형성되고, 상기 밀봉판은 상기 단자 본체에 연결되고 상기 제1 관통공을 밀봉하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  24. 제23항에 있어서, 상기 단자 본체는 요함부와 상기 요함부의 상기 전극 조립체와 대향하는 일측에 위치하는 연결부를 포함하고, 상기 제1 관통공은 상기 연결부를 관통하고, 상기 연결부는 적어도 하나의 제1 용접부를 통해 상기 제1 탭과 전기적으로 연결되고,
    상기 밀봉판의 적어도 일부는 상기 요함부에 수용되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 통체와 상기 통체에 연결된 커버를 포함하며, 상기 통체는 상기 전극 조립체의 외주를 둘러싸서 설치되고, 상기 커버에는 전극 인출공이 형성되고, 상기 전극 단자는 상기 전극 인출공에 설치되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  26. 제25항에 있어서, 상기 커버와 상기 통체는 일체성형 구조인 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 전극 조립체는 제2 탭을 더 포함하며, 상기 제2 탭과 상기 제1 탭의 극성은 상반되고, 상기 제2 탭은 상기 커버에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 탭은 상기 전극 조립체의 상기 전극 단자와 대향하는 일단에 위치하고, 상기 제2 탭은 상기 전극 조립체의 상기 전극 단자를 등진 일단에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 제2 탭은 음극 탭이고 상기 하우징의 기초재질은 강인 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  30. 제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통체의 상기 커버를 등진 일단에 개구가 구비되고, 상기 전지 셀은 상기 개구를 밀봉하기 위한 커버 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀.
  31. 전지에 있어서, 다수의 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 의한 전지 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  32. 전기기기에 있어서, 제31항에 의한 전지를 포함하되, 상기 전지는 전기 에너지를 공곱하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 전기기기.
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