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KR20250036873A - 배터리 셀, 배터리 및 전기 디바이스 - Google Patents

배터리 셀, 배터리 및 전기 디바이스 Download PDF

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Publication number
KR20250036873A
KR20250036873A KR1020257004248A KR20257004248A KR20250036873A KR 20250036873 A KR20250036873 A KR 20250036873A KR 1020257004248 A KR1020257004248 A KR 1020257004248A KR 20257004248 A KR20257004248 A KR 20257004248A KR 20250036873 A KR20250036873 A KR 20250036873A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cell
groove
pressure relief
scratch
relief mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020257004248A
Other languages
English (en)
Inventor
원린 저우
취안쿤 리
펑 왕
하이쭈 진
Original Assignee
컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 (홍콩) 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 (홍콩) 리미티드 filed Critical 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 (홍콩) 리미티드
Publication of KR20250036873A publication Critical patent/KR20250036873A/ko
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
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Abstract

본 출원은 배터리 셀, 배터리 및 전기 디바이스를 제공하고 배터리 분야에 관한 것이다. 배터리 셀은 전극 조립체, 하우징 및 방압기구를 포함하고, 하우징은 전극 조립체를 수용하며, 방압기구는 하우징의 하부에 설치되고 하우징과 일체로 성형한다. 해당 배터리 셀이 정상적으로 사용될 때, 방압기구는 하우징의 하부에 위치한다. 종래 기술에서 방압기구를 앤드캡에 용접하는 경우와 비교하면, 본 출원에서는 방압기구와 벽부를 일체로 성형함으로써, 용접 결함으로 인한 누액이 발생되는 것을 방지한다. 또한, 외부 충격에 대한 방압기구의 저항력을 향상시킬 수 있다. 동시에 하우징 내의 전해액이 방압기구에 크리프 또는 충격을 가하므로, 방압기구와 하우징을 일체로 성형하여 방압기구의 강성을 높일 수 있다. 따라서 방압기구가 전해액의 크리프와 충격에 대한 저항력이 강화되고, 방압기구의 수명을 연장하고 방압기구의 누액 발생 위험을 감소하는데 도움이 된다.

Description

배터리 셀, 배터리 및 전기 디바이스
본 출원은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 배터리 셀, 배터리 및 전기 디바이스에 관한 것이다.
배터리는 예를 들어 전기 자동차, 신재생에너지 자동차 등 신재생에너지 분야에서 널리 응용되고 있으며, 신재생에너지 자동차와 전기 자동차는 이미 자동차 산업의 새로운 발전 추세가 되었다. 배터리의 앤드캡에는 배터리의 내부 압력이 폭발 압력에 도달했을 때 내부 압력을 방출하는 방압기구가 설치되어 있다. 그러나, 방압기구는 액체가 누출되기 쉬운 문제가 있다.
본 출원의 실시예는 배터리 셀, 배터리 및 전기 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 하고, 이는 관련 기술에서 방압기구에서 액체가 누출되기 쉬운 문제를 개선하는 것을 목적으로 한다.
제1 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는 배터리 셀을 제공한다. 상기 배터리 셀은 전극 조립체, 하우징 및 방압기구를 포함하고, 상기 하우징은 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 방압기구는 상기 하우징의 하부에 설치되고 상기 하우징과 일체로 성형한다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 해당 배터리 셀이 정상적으로 사용될 때, 방압기구는 하우징의 하부에 위치한다. 종래 기술에서 방압기구를 앤드캡에 용접하는 경우와 비교하면, 본 출원에서는 방압기구와 벽부를 일체로 성형함으로써, 용접 결함으로 인한 누액이 발생되는 것을 방지한다. 또한, 외부 충격에 대한 방압기구의 저항력을 향상시킬 수 있다. 동시에 하우징 내의 전해액이 방압기구에 크리프 또는 충격을 가하므로, 방압기구와 하우징을 일체로 성형하여 방압기구의 강성을 높일 수 있다. 따라서 방압기구가 전해액의 크리프와 충격에 대한 저항력이 강화되고, 방압기구의 수명을 연장하고 방압기구의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 방압기구는 상기 하우징 중 상기 하우징의 높이 방향에 수직되는 중간 수직면 아래에 설치된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 하우징의 높이 방향의 중간 수직면 아래에서 전해액의 압력이 크기 때문에, 방압기구는 누액이 발생하기 더 쉽다. 본 출원은 방압기구가 하우징의 높이 방향의 중간 수직면 아래에 설치되는 상황에 대해, 방압기구를 하우징과 일체로 성형하여, 방압기구의 강도와 강성을 향상시킬 수 있고, 방압기구의 충격과 크리프 저항 능력을 향상시키며, 방압기구의 누액 발생 위험을 감소시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 하우징은 중력 방향으로 상기 전극 조립체를 지지하는 벽부를 구비하고, 상기 방압기구는 상기 벽부에 설치되어 상기 벽부와 일체로 성형된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 벽부는 중력 방향으로 전극 조립체를 지지하고 전해액이 벽부에 가하는 압력이 최대이며, 방압기구에 누액이 발생하면, 전해액의 유출 속도와 유출량은 모두 크다. 본 출원은 방압기구가 전극 조립체를 지지하는 벽부에 설치되는 상황에 대해, 방압기구를 벽부와 일체로 성형하여, 방압기구의 강도와 강성을 향상시킬 수 있고, 방압기구의 충격과 크리프 저항 능력을 향상시키며, 방압기구의 누액 발생 위험을 감소시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 하우징은 벽부를 포함하고, 상기 방압기구는 상기 벽부에 설치된다. 상기 벽부는 개방 영역을 구비한다. 상기 벽부는 두께 방향에서 마주하여 설치되는 제1 표면과 제2 표면을 구비한다. 상기 방압기구는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 오목한 스크래치 홈을 포함한다. 상기 스크래치 홈은 상기 개방 영역의 가장자리를 따라 설치되고, 상기 개방 영역은 상기 스크래치 홈을 경계로 하여 개방될 수 있도록 구성된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 스크래치 홈을 성형할 때, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법을 채용할 수 있다. 이러한 스크래치 홈의 홈벽이 냉간 경화되고(결정립 배열이 변경되어 격자 변형 및 뒤틀림이 발생하고 금속 가소성을 감소시키며 재료 경도를 증가시킨다), 외부 충격에 대한 저항력이 향상되고 외부 충격에 의해 쉽게 손상되지 않는다. 이는 방압기구의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함하고, 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치된다. 상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조의 제1 홈 바닥은 상기 개방 영역을 구비한다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 하나 이상 단계의 침조와 스크래치 홈은 제1 표면에서 제2 표면의 방향으로 벽부에 순차적으로 설치된다. 성형될 때, 침조와 스크래치 홈을 단계적으로 성형할 수 있어, 벽부가 받는 성형력을 감소시키고 벽부에 균열이 생기는 위험을 감소시킨다. 스크래치 홈을 설치한 위치에 발생한 균열로 인해 방압기구가 쉽게 고장나지 않으므로, 방압 장치의 장기적인 신뢰성을 높일 수 있다. 하나 이상 단계 침조와 스크래치 홈을 성형할 때, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법을 채용할 수 있다. 이러한 침조와 스크래치 홈의 홈벽이 냉간 경화되고(결정립 배열이 변경되어 격자 변형 및 뒤틀림이 발생하고 금속 가소성을 감소시키며 재료 경도를 증가시킨다), 외부 충격에 대한 저항력이 향상되고 외부 충격에 의해 쉽게 손상되지 않는다. 이는 방압기구의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 방압기구는 두개 단계의 상기 침조를 포함한다. 두개 단계의 상기 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 순차적으로 설치된다. 일 단계 상기 침조는 상기 제1 표면에 설치되고, 다른 일 단계 상기 침조는 일 단계상기 침조의 바닥면에 설치되며, 상기 스크래치 홈은 다른 일 단계 상기 침조의 바닥면에 설치된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 두개 단계의 침조의 설치는 성형 단계가 적고 성형이 비교적 간단하며 동시에 냉간 경화로 인해, 스크래치 홈의 벽면의 강성, 강도 및 경도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 방압기구의 누액 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 이는 생산 효율을 높이고 생산 비용을 절감하는 데 도움이 된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 방압기구는 다단계 상기 스크래치 홈을 포함한다. 다단계 상기 스크래치 홈은 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 순차적으로 설치된다. 인접한 두개 단계의 상기 스크래치 홈에 있어서, 상기 제1 표면에서 멀리 떨어진 일 단계 상기 스크래치 홈은 상기 제1 표면에 가까운 일 단계 상기 스크래치 홈의 바닥면에 설치된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 다단계 스크래치 홈은 제1 표면에서 제2 표면의 방향으로 순차적으로 설치되어 각 단계 스크래치 홈의 성형 깊이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 각 단계 스크래치 홈을 성형할 때 벽부가 받는 성형력을 감소하고 벽부에 균열이 생기는 위험을 감소시킨다. 제1 표면에서 제2 표면의 방향으로 다단계 스크래치 홈을 단계적으로 가공하는 과정에서, 일 단계 스크래치 홈을 가공할 때마다 벽부에 설치된 스크래치 홈 영역의 남은 부분의 경도는 증가된다. 벽부에 다단계 스크래치 홈을 설치하고 남은 부분의 경도를 증가하여 장기 신뢰성을 향상시키고, 더 나은 충격 저항 능력을 구비하여 외부 충격으로 인한 파손 확률을 감소시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 두께 방향을 따라 상기 개방 영역이 상기 제1 표면에서 멀어지는 표면은 상기 제2 표면과 정렬된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 개방 영역이 두께 방향을 따라 제2 표면에서 돌출되지 않음으로써, 개방 영역이 배터리 셀의 내부 공간을 차지하는 양이 감소하거나 배터리의 내부 공간을 차지하는 양이 감소한다. 이는 배터리의 에너지 밀도를 향상시키는 데 도움이 된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 벽부는 상기 제2 표면에서 상기 제1 표면을 등지는 방향으로 부분적으로 돌출되어 보강부를 형성한다. 상기 보강부는 상기 개방 영역의 주위를 둘러싸도록 설치된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 벽부가 제2 표면에서 제1 표면을 등지는 방향으로 부분적으로 돌출되게 보강부를 형성함으로써, 벽부가 변형될 때, 보강부는 변형이 스크래치 홈에 대한 영향을 감소하여, 방압기구의 누액 위험을 감소한다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 두께 방향을 따라 상기 개방 영역의 상기 제1 표면에서 멀어지는 표면은 상기 보강부가 상기 제1 표면에서 멀어지는 표면과 정렬된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 개방 영역은 두께 방향을 따라 보강부의 제1 표면에서 멀어지는 표면에서 돌출되지 않는다. 이로 인해 개방 영역이 배터리 셀의 내부 공간을 차지하는 양이 감소하거나 배터리의 내부 공간을 차지하는 양이 감소한다. 이는 배터리의 에너지 밀도를 향상시키는 데 도움이 된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 두께 방향을 따라 상기 보강부가 상기 제2 표면에서 돌출되는 높이 A는 0.5mm≤A≤4mm를 만족한다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 보강부가 두께 방향을 따라 제2 표면에서 돌출되는 높이를 0.5~4mm로 제한함으로써, 보강부가 비교적 좋은 보강 효과를 구비함과 동시에 배터리 셀 또는 배터리의 내부 공간을 많이 차지하지 않아, 좋은 배터리의 에너지 밀도를 보장할 수 있다. A＜0.5mm인 경우, 보강부가 두께 방향을 따라 제2 표면으로부터 돌출된 높이가 작아 보강 효과가 분명하지 않다. A＞4mm인 경우, 보강부가 두께 방향을 따라 제2 표면으로부터 돌출된 높이가 커 큰 공간을 차지하며 배터리의 에너지 밀도에 영향을 미친다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 1mm≤A≤2.5mm이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 보강부가 두께 방향을 따라 제2 표면에서 돌출되는 높이를 1~2.5mm로 제한함으로써, 보강부의 보강 효과를 더욱 향상시킬 수 있고, 배터리 셀 또는 배터리의 내부 공간을 적게 차지한다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 개방 영역은 상기 두께 방향을 따라 절곡되어 설치된다.
개방 영역을 두께 방향에 따라 절곡함으로써, 벽부가 외부 충격을 받을 때, 벽부는 절곡 방향에 따라 변형된다. 따라서 외부 충격의 에너지를 흡수하여 외부 충격이 스크래치 홈이 위치한 위치에 대한 영향을 감소하고, 스크래치 홈이 위치한 위치가 외부 충격에 의해 손상되는 것을 어느 정도 방지할 수 있다. 또한, 절곡 설치된 개방 영역은 방압시 응력 집중 영역과 유사하여, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 개방되기 더 쉽게 된다. 동일한 폭발 압력에서, 스크래치 홈의 깊이는 더 얕아질 수 있고, 스크래치 홈 위치에서 제1 홈 바닥의 두께는 더 두꺼워질 수 있으므로, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 외부 간섭을 쉽게 받지 않고 열리기 때문에 방압기구 누액의 위험이 감소한다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 개방 영역은 상기 제2 표면에서 상기 제1 표면을 향하는 방향으로 절곡된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 개방 영역이 제2 표면에서 제1 표면으로의 방향에 따라 절곡되면, 배터리 셀 내부의 가스가 개방 영역에 작용할 때, 스크래치 홈 위치에서 제1 홈 바닥에 대해 당기는 힘을 발생시켜, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 쉽게 개방된다. 동일한 폭발 압력에서, 스크래치 홈의 깊이는 더 얕아질 수 있고, 스크래치 홈 위치에서 제1 홈 바닥의 두께는 더 두꺼워질 수 있으므로, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 외부 간섭을 쉽게 받지 않고 개방되기 때문에 방압기구 누액의 위험이 감소된다. 전해액이 개방 영역에 작용할 때, 힘이 작아 스크래치 홈 위치에서 제1 홈 바닥에 대해 당기는 힘을 발생시키지만, 스크래치 홈을 개방하기에는 충분하지 않다. 또한, 스크래치 홈 위치에서 제1 홈 바닥에 대해 당기는 힘을 발생하여 전해액의 힘을 분산시켜, 개방 영역의 진폭을 감소하고 방압기구는 전해액의 작용으로 쉽게 열리지 않아 방압기구 누액의 위험을 감소시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함한다. 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치되고, 상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 상기 침조의 제1 홈 바닥에는 상기 개방 영역이 구비된다. 상기 제1 홈 바닥은 본체 영역을 포함하고, 상기 본체 영역은 상기 개방 영역을 둘러싸여 설치된다. 상기 스크래치 홈은 상기 개방 영역과 상기 본체 영역 사이에 설치된다. 상기 본체 영역은 상기 두께 방향을 따라 제3 표면과 제4 표면을 구비하고, 상기 제3 표면과 상기 제4 표면 사이의 거리가 B이다. 상기 개방 영역은 상기 제2 표면으로부터 멀리 떨어진 제5 표면을 구비하고, 상기 제3 표면과 상기 제5 표면은 상기 제1 홈 바닥의 동일한 측에 위치한다. 상기 제3 표면과 상기 제5 표면 사이의 최대 거리 C는 B/10≤C≤B를 만족한다.
두께 방향에 따른 제3 표면과 제4 표면 사이의 거리는 두께 방향에 따른 제3 표면과 제5 표면 사이의 최대 거리의 1 내지 10배이며, 이는 개방 영역의 절곡 정도를 반영한다. C＞B인 경우, 개방 영역의 절곡 정도가 너무 커서 쉽게 외부 충격의 영향을 받아 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 균열됨을 의미한다. C＜B/10인 경우, 개방 영역의 절곡 정도가 너무 작아 스크래치 홈 내부 응력 방출에 영향을 미친다는 것을 의미한다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 제1 표면은 상기 벽부의 외면이다.
제1 표면이 벽부의 외면인 경우, 제1 홈 바닥의 위치는 두께 방향을 따라 제1 표면으로부터 멀어져, 제1 홈 바닥에 설치된 스크래치 홈은 외부 충격의 영향을 쉽게 받지 않고, 방압기구는 외부 충격에 의해 쉽게 열리지 않으므로, 방압기구 누액의 위험을 감소시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함한다. 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치된다. 상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 상기 침조의 제1 홈 바닥은 상기 개방 영역을 구비한다. 상기 벽부의 강도는 D1이고, 상기 제1 표면에 가장 가까운 일 단계 상기 침조의 제2 홈 바닥의 강도는 D2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 강도는 D3이며 D3＞D2≥D1을 만족한다. 및/또는 상기 벽부의 경도는 E1이고, 상기 제2 홈 바닥의 경도는 E2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 경도는 E3이며 E3＞E2≥E1을 만족한다. 및/또는 상기 벽부의 강성은 F1이고, 상기 제2 홈 바닥의 강성은 F2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 강성은F3이며 F3＞F2≥F1을 만족한다.
제2 홈 바닥의 강도가 벽부의 강도보다 큰 경우, 스크래치 홈 주위에 보강부재를 설치한 것과 같으므로, 벽부가 외부 충격을 받으면 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 파손될 위험을 감소하고, 방압기구가 외부 충격에 대한 내성이 더 좋아진다. 또한, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 강도가 상대적으로 높지만 그 경도도 상대적으로 높아, 재료의 연성이 감소(재료가 취약해진다)되므로, 내부 가스의 작용으로 밸브가 쉽게 열린다. 이러한 방식으로 동일한 폭발 압력에서, 외부 충격에 대한 저항을 강화하고 방압기구의 장기 신뢰성을 더 좋게 하기 위해 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 두께가 더 두꺼워질 수 있다. 침조와 스크래치 홈을 성형할 때, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법을 채용할 수 있으므로, 침조와 스크래치 홈의 홈 벽이 냉간 경화되어, 제2 홈 바닥과 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 강도, 강성와 경도가 그에 따라 증가한다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 1.2E1≤E2≤2.5E1이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 제2 홈 바닥의 경도는 벽부의 경도의 1.2~2.5배이므로, 제2 홈 바닥은 외부 물체를 차단하고, 스크래치 홈 위치에 외부 물체가 작용하는 위험을 감소시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 2.5E1＜E3≤5E1이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 경도는 벽부의 경도의 2.5~5(2.5는 포함하지 않는다)배이므로, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 취약하여 내부 가스의 작용으로 쉽게 개방된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 5HBW≤E1≤150HBW이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 벽부의 강도가 5 내지 150HBW일 때, 벽부는 강한 내충격성을 가지며 외부 충격에 대해 우수한 내성을 가진다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 5HBW≤E3≤200HBW이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 강도가 5 내지 2000HBW일 때, 벽부가 외부 충격을 받더라도, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 쉽게 손상되지 않고, 방압기구가 외부 충격에 대한 내성이 더 강해진다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 최소 두께는 W1이고 5HBW/mm≤E3/W1≤10000HBW/mm을 만족하며, 바람직하게는 190HBW/mm≤E3/W1≤4000HBW/mm을 만족한다.
제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 두께가 하우징의 성능에 대한 영향뿐만 아니라,제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 경도가 하우징의 성능에 대한 영향도 고려하면, 5HBW/mm≤E3/W1≤10000HBW/mm일 때, 배터리 셀의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥은 스크래치 홈 위치에서 충분한 강도를 가져 피로로 인해 쉽게 파손되지 않으며, 배터리 셀의 사용 수명을 향상시킬 수 있다. 하우징은 배터리 셀이 열폭주될 때 개방 영역을 통해 적시에 방압되고, 배터리 셀이 폭발될 위험을 감소시키며 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있다. 190HBW/mm≤E3/W1≤4000HBW/mm일 때, 하우징의 종합 성능이 더 우수해지고, 개방 영역은 배터리 셀이 열폭주될 때 적시에 개방되도록 보장하는 동시에, 배터리 셀의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥은 스크래치 홈 위치에서 충분한 강도를 갖도록 보장한다. 배터리 셀의 안전성을 보장한다는 전제 하에, 배터리 셀의 사용 수명은 향상된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 벽부가 상기 스크래치 홈위치에서의 최소 두께는 W1이고, 상기 벽부의 최소 두께는 W2이며 0.05≤W1/W2≤0.95을 만족한다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 스크래치 홈은 벽부에 스탬핑 성형 또는 냉간 단조 성형 방식으로 형성되고, W1/W2를 0.05~0.95사이로 제어하여, 벽부가 스크래치 홈 위치의 결정립을 미세화할 수 있는 목적을 달성할 수 있다. 벽부가 스크래치 홈 위치에서의 재료의 기계적 성능이 향상되고, 벽부가 스크래치 홈 위치에서의 인성과 내피로성이 증가되고, 배터리 셀이 정상적으로 사용될 때 벽부가 스크래치 홈 위치에서 파손될 위험을 감소하며, 배터리 셀의 사용 수명이 연장되고, 배터리 셀이 열폭주될 때 폭발이 발생될 위험이 감소하게 된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 0.12≤W1/W2≤0.8이고, 바람직하게는 0.2≤W1/W2≤0.5이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 0.12≤W1/W2≤0.8인 경우, 벽부의 종합 성능이 더 우수해지고, 배터리 셀이 열폭주될 때 벽부가 스크래치 홈 위치에서 적시에 파손될 수 있도록 보장하면서, 배터리 셀이 정상적으로 사용되는 과정에서 벽부가 스크래치 홈 위치에서 충분한 강도를 갖도록 보장한다. 0.2≤W1/W2≤0.5인 경우, 배터리 셀의 정상적인 사용 조건에서 벽부가 크래치 홈 위치에서 파손될 위험이 더욱 감소되고, 배터리 셀이 열폭주될 때 벽부가 스크래치 홈 위치에서 적시에 파손되도록 보장하며 방압 적시성을 향상시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 0.02mm≤W1≤1.6mm이고, 바람직하게는 0.06mm≤W1≤0.4mm이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, W1이 너무 작은 경우, 스크래치 홈의 성형 난이도가 높고, 성형 과정에서, 벽부가 스크래치 홈 위치에서 손상되기 쉽다. W1이 너무 큰 경우, 배터리 셀이 열폭주될 때 벽부가 스크래치 홈 위치에서 파손되기 어려워지며 방압이 적시에 이루어지지 않는 상황이 발생하기 쉽다. 따라서, 0.02mm≤W1≤1.6mm인 경우, 스크래치 홈의 성형 난이도를 낮추면서 열폭주될 때 배터리 셀의 방압 적시성을 향상시킨다. 0.06mm≤W1≤0.4mm인 경우, 스크래치 홈의 성형 난이도를 더욱 낮추고, 열폭주될 때 배터리 셀의 방압 적시성을 향상시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 1mm≤W2≤5mm이고, 바람직하게는 1.2mm≤W2≤3.5mm이며, 바람직하게는 2mm≤W2≤3mm이다.
W2가 너무 큰 경우, 벽부의 두께가 두꺼워 하우징에 더 많은 재료를 사용하고 하우징의 무게가 크고 경제성이 떨어진다. W2가 너무 작은 경우, 벽부의 두께가 얇아 하우징 부재의 변형 저항 능력이 좋지 않다. 따라서, 1mm≤W2≤5mm인 경우, 하우징은 더 나은 경제적 특성을 갖고 있으며 더 나은 변형 저항 능력을 갖고 있다. 1.2mm≤W2≤3.5mm인 경우, 하우징은 더 나은 경제력과 변형 저항 능력을 갖는다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함한다. 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치된다. 상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 상기 침조의 제1 홈 바닥은 상기 개방 영역을 구비한다. 상기 벽부의 결정립 평균 크기는 G1이고, 상기 제1 표면에 가장 가까운 일 단계 상기 침조의 제2 홈 바닥의 결정립 평균 크기는 G2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 결정립 평균 크기는G3이며 G1＞G2＞G3을 만족한다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법으로 침조와 스크래치 홈을 성형할 때, 재료의 결정립이 부서지고 얇아지므로, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 결정립 평균 크기는 제2 홈 바닥의 결정립 평균 크기보다 작아지고, 제2 홈 바닥의 결정립 평균 크기는 벽부의 결정립 평균 크기보다 작아진다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, G3/G1≤0.9이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 평균 결정립 크기와 벽부의 평균 결정립 크기의 차이가 크다. 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 평균 결정립 크기를 감소시키고, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 재료 기계적 성능을 향상시키며, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 인성과 내피로성을 더욱 향상시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, G3/G1≥0.05이고, 바람직하게는 0.1≤G3/G1≤0.5이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, G3/G1이 너무 작을 때, 침조와 스크래치 홈의 성형 난이도가 증가하고, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 강도가 너무 커지고, 배터리 셀이 열폭주될 때, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 파손 난이도가 증가하며, 방압이 적시에 발생하지 않는 상황이 발생하기 쉽다. 따라서, G3/G1≥0.05인 경우, 침조와 스크래치 홈을 성형할 때의 성형 난이도를 감소시키고, 열폭주될 때 배터리 셀의 방압 적시성을 향상시킨다. 0.1≤G3/G1≤0.5일 때, 벽부의 종합 성능이 더 우수해지고, 배터리 셀이 열폭주될 때 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 적시에 손상되도록 보장하는 경우, 배터리 셀의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥은 스크래치 홈 위치에서 충분한 강도를 갖도록 보장한다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 0.4μm≤G3≤75μm이고, 바람직하게는 1μm≤G3≤10μm이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, G3이 너무 큰 경우, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 인성과 내피로성이 좋지 않고; G3이 너무 작은 경우, 침조와 스크래치 홈의 성형 난이도가 높고, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 강도가 너무 높아, 배터리 셀이 열폭주될 때 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 손상 난이도가 증가되며, 방압이 적시에 진행되지 않는 상황이 쉽게 발생한다. 따라서, 0.4μm≤G3≤75μm인 경우, 일 측면에서, 침조와 스크래치 홈의 성형 난이도가 감소되고, 열폭주될 때 배터리 셀의 적시성을 향상시키며; 다른 측면에서, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 인성과 내피로성을 향상시키고, 배터리 셀의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 손상될 위험을 감소시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 10μm≤G1≤150μm이고, 바람직하게는 30μm≤G1≤100μm이다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 최소 두께는 W1이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 결정립 평균 크기는 G3이며 1≤W1/G3≤100을 만족하고, 바람직하게는 5≤W1/G3≤20이다.
상술한 기술적 해결 방법에서, W1/G3이 너무 작은 경우, 벽부의 두께 방향에서 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 결정립 층 수가 적을수록, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 내피로성이 너무 작고; W1/G3이 너무 큰 경우, 두께 방향에서 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 결정립 층 수가 너무 많아져 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 강도가 너무 커지고, 배터리 셀이 열폭주될 때 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 적시에 손상되지 않을 위험이 쉽게 발생한다. 따라서, 1≤W1/G3≤100인 경우, 일 측면에서, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 두께 방향으로 결정립 층 수가 많아, 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서의 내피로성을 향상시키고, 배터리 셀의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 손상될 위험을 감소시키며; 다른 일 측면에서, 배터리 셀이 열폭주될 때 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 더 적시에 손상될 수 있도록 하여 적시에 방압의 목적을 달성한다. 5≤W1/G3≤20일 때, 벽부의 종합 성능이 더 우수해지고, 배터리 셀이 열폭주될 때 제1 홈 바닥이 스크래치 홈 위치에서 적시에 손상되도록 보장하는 경우, 배터리 셀의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥은 스크래치 홈 위치에서 충분한 내피로성을 갖도록 보장하고, 배터리 셀의 사용 수명을 향상시킨다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 하우징은 하우징 본체와 앤드캡을 포함한다. 상기 하우징 본체는 개구를 구비하고, 상기 앤드캡은 상기 하우징 본체에 연결되고 상기 개구를 폐쇄한다. 상기 방압기구는 상기 앤드캡에 설치된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 방압기구는 앤드캡에 설치되고, 앤드캡은 하우징 본체의 하부에 위치하여 배터리 셀이 거꾸로 된 상황에 대응된다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 상기 하우징은 하우징 본체와 앤드캡을 포함한다. 상기 하우징 본체는 개구를 구비하고, 상기 앤드캡은 상기 하우징 본체에 연결되고 상기 개구를 폐쇄한다. 상기 방압기구는 상기 하우징 본체에 설치된다.
상술한 기술적 해결 방법에서, 방압기구는 하우징 본체에 설치되고 방압기구는 하우징 본체의 하부에 위치한다.
본 출원 실시예의 선택적인 기술적 해결 방법으로, 제1 방향을 따라 상기 하우징 본체의 양단은 모두 개구를 구비하고, 상기 하우징은 두개의 상기 앤드캡을 포함하며, 하나의 상기 앤드캡은 하나의 상기 개구에 대응하게 폐쇄한다.
제2 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는 상술한 배터리 셀을 포함하는 배터리를 제공한다.
제3 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는 상술한 배터리를 포함하는 전기 디바이스를 제공하고, 상기 배터리는 상기 전기 디바이스에 전기 에너지를 공급하는데 사용된다.
이하에서는, 본 출원의 실시예의 기술적 해결방법을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 실시예에 있어서 참조해야 할 첨부 도면에 대해 간략하게 설명할 것이며, 이하 도면은 본 출원의 일부 실시예에 대한 도시에 불과하므로, 범위에 대한 한정으로 간주해서는 안 된다는 것으로 이해되어야 하고, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 노력이 없이도 이러한 도면들로부터 다른 관련 도면을 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리의 분리도이다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 구조 개략도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 분리도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 벽부의 구조 개략도이다.
도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 벽부의 평면개략도이다.
도 7은 도 6에 도시된 I-I 위치의 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 J위치의 확대도이다.
도 9는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 벽부의 평면개략도이다.
도 10은 도 9에 도시된 L-L위치의 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 M위치의 확대도이다.
도 12는 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 벽부의 평면개략도이다.
도 13은 도 12에 도시된 N-N위치의 단면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 Q위치의 확대도이다.
도 15는 도 12에 도시된 P-P위치의 단면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 R위치의 확대도이다.
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 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 출원의 실시예를 기반으로 창의적인 노력 없이 얻은 다른 모든 실시예는 모두 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 청구 범위 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 별도의 명확한 정의 및 제한되지 않는 한 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예컨대, 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 “및/또는”이라는 용어는 연관된 대상을 설명하는 연관 관계일 뿐이며, 세 가지 관계가 있을 수 있음을 의미하며, 예를 들어, A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하거나, A와 B가 동시에 존재하거나, B가 단독으로 존재하는 세 가지 경우를 의미한다. 또한, 본 출원에서 부호 “/”는 일반적으로 전후 관련 대상이 “또는”의 관계임을 나타낸다.
본 출원의 실시예에서, 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 나타내고, 간결함을 위해 다른 실시예에서 동일한 부재에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도면에 도시된 본 출원의 실시예의 여러 부재의 두께, 길이와 폭, 및 사이즈와, 집적 장치의 전체적인 두께, 길이와 폭, 및 사이즈는 단지 예시적인 것으로, 본 출원의 구성에 어떠한 한정도 구성하지 않아야 함을 이해해야 한다.
본 출원에서의 ‘다수’라는 용어는 두 개 이상(두 개를 포함함)을 의미한다.
본 출원에서, 배터리 셀은 리튬이온 이차배터리, 리튬이온 일차배터리, 리튬황 배터리, 나트륨 리튬이온 배터리, 나트륨이온 배터리 또는 마그네슘이온 배터리를 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형태일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 패키징의 방식에 따라 일반적으로 세 가지 종류: 원통형 배터리 셀, 각형 배터리 셀, 파우치형 배터리 셀로 나뉘며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 언급되는 배터리는 보다 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 단일 물리 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급되는 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 적어도 하나의 배터리 셀을 패키징하는 데 사용되는 케이스를 포함하며, 케이스는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
배터리 셀은 전극 조립체와 전해액을 포함하며, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 분리막으로 구성된다. 배터리 셀은 주로 양극판 및 음극판 사이의 금속 이온 이동에 의존하여 작동된다. 양극판은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 양극 집전체는 양극 활물질층이 코팅된 양극 집전체로부터 돌출되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 양극 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬이온 배터리로 예를 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 인산철, 삼원계 리튬 또는 리튬 망간 산화물 등일 수 있다. 음극판은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 음극 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 음극 집전체로부터 돌출되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 음극 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질은 카본 또는 실리콘 등일 수 있다. 퓨즈가 발생하기 않으면서 큰 전류를 통과시키기 위해 양극 탭의 수는 여러 개이고 함께 적층되고, 음극 탭의 수는 여러 개이고 함께 적층된다. 분리막의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등일 수 있다. 또한, 전극 조립체는 와인딩식 구조 또는 적층식 구조일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
현재, 마케팅 추세의 발전으로 보면, 배터리의 적용은 점점 광범해지고 있다. 배터리는 수력, 화력, 풍력 및 태양광 발전소와 같은 에너지 저장 시스템 뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등과 같은 전기 교통 수단, 및 군사 장비, 항공 우주 등 다양한 분야에서도 사용되고 있다. 배터리는 적용 분야가 지속적으로 확대됨에 따라 시장 수요도 꾸준히 확장되고 있다.
배터리 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 속도 등 성능 매개변수와 같은 설계 요소를 동시에 고려해야 하며, 또한 배터리의 안전성도 고려해야 한다.
배터리 셀의 경우, 배터리 셀의 안전성을 보장하기 위해 종래 기술에서는 배터리 셀의 앤드캡에 방압기구를 용접하고, 방압기구에는 스크래치 홈이 설치되어 있으며, 스크래치 홈은 방압부를 한정한다. 배터리 셀 내부 압력이 폭발 압력에 도달했을 때, 방압부를 개방하여 배터리 셀 내부의 압력을 방출함으로써 배터리 셀의 폭발 및 화재 위험을 감소시킨다.
발명자는 연구를 통해 종래 기술에서 방압기구를 앤드캡에 용접하여 용접 결함을 발생시키기 쉽고, 배터리 셀 내의 전해액이 결함 위치에서 누출되기 쉬우며, 특히 배터리 셀을 거꾸로 사용할 때 방압기구가 누출되는 현상이 더욱 악화 되는 것을 발견하였다. 또한 방압기구를 앤드캡에 용접할 때, 용접으로 인해 발생하는 고온이 스크래치 홈에 영향을 미치고, 용접으로 인해 재료의 열팽창과 냉수축이 발생하여 스크래치 홈을 잡아당겨 방압기구의 수명이 감소된다. 따라서, 전해액의 작용으로 방압기구가 열리며 누출이 발생한다. 또한, 방압기구는 외부 충격에 의해 쉽게 열리며, 이로 인해 방압기구에 누액이 발생할 수도 있다. 더욱이 배터리 셀을 거꾸로 사용하는 경우, 배터리 셀 내의 전해액은 방압기구에 크리프 영향을 미치므로, 방압기구의 수명이 쉽게 감소하고 방압기구에 누액이 쉽게 발생한다.
이런 점을 감안하여, 본 출원의 실시예는 배터리 셀을 제공한다. 배터리 셀은 전극 조립체, 하우징 및 방압기구를 포함하고, 하우징은 전극 조립체를 수용하는 데 사용되며, 방압기구는 하우징의 하부에 설치되어 하우징과 일체로 성형된다.
해당 배터리 셀이 정상적으로 사용될 때, 방압기구는 하우징의 하부에 위치한다. 종래 기술에서 방압기구가 앤드캡에 용접되는 경우와 비교하면, 본 출원에서는 방압기구와 하우징을 일체로 성형함으로써, 용접 결함으로 인한 누액이 발생되는 것을 방지한다. 또한, 외부 충격에 대한 방압기구의 저항력을 향상시킬 수 있다. 동시에 하우징 내의 전해액이 방압기구에 크리프 또는 충격을 가하므로, 방압기구와 하우징을 일체로 성형하여 방압기구의 강도를 높일 수 있다. 따라서 방압기구가 전해액의 크리프와 충격에 대한 저항력이 강화되고, 방압기구의 수명을 연장하고 방압기구의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결 방법은 배터리 및 배터리를 사용하는 전기 디바이스에 적용된다.
전기 디바이스는 차량, 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 선박, 우주 비행체, 전기 장난감, 전동 공구 등일 수 있다. 우주 비행체는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하며, 전기 장난감은 예를 들어, 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감을 포함하며, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함하고, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전동 해머, 전기 임팩 드릴, 콘크리트 진동기 및 전기 대패 등을 포함한다. 본 출원의 실시예는 상술한 전기 디바이스에 대해 특별히 제한하지 않는다.
이하의 실시예는 설명의 편의를 위해 전기 디바이스가 차량(1000)인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량(1000)의 구조 개략도이다. 차량(1000)은 가솔린/디젤 자동차, 천연 가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행 거리 연장형 전기차(EREV) 등일 수 있다. 차량(1000)의 내부에는 배터리(100)가 설치되어 있으며, 배터리(100)는 차량(1000)의 하부 또는 전방 또는 후방에 설치될 수 있다. 배터리(100)는 차량(1000)에 전력을 공급할 수 있고, 예를 들어, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있다. 차량(1000)은 제어기(200) 및 모터(300)를 더 포함할 수 있고, 제어기(200)는 배터리(100)를 제어하여 모터(300)에 전력을 공급하도록 하며, 예를 들어, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시 소요되는 작동 전력을 위한 것이다.
본 출원의 일부 실시예에 있어서, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동용 전원으로도 사용될 수 있으며, 연료유 또는 천연 가스를 전체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동력을 제공할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리(100)의 분리도이다. 배터리(100)는 케이스(10)와 배터리 셀(20)을 포함하고, 배터리 셀(20)은 케이스(10) 내에 수용된다. 여기서, 케이스(10)는 배터리 셀(20)이 수용되는 공간을 제공하기 위한 것으로, 케이스(10)는 다양한 구조를 채용할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 케이스(10)는 제1 부분(11)과 제2 부분(12)을 포함할 수 있고, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 서로 덮여 결합되며, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 공동으로 배터리 셀(20)이 수용되는 수용공간을 정의한다. 제2 부분(12)은 일단이 개방된 중공 구조일 수 있고, 제1 부분(11)은 판상 구조일 수 있다. 제1 부분(11)은 제2 부분(12)의 개방측에 덮여 결합되어 제1 부분(11)과 제2 부분(12)이 공동으로 수용공간을 정의하도록 한다. 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 모두 일측이 개방된 중공 구조일 수 있고, 제1 부분(11)의 개방측은 제2 부분(12)의 개방측에 덮여 결합된다. 물론, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)에 의해 형성된 케이스(10)는 예를 들어, 원통형, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있다.
배터리(100)에 있어서, 배터리 셀(20)은 복수 개일 수 있고, 복수 개의 배터리 셀(20) 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 복수 개의 배터리 셀(20)에서 직렬 연결된 것도 있고 병렬 연결된 것도 있는 것을 의미한다. 복수 개의 배터리 셀(20) 사이는 직접적으로 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결된 후 복수 개의 배터리 셀(20)에 의해 형성된 완전체를 케이스(10)에 수용시킬 수 있으며, 물론 배터리(100)는 복수 개의 배터리 셀(20)을 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 배터리 모듈을 형성한 후, 복수 개의 배터리 모듈을 다시 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 하나의 완전체를 형성하고 케이스(10)에 수용시킬 수도 있다. 배터리(100)는 기타 구조를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 해당 배터리(100)는 복수 개의 배터리 셀(20) 사이를 전기적으로 연결하는 버스 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 각 배터리 셀(20)은 2차 배터리 셀 또는 1차 배터리 셀일 수 있고, 리튬황 배터리 셀, 나트륨이온 배터리 셀 또는 마그네슘이온 배터리 셀일 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. 배터리 셀(20)은 원통형, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상일 수 있다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀(20)의 구조 개략도이다. 도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀(20)의 분리도이다. 도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 벽부(213)의 구조 개략도이다. 도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 벽부(213)의 평면개략도이다. 도 7은 도 6에 도시된 I-I 위치의 단면도이다. 도 8은 도 7에 도시된 J위치의 확대도이다. 본 출원의 실시예는 배터리 셀(20)을 제공한다. 배터리 셀(20)은 전극 조립체(22), 하우징(21) 및 방압기구(23)를 포함한다. 하우징(21)은 전극 조립체(22)를 수용하는 데 사용되며, 방압기구(23)는 하우징(21)의 하부에 설치되어 하우징(21)과 일체로 성형된다.
배터리 셀(20)은 배터리(100)를 구성하는 최소 유닛을 의미한다.
하우징(21)은 앤드캡(211)과 하우징 본체(212)를 포함한다. 하우징 본체(212)는 일단이 개방되는 수용공간을 가지고, 수용공간은 전극 조립체(22)를 수용한다. 앤드캡(211)은 하우징 본체(212)에 연결되어 개구를 폐쇄한다.
앤드캡(211)은 배터리 셀(20)의 내부 환경을 외부 환경과 격리시키기 위해 하우징 본체(212)의 개구부에 덮여 결합되는 부재를 의미한다. 제한 없이, 앤드캡(211)의 형상은 하우징 본체(212)의 형상에 맞춰 하우징 본체(212)와 적절히 결합된다. 선택적으로, 앤드캡(211)은 일정한 경도와 강도를 갖는 재질(예를 들어, 알루미늄 합금)로 형성될 수 있으며, 이로 인해 앤드캡(211)이 압력이나 충돌 시 쉽게 변형되지 않아 배터리 셀(20)이 더 높은 구조적 강도를 가질 수 있으며, 안전성 또한 향상될 수 있다. 앤드캡(211)에는 전극 단자(미도시)와 같은 기능성 부재가 설치될 수 있다. 전극 단자는 배터리 셀(20)의 전기 에너지를 출력 또는 입력하기 위해 전극 조립체(22)와 전기적으로 연결될 수 있다. 앤드캡(211)의 재질은 예를 들어, 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 제한하지 않는다. 일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 절연 부재를 더 포함하고, 절연 부재는 앤드캡(211)의 내측에 설치된다. 절연 부재는 단락의 위험을 감소시키기 위해 하우징 본체(212) 내의 전기적 연결 부재와 앤드캡(211)을 격리할 수 있다. 예시적으로, 절연 부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.
하우징 본체(212)는 앤드캡(211)과 결합하여 배터리 셀(20)의 내부 환경을 형성하는 부재이다. 여기서, 형성된 내부 환경은 전극 조립체(22), 전해액 및 기타 부재를 수용한다. 하우징 본체(212) 및 앤드캡(211)은 독립적인 부재일 수 있고, 하우징 본체(212)에는 개구가 설치될 수 있다. 개구부에서 앤드캡(211)이 개구를 덮어 배터리 셀(20)의 내부 환경을 형성하도록 한다. 제한 없이, 앤드캡(211)과 하우징 본체(212)를 일체화 할 수도 있다. 구체적으로, 기타 부재가 하우징 본체에 삽입되기 전에 앤드캡(211)과 하우징 본체(212)는 하나의 접합면을 형성하고, 하우징 본체(212)의 내부를 밀봉해야 될 때, 앤드캡(211)과 하우징 본체(212)가 덮여 결합되도록 한다. 하우징 본체(212)는 직육면체, 원통형, 육각기둥형 등 다양한 형상과 다양한 크기를 가질 수 있다. 구체적으로, 하우징 본체(212)의 형상은 전극 조립체(22)의 구체적인 형상 및 크기에 따라 결정될 수 있다. 하우징 본체(212)의 재질은 예를 들어, 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 제한하지 않는다.
전극 조립체(22)는 배터리 셀(20)에서 전기화학 반응을 일으키는 부재이다. 하우징(21) 내에는 하나 또는 복수 개의 전극 조립체(22)를 포함한다. 전극 조립체(22)는 주로 양극판과 음극판을 권취하거나 적층하여 배치하여 형성되며, 일반적으로 양극판과 음극판 사이에 분리막이 설치된다. 양극판과 음극판에서 활물질이 포함된 부분은 전극 조립체(22)의 본체부를 구성하고, 양극판과 음극판에서 활물질을 포함하지 않은 부분은 각각 탭을 구성한다. 양극 탭과 음극 탭은 본체부의 일단에 위치하거나 각각 본체부의 양단에 위치한다. 배터리(100)의 충방전 과정에서, 양극 활물질과 음극 활물질은 전해액과 반응한다.
방압기구(23)는 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 폭발 압력에 도달하면 개방되어 배터리 셀(20)의 내부 압력을 방출하는 부재이다.
하나의 가상면이 있다고 하면, 가상면은 하우징(21)의 높이 방향에 수직된다. 하우징(21)의 높이 방향을 따라, 하우징(21)의 가상면 위의 부분은 하우징(21) 높이의 30%를 차지하고, 하우징(21)의 가상면 아래의 부분은 하우징(21) 높이의 70%를 차지한다. 하부는 높이 방향으로 하우징(21)의 가상면 아래의 부분이다.
도 3를 참조하면, 하우징(21)의 높이 방향은 도면에 도시된 H방향이다.
일체로 성형됨이란 하우징(21)과 방압기구(23)가 일체형 구조로 제공되는 것을 의미한다. 예를 들어, 방압기구(23)는 스탬핑 또는 냉간 단조에 의해 하우징(21)에 형성될 수 있다.
해당 배터리 셀(20)이 정상적으로 사용될 때, 방압기구(23)는 하우징(21)의 하부에 위치한다. 종래 기술에서 방압기구(23)를 앤드캡(211)에 용접하는 경우와 비교하여, 본 출원에서는 방압기구(23)와 하우징(21)을 일체로 성형함으로써, 용접 결함으로 인한 누액이 발생되는 것을 방지한다. 또한, 방압기구(23)와 하우징(21)이 일체로 성형되기 때문에 방압기구(23)의 강도를 높이고, 외부 충격에 대한 방압기구(23)의 저항력을 향상시킨다. 동시에 하우징(21) 내의 전해액이 방압기구(23)에 크리프 또는 충격을 가하므로, 방압기구(23)와 하우징(21)을 일체로 성형하여 방압기구(23)의 강도를 높일 수 있다. 따라서 방압기구(23)가 전해액의 크리프와 충격에 대한 저항력이 강화되고, 방압기구(23)의 수명을 연장하고 방압기구(23)의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 일부 실시예에서, 방압기구(23)는 하우징(21) 중 하우징(21)의 높이 방향에 수직되는 중간 수직면(24) 아래에 설치된다
도 3을 참조하면, 도 3에서는 중간 수직면(24)을 점선으로 나타낸다. 중간 수직면(24)은 하우징(21)의 높이 방향에 수직된다. 하우징(21)의 높이 방향을 따라, 하우징(21)의 중간 수직면(24) 위의 부분은 하우징(21) 높이의 50%를 차지하고, 하우징(21)의 중간 수직면(24) 아래의 부분은 하우징(21) 높이의 50%를 차지한다. 방압기구(23)는 중간 수직면(24) 아래에 설치된다.
하우징(21)의 높이 방향의 중간 수직면(24) 아래에서 전해액의 압력이 크기 때문에, 방압기구(23)는 누액이 발생하기 더 쉽다. 본 출원은 방압기구(23)가 하우징(21)의 높이 방향의 중간 수직면(24) 아래에 설치되는 상황에 대해, 방압기구(23)를 하우징(21)과 일체로 성형하여, 방압기구(23)의 강도와 강성을 향상시킬 수 있고, 방압기구(23)의 충격과 크리프 저항 능력을 향상시키며, 방압기구(23)의 누액 발생 위험을 감소시킨다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 일부 실시예에서, 하우징(21)은 중력 방향으로 전극 조립체(22)를 지지하는 벽부(213)를 구비하고, 방압기구(23)는 벽부(213)에 설치되어 벽부(213)와 일체로 성형된다.
벽부(213)는 하우징(21)에서 중력 방향으로 전극 조립체(22)를 지지하는 부분이다. 벽부(213)는 하우징(21)의 바닥인 것으로 이해할 수 있다. 벽부(213)는 하우징 본체(212)의 하나의 벽에 속할 수도 있고, 앤드캡(211)일 수도 있다. 벽부(213)가 앤드캡(211)일 경우, 배터리 셀(20)을 거꾸로 사용하는 상황을 나타낸다.
벽부(213)는 중력 방향으로 전극 조립체(22)를 지지하고 전해액이 벽부(213)에 가하는 압력이 최대이며, 방압기구(23)에 누액이 발생하면, 전해액의 유출 속도와 유출량은 모두 크다. 본 출원은 방압기구(23)가 전극 조립체(22)를 지지하는 벽부(213)에 설치되는 상황에 대해, 방압기구(23)를 벽부(213)와 일체로 성형하여, 방압기구(23)의 강도와 강성을 향상시킬 수 있고, 방압기구(23)의 충격과 크리프 저항 능력을 향상시키며, 방압기구(23)의 누액 발생 위험을 감소시킨다.
다른 일부 실시예에서, 하우징(21)은 벽부(213)와 주위 벽을 구비하고, 벽부(213)는 중력 방향으로 전극 조립체(22)를 지지하며, 주위 벽은 벽부(213)의 외주를 둘러싸여 설치된다. 방압기구(23)는 주위 벽에 설치되고 주위 벽과 일체로 성형된다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 일부 실시예에서, 하우징(21)은 벽부(213)를 포함하고, 방압기구(23)는 벽부(213)에 설치된다. 벽부(213)는 개방 영역(23121)을 구비한다. 벽부(213)는 벽부의 두께 방향에서 대향하여 설치되는 제1 표면(2131)과 제2 표면(2132)을 구비한다. 방압기구(23)는 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 오목한 스크래치 홈(232)을 포함한다. 스크래치 홈(232)은 개방 영역(23121)의 가장자리를 따라 설치되고, 개방 영역(23121)은 스크래치 홈(232)을 경계로 하여 개방될 수 있도록 구성된다.
도 8을 참조하면, 두께 방향은 도면에 도시된 K방향이다.
벽부(213)의 제1 표면(2131)과 제2 표면(2132)은 벽부(213)의 두께 방향으로 마주하는 두개의 표면이다. 제1 표면(2131)과 제2 표면(2132) 사이의 거리는 벽부(213)의 두께이다. 벽부(213)가 앤드캡(211)인 경우를 예로 들면, 제1 표면(2131)은 앤드캡(211)의 외부 표면이고 배터리 셀(20)의 외부를 향할 수 있고, 제2 표면(2132)은 앤드캡(211)의 내부 표면이고 배터리 셀(20)의 내부를 향할 수 있다.
벽부(213)에는 스크래치 홈(232)이 설치된다. 스크래치 홈(232)은 예를 들어, 원호형, H형, U형, 환형 등 다양한 형상의 홈일 수 있다. 벽부(213)의 스크래치 홈(232)은 예를 들어, 스탬핑 성형 또는 냉간 단조 성형 등 다양한 방법으로 가공 성형될 수 있다. 스탬핑 성형 방식으로 스크래치 홈(232)을 성형하는 경우를 예로 들면, 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 스탱핑 성형되어 스크래치 홈(232)을 성형할 수 있다.
개방 영역(23121)은 벽부(213)의 방압 영역이고, 배터리 셀(20)의 경우, 배터리 셀(20) 내부 압력 또는 온도가 폭발 압력에 도달했을 때, 방압을 위해 개방 영역(23121)은 스크래치 홈(232)을 경계로 열린다. 개방 영역(23121)은 분리되는 방식으로 열릴 수 있고, 뒤집히는 방식으로 열릴 수도 있다. 스크래치 홈(232)은 개방 영역(23121)의 가장자리를 따라 설치된다.
또한, 스크래치 홈(232)을 성형할 때, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법을 채용할 수 있다. 이러한 스크래치 홈(232)의 홈벽이 냉간 경화되고(결정립 배열이 변경되어 격자 변형 및 뒤틀림이 발생하고 금속 가소성을 감소시키며 재료 경도를 증가시킨다), 외부 충격에 대한 저항력이 향상되고 외부 충격에 의해 쉽게 손상되지 않는다. 이는 방압기구(23)의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 일부 실시예에서, 방압기구(23)는 하나 이상 단계의 침조(231)를 포함하고, 하나 이상 단계의 침조(231)는 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치된다. 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)은 개방 영역(23121)을 구비한다.
벽부(213)에는 일 단계 침조(231)가 설치될 수 있고, 다단계 침조(231)가 설치될 수도 있다. 벽부(213)에 다단계 침조(231)가 설치되면, 다단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치되고, 각 단계 침조(231)의 바닥면의 윤곽은 점차 감소한다. 침조(231)는 예를 들어, 구형, 원형 등 다양한 형상일 수 있다. 벽부(213)의 침조(231)는 예를 들어, 스탬핑 성형, 냉간 단조 성형 등 다양한 방법이 채용될 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 벽부(213)에는 스크래치 홈(232)과 2단계 침조(231)가 설치되고, 스크래치 홈(232)과 침조(231)는 모두 스탬핑 성형된 것이다. 먼저 제1 표면(2131)에 제1 단계 침조(231)를 스탬핑 성형한 후, 제1 단계 침조(231)의 바닥면에 제2 단계 침조(231)를 스탬핑 성형하고, 마지막으로 제2 단계 침조(231)의 바닥면에 스크래치 홈(232)을 스탬핑 성형한다.
하나 이상 단계 침조(231)와 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치된다. 성형될 때, 먼저 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 모든 침조(231)를 성형한 후, 스크래치 홈(232)을 성형한다. 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 바닥면에 설치된다. 벽부(213)에 일 단계 침조(231)만 설치되어 있는 경우, 해당 일 단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에 가장 가까운 일 단계 침조(231)인 동시에 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)이다.
제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)은 벽부(213)가 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 바닥면 아래 부분이다. 벽부(213)에 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)를 성형한 후, 벽부(213)에 설치된 해당 일 단계 침조(231) 영역의 남은 부분은 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 벽부(213)에 2단계 침조(231)가 설치된 것을 예로 들면, 벽부(213)의 제2 단계 침조(231) 바닥면 아래 부분은 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)이다.
개방 영역(23121)은 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)에 형성된다.
하나 이상 단계 침조(231)와 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치된다. 성형될 때, 침조(231)와 스크래치 홈(232)을 단계적으로 성형할 수 있어, 벽부(213)가 받는 성형력을 감소시키고 벽부(213)에 균열이 생기는 위험을 감소시킨다. 스크래치 홈(232)을 설치한 위치에 발생한 균열로 인해 방압기구(23)가 쉽게 고장나지 않으므로, 방압 장치의 장기적인 신뢰성을 높일 수 있다. 하나 이상 단계 침조(231)와 스크래치 홈(232)을 성형할 때, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법을 채용할 수 있다. 이러한 침조(231)와 스크래치 홈(232)의 홈벽이 냉간 경화되고(결정립 배열이 변경되어 격자 변형 및 뒤틀림이 발생하고 금속 가소성을 감소시키며 재료 경도를 증가시킨다), 외부 충격에 대한 저항력이 향상되고 외부 충격에 의해 쉽게 손상되지 않는다. 이는 방압기구(23)의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
스크래치 홈(232)이 개방 영역(23121)의 가장자리를 따라 설치되고, 개방 영역(23121)이 스크래치 홈(232)을 경계로 개방될 수 있으므로, 벽부(213)의 방압 면적이 증가하고 벽부(213)의 방압 속도가 증가한다. 또한, 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)은 개방 영역(23121)을 구비하고, 침조(231)는 개방 영역(23121)이 개방되는 과정에서 회피 공간을 제공할 수 있다. 제1 표면(2131)이 장애물에 의해 가려져 있더라도 개방 영역(23121)은 여전히 개방되어 방압될 수 있다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 일부 실시예에서, 방압기구(23)는 2단계 침조(231)를 포함한다. 2단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 순차적으로 설치된다. 일 단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에 설치되고, 다른 일 단계 침조(231)는 일 단계 침조(231)의 바닥면에 설치되며, 스크래치 홈(232)은 다른 일 단계 침조(231)의 바닥면에 설치된다.
2단계 침조(231)의 설치는 성형 단계가 적고 성형이 비교적 간단하며 동시에 냉간 경화로 인해, 스크래치 홈(232)의 벽면의 강성, 강도 및 경도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 방압기구(23)의 누액 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 이는 생산 효율을 높이고 생산 비용을 절감하는 데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 방압기구(23)는 다단계의 스크래치 홈(232)을 포함한다. 다단계 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 순차적으로 설치된다. 인접한 2단계 스크래치 홈(232)에서, 제1 표면(2131)에서 멀리 떨어진 일 단계 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에 가까운 일 단계 스크래치 홈(232)의 바닥면에 설치된다.
벽부(213)에 침조(231)가 설치된 경우, 제1 표면(2131)에 가장 가까운 일 단계 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 바닥면에 설치된다.
벽부(213)에 침조(231)가 설치된 경우, 벽부(213)에 2단계, 3단계, 4단계 또는 5단계 등 스크래치 홈(232)이 설치될 수 있다. 벽부(213)에 2단계 스크래치 홈(232)과 2단계 침조(231)가 설치된 것을 예로 들면, 제1 단계 침조(231)(가장 바깥쪽 일 단계 침조(231))는 제1 표면(2131)에 설치되고, 제2 단계 침조(231)(제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231))는 제1 단계 침조(231)의 바닥면에 설치되며, 제1 단계 스크래치 홈(232)(제1 표면(2131)에 가장 가까운 일 단계 스크래치 홈(232))은 제2 단계 침조(231)의 바닥면에 설치되고, 제2 단계 스크래치 홈(232)(제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 스크래치 홈(232))은 제1 단계 스크래치 홈(232)의 바닥면에 설치된다.
벽부(213)에 다단계 스크래치 홈(232)이 설치될 때, 각 단계의 스크래치 홈(232)의 형상은 기본적으로 일치하고, 모두 개방 영역(23121)의 가장자리를 따라 설치된다.
다단계 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 순차적으로 설치되어 각 단계 스크래치 홈(232)의 성형 깊이를 감소할 수 있다. 따라서, 각 단계 스크래치 홈(232)을 성형할 때 벽부(213)가 받는 성형력을 감소하고 벽부(213)에 균열이 생기는 위험을 감소시킨다. 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 다단계 스크래치 홈(232)을 단계적으로 가공하는 과정에서, 일 단계 스크래치 홈(232)을 가공할 때마다 벽부(213)에 설치된 스크래치 홈(232) 영역의 남은 부분의 경도는 증가된다. 벽부(213)에 다단계 스크래치 홈(232)을 설치하고 남은 부분의 경도를 증가하여 장기 신뢰성을 향상시키고, 더 나은 충격 저항 능력을 구비하여 외부 충격으로 인한 파손 확률을 감소시킨다.
도 6, 도 7 및 도 8를 참조하면, 일부 실시예에서, 두께 방향을 따라 개방 영역(23121)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면은 제2 표면(2132)과 정렬된다.
“두께 방향을 따라 개방 영역(23121)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면은 제2 표면(2132)과 정렬된다”는 것은 두께 방향을 따라 개방 영역(23121)이 제2 표면(2132)에서 돌출되지 않는 것으로 이해될 수 있다.
개방 영역(23121)의 두께 방향을 따라 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면은 제2 표면(2132)과 정렬되게 함으로써, 개방 영역(23121)이 배터리 셀(20)의 내부 공간을 차지하는 양이 감소하거나 배터리(100)의 내부 공간을 차지하는 양이 감소한다. 이는 배터리(100)의 에너지 밀도를 향상시키는 데 도움이 된다.
도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 도 9는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 벽부(213)의 평면개략도이다. 도 10은 도 9에 도시된 L-L위치의 단면도이다. 도 11은 도 10에 도시된 M위치의 확대도이다. 다른 실시예에서, 벽부(213)는 제1 표면(2131)을 등지는 방향으로 제2 표면(2132)에서 부분적으로 돌출되어 보강부(2133)를 형성한다. 보강부(2133)는 개방 영역(23121)의 주위를 둘러싸도록 설치된다.
보강부(2133)는 제2 표면(2132)에서 돌출된 환형 구조이다. 보강부(2133)는 벽부(213)에 침조(231)를 스탬핑 성형할 때, 벽부(213)를 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 부분적으로 돌출시켜 제2 표면(2132)에서 돌출 형성된 돌기일 수 있다. 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)는 보강부(2133) 내에 위치하고, 즉 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 바닥면은 제2 표면(2132)보다 제1 표면(2131)에서 더 멀리 떨어져 있어, 보강부(2133)는 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)를 둘러싸여 설치된다.
벽부(213)가 제1 표면(2131)을 등지는 방향으로 제2 표면(2132)에서 부분적으로 돌출되게 보강부(2133)를 형성함으로써, 벽부(213)가 변형될 때, 보강부(2133)는 변형이 스크래치 홈(232)에 대한 영향을 감소하여, 방압기구(23)의 누액 위험을 감소한다.
일부 실시예에서, 두께 방향을 따라 개방 영역(23121)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면은 보강부(2133)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면과 정렬된다.
“두께 방향을 따라 개방 영역(23121)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면은 보강부(2133)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면과 정렬된다”는 것은 두께 방향을 따라 개방 영역(23121)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면과 제1 표면(2131)과의 거리는 보강부(2133)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면과 제1 표면(2131)과의 거리와 같다. 개방 영역(23121)은 보강부(2133)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면에서 돌출되지 않는다.
개방 영역(23121)은 두께 방향을 따라 보강부(2133)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면에서 돌출되지 않는다. 이로 인해 개방 영역(23121)이 배터리 셀(20)의 내부 공간을 차지하는 양이 감소하거나 배터리(100)의 내부 공간을 차지하는 양이 감소한다. 이는 배터리(100)의 에너지 밀도를 향상시키는 데 도움이 된다.
도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 일부 실시예에서, 두께 방향을 따라 보강부(2133)가 제2 표면(2132)에서 돌출되는 높이 A는 0.5mm≤A≤4mm를 만족한다.
두께 방향을 따라 보강부(2133)가 제2 표면(2132)에서 돌출되는 높이는 보강부(2133)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면과 제2 표면(2132) 사이의 거리이다.
두께 방향을 따라 보강부(2133)의 제2 표면(2132)에서 돌출되는 높이 A는 0.5mm, 0.8mm, 1mm, 1.2mm, 1.5mm, 1.8mm, 2mm, 2.2mm, 2.5mm, 2.8mm, 3mm, 3.2mm, 3.5mm, 3.8mm, 4mm 등이 될 수 있다.
보강부(2133)의 두께 방향을 따라 제2 표면(2132)에서 돌출되는 높이를 0.5~4mm로 제한함으로써, 보강부(2133)가 비교적 좋은 보강 효과를 구비함과 동시에 배터리 셀(20) 또는 배터리(100)의 내부 공간을 많이 차지하지 않아, 좋은 배터리(100)의 에너지 밀도를 보장할 수 있다. A＜0.5mm인 경우, 보강부(2133)가 두께 방향을 따라 제2 표면(2132)으로부터 돌출된 높이가 작아 보강 효과가 분명하지 않다. A＞4mm인 경우, 보강부(2133)의 두께 방향을 따라 제2 표면(2132)으로부터 돌출된 높이가 커서 큰 공간을 차지하며 배터리(100)의 에너지 밀도에 영향을 미친다.
일부 실시예에서, 1mm≤A≤2.5mm이다.
두께 방향을 따라 보강부(2133)의 제2 표면(2132)에서 돌출된 높이 A는 1mm, 1.1mm, 1.2mm, 1.3mm, 1.4mm, 1.5mm, 1.6mm, 1.7mm, 1.8mm, 1.9mm, 2mm, 2.1mm, 2.2mm, 2.3mm, 2.4mm, 2.5mm 등이 될 수 있다.
보강부(2133)의 두께 방향을 따라 제2 표면(2132)에서 돌출되는 높이를 1~2.5mm로 제한함으로써, 보강부(2133)의 보강 효과를 더욱 향상시킬 수 있고, 배터리 셀(20) 또는 배터리(100)의 내부 공간을 적게 차지한다.
도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16을 참조하면, 도 12는 본 출원의 또 다른 실시예에 따른 벽부(213)의 평면개략도이다. 도 13은 도 12에 도시된 N-N위치의 단면도이다. 도 14는 도 13에 도시된 Q위치의 확대도이다. 도 15는 도 12에 도시된 P-P위치의 단면도이다. 도 16은 도 15에 도시된 R위치의 확대도이다. 일부 실시예에서, 개방 영역(23121)은 두께 방향을 따라 절곡되어 설치된다.
일부 실시예에서, 개방 영역(23121)은 평탄 영역(23121b)과 연결 영역(23121c)을 포함한다. 두께 방향을 따라 평탄 영역(23121b)과 스크래치 홈(232)의 개방 단부 사이에 높이 차이가 있고, 연결 영역(23121c)은 스크래치 홈(232)의 홈 벽과 평탄 영역(23121b)을 연결한다. 선택적으로, 평탄 영역(23121b)은 개방 영역(23121)의 중앙에 위치하고, 연결 영역(23121c)은 평탄 영역(23121b)의 주위를 둘러싸여 설치된다. 연결 영역(23121c)의 단면은 개방 영역(23121)이 두께 방향을 따라 절곡되도록 원호의 궤적을 따라 연장된다.
다른 실시예에서, 개방 영역(23121)은 아치형 구조이다.
개방 영역(23121)을 두께 방향에 따라 절곡함으로써, 벽부(213)가 외부 충격을 받을 때, 벽부(213)는 절곡 방향에 따라 변형된다. 따라서 외부 충격의 에너지를 흡수하여 외부 충격이 스크래치 홈(232)이 위치한 위치에 대한 영향을 감소하고, 스크래치 홈(232)이 위치한 위치가 외부 충격에 의해 손상되는 것을 어느 정도 방지할 수 있다. 또한, 절곡 설치된 개방 영역(23121)은 방압시 응력 집중 영역과 유사하여, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 개방되기 더 쉽게 된다. 동일한 폭발 압력에서, 스크래치 홈(232)의 깊이는 더 얕아질 수 있고, 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)의 두께는 더 두꺼워질 수 있으므로, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 외부 간섭을 쉽게 받지 않고 열리기 때문에 방압기구(23) 누액의 위험이 감소한다.
도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16을 참조하면, 일부 실시예에서, 개방 영역(23121)은 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)을 향하는 방향으로 절곡된다.
개방 영역(23121)은 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)으로의 방향을 따라 절곡되어 개방 영역(23121)이 두께 방향을 따라 보강부(2133)의 제1 표면(2131)에서 멀어지는 표면을 초과하지 않도록 한다. 즉, 개방 영역(23121)이 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)으로의 방향을 따라 절곡되면, 침조(231)의 바닥면은 제2 표면(2132)을 따라 제1 표면(2131)을 향하는 방향으로 돌기를 형성한다.
개방 영역(23121)이 평탄 영역(23121b)과 연결 영역(23121c)을 포함하는 실시예에서, 평탄 영역(23121b)은 스크래치 홈(232)의 제2 표면(2132)을 따라 제1 표면(2131)을 향하는 방향 일측에 위치한다.
개방 영역(23121)이 아치형 구조인 실시예에서, 개방 영역(23121)의 돔은 스크래치 홈(232)의 제2 표면(2132)을 따라 제1 표면(2131)을 향하는 방향 일측에 위치한다.
개방 영역(23121)이 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)으로의 방향에 따라 절곡되면, 배터리 셀(20) 내부의 가스가 개방 영역(23121)에 작용할 때, 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)에 대해 당기는 힘을 발생시켜, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 쉽게 개방된다. 동일한 폭발 압력에서, 스크래치 홈(232)의 깊이는 더 얕아질 수 있고, 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)의 두께는 더 두꺼워질 수 있으므로, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 외부 간섭을 쉽게 받지 않고 개방되기 때문에 방압기구(23) 누액의 위험이 감소된다. 전해액이 개방 영역(23121)에 작용할 때, 힘이 작아 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)에 대해 당기는 힘을 발생시키지만, 스크래치 홈(232)을 개방하기에는 충분하지 않다. 또한, 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)에 대해 당기는 힘을 발생하여 전해액의 힘을 분산시켜, 개방 영역(23121)의 진폭을 감소시키고 방압기구(23)는 전해액의 작용으로 쉽게 열리지 않아 방압기구(23) 누액의 위험을 감소시킨다.
도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16을 참조하면, 일부 실시예에서, 방압기구(23)는 하나 이상 단계 침조(231)를 포함한다. 하나 이상 단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치되고, 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)에는 개방 영역(23121)이 구비된다. 제1 홈 바닥(2312)은 본체 영역(23122)을 포함하고, 본체 영역(23122)은 개방 영역(23121)을 둘러싸여 설치된다. 스크래치 홈(232)은 개방 영역(23121)과 본체 영역(23122) 사이에 설치된다. 본체 영역(23122)은 두께 방향을 따라 제3 표면(23122a)과 제4 표면(23122b)을 구비하고, 제3 표면(23122a)과 제4 표면(23122b) 사이의 거리를 B라고 한다. 개방 영역(23121)은 제2 표면(2132)으로부터 멀리 떨어진 제5 표면(23121a)을 구비하고, 제3 표면(23122a)과 제5 표면(23121a)은 제1 홈 바닥(2312)의 동일한 측에 위치한다. 제3 표면(23122a)과 제5 표면(23121a) 사이의 최대 거리 C는 B/10≤C≤B를 만족한다.
배터리 셀(20)이 방압될 때, 제1 홈 바닥(2312)에서 개방 영역(23121)이 위치한 위치는 개방되고, 본체 영역(23122)이 위치한 위치는 유지된다. 본체 영역(23122)은 두께 방향을 따라 제3 표면(23122a)과 제4 표면(23122b)을 구비한다. 여기서, 제3 표면(23122a)은 두께 방향을 따라 제1 표면(2131)에 가깝고, 제4 표면(23122b)은 두께 방향을 따라 제1 표면(2131)과 멀다.
B는 두께 방향에 따른 제3 표면(23122a)과 제4 표면(23122b) 사이의 거리, 즉 본체 영역(23122)의 두께를 나타낸다.
개방 영역(23121)은 제1 표면(2131)과 마주하는 제5 표면(23121a)을 구비하고, 제3 표면(23122a)과 제5 표면(23121a)은 제1 홈 바닥(2312)의 두께 방향에서 동일한 측에 위치한다.
C는 두께 방향에 따른 제3 표면(23122a)과 제5 표면(23121a)의 최대 거리를 나타낸다.
두께 방향에 따른 제3 표면(23122a)과 제4 표면(23122b) 사이의 거리는 두께 방향에 따른 제3 표면(23122a)과 제5 표면(23121a) 사이의 최대 거리의 1 내지 10배이며, 이는 개방 영역(23121)의 절곡 정도를 반영한다. C＞B인 경우, 개방 영역(23121)의 절곡 정도가 너무 커서 쉽게 외부 충격의 영향을 받아 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 균열됨을 의미한다. C＜B/10인 경우, 개방 영역(23121)의 절곡 정도가 너무 작아 스크래치 홈(232) 내부 응력 방출에 영향을 미친다는 것을 의미한다.
일부 실시예에서, 제1 표면(2131)은 벽부(213)의 외면이다.
“제1 표면(2131)은 벽부(213)의 외면이다”는 것은 제1 표면(2131)이 전극 조립체(22)와 대향하는 벽부(213)의 표면이다. 이에 대응하여, 제2 표면(2132)은 벽부(213)의 내면이고, 제2 표면(2132)은 전극 조립체(22)와 마주한다.
제1 표면(2131)이 벽부(213)의 외면인 경우, 제1 홈 바닥(2312)의 위치는 두께 방향을 따라 제1 표면(2131)으로부터 멀어져, 제1 홈 바닥(2312)에 설치된 스크래치 홈(232)은 외부 충격의 영향을 쉽게 받지 않고, 방압기구(23)는 외부 충격에 의해 쉽게 열리지 않으므로, 방압기구(23) 누액의 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 방압기구(23)는 하나 이상 단계 침조(231)를 포함한다. 하나 이상 단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치된다. 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)은 개방 영역(23121)을 구비한다. 벽부(213)의 강도는 D1이고, 제1 표면(2131)에 가장 가까운 일 단계 침조(231)의 제2 홈 바닥(2311)의 강도는 D2이고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도는 D3이며 D3＞D2≥D1을 만족한다. 및/또는 벽부(213)의 경도는 E1이고, 제2 홈 바닥(2311)의 경도는 E2이고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도는 E3이며 E3＞E2≥E1을 만족한다. 및/또는 벽부(213)의 강성은 F1이고, 제2 홈 바닥(2311)의 강성은 F2이고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강성은F3이며 F3＞F2≥F1을 만족한다.
벽부(213)에 일 단계 침조(231)만 설치되는 경우, 제1 표면(2131)에 가장 가까운 일 단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)이기도 하다. 즉, 제1 홈 바닥(2312)과 제2 홈 바닥(2311)은 동일한 홈 바닥이다. 벽부(213)에 2단계 또는 2단계 이상의 침조(231)가 설치되는 경우, 제1 홈 바닥(2312)과 제2 홈 바닥(2311)은 서로 다른 홈 바닥이다.
제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도 및/또는 경도 및/또는 강성은 제2 홈 바닥(2311)의 강도 및/또는 경도 및/또는 강성보다 크다. 제2 홈 바닥(2311)의 강도 및/또는 경도 및/또는 강성은 벽부(213)의 강도 및/또는 경도 및/또는 강성보다 크거나 같다.
제2 홈 바닥(2311)의 강도가 벽부(213)의 강도보다 큰 경우, 스크래치 홈(232) 주위에 보강부재를 설치한 것과 같으므로, 벽부(213)가 외부 충격을 받으면 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 파손될 위험을 감소하고, 방압기구(23)가 외부 충격에 대한 내성이 더 좋아진다. 또한, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도가 상대적으로 높지만 그 경도도 상대적으로 높아, 재료의 연성이 감소(재료가 취약해진다)되므로, 내부 가스의 작용으로 밸브가 쉽게 열린다. 이러한 방식으로 동일한 폭발 압력에서, 외부 충격에 대한 저항을 강화하고 방압기구(23)의 장기 신뢰성을 더 좋게 하기 위해 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 두께가 더 두꺼워질 수 있다. 침조(231)와 스크래치 홈(232)을 성형할 때, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법을 채용할 수 있으므로, 침조(231)와 스크래치 홈(232)의 홈 벽이 냉간 경화되어, 제2 홈 바닥(2311)과 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도, 강성와 경도가 그에 따라 증가한다.
일부 실시예에서, 1.2E1≤E2≤2.5E1이다.
벽부(213)의 경도에 대한 제2 홈 바닥(2311)의 경도의 비(E2/E1)는 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 등 일 수 있다.
제2 홈 바닥(2311)의 경도는 벽부(213)의 경도의 1.2~2.5배이므로, 제2 홈 바닥(2311)은 외부 물체를 차단하고, 스크래치 홈(232) 위치에 외부 물체가 작용하는 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 2.5E1＜E3≤5E1이다.
벽부(213)의 경도에 대한 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도의 비(E3/E1)는 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5등 이다.
제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도는 벽부(213)의 경도의 2.5~5(2.5는 포함하지 않는다)배이므로, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 취약하여 내부 가스의 작용으로 쉽게 개방된다.
일부 실시예에서, 5HBW≤E1≤150HBW이다.
E1은 5HBW, 8HBW, 9HBW, 9.5HBW, 10HBW, 12.HBW, 13HBW, 15HBW, 16HBW, 19HBW, 20HBW, 30HBW, 40HBW, 50HBW, 52HBW, 52.5HBW, 53HBW, 60HBW, 70HBW, 80HBW, 90HBW, 100HBW, 110HBW, 120HBW, 130HBW, 140HBW, 150HBW 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
벽부(213)의 강도가 5 내지 150HBW일 때, 벽부(213)는 강한 내충격성을 가지며 외부 충격에 대해 우수한 내성을 가진다.
일부 실시예에서, 5HBW≤E3≤200HBW이다.
E3은 5HBW, 6HBW, 8HBW, 10HBW, 15HBW, 19HBW, 20HBW, 22.8HBW, 30HBW, 32HBW, 40HBW, 50HBW, 60 HBW, 70HBW, 80HBW, 90HBW, 100HBW, 110HBW, 120HBW, 130HBW, 140HBW, 150HBW, 160HBW, 170HBW, 180HBW, 190HBW, 200HBW 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도가 5 내지 2000HBW일 때, 벽부(213)가 외부 충격을 받더라도, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 쉽게 손상되지 않고, 방압기구(23)가 외부 충격에 대한 내성이 더 강해진다.
일부 실시예에서, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 최소 두께는 W1이고 5HBW/mm≤E3/W1≤10000HBW/mm을 만족하며, 바람직하게는 190HBW/mm≤E3/W1≤4000HBW/mm이다.
E3/W1은 5HBW/mm, 6HBW/mm, 7HBW/mm, 20HBW/mm, 31HBW/mm, 32HBW/mm, 37.5HBW/mm, 42HBW/mm, 43HBW/mm, 50HBW/mm, 60HBW/mm, 61HBW/mm, 62HBW/mm, 63HBW/mm, 64HBW/mm, 75HBW/mm, 90HBW/mm, 100HBW/mm, 120HBW/mm, 150HBW/mm, 190HBW/mm, 500HBW/mm, 1000HBW/mm, 1200HBW/mm, 1750HBW/mm, 1800HBW/mm, 2100HBW/mm, 4000HBW/mm, 5000HBW/mm, 8000HBW/mm, 9000HBW/mm, 10000HBW/mm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도는 브리넬 경도이고, 단위는 HBW이다. 브리넬 경도의 측정 방법은 GB/T 23.1-2018의 측정 원리를 참조하여 구현될 수 있다. 실제 측정 과정에서, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도는 두께 방향의 두 표면에서 측정되어 획득할 수 있다. 벽부(213)가 배터리 셀(20)의 앤드캡(211)인 경우를 예로 들면, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 배터리 셀(20) 내부를 등진의 표면에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도를 측정할 수 있고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 배터리 셀(20) 내부를 마주한 표면에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도를 측정할 수도 있다.
E3/W1＞10000HBW/mm일 때, 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 얇고 경도가 크다. 이는 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 매우 얇고 취약해지고, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 쉽게 파손되며, 배터리 셀(20)의 사용 수명이 짧아진다. E3/W1＜5HBW/mm일 때, 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 두껍고 경도가 작다. 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 늘어나 연장되고, 방압 적시성이 떨어진다.
제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 두께가 하우징(21)의 성능에 대한 영향뿐만 아니라, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도가 하우징(21)의 성능에 대한 영향도 고려하면, 5HBW/mm≤E3/W1≤10000HBW/mm일 때, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 충분한 강도를 가져 피로로 인해 쉽게 파손되지 않으며, 배터리 셀(20)의 사용 수명을 향상시킬 수 있다. 하우징(21)은 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 개방 영역(23121)을 통해 적시에 방압되고, 배터리 셀(20)이 폭발될 위험을 감소시키며 배터리 셀(20)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 190HBW/mm≤E3/W1≤4000HBW/mm이다.
E3/W1은 190HBW/mm, 250HBW/mm, 280HBW/mm, 300HBW/mm, 350HBW/mm, 400HBW/mm, 450HBW/mm, 500HBW/mm, 600HBW/mm, 700HBW/mm, 875HBW/mm, 1000HBW/mm, 1200HBW/mm, 1500HBW/mm, 1750HBW/mm, 1800HBW/mm, 2000HBW/mm, 2100HBW/mm, 2500HBW/mm, 3000HBW/mm, 3500HBW/mm, 4000HBW/mm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
190HBW/mm≤E3/W1≤4000HBW/mm일 때, 하우징(21)의 종합 성능이 더 우수해지고, 개방 영역(23121)은 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 적시에 개방되도록 보장하는 동시에, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 충분한 강도를 갖도록 보장한다. 배터리 셀(20)의 안전성을 보장한다는 전제 하에, 배터리 셀(20)의 사용 수명은 향상된다.
도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16을 참조하면, 일부 실시예에서, 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서의 최소 두께는 W1이고, 벽부(213)의 최소 두께는 W2이며 0.05≤W1/W2≤0.95을 만족한다.
W1/W2는 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
스크래치 홈(232)은 벽부(213)에 스탬핑 성형 또는 냉간 단조 성형 방식으로 형성되고, W1/W2를 0.05~0.95사이로 제어하여, 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치의 결정립을 미세화할 수 있는 목적을 달성할 수 있다. 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서의 재료의 기계적 성능이 향상되고, 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서의 인성과 내피로성이 증가되고, 배터리 셀(20)이 정상적으로 사용될 때 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서 파손될 위험을 감소하며, 배터리 셀(20)의 사용 수명이 연장되고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 폭발이 발생될 위험이 감소하게 된다.
일부 실시예에서, 0.12≤W1/W2≤0.8이다.
W1/W2는 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.17, 0.2, 0.22, 0.25, 0.27, 0.3, 0.32, 0.35, 0.37, 0.4, 0.42, 0.45, 0.47, 0.5, 0.52, 0.55, 0.57, 0.6, 0.62, 0.65, 0.66, 0.67, 0.7, 0.72, 0.75, 0.77, 0.8 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
0.12≤W1/W2≤0.8인 경우, 벽부(213)의 종합 성능이 더 우수해지고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 파손될 수 있도록 보장하는 경우, 배터리 셀(20)이 정상적으로 사용되는 과정에서 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서 충분한 강도를 갖도록 보장한다.
일부 실시예에서, 0.2≤W1/W2≤0.5이다.
W1/W2는 0.2, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28, 0.29, 0.3, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39, 0.4, 0.41, 0.42, 0.43, 0.44, 0.45, 0.46, 0.47, 0.48, 0.49, 0.5 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
0.2≤W1/W2≤0.5인 경우, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서 파손될 위험이 더욱 감소되고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 파손되도록 보장하며 방압 적시성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 0.02mm≤W1≤1.6mm이다.
W1은 0.02mm, 0.03mm, 0.04mm, 0.05mm, 0.06mm, 0.1mm, 0.15mm, 0.2mm, 0.25mm, 0.3mm, 0.35mm, 0.4mm, 0.45mm, 0.5mm, 0.55mm, 0.6mm, 0.7mm, 0.75mm, 0.8mm, 0.85mm, 0.9mm, 0.95mm, 1mm, 1.05mm, 1.1 mm, 1.15mm, 1.2mm, 1.25mm, 1.3mm, 1.35mm, 1.4mm, 1.42mm, 1.43mm , 1.45mm, 1.47mm, 1.5mm, 1.55mm, 1.6mm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
W1＜0.02mm인 경우, 스크래치 홈(232)의 성형 난이도가 높고, 성형 과정에서, 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서 손상되기 쉽다. W1＞1.6mm인 경우, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 벽부(213)가 스크래치 홈(232) 위치에서 파손되기 어려워지며 방압이 적시에 이루어지지 않는 상황이 발생하기 쉽다.
따라서, 0.02mm≤W1≤1.6mm인 경우, 스크래치 홈(232)의 성형 난이도를 낮추면서 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 방압 적시성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 0.06mm≤W1≤0.4mm이다.
W1은 0.06mm, 0.07mm, 0.08mm, 0.1mm, 0.15mm, 0.18mm, 0.2mm, 0.24mm, 0.25mm, 0.3mm, 0.35mm, 0.4mm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
0.06mm≤W1≤0.4mm인 경우, 스크래치 홈(232)의 성형 난이도를 더욱 낮추고, 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 방압 적시성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 1mm≤W2≤5mm이다.
W2는 1mm, 2mm, 3 mm, 4mm, 5 mm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
W2＞5mm인 경우, 벽부(213)의 두께가 두꺼워 하우징(21)에 더 많은 재료를 사용하고 하우징(21)의 무게가 크고 경제성이 떨어진다. W2＜1mm인 경우, 벽부(213)의 두께가 얇아 하우징(21) 부재(5)의 변형 저항 능력이 좋지 않다.
따라서, 1mm≤W2≤5mm인 경우, 하우징(21)은 더 나은 경제적 특성을 갖고 있으며 더 나은 변형 저항 능력을 갖고 있다.
일부 실시예에서, 1.2mm≤W2≤3.5mm이다.
W2는 1.2mm, 1.25mm, 1.3mm, 1.4mm, 1.5mm, 1.6mm, 1.7mm, 1.8mm, 1.9mm, 2mm, 2.1mm, 2.2mm, 2.3mm, 2.4mm, 2.5mm, 2.6mm, 2.7mm, 2.8mm, 2.9mm, 3mm, 3.1mm, 3.2mm, 3.3mm, 3.4mm, 3.5mm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
1.2mm≤W2≤3.5mm인 경우, 하우징(21)은 더 나은 경제력과 변형 저항 능력을 갖는다.
더 나아가, 2mm≤W2≤3mm이다.
도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16을 참조하면, 일부 실시예에서, 방압기구(23)는 하나 이상 단계 침조(231)를 포함한다. 하나 이상 단계 침조(231)는 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치된다. 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)은 개방 영역(23121)을 구비한다. 벽부(213)의 결정립 평균 크기는 G1이고, 제1 표면(2131)에 가장 가까운 일 단계 침조(231)의 제2 홈 바닥(2311)의 결정립 평균 크기는 G2이고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 결정립 평균 크기는G3이며 G1＞G2＞G3을 만족한다.
평균 결정립 크기의 측정 방법은 GB 6394-2017의 절점법을 참조할 수 있고, 여기서는 반복하지 않는다. 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 평균 결정립 크기를 측정할 때, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 두께 방향을 따라 측정할 수 있다. 벽부(213)의 평균 결정립 크기를 측정할 때, 벽부(213)의 두께 방향을 따라 측정할 수 있다.
측정을 용이하게 하기 위해 단위 면적당 결정립 수로 특성화할 수도 있다. 단위 면적당 결정립 수로 특성화할 때, 벽부(213)의 단위 면적당 결정립 수는 제2 홈 바닥(2311)의 단위 면적당 결정립 수보다 적고, 제2 홈 바닥(2311)의 단위 면적당 결정립 수가 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 단위 면적 결정립 수보다 적다.
스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법으로 침조(231)와 스크래치 홈(232)을 성형할 때, 재료의 결정립이 부서지고 얇아지므로, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 결정립 평균 크기는 제2 홈 바닥(2311)의 결정립 평균 크기보다 작아지고, 제2 홈 바닥(2311)의 결정립 평균 크기는 벽부(213)의 결정립 평균 크기보다 작아진다.
일부 실시예에서, G3/G1≤0.9이다.
G3/G1은 0.01, 0.03, 0.04, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.9 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
G3/G1≤0.9인 경우, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 평균 결정립 크기와 벽부(213)의 평균 결정립 크기의 차이가 크다. 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 평균 결정립 크기를 감소시키고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 결정립을 미세화하고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 재료 기계적 성능을 향상시키며, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 인성과 내피로성을 더욱 향상시키고, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 손상될 위험을 감소시키며, 배터리 셀(20)의 사용 수명을 향상시킨다.
일부 실시예에서, G3/G1≥0.05이다.
발명자는 G3/G1＜0.05일 때, 침조(231)와 스크래치 홈(232)의 성형 난이도가 증가하고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도가 너무 커지고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 파손 난이도가 증가하며, 방압이 적시에 발생하지 않는 상황이 발생하기 쉽다는 것을 발견하였다.
따라서, G3/G1≥0.05인 경우, 침조(231)와 스크래치 홈(232)을 성형할 때의 성형 난이도를 감소시키고, 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 방압 적시성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 0.1≤G3/G1≤0.5이다.
G3/G1은 0.1, 0.12, 0.15, 0.17, 0.2, 0.22, 0.25, 0.27, 0.3, 0.32, 0.35, 0.37, 0.4, 0.42, 0.45, 0.47, 0.5 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
0.1≤G3/G1≤0.5일 때, 벽부(213)의 종합 성능이 더 우수해지고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 손상되도록 보장하면서, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 충분한 강도를 갖도록 보장한다.
일부 실시예에서, 0.4μm≤G3≤75μm이다.
G3은 0.4μm, 0.5μm, 1μm, 2μm, 3μm, 4μm, 5μm, 10μm, 15μm, 16μm, 20μm, 25μm, 28μm, 30μm, 35μm, 36μm, 40μm, 45μm, 47.5μm, 48μm, 49μm, 50μm, 55μm, 60μm, 65μm, 70μm, 72μm, 75μm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
G3＞75μm인 경우, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 인성과 내피로성이 좋지 않고; G3＜0.4μm인 경우, 침조(231)와 스크래치 홈(232)의 성형 난이도가 높고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도가 너무 높아, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 손상 난이도가 증가되며, 방압이 적시에 진행되지 않는 상황이 쉽게 발생한다. 따라서, 0.4μm≤G3≤75μm인 경우, 일 측면에서, 침조(231)와 스크래치 홈(232)의 성형 난이도가 감소되고, 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 적시성을 향상시키며; 다른 측면에서, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 인성과 내피로성을 향상시키고, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 손상될 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 1μm≤G3≤10μm이다.
G3은 1μm, 1.5μm, 1.6μm, 2μm, 2.5μm, 2.6μm, 3μm, 3.3μm, 3.5μm, 3.6μm, 4μm, 4.5μm, 4.6μm, 5μm, 5.5μm, 5.6μm, 6μm, 6.5μm, 6.6μm, 6.7μm, 7μm, 7.5μm, 7.6μm, 8μm, 8.5μm, 8.6μm, 9μm, 9.5μm, 9.6μm, 10μm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
1μm≤G3≤10μm인 경우, 벽부(213)의 종합 성능이 더 우수하고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 파손될 수 있도록 보장하면서, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 충분한 강도를 갖도록 보장한다.
일부 실시예에서, 10μm≤G1≤150μm이다.
G1은 10μm, 13μm, 14μm, 15μm, 20μm, 25μm, 30μm, 32μm, 35μm, 40μm, 45μm, 50μm, 55μm, 60μm, 65μm, 70μm, 75μm, 80μm, 85μm, 90μm, 95μm, 100μm, 105μm, 110μm, 115μm, 120μm, 125μm, 130μm, 135μm, 140μm, 145μm, 150μm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
일부 실시예에서, 30μm≤G1≤100μm이다.
G1은 30μm, 32μm , 35μm, 37μm, 40μm, 42μm, 45μm, 47μm, 50μm, 52μm, 55μm, 57μm, 60μm, 62μm, 65μm, 67μm, 70μm, 72μm, 75μm, 77μm , 80μm, 82μm, 85μm, 87μm, 90μm, 92μm, 95μm, 97μm, 100μm 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 최소 두께는 W1이고, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 결정립 평균 크기는 G3이며 1≤W1/G3≤100을 만족한다.
W1/G3＜1일 때, 벽부(213)의 두께 방향에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 결정립 층 수가 적을수록, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 내피로성이 너무 작고; W1/G3＞100일 때, 두께 방향에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 결정립 층 수가 너무 많아져 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 강도가 너무 커지고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 손상되지 않을 위험이 쉽게 발생한다. 따라서, 1≤W1/G3≤100인 경우, 일 측면에서, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 두께 방향으로 결정립 층 수가 많아, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 내피로성을 향상시키고, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 손상될 위험을 감소시키며; 다른 일 측면에서, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 더 적시에 손상될 수 있도록 하여 적시에 방압의 목적을 달성한다.
일부 실시예에서, 5≤W1/G3≤20이다.
W1/G3은 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.4, 8.5, 8.8, 8.9, 9, 9.5, 9.6, 10, 10.5, 11, 11.4, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, 20 중 어느 하나의 포인트 값 또는 어느 둘 사이의 범위 값일 수 있다.
5≤W1/G3≤20일 때, 벽부(213)의 종합 성능이 더 우수해지고, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 손상되도록 보장하면서, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)은 스크래치 홈(232) 위치에서 충분한 내피로성을 갖도록 보장하고, 배터리 셀(20)의 사용 수명을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 하우징(21)은 하우징 본체(212)와 앤드캡(211)을 포함한다. 하우징 본체(212)는 개구를 구비하고, 앤드캡(211)은 하우징 본체(212)에 연결되고 개구를 폐쇄한다. 방압기구(23)는 앤드캡(211)에 설치된다.
방압기구(23)는 앤드캡(211)에 설치되고, 앤드캡(211)은 하우징 본체(212)의 하부에 위치하여 배터리 셀(20)이 거꾸로 된 상황에 대응된다.
일부 실시예에서, 하우징(21)은 하우징 본체(212)와 앤드캡(211)을 포함한다. 하우징 본체(212)는 개구를 구비하고, 앤드캡(211)은 하우징 본체(212)에 연결되고 개구를 폐쇄한다. 방압기구(23)는 하우징 본체(212)에 설치된다.
방압기구(23)는 하우징 본체(212)에 설치되고 방압기구(23)는 하우징 본체(212)의 하부에 위치한다.
일부 실시예에서, 제1 방향을 따라 하우징 본체(212)의 양단은 모두 개구를 구비하고, 하우징(21)은 두개의 앤드캡(211)을 포함하며, 하나의 앤드캡(211)은 하나의 개구에 대응하게 폐쇄한다.
아래 실시예를 결합하여 본 출원의 특징과 성능에 대해 더 상세하게 설명한다.
각 실시예와 비교예에서, 배터리 셀(20)은 구형 배터리 셀(20)이고, 배터리 셀(20)의 앤드캡(211)은 벽부(213)로 사용되고, 배터리 셀(20)의 용량은 150Ah이며, 화학계는 NCM이다.
1. 테스트 방법
(1) 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)에서의 위치와 벽부(213)의 최소 두께를 테스트한다.
벽부(213)를 세부분으로 절단하고, 중간 부분을 샘플로 취한다. 샘플 양단의 단면은 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)의 위치와 벽부(213)에서 침조(231)가 설치되지 않은 위치이다. 절단 방향과 개방 영역(23121)의 길이 방향은 수직된다. 중간 부분의 단면을 연마하여 글리치를 충분히 제거한 후, 샘플을 3차원 좌표 측정 장치에 놓고 단면의 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)에서의 위치와 벽부(213)의 두께를 측정한다.
(2)제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)에서의 위치와 벽부(213)의 평균 결정립 크기를 테스트한다.
전자 후방 산란 회절(EBSD)법을 통해 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)에서의 위치와 벽부(213)의 평균 결정립 크기를 테스트한다. 벽부(213)를 절단하여 중간 부분을 샘플로 취한다. 샘플 양단의 단면은 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)에서의 위치와 벽부(213)에서 침조(231)가 설치되지 않은 위치이다. 절단 방향과 개방 영역(23121)의 길이 방향은 수직되고, 절단 장비는 결정립의 구조를 변화시키지 않는다. 그 다음, 샘플을 전해 연마한 후, 샘플을 70°기울어진 샘플 스테이지에 고정하고, 적절한 배율을 선택하고, 전자 후방 산란 회절(EBSD) 액세서리가 장착된 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 EBSD스캔을 수행한다. 스캔 결과에 따라 최종적으로 평균 결정립 크기(즉, 테스트 표면위 완전한 결정립의 등적 원 직경)를 계산한다.
(3)제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)에서의 위치와 벽부(213)의 경도를 테스트한다.
벽부(213)를 절단하여 중간 부부을 샘플로 취한다. 샘플 양단의 단면은 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232)에서의 위치와 벽부(213)에서 침조(231)가 설치되지 않은 위치이다. 절단 방향과 개방 영역(23121)의 길이 방향은 수직된다. 샘플 단면을 연마하여 글리치를 충분히 제거한 후, 샘플을 브리넬 경도 측정기에 수평으로(샘플 단면 방향과 경도측정기 압축 방향이 평행되도록) 배치하여 경도를 측정한다. 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 폭이 <1mm 또는 브리넬 경도 측정기의 압자 크기가 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 폭보다 훨씬 크면, 브리넬 경도 측정과 변환 원리에 따라 비표준 압자를 가공하여 경도를 측정해야 한다.
(4)배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률.
배터리 셀(20)을 25±2℃ 조건에 배치하여 충방전을 순환하며, 충방전 범위는 5%-97%SOC이고, 동시에 배터리 셀(20) 내부에서 발생하는 가스 압력을 모니터링하고, 500세트의 테스트를 동시에 수행한다. 테스트의 종료 조건은 다음과 같다: 배터리 셀(20) 수명이 80%SOH로 감소하거나 어느 하나의 배터리 셀(20)이 순환되는 과정에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 균열이 발생한 경우이다. 여기서, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열 판단 조건은 다음과 같다: 배터리 셀(20) 내부 가스 압력이 감소되어 감소치가 최대 가스 압력의 10%보다 큰 경우이다. 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률을 계산하면, 균열률=균열 수량/총 수량*100%이다.
(5)열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률.
배터리 셀(20) 내부에 소형 발열 필름을 내장하고, 발열 필름에 전류를 공급하여 배터리 셀(20)이 열폭주될 때까지 배터리 셀(20)을 가열하고 배터리 셀(20)이 폭발하는지 관찰한다. 500세트의 테스트를 반복하여 배터리 셀(20)의 폭발률을 계산하면, 폭발률=폭발 수량/총 수량*100%이다.
2. 테스트 결과
각 실시예와 비교예에서, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 최소 두께W1, 벽부(213)의 최소 두께W2, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 평균 결정립 크기G3, 벽부(213)의 평균 결정립 크기G1, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 경도E3, 벽부(213)의 경도 E1의 테스트 결과는 다음 표1과 같다. 표 1에서, W1와 W2의 단위는 mm이고, G3과 G1의 단위는 mm이며, E3과 E1의 단위는 HBW이다. 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률Q1과 열폭주시 배터리 셀(20)의 폭발률Q2는 표 2에 도시된 바와 같다.
표 1과 표 2를 결합하여 실시예 1~8과 비교예1을 비교하면, W1/W2＞0.95일 때, 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률이 높고 폭발률이 12%보다 크다는 것을 알 수 있다. 실시예 1~8과 비교예2를 비교하면, W1/W2＜0.05일 때, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률이 높고 균열률이 12%보다 크다는 것을 알 수 있다. 0.05≤W1/W2≤0.95인 경우, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 파손될 위험을 감소시킬 수 있음과 동시에, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 방압하여 배터리 셀(20)이 폭발될 위험을 감소할 수 있다. 실시예 2~7에서 볼 수 있듯이, 0.12≤W1/W2≤0.8일 때, 배터리 셀(20)의 종합 성능이 더 우수하고, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률 및 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률 모두 낮아 0.2≤W1/W2≤0.5일때 효과가 더 우수하다.
실시예 10~15에 따르면 G3/G1≤0.9일 때, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률이 낮은 것을 알 수 있다. 실시예 9에서, G3/G1＞0.9인 경우, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률은 현저히 높다. 실시예 10~15와 실시예 9를 비교하면, G3/G1이 0.9를 초과하지 않도록 제어하여, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 파손될 위험을 효과적으로 감소시켜 배터리 셀(20)의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
실시예 15에 따르면 G3/G1＜0.05일 때, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 손상되는 난이도가 증가되어 방압이 적시에 이루어지지 않고, 배터리 셀(20)이 폭발될 위험이 현저히 증가함을 알 수 있다. 실시예 9~14와 15를 비교하면, G3/G1을 0.5이상으로 제어함으로써, 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 0.1≤G3/G1≤0.5일 때, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률 및 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률 모두 낮아, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 파손될 수 있도록 보장하는 동시에, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 충분한 강도를 구비하도록 보장할 수 있다.
실시예 17~21과 실시예 16을 비교하면, 1≤W1/G3≤100일 때, 열폭주될 때 배터리 셀(20)이 적시에 방압될 수 있고 배터리 셀(20) 폭발률은 낮음을 알 수 있다. 5≤W1/G3≤20일 때, 배터리 셀(20)의 종합 성능이 더 우수하고, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률 및 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률 모두 낮다.
실시예23~27과 실시예22를 비교하면, E3/W1＞10000HBW/mm일 때, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률이 높음을 알 수 있고, 실시예23~27과 실시예 28를 비교하면, E3/W1＜5HBW/mm일 때, 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률이 높음을 알 수 있다. 5HBW/mm≤E3/W1≤10000HBW/mm인 경우, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 파손될 위험을 감소시킬 수 있음과 동시에, 배터리 셀(20)이 열폭주될 때 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 적시에 방압될 수 있어, 배터리 셀(20) 폭발의 위험을 감소시킨다. 실시예24~25에서 볼 수 있듯이, 190HBW/mm≤E3/W1≤4000HBW/mm일 때, 배터리 셀(20)의 종합 성능이 더 우수하고, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률 및 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률 모두 낮다.
실시예 29~30과 실시예 31~32을 비교하면, E3/ E1≤1일 때, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률이 높다. E3/E1＞1인 경우, 배터리 셀(20)의 정상적인 사용 조건에서 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서의 균열률을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 실시예 30과 실시예 29에서 알 수 있듯이, E3/E1＞5일 때, 열폭주될 때 배터리 셀(20)의 폭발률이 높다. E3/E1≤5인 경우, 배터리 셀(20)이 폭발될 위험을 감소시킬 수 있다.
본 출원의 실시예는 상술한 배터리 셀(20)을 포함하는 배터리(100)를 제공한다.
본 출원의 실시예는 상술한 배터리(100)를 포함하는 전기 디바이스를 제공하고, 배터리(100)는 전기 디바이스에 전기 에너지를 공급하는데 사용된다.
본 출원의 일부 실시예에 따라 도 3~도 14를 참조한다.
본 출원의 실시예는 배터리 셀(20)을 제공한다. 배터리 셀(20)은 전극 조립체(22), 하우징(21) 및 방압기구(23)를 포함하고, 하우징(21)은 전극 조립체(22)를 수용하는 데 사용된다. 하우징(21)은 중력 방향으로 전극 조립체(22)를 지지하는 벽부(213)를 구비하고 방압기구(23)는 벽부(213)에 설치되어 벽부(213)와 일체로 성형된다. 해당 배터리 셀(20)이 정상적으로 사용될 때, 방압기구(23)는 하우징(21)의 하부에 위치한다. 종래 기술에서 방압기구(23)를 앤드캡(211)에 용접하는 경우와 비교하면, 본 출원에서는 방압기구(23)와 벽부(213)를 일체로 성형함으로써, 용접 결함으로 인한 누액이 발생되는 것을 방지한다. 또한, 외부 충격에 대한 방압기구(23)의 저항력을 향상시킬 수 있다. 동시에 하우징(21) 내의 전해액이 방압기구(23)에 크리프 또는 충격을 가하므로, 방압기구(23)와 벽부(213)를 일체로 성형하여 방압기구(23)의 강도를 높일 수 있다. 따라서 방압기구(23)가 전해액의 크리프와 충격에 대한 저항력이 강화되고, 방압기구(23)의 수명을 연장하고 방압기구(23)의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
벽부(213)는 두께 방향에서 마주하여 설치되는 제1 표면(2131)과 제2 표면(2132)을 구비한다. 방압기구(23)는 스크래치 홈(232) 및 하나 이상 단계 침조(231)를 포함하고, 하나 이상 단계 침조(231)와 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치된다. 여기서, 제1 표면(2131)에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조(231)의 제1 홈 바닥(2312)은 개방 영역(23121)을 구비하고, 스크래치 홈(232)은 개방 영역(23121)의 가장자리를 따라 설치되며, 개방 영역(23121)은 스크래치 홈(232)을 경계로 개방될 수 있도록 설치된다. 하나 이상 단계 침조(231)와 스크래치 홈(232)은 제1 표면(2131)에서 제2 표면(2132)의 방향으로 벽부(213)에 순차적으로 설치된다. 성형될 때, 침조(231)와 스크래치 홈(232)을 단계적으로 성형할 수 있어, 벽부(213) 가 받는 성형력을 감소시키고 벽부(213) 에 균열이 생기는 위험을 감소시킨다. 스크래치 홈(232)을 설치한 위치에 발생한 균열로 인해 방압기구(23)가 쉽게 고장나지 않으므로, 방압 장치의 장기적인 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 침조(231)와 스크래치 홈(232)을 성형할 때, 스탬핑 또는 냉간 단조 등 방법을 채용할 수 있다. 이러한 침조(231)와 스크래치 홈(232)의 홈벽이 냉간 경화되고(결정립 배열이 변경되어 격자 변형 및 뒤틀림이 발생하고 금속 가소성을 감소시키며 재료 경도를 증가시킨다), 외부 충격에 대한 저항력이 향상되고 외부 충격에 의해 쉽게 손상되지 않는다. 이는 방압기구(23)의 누액 발생 위험을 감소시키는데 도움이 된다.
벽부(213)는 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)을 등지는 방향으로 부분적으로 돌출되어 보강부(2133)를 형성한다. 보강부(2133)는 제1 홈 바닥(2312)의 주위를 둘러싸도록 설치된다. 벽부(213)가 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)을 등지는 방향으로 부분적으로 돌출되게 보강부(2133)를 형성함으로써, 벽부(213)가 변형될 때, 보강부(2133)는 변형이 스크래치 홈(232)에 대한 영향을 감소하여, 방압기구(23)의 누액 위험을 감소한다.
개방 영역(23121)은 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)으로의 방향을 따라 절곡된다. 개방 영역(23121)은 제2 표면(2132)에서 제1 표면(2131)으로의 방향을 따라 절곡되면, 배터리 셀(20) 내부의 가스가 개방 영역(23121)에 작용할 때, 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)에 대해 당기는 힘을 발생시켜, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 쉽게 개방된다. 동일한 폭발 압력에서, 스크래치 홈(232)의 깊이는 더 얕아질 수 있고, 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)의 두께는 더 두꺼워질 수 있으므로, 제1 홈 바닥(2312)이 스크래치 홈(232) 위치에서 외부 간섭을 쉽게 받지 않고 개방되기 때문에 방압기구(23) 누액의 위험이 감소된다. 전해액이 개방 영역(23121)에 작용할 때, 힘이 작아 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)에 대해 당기는 힘을 발생시키지만, 스크래치 홈(232)을 개방하기에는 충분하지 않다. 또한, 스크래치 홈(232) 위치에서 제1 홈 바닥(2312)에 대해 당기는 힘을 발생하여 전해액의 힘을 분산시켜, 개방 영역(23121)의 진폭을 감소시키고 방압기구(23)는 전해액의 작용으로 쉽게 열리지 않아 방압기구(23) 누액의 위험을 감소시킨다.
상기 내용은 단지 본 출원의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 출원을 제한하려는 의도는 아니다. 당업자에게 있어 본 출원은 다양한 수정 및 변경이 가능하다. 본 출원의 정신과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 대체, 개선 등은 본 출원의 보호 범위에 포함된다.
10 : 케이스 11 : 제1 부분
12 : 제2 부분 20 : 배터리 셀
21 : 하우징 211 : 앤드캡
212 : 하우징 본체 213 : 벽부
2131 : 제1 표면 2132 : 제2 표면
2133 : 보강부 22 : 전극 조립체
23 : 방압기구 231 : 침조
2311 : 제2 홈 바닥 2312 : 제1 홈 바닥
23121 : 개방 영역 23121a : 제5 표면
23121b : 평탄 영역 23121c : 연결 영역
23122 : 본체 영역 23122a : 제3 표면
23122b : 제4 표면 232 : 스크래치 홈
24 : 중간 수직면 100 : 배터리
200 : 제어기 300 : 모터
1000 : 차량

Claims (37)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 하우징;
    상기 하우징의 하부에 설치되고 상기 하우징과 일체로 성형되는 방압기구; 를 포함하는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방압기구는 상기 하우징 중 상기 하우징의 높이 방향에 수직되는 중간 수직면 아래에 설치되는 배터리 셀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은 중력 방향으로 상기 전극 조립체를 지지하는 벽부를 구비하고, 상기 방압기구는 상기 벽부에 설치되어 상기 벽부와 일체로 성형되는 배터리 셀.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 벽부를 포함하고, 상기 방압기구는 상기 벽부에 설치되고, 상기 벽부는 개방 영역을 구비하며;
    상기 벽부는 벽부의 두께 방향에서 대향하여 설치되는 제1 표면과 제2 표면을 구비하고,
    상기 방압기구는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 오목한 스크래치 홈을 포함하고, 상기 스크래치 홈은 상기 개방 영역의 가장자리를 따라 설치되고, 상기 개방 영역은 상기 스크래치 홈을 경계로 하여 개방될 수 있도록 구성되는 배터리 셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함하고, 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치되고;
    상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계 침조의 제1 홈 바닥은 상기 개방 영역을 구비하는 배터리 셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방압기구는 두개 단계의 상기 침조를 포함하고, 두개 단계의 상기 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 순차적으로 설치되며, 일 단계의 상기 침조는 상기 제1 표면에 설치되고, 다른 일 단계의 상기 침조는 일 단계의 상기 침조의 바닥면에 설치되며, 상기 스크래치 홈은 다른 일 단계의 상기 침조의 바닥면에 설치되는 배터리 셀.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방압기구는 다단계의 상기 스크래치 홈을 포함하고, 다단계의 상기 스크래치 홈은 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 순차적으로 설치되며;
    인접한 두개 단계의 상기 스크래치 홈에 있어서, 상기 제1 표면에서 멀리 떨어진 일 단계 상기 스크래치 홈은 상기 제1 표면에 가까운 일 단계 상기 스크래치 홈의 바닥면에 설치되는 배터리 셀.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두께 방향을 따라 상기 개방 영역의 상기 제1 표면에서 멀어지는 표면은 상기 제2 표면과 정렬되는 배터리 셀.
  9. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽부는 상기 제2 표면에서 상기 제1 표면을 등지는 방향으로 부분적으로 돌출되어 보강부를 형성하고;
    상기 보강부는 상기 개방 영역의 주위를 둘러싸도록 설치되는 배터리 셀.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 두께 방향을 따라 상기 개방 영역의 상기 제1 표면에서 멀어지는 표면은 상기 보강부의 상기 제1 표면에서 멀어지는 표면과 정렬되는 배터리 셀.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 두께 방향을 따라 상기 보강부가 상기 제2 표면에서 돌출되는 높이 A는 0.5mm≤A≤4mm를 만족하는 배터리 셀.
  12. 제11항에 있어서,
    1mm≤A≤2.5mm인 배터리 셀.
  13. 제 4항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개방 영역은 상기 두께 방향을 따라 절곡되어 설치되는 배터리 셀.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 개방 영역은 상기 제2 표면에서 상기 제1 표면을 향하는 방향으로 절곡되는 배터리 셀.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함하고, 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치되며, 상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계의 상기 침조의 제1 홈 바닥에는 상기 개방 영역이 구비되고;
    상기 제1 홈 바닥은 본체 영역을 포함하고, 상기 본체 영역은 상기 개방 영역을 둘러싸여 설치되며, 상기 스크래치 홈은 상기 개방 영역과 상기 본체 영역 사이에 설치되고;
    상기 본체 영역은 상기 두께 방향을 따라 제3 표면과 제4 표면을 구비하고, 상기 제3 표면과 상기 제4 표면 사이의 거리가 B이고, 상기 개방 영역은 상기 제2 표면으로부터 멀리 떨어진 제5 표면을 구비하고, 상기 제3 표면과 상기 제5 표면은 상기 제1 홈 바닥의 동일한 측에 위치하며, 상기 제3 표면과 상기 제5 표면 사이의 최대 거리 C는 B/10≤C≤B를 만족하는 배터리 셀.
  16. 제 4항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 표면은 상기 벽부의 외면인 배터리 셀.
  17. 제 4항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함하고, 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치되며, 상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계의 상기 침조의 제1 홈 바닥은 상기 개방 영역을 구비하고;
    상기 벽부의 강도는 D1이고, 상기 제1 표면에 가장 가까운 일 단계의 상기 침조의 제2 홈 바닥의 강도는 D2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 강도는 D3이며, D3＞D2≥D1을 만족하고, 및/또는
    상기 벽부의 경도는 E1이고, 상기 제2 홈 바닥의 경도는 E2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 경도는 E3이며, E3＞E2≥E1을 만족하고, 및/또는
    상기 벽부의 강성은 F1이고, 상기 제2 홈 바닥의 강성은 F2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 강성은 F3이며, F3＞F2≥F1을 만족하는 배터리 셀.
  18. 제17항에 있어서,
    1.2E1≤E2≤2.5E1인 배터리 셀.
  19. 제17항에 있어서,
    2.5E1＜E3≤5E1인 배터리 셀.
  20. 제 17항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    5HBW≤E1≤150HBW인 배터리 셀.
  21. 제 17항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,
    5HBW≤E3≤200HBW인 배터리 셀.
  22. 제 17항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 최소 두께는 W1이고 5HBW/mm≤E3/W1≤10000HBW/mm을 만족하며, 바람직하게는 190HBW/mm≤E3/W1≤4000HBW/mm을 만족하는 배터리 셀.
  23. 제 4항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽부가 상기 스크래치 홈위치에서의 최소 두께는 W1이고, 상기 벽부의 최소 두께는 W2이며 0.05≤W1/W2≤0.95을 만족하는 배터리 셀.
  24. 제 23항에 있어서,
    0.12≤W1/W2≤0.8이고, 바람직하게는 0.2≤W1/W2≤0.5인 배터리 셀.
  25. 제 23항 또는 제 24항에 있어서,
    0.02mm≤W1≤1.6mm이고, 바람직하게는 0.06mm≤W1≤0.4mm인 배터리 셀.
  26. 제 23항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    1mm≤W2≤5mm이고, 바람직하게는 1.2mm≤W2≤3.5mm이며, 바람직하게는 2mm≤W2≤3mm인 배터리 셀.
  27. 제 4항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방압기구는 하나 이상 단계의 침조를 포함하고, 상기 하나 이상 단계의 침조는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로의 방향으로 상기 벽부에 순차적으로 설치되며, 상기 제1 표면에서 가장 멀리 떨어진 일 단계의 상기 침조의 제1 홈 바닥은 상기 개방 영역을 구비하고;
    상기 벽부의 결정립 평균 크기는 G1이고, 상기 제1 표면에 가장 가까운 일 단계의 상기 침조의 제2 홈 바닥의 결정립 평균 크기는 G2이고, 상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 결정립 평균 크기는 G3이며 G1＞G2＞G3을 만족하는 배터리 셀.
  28. 제27항에 있어서,
    G3/G1≤0.9인 배터리 셀.
  29. 제28항에 있어서,
    G3/G1≥0.05이고, 바람직하게는 0.1≤G3/G1≤0.5인 배터리 셀.
  30. 제 27항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.4μm≤G3≤75μm이고, 바람직하게는 1μm≤G3≤10μm인 배터리 셀.
  31. 제 27항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서,
    10μm≤G1≤150μm이고, 바람직하게는 30μm≤G1≤100μm인 배터리 셀.
  32. 제 27항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 최소 두께는 W1이고;
    상기 제1 홈 바닥이 상기 스크래치 홈 위치에서의 결정립 평균 크기는 G3이며, 1≤W1/G3≤100을 만족하고, 바람직하게는 5≤W1/G3≤20을 만족하는 배터리 셀.
  33. 제 1항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 하우징 본체와 앤드캡을 포함하고, 상기 하우징 본체는 개구를 구비하고, 상기 앤드캡은 상기 하우징 본체에 연결되고 상기 개구를 폐쇄하며, 상기 방압기구는 상기 앤드캡에 설치되는 배터리 셀.
  34. 제 1항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 하우징 본체와 앤드캡을 포함하고, 상기 하우징 본체는 개구를 구비하고, 상기 앤드캡은 상기 하우징 본체에 연결되고 상기 개구를 폐쇄하며, 상기 방압기구는 상기 하우징 본체에 설치되는 배터리 셀.
  35. 제34항에 있어서,
    제1 방향을 따라 상기 하우징 본체의 양단은 모두 개구를 구비하고, 상기 하우징은 두개의 상기 앤드캡을 포함하며, 하나의 상기 앤드캡은 하나의 상기 개구에 대응하게 폐쇄하는 배터리 셀.
  36. 제 1항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리.
  37. 전기 디바이스에 전기 에너지를 공급하는 제 36항에 따른 배터리를 포함하는 전기 디바이스.
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