電気的エネルギー貯蔵セルおよびセルブロック、電気的エネルギー貯蔵装置ならびに当該装置を有する車両
電気的エネルギー貯蔵セルには、外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気的エネルギーを外部に向けて放出するために設置され、調整されている活性部分と、前記活性部分と接続され、電流を外部から前記活性部分へ供給するため、および、前記活性部分から放出された電流を外部に向けて放出するために設置され、調整されている少なくとも２つの電流導体と、略直方体の輪郭を有する角柱状の基本形を描き、前記活性部分を気体および液体が漏れないように包むカバーとが設けられている。本発明によると、前記カバーは、２つの平らなホイル部分と、周囲を取り囲んでおり、前記ホイル部分の縁を結合する接合部分とを有しており、前記接合部分は、前記活性部分を枠状に包囲し、かつ、最大の厚さの部分を有しており、前記部分においては、厚さは、一様に前記活性部分の厚さよりも大きい。セルブロックは、複数の前記電気的エネルギー貯蔵セルから構成されており、前記セルはその厚さ方向において積層されており、端子と共に電気的エネルギー貯蔵装置を形成し、前記装置は有利には車両内で使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的エネルギー貯蔵セルおよび複数の互いに接続された電気的エネルギー貯蔵セルから成るセルブロック、セルブロックを有する電気的エネルギー貯蔵装置、ならびに当該装置が装備された車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的エネルギーを貯蔵するためのバッテリ（一次貯蔵装置）および蓄電池（二次貯蔵装置）が知られている。当該貯蔵装置は、１つまたは複数の貯蔵セルから構成されており、当該セルにおいては、充電電流を印加するときには、電解質内もしくは電解質間のカソードおよびアノード間の電気化学的充電反応における電気的エネルギーが化学的エネルギーに変換されて貯蔵され、電気負荷を印加するときには、電気化学的放電反応における化学的エネルギーが電気的エネルギーに変換される。このとき一般的に、一次貯蔵装置は一回のみ充電され、放電後に処理されるが、二次貯蔵装置は複数の充放電サイクル（数百〜一万超サイクル）を許容する。このとき注意すべきなのは、時折蓄電池もバッテリと称されることである。例えば、知られているように度重なる充電サイクルを有する車両バッテリなどである。
【０００３】
近年、リチウム化合物に基づく一次および二次貯蔵装置が重要性を増している。当該貯蔵装置は、高いエネルギー密度と熱的安定性とを有しており、少量の自己放電において一定の電圧を供給し、いわゆるメモリ効果から免れている。
【０００４】
エネルギー貯蔵装置、特にリチウムバッテリおよびリチウム蓄電池を薄板形状で製造することが知られている。２００５年２月のグラーツ工科大学のＤｒ． Ｋ．−Ｃ． ＭｏｅｌｌｅｒおよびＤｒ． Ｍ． Ｗｉｎｔｅｒによる、無機化学技術実習のためのスクリプト「一次および再充電可能リチウムバッテリ」は、例えばキャッシュカードまたはスマートカード形状のリチウムイオンポリマーセルを示している。リチウムイオンセルの機能原理については、例えば前記スクリプトが参照される。このようなセルの場合、カソード材料、アノード材料、電流コレクタ、およびセパレータは、薄箔の形状において、適切な方法で積み重ねられ（積層され）、複合材料から成るカバーホイルに包まれる。カソードもしくはアノードの電流コレクタホイルに接続されている電流導体は、セルの縁において側方に突出している。
【０００５】
例えば特許文献１から知られているように、アノード対およびカソード対の数を変更することによって、このようなセルの容量を必要に応じて調節することができる。そこでは、カバーホイル内部の電流コレクタホイルの端部は、集約され、かつ、カバーホイルを垂直に貫通するリベットなどの接続手段によって、外側でカバーホイルに載置された棒状の電流導体に接続される。この外側に配置された電流導体は、やはり平型セルの縁で突出している。
【０００６】
特許文献２では、電流コレクタホイルの端部から分離した、棒状の電流導体も設けられている。しかし当該導体は、すでにカバーホイル内部で電流コレクタホイルの端部に接続されており、カバーホイルの溶接継目を通って再び外部に向かって導かれる。このとき、棒状の電流導体は、自由な選択において、平型セルの１つの縁で、しかしまたは、互いに向かい合う縁で突出している。
【０００７】
例えば特許文献３または特許文献４に記載されているように、複数の平型セルが１つの電池パックに積層される場合、このような場合は例えば自動車のバッテリでは、比較的高い電圧および容量が要求されるので規則的に必要になるのだが、個別セルの接続は一般的に上面で行われる。図１４は、特許文献３に記載された、セルスタック１０１内における、複数の平型で、直方体またはプレート状の個別セル１０２のアセンブリを示している。セル１０２のアノードＡおよびカソードＫから、向かい合う側面において、それぞれ接触タブ１０３．Ａ、１０３．Ｋが、セルの同一の上側縁の同一の平面（小幅面（Ｓｃｈｍａｌｓｅｉｔｅ））に接して、上に向かって突出している。このとき、各セル１０２のカソード接触タブ１０３．Ｋは直線状であるが、各セル１０２のアノード接触タブ１０３．Ａは、各セル１０２の略厚さ分（厚さよりも大きい場合もあり得る）だけ屈曲している。セルスタック１０１内では、それぞれ、アノードＡが右に、カソードＫが左に配置されたセル１０２が、アノードＡが左に、カソードＫが右に配置されたセル１０２の後に続いている。このような方法で、さらに付け加えることなく、それぞれの（屈曲した）アノード接触タブ１０３．Ａは、（直線状の）カソード接触タブ１０３．Ｋと接触するか、または少なくとも近づくので、これらのタブは互いに接続可能である。このようにして、直列接続が実現する。セル１０２は、互いに間隔を置いて配置され、力接続的または形状接続的に基板１０５上に固定されている。
【０００８】
基板１０５上での配置および固定は、注意深い調整と確かな固定とを必要とする。セルの分解には、個別のセル１０２を個別に取り外すことが必要である。セルの固定は下側領域でのみ行われるので、加速または振動の影響に際して、上側領域における接触タブの間に、セル１０２の慣性および弾性に基づいて形成された接続箇所には力学的負荷が与えられ得る。これは、ただわずかに緩く基板１０５に固定された場合に増大する。接触タブ１０３．Ａ、１０３．Ｋの接触面は比較的小さい。
【０００９】
まだ公開されていない開発から知られていることには、複数の薄型の直方体のガルバニセルが、１つまたは複数のスタックに集約され、それによって、その広がりが最大の側同士が対向または接触し、保持装置において接合される。このようなアセンブリは、もはや分解できない。
【００１０】
発明者には、印刷物では詳細に証明されていないアセンブリも知られている。当該アセンブリにおいては、複数の平型セルが、２つの終板間でスタックを形成しており、当該スタックは、終板間に延在するタイロッド（スタッド）によって一体化している。ここでは、貯蔵セルの内側領域に存在する活性部分に、少なからず圧力が加えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４７５８５２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１５６２２４２号明細書
【特許文献３】国際公開第２００８／１２８７６４号パンフレット
【特許文献４】特開平７‐２８２８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の課題は、平型の電気的エネルギー貯蔵セルおよび複数の当該セルから構成されるセルブロックを提供することにある。当該セルおよびセルブロックは、従来の型に対する選択肢を提供し、特に従来の型の欠点を回避するものである。
【００１３】
特に、本発明の課題は、ブロックを形成する際にセル間の確実な位置固定が可能であるような、平型の電気的エネルギー貯蔵セルを構成することにある。
【００１４】
本発明のさらなる課題は、平型の電気的エネルギー貯蔵セルから形成されるブロックが可能な限りコンパクトであり、活性領域が圧縮応力を受けることのないように、平型の電気的エネルギー貯蔵セルを構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本課題は、独立請求項１および２５の特徴によって解決される。本発明の有利なさらなる構成は、従属請求項の対象である。
【００１６】
本発明に係る電気的エネルギー貯蔵セルは、
外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気的エネルギーを外部に向けて放出するために設置され、調整されている活性部分と、
当該活性部分と接続され、電流を外部から当該活性部分へ供給するため、および、当該活性部分から放出された電流を外部に向けて放出するために設置され、調整されている少なくとも２つの電流導体と、
略直方体の輪郭を有する角柱状基本形（ｐｒｉｓｍａｔｉｓｃｈｅｎ Ｇｏｕｎｄｆｏｒｍ）を描き、当該活性部分を気体および液体が漏れないように包むカバーと、
を有している。当該カバーは、２つの平らなホイル部分と、周囲を取り囲んでおり、ホイル部分の縁を結合する接合部分とを有しており、当該接合部分は、当該活性部分を枠状に包囲し、かつ、最大の厚さの部分を有している。当該部分においては、機械的圧力を受けた場合の厚さも、一様に当該活性部分の厚さよりも大きい。
【００１７】
このような構成によって、電気的エネルギー貯蔵セル（以下、短縮して「セル」と呼ぶ）を積層し、活性部分に力学的作用を加えることなく、当該セルが、接合部分の最大厚さの部分で互いに接し合うことが可能になる。ホイル部分および接合部分のために適切な材料を選択する際、ならびに、ホイル部分と接合部分との間の接続プロセスにおいて、当該活性部分を電磁場の影響から保護し、当該カバーを、当該活性部分に存在する、および／または当該活性部分において生成される物質に対して耐性を有するように構成することも可能である。
【００１８】
好ましくは、少なくとも最大の厚さの部分における２つのホイル部分は、接合部分の向かい合う平面上に平らに載置されており、当該平面と密接して接続されている。このような方法によって確実に、ホイル部分は２つの平行な面において張られており、角柱状基本形の平面を形成する。
【００１９】
このようなセルから構成されたセルブロックの場合、セルはその厚さ方向において積層され、好ましくは少なくとも接合部分の最大厚さの領域に対応する領域において、積み重ねられる。このとき、当該セルは積層方向において、好ましくは圧力を加えて互いに締め付けることによって固定されている。したがって、それぞれのセルの活性部分に圧力を加えることなく、コンパクトかつ確実なアセンブリおよび個別セルの取り付けが可能である。
【００２０】
好ましくは、接合部分は、厚さ方向に延在する通過穴を、最大厚さの部分において有しており、ホイル部分は、当該通過穴と並んだ穴を有している。このようなセルから構成されたセルブロックにおいては、セルの締め付けによる固定は、全てのセルの通過穴を貫通して延在しているタイロッドを用いて行われる。このような方法で、セルブロックの特に容易かつコンパクトな構成が可能になる。セルの体積は、締め付けによる固定のために用いられるからである。当該セルは、少なくとも摩擦によって、位置が安定するように互いに固定されている。セルが互いに締め付けによって固定されるより前にすでに、タイロッドを通じて、通過穴と共に、セルの心出しが積層方向に対して垂直に行われる。これによって取り付けが容易になり、かつ、組立の際の締め付けによる固定が防止される。
【００２１】
特に好ましくはスリーブが設けられており、当該スリーブは、通過穴の長さの一部に渡って、それぞれ当該通過穴内で延在しており、接合部分の側面から突出している。好ましくは、スリーブの突起および通過穴内で開放されている長さは、ホイルの総合した厚さよりも大きく、複数のホイルの内１枚のホイルの厚さを含めた接合部分の最大厚さの半分よりも小さい。このようなセルをセルブロックに組み立てる際、それぞれスリーブのセルから突出した部分は、隣接するセルの接合部分の通過穴の開放された部分内に延在している。このような方法でセル同士の心出しが、タイロッドが挿入され、締め付けによって固定される前に、すでに組立に際して積層方向に対して垂直に行われる。このとき、タイロッドはスリーブを貫通しているので、確実に誘導されている。
【００２２】
別の選択肢として、接合部分は、厚さ方向において突出した突起を有している。突起のそれぞれ向かい合う側には、形状および大きさにおいて当該突起に対応しており、かつ、当該突起と厚さ方向において並んだ窪みが設けられている。ホイル部分は、当該突起もしくは窪みと並んだ、対応する形状および広がりの穴を有しており、好ましくは、当該突起の高さおよび当該窪みの深さは、ホイルの総合した厚さよりも大きく、複数のホイルの内１枚のホイルの厚さを含めた接合部分の最大厚さの半分よりも小さい。このようなセルをセルブロックに組み立てる際、それぞれセルの接合部分の１つの突起は、隣接するセルの接合部分の窪み内に延在している。このような方法で、セルの組立に際して、心出しが積層方向に対して垂直に行われる。
【００２３】
突起および窪みに加えて、接合部分は、最大厚さの部分において、厚さ方向に延在する通過穴を有していても良く、ホイル部分は当該通過穴と並んだ穴を有していても良い。好ましくは当該通過穴には、中央に並んだ突起もしくは窪みが設けられている。上記の方法において、タイロッドが通過穴を貫通して延在することによって、確実かつ省スペースかつ容易に、複数のセルを締め付けによって固定してセルブロックを形成することができる。
【００２４】
好ましくは、セルの電流導体は平らな断面を有しており、カバーから突出している。平らな断面を有し、突出した電流導体によって、セルブロック内部におけるセルのフィードスルーが特に容易に可能になる。それぞれ、セルの電流導体は、隣接するセルの電流導体に接続されており、当該セルがセルブロックの最初または最後のセルでない限りにおいて、当該セルのもう一方の電流導体は、もう一方の隣接するセルの電流導体に接続されている。
【００２５】
このとき、異なる極性の電流導体がつねに互いに接続されている場合、セルをセルブロック内で直列接続することが特に容易になる。
【００２６】
電流導体は、好ましくは、カバーによって画定される角柱状基本形の平面に対して平行に突出しており、特に好ましくは、カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う平面に接して延在している。このようなセルをセルブロック内で統合もしくは積層する場合、好ましくは当該セルは、つねに電流導体が、当該電流導体が接する平面で、セルブロックの積層方向において向かい合うように配置される。それによって、隣接するセルの接続されるべき電流導体は、つねに互いに最小の軸方向間隔において向かい合い、クランプまたはその他の適切な手段によって、容易に互いに接触することになる。
【００２７】
このとき、電流導体は、カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う小幅面から、または別の選択肢として、同じ小幅面から突出している。さらに、角柱状の構築物は、４つの同じ長さの小幅面を有する、すなわち積層方向もしくは角方向に対して横の断面において正方形に形成されるか、または、異なる長さの２対の向かい合う小幅面を有していても良い。電流導体は、より長い１対の小幅面から、またはより短い１対の小幅面から突出している。最終的な選択は、取り付け条件に従う。現在は、電流導体が、カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う小幅面から、かつ、より長い１対の小幅面から突出することが好まれている。
【００２８】
小幅面から第１および第２の電流導体が突出しているが、当該小幅面に沿った第１および第２の電流導体の広がりは、好ましくは、当該小幅面の長さの半分よりも大きい。このような方法で、電流導体間の接触面は特に大きく、境界抵抗は有利には小さくなる。
【００２９】
特に好ましくは、電流導体はそれぞれ、接合部分と複数のホイルの内１枚のホイルとの間を貫いて延在しており、これらと密接に接続されている。したがって、カバー内部の、セルの活性部分内部に配置された電極は、電流導体に接続可能であり、フィードスルーする、外側に位置する電流導体との密閉に関する問題が回避される。
【００３０】
特に好ましくは、電流導体はＬ字型の断面を有しており、その１つの辺は、活性部分の小幅面に接しており、そのもう１つの辺は、接合部分と複数のホイルの内の１枚との間を貫いて延在している。Ｌ字型断面によって、活性部分の小幅面は画定かつ安定化され、当該小幅面は、活性部分に作用することなく、接合部分のフレーム形状の内側に接する。
【００３１】
接合部分が付加的に、形状および大きさにおいて電流導体に適合したノッチを有している場合、平面の平らな外側輪郭が保障される。
【００３２】
本発明は、特に好ましくは、しかし限定されることなく、ガルバニセル、特に平型のガルバニ二次セルに適用される。当該セルにおいては、活性部分は、２種類の化学的に活性な材料、導電性材料、および分離層の積層した、場合によっては電解質材料が浸み込ませられたホイルパックから構成される。少なくとも１種類の化学的に活性な材料は、好ましくはリチウム化合物を含有しており、もう１種類の化学的に活性な材料は、好ましくはグラファイトを含有している。特に好ましくは、所望されない反応を回避するために、当該活性部分は真空にされる。
【００３３】
セルブロック内の最初のセルの自由な電流導体が端子と接続されており、セルブロック内の最後のセルの自由な電流導体がもう一方の端子と接続されている場合、有利には、当該セルブロックは電気的エネルギー貯蔵装置として利用可能である。
【００３４】
特に有利には、このような電気的エネルギー貯蔵装置は、車両内で用いられる。
【００３５】
本発明の前記およびさらなる特徴、課題、利点は、以下の図を用いた説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係るガルバニセルの構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図である。
【図２Ａ】図１の面ＩＩに沿ったフレーム部分の断面図である。
【図２Ｂ】図１の面ＩＩに沿った活性部分の断面図である。
【図３】図１の面ＩＩＩに沿ったフレーム部分の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るガルバニセルの、組み立てられた状態における斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るセルブロックの構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図である。
【図６】図５のセルブロックのいくつかのアセンブリを他の視点から見た拡大図である。
【図７】図５のセルブロックの組み立てた状態における斜視図である。
【図８】図７の構成部品ＶＩＩＩの拡大図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るガルバニセルの上側小幅面の斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係るガルバニセルの上側小幅面の斜視図である。
【図１１】第６の実施形態に係るガルバニセルの電気的アセンブリの斜視図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係るガルバニセルの上側小幅面の斜視図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態におけるフレーム部分の断面図であり、図３における上側部分に相当する図である。
【図１４】先行技術のセルブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図は概略的であり、本発明の理解にとって重要な特徴の再現に制限されていることに注意が必要である。また、図中に再現された寸法や大きさの関係は、図を明確にするためだけのものであり、限定的に理解されるべきものではないことにも注意が必要である。
【実施例１】
【００３８】
本発明の一実施形態として、以下に図１〜図３を用いて、ガルバニセルの説明を行う。このとき、図１は、ガルバニセル１の構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図であり、図２ａは、図１の面ＩＩに沿ったフレーム部分の断面を示し、図２ｂは、図２の面ＩＩに沿った活性部分の断面を示し、図３は、図１の面ＩＩＩに沿ったフレーム部分の断面を示す。ガルバニセル１は、本発明に係る電気的エネルギー貯蔵セルである。
【００３９】
図１によると、ガルバニセル１は、電気的アセンブリ２、フレーム部分４、および２枚のカバーホイル６から構成されている。当該電気的アセンブリは、ホイルパック８、アノード導体１０、およびカソード導体１２を有している。方向付けのために、図中には座標が示されている。その原点は、任意に、前面のカバーホイル６の中心に定められている。セル１の横方向は、横方向Ａにおける中心線によって定められており、セル１の垂直軸は、高さ方向Ｂにおける中心線によって定められており、同時にセルの厚さ方向でもあるセルの軸方向は、長手軸方向Ｃにおける中心線によって定められている。全ての軸は一点鎖線で示されている。正方向はそれぞれ矢印によって示されている。
【００４０】
図から明らかであるように、ホイルパック８は、略プレート状の輪郭を有しており、横方向（Ａ）における広がりは、垂直方向（Ｂ）における広がりよりも大きい。アノード導体１０は、導電性に優れた材料から形成されており、Ｌ字型の横断面を有する。アノード導体１０のＬ字型断面の短辺は、ホイルパック８の上側小幅面に取り付けられている。同様に、カソード導体１２も、導電性に優れた材料から形成されており、Ｌ字型の横断面を有しており、カソード導体のＬ字型断面の短辺は、ホイルパック８の下側小幅面に取り付けられている。したがって、アノード導体１０の長辺は、ホイルパック８の前方の平面と並んで上に向かって延在しており（正方向Ｂ）、カソード導体１２の長辺は、ホイルパック８の後方の平面と並んで下に向かって延在している（負方向Ｂ）。厚さ方向においてホイルパックに背向する側では、アノード導体およびカソード導体のＬ字型断面の長辺は、前方もしくは後方のカバーホイル６と接続するために、それぞれシールホイル１４のストリップを有している。ホイルパック８は、本発明に係るセルの活性部分を形成している。電流導体１０、１２には、銅、アルミニウム、またはその他の金属、またはそれらの合金などの知られている材料から選択される。接触を改善するために（境界抵抗を減少させるために）、および／または腐食を防止するために、電流導体１０、１２には銀めっきまたは金めっきを行っても良い。
【００４１】
フレーム部分４は、２つの垂直方向の棒１６と、２つの水平方向の棒１８とを有しており、当該棒は１つのフレームを形成している。当該フレームの内側輪郭は、ホイルパック８の外側輪郭に適応している。上側の水平方向の棒１８は、横断面がＬ字型のノッチ２０を有しており、当該ノッチは、内側面において、および、前方のカバーホイル６の方向を向いた側において（正方向Ｃ）、その厚さを減少させる。下側の水平な棒１８はノッチ２０を有しており、当該ノッチは、内側面において、および、後方のカバーホイルに対向する側において（負方向Ｃ）、その厚さを減少させる。ノッチ２０の形状は、アノード導体１０およびカソード導体１２のＬ字型断面を受容するように定められる。
【００４２】
フレーム部分４は、本発明に係る接合部分であり、フレーム部分４の垂直方向の棒１６および水平方向の棒１８の、ノッチ２０を有さない部分は、本発明における最大厚さの部分である。フレーム部分４の材料は、導電性を有さず、十分なねじり剛性を有しているので、軸方向の圧力を加えても（軸Ｃ方向）、最大厚さの部分は、電気的アセンブリ２よりも依然としてより厚く、フレーム部分４はその形状を安定的に維持している。材料としては、様々なプラスチック、セラミックス、および商用ガラスが考えられる。
【００４３】
前方の平面（正方向Ｃ）では、フレーム部分４は、最大厚さの部分において心出しニップル２０を有しており、心出しニップル２０は、カバーホイル６において心出し穴２４と並んでいる。明確にするために、図中では、セル１の左側（負方向Ａ）における心出しニップル２２および心出し穴２４の軸Ｆ、Ｆ’が示されている。図２Ａおよび図２Ｂには、フレーム部分４もしくは電気的アセンブリ２が、面ＩＩに沿って断面で示されており、面ＩＩは、軸Ｂおよび軸Ｃによって張られている（軸方向における垂直な中心面）。図示されているように、フレーム部分４は、その最大厚さの部分において、厚さＴを有している。当該厚さは、電気的アセンブリ２の厚さｔ、特にそのホイルパック８の厚さｔよりも大きい。図２Ｂには、ホイルパック８の領域における構造が概略的に示されている。アノード面（アノード導電ホイル）２６の電流コレクタホイルは、アノード導体１０と接続され、かつ、カソード面（カソード導電ホイル）２８の電流コレクタホイルと交互に配置されており、当該電流コレクタホイルは、カソード導体１２と接続されている。その間に配置されている、アノード面およびカソード面の化学的に活性な材料のホイルと、ホイルスタック８内部のセパレータホイルとは、明確にするために、図中では省略されている。
【００４４】
図３は、図１の面ＩＩＩに沿ったフレーム部分４の断面を示したものであり、面ＩＩＩは面ＩＩに対して平行であり、かつ、両方の左側の心出し穴２４および心出しニップル２２を通って延在している（図１の軸Ｆ、Ｆ’、Ｅを参照）。当該断面は、定義に従って、フレーム部分４の左側の垂直方向の棒１６を通って延在しているが、上側領域および下側領域は、任意にそれぞれ水平方向の棒１８にも配設され得る。図から明らかなように、それぞれ通過穴３０は、心出しニップル２２と並んで延在しており、フレーム部分４の、心出しニップル２２に向かい合う平面上には、それぞれ窪み３２が設けられている。当該窪みは、心出しニップル２２を受容できるように寸法が決定されている。
【００４５】
セル１を組み立てるために（図１を参照）、電気的アセンブリ２はフレーム部分４に挿入されるので、アノード導体１０およびカソード導体１２のＬ字型断面は、フレーム部分４のノッチ２０内に収まっている。図から明らかなように、この目的のために、電気的アセンブリ２およびフレーム部分４は、まず互いに対して傾斜（ｖｅｒｋｉｐｐｔ）させられなければならない。それによって、例えばカソード導体１２は、フレーム部分４の開口部を貫通する。電気的アセンブリ２がフレーム部分４内に挿入されると同時に、心出し穴２４を有する前方のカバーホイル６は、フレーム部分４の心出しニップル２２に合わせて、当該フレーム部分に載置され、例えば適した接着、溶接、またはその他の付着方法によって密接に結合される。このとき、アノード導体１０上のシールホイル１４のストリップは、アノード導体１０とカバーホイル６との間を接続するために用いられる。最終的に、後方のカバーホイル６は、フレーム部分４の後方平面に載置される。心出し穴２４は、窪み３２と並んで、前方カバーホイル６の場合と同じように、フレーム部分４およびカソード導体１２と接続される。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るガルバニセル１’の、組み立てられた状態における斜視図である。第２の実施形態のガルバニセル１’は、構造においては、第１の実施形態に係る上述のセル１と同じであるが、電流導体１０、１２が、セル１’のより長い小幅面からではなく、より短い小幅面から延在している点が異なっている。
【００４７】
本発明の第３の実施形態として、以下に、図５〜図８を用いて、セルブロック３４について説明を行う。このとき、図５は、セルブロック３４の構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図であり、図６は、セルブロック３４のいくつかのアセンブリを他の視点から見た拡大図であり、図７は、セルブロック３４の組み立てた状態における斜視図であり、図８は、図７の構成部品ＶＩＩＩの拡大図である。
【００４８】
図５に示したように、セルブロック３４は、第１の実施形態に係る１０個の個別ガルバニセル１ｉ〜１ｘ、４つのボルト３６、８つの座金３８、および４つのナット４０から構成されている。このとき、各偶数番目のセル１ｉｉおよび１ｘは、図１の図に対応するように配置されている。すなわち、図中、偶数番目のセル１ｉｉ〜１ｘにおいては、アノード導体１０が上側かつ観察者に対向する側に存在するのに対して、セルブロック内のカソード導体１２は、下側かつ観察者に背向する側に存在している（図では、偶数番目セル１ｉｉ〜１ｘの下側に位置するカソード導体１２は、その前に位置するセルによって隠されている）。それに対して、奇数番目のセル１ｉ〜１ｉｘは、図１の図に対して、軸Ｃを中心に１８０度回転した方向に配置されている。すなわち、当該セルにおいては、セルブロック内のカソード導体１２は、上側かつ観察者に背向する側に存在しているが、セルブロック内のアノード導体１０は、下側かつ観察者に対向する側に存在している。このような方法で、それぞれの奇数番目のセル、例えばセル１ｉのカソード導体１２は、次の偶数番目のセル、つまり選択された例ではセル１ｉｉのアノード導体１０と、積層方向において直接隣で向かい合っている。偶数番目のセル１ｉｉのカソード導体１０と、次の奇数番目のセル、ここではつまりセル１ｉｉｉのカソード導体１２との間には、２つのフレーム部分４の略厚さ分の間隔が形成されている。偶数番目のセル１ｉｉのカソード導体１２は、次の奇数番目のセル、ここではつまりセル１ｉｉｉのアノード導体と、セルブロックの下側面で、積層方向において、直接向かい合っている。奇数番目のセル１ｉｉｉのアノード導体１０と、次の偶数番目のセル１ｉｖのカソード導体１０との間にもやはり、２つのフレーム部分４の略厚さ分の間隔が形成されている。これは最後のセル１ｉｘ、１ｘまで続く。言い換えると、セルの序数が１ｉから１ｘへと上がっていく方向では、積層方向において、それぞれカソード導体１２とアノード導体１０とが互いに直接向かい合っているが、アノード導体１０と次のカソード導体１２との間には、顕著な間隔が形成されている。さらに指摘すべきことには、最初のセル１ｉにおいては、アノード導体１０は、スタック３４の前方端面でアクセス可能であるが、最後のセル１ｘにおいては、カソード導体１２は、セルスタック３４の後方端面でアクセス可能である。
【００４９】
さらに明らかなことに、ボルト３６は、個別セル１のフレーム部分４の通過穴３０およびカバーホイル６の通過穴２４を貫通して延在しており（例えば図５の軸Ｆ、Ｆ’を参照）、座金３８を介してナット４０によって固定されている。
【００５０】
以上、本発明を、具体的な実施例を用いて、その重要な特徴について説明してきたが、本発明は当該実施例に限定されるものではなく、請求項によって定められた程度および範囲内で一部変更を加えることが可能である。
【００５１】
例えば、第３の実施形態に係るセルブロック３４内のセルは、ボルト、座金、およびナットを用いて、締め付けによって固定されている。当該固定方法は単なる例として理解されるべきものであり、場合によっては適切なプレス板によるリベット接合なども可能である。セルスタック３４の容易な分解が所望されているが、ボルト連結が有利である場合、接続もしくは締め付けによる固定の解除を行うことができない適用事例において、上記のリベット接合のような解除不能な接続が好まれる場合があり得る。
【００５２】
セル１のフレーム状シール接合部分内の通過穴を貫通して延在するクランプ要素を用いたセルスタックの締め付けによる固定は、単なる例として理解されるべきものである。締め付けによる固定は、外部から取り付けられたクリップまたはスリーブによっても行われる。
【００５３】
図１に示されたフレーム部分４の形状も一例である。本発明の機能方法にとって重要なことは、パウチセルのシール接合部分が、枠状に形成されており、当該セルの活性部分を包囲しており、少なくとも当該セルに外部から軸方向の圧力が加えられることが予測される箇所において、当該活性部分よりも厚いことである。
【００５４】
電気的アセンブリ２、つまり電極パック８および導体１０、１２の構成および形状は、図１および図２Ｂに単に例として示されているのであって、要求に適応させることができる。導体１０、１２は異なる断面を有していても良いし、電極２６、２８の数は完全に任意で決定できる。電流導体１０、１２に関する部分的な変更の例は、図９から図１２に示されている。
【００５５】
導体１０、１２の位置を要求に応じて変更することができる。例えば、図９または図１０に示したように、両方の導体１０、１２を、セルの小幅面の内の１つに配置することが考えられる。その利点は、導体を傷つけることなく、セルを底面で置くことができる点にある。第４の実施形態に係るセルにおいては、図９によると、アノード導体１０およびカソード導体１２が、当該セルの向かい合う平面に接して配置されているが、第５の実施形態に係るセルの場合、図１０によると、アノード導体１０およびカソード導体１２は、上側小幅面の中央に並んで配置されている。接続は、適切に構成された接触クリップによって行われる。
【００５６】
図１１には、第６の実施形態が示されている。ここでも、両方の導体１０、１２は、その自由端で、電気的アセンブリ２の小幅面に沿って延在しているが、しかしながらそれぞれ、全幅に渡っており、向かい合う平面と並んでいる。このとき、導体の内の１つは（当該図ではアノード導体１０）ホイルスタック８全体を取り囲んでいる。当該実施形態に係るアセンブリには、スタック内でセルが交互に配置されることによって、直に隣接する電流導体との直流接続が実現されるという利点がある。
【００５７】
図１２に示された第７の実施形態においても、第１から第６までの実施形態のように接続することが可能であるが、電流導体１０、１２によってホイルスタック８を取り囲むことは回避される。当該実施形態においては、Ｌ字型断面を有する２つの電流導体１０、１２が、ホイルスタック８の同一の小幅面に配置されており、導体１０、１２のＬ字型断面の、ホイルスタック８に対向する辺のそれぞれ一部は、互いにかみ合うような形で、切り込みが設けられている。図中、アノード導体１０は、単に断面を明らかにするために中断された形で示されていることに注意が必要である。実際には、アノード導体１０も中断のない断面である。
【００５８】
図１３には第８の実施形態が示されている。図１３の描写は図３の描写に対応するが、フレーム部分４の上半分のみが示されている。当該実施形態においては、心出しニップル２２の代わりに、穴４４に挿入された心出しスリーブ４２が設けられている。このとき、心出しスリーブ４２は、第１の実施形態における心出しニップル２２および通過穴３０の機能（図３を参照）を果たし、穴４４は、さらに、心出しスリーブ４２を受容するために、第１の実施形態における窪み３２の役割を果たしている。単独の通過穴または外側に配置された要素を通じて、セル１の締め付けによる固定が行われる場合、スリーブの変わりに、心出しピンを用いることも可能である（詳細は図示されていない）。
【００５９】
第４から第８の実施形態は、第１または第２の実施形態を一部変更したものである。第１または第２の実施形態に関する説明は、当該変更によって不可能にならない限りは、第４から第８の実施形態に例外なく適用可能である。
【００６０】
本発明は、電気的エネルギーを貯蔵および放出するためのあらゆる種類の貯蔵セルに適しているが、特に任意の種類の電気化学的一次セルおよび二次セルに適している。特に好ましいのは、本発明を平型のリチウムイオン電池と、当該電池から構成されるセルブロックとに適用することである。
【００６１】
上記の説明に基づくセルブロックは、最初もしくは最後のセル１ｉ、１ｘの自由な電流導体１０、１２と接続されている端子、および任意のハウジングと共に、バッテリまたは蓄電池を形成する。当該バッテリまたは蓄電池は、車両内またはその他の技術的利用において、電気系統の供給または電気的駆動のために利用可能である。このようなバッテリまたは蓄電池は、本発明における電気的エネルギー貯蔵装置である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１’ ガルバニセル
２ 電気的アセンブリ
４ フレーム部分（接合部分）
６ カバーホイル（ホイル部分）
８ ホイルパック（活性部分）
１０ アノード導体
１２ カソード導体
１４ シールホイル
１６ 垂直方向の棒
１８ 水平方向の棒
２０ ノッチ
２２ 心出しニップル
２４ 心出し穴
２６ アノード導体ホイル
２８ カソード導体ホイル
３０ 通過穴
３２ 窪み
３４ セルブロック
３６ ボルト
３８ 座金
４０ ナット
４２ 心出しスリーブ
４４ 穴
１０１ （先行技術：セルスタック）
１０２ （先行技術：セル）
１０３ （先行技術：接触タブ）
１０５ （先行技術：基板）
Ａ 横方向における中心軸（先行技術：アノード）
Ｂ 高さ方向における中心軸
Ｃ 長手軸方向における水平中心軸
Ｄ、Ｄ’ 側面方向における２４を通過する水平軸
Ｅ ２４を通過する垂直軸
Ｆ、Ｆ’ 長手軸方向における２２、２４を通過する水平軸
ｉ,…,ｘ １に関する添え字
ＩＩ 面Ｂ‐Ｃ
ＩＩＩ 面Ｅ‐Ｆ／Ｆ’
Ｋ （先行技術：カソード）
ｔ ２の全幅
Ｔ ４の全幅
当該参照符号リストは明細書の一部であることを明記しておく。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的エネルギー貯蔵セルおよび複数の互いに接続された電気的エネルギー貯蔵セルから成るセルブロック、セルブロックを有する電気的エネルギー貯蔵装置、ならびに当該装置が装備された車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的エネルギーを貯蔵するためのバッテリ（一次貯蔵装置）および蓄電池（二次貯蔵装置）が知られている。当該貯蔵装置は、１つまたは複数の貯蔵セルから構成されており、当該セルにおいては、充電電流を印加するときには、電解質内もしくは電解質間のカソードおよびアノード間の電気化学的充電反応における電気的エネルギーが化学的エネルギーに変換されて貯蔵され、電気負荷を印加するときには、電気化学的放電反応における化学的エネルギーが電気的エネルギーに変換される。このとき一般的に、一次貯蔵装置は一回のみ充電され、放電後に処理されるが、二次貯蔵装置は複数の充放電サイクル（数百〜一万超サイクル）を許容する。このとき注意すべきなのは、時折蓄電池もバッテリと称されることである。例えば、知られているように度重なる充電サイクルを有する車両バッテリなどである。
【０００３】
近年、リチウム化合物に基づく一次および二次貯蔵装置が重要性を増している。当該貯蔵装置は、高いエネルギー密度と熱的安定性とを有しており、少量の自己放電において一定の電圧を供給し、いわゆるメモリ効果から免れている。
【０００４】
エネルギー貯蔵装置、特にリチウムバッテリおよびリチウム蓄電池を薄板形状で製造することが知られている。２００５年２月のグラーツ工科大学のＤｒ． Ｋ．−Ｃ． ＭｏｅｌｌｅｒおよびＤｒ． Ｍ． Ｗｉｎｔｅｒによる、無機化学技術実習のためのスクリプト「一次および再充電可能リチウムバッテリ」は、例えばキャッシュカードまたはスマートカード形状のリチウムイオンポリマーセルを示している。リチウムイオンセルの機能原理については、例えば前記スクリプトが参照される。このようなセルの場合、カソード材料、アノード材料、電流コレクタ、およびセパレータは、薄箔の形状において、適切な方法で積み重ねられ（積層され）、複合材料から成るカバーホイルに包まれる。カソードもしくはアノードの電流コレクタホイルに接続されている電流導体は、セルの縁において側方に突出している。
【０００５】
例えば特許文献１から知られているように、アノード対およびカソード対の数を変更することによって、このようなセルの容量を必要に応じて調節することができる。そこでは、カバーホイル内部の電流コレクタホイルの端部は、集約され、かつ、カバーホイルを垂直に貫通するリベットなどの接続手段によって、外側でカバーホイルに載置された棒状の電流導体に接続される。この外側に配置された電流導体は、やはり平型セルの縁で突出している。
【０００６】
特許文献２では、電流コレクタホイルの端部から分離した、棒状の電流導体も設けられている。しかし当該導体は、すでにカバーホイル内部で電流コレクタホイルの端部に接続されており、カバーホイルの溶接継目を通って再び外部に向かって導かれる。このとき、棒状の電流導体は、自由な選択において、平型セルの１つの縁で、しかしまたは、互いに向かい合う縁で突出している。
【０００７】
例えば特許文献３または特許文献４に記載されているように、複数の平型セルが１つの電池パックに積層される場合、このような場合は例えば自動車のバッテリでは、比較的高い電圧および容量が要求されるので規則的に必要になるのだが、個別セルの接続は一般的に上面で行われる。図１４は、特許文献３に記載された、セルスタック１０１内における、複数の平型で、直方体またはプレート状の個別セル１０２のアセンブリを示している。セル１０２のアノードＡおよびカソードＫから、向かい合う側面において、それぞれ接触タブ１０３．Ａ、１０３．Ｋが、セルの同一の上側縁の同一の平面（小幅面（Ｓｃｈｍａｌｓｅｉｔｅ））に接して、上に向かって突出している。このとき、各セル１０２のカソード接触タブ１０３．Ｋは直線状であるが、各セル１０２のアノード接触タブ１０３．Ａは、各セル１０２の略厚さ分（厚さよりも大きい場合もあり得る）だけ屈曲している。セルスタック１０１内では、それぞれ、アノードＡが右に、カソードＫが左に配置されたセル１０２が、アノードＡが左に、カソードＫが右に配置されたセル１０２の後に続いている。このような方法で、さらに付け加えることなく、それぞれの（屈曲した）アノード接触タブ１０３．Ａは、（直線状の）カソード接触タブ１０３．Ｋと接触するか、または少なくとも近づくので、これらのタブは互いに接続可能である。このようにして、直列接続が実現する。セル１０２は、互いに間隔を置いて配置され、力接続的または形状接続的に基板１０５上に固定されている。
【０００８】
基板１０５上での配置および固定は、注意深い調整と確かな固定とを必要とする。セルの分解には、個別のセル１０２を個別に取り外すことが必要である。セルの固定は下側領域でのみ行われるので、加速または振動の影響に際して、上側領域における接触タブの間に、セル１０２の慣性および弾性に基づいて形成された接続箇所には力学的負荷が与えられ得る。これは、ただわずかに緩く基板１０５に固定された場合に増大する。接触タブ１０３．Ａ、１０３．Ｋの接触面は比較的小さい。
【０００９】
まだ公開されていない開発から知られていることには、複数の薄型の直方体のガルバニセルが、１つまたは複数のスタックに集約され、それによって、その広がりが最大の側同士が対向または接触し、保持装置において接合される。このようなアセンブリは、もはや分解できない。
【００１０】
発明者には、印刷物では詳細に証明されていないアセンブリも知られている。当該アセンブリにおいては、複数の平型セルが、２つの終板間でスタックを形成しており、当該スタックは、終板間に延在するタイロッド（スタッド）によって一体化している。ここでは、貯蔵セルの内側領域に存在する活性部分に、少なからず圧力が加えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４７５８５２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１５６２２４２号明細書
【特許文献３】国際公開第２００８／１２８７６４号パンフレット
【特許文献４】特開平７‐２８２８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の課題は、平型の電気的エネルギー貯蔵セルおよび複数の当該セルから構成されるセルブロックを提供することにある。当該セルおよびセルブロックは、従来の型に対する選択肢を提供し、特に従来の型の欠点を回避するものである。
【００１３】
特に、本発明の課題は、ブロックを形成する際にセル間の確実な位置固定が可能であるような、平型の電気的エネルギー貯蔵セルを構成することにある。
【００１４】
本発明のさらなる課題は、平型の電気的エネルギー貯蔵セルから形成されるブロックが可能な限りコンパクトであり、活性領域が圧縮応力を受けることのないように、平型の電気的エネルギー貯蔵セルを構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本課題は、独立請求項１および２５の特徴によって解決される。本発明の有利なさらなる構成は、従属請求項の対象である。
【００１６】
本発明に係る電気的エネルギー貯蔵セルは、
外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気的エネルギーを外部に向けて放出するために設置され、調整されている活性部分と、
当該活性部分と接続され、電流を外部から当該活性部分へ供給するため、および、当該活性部分から放出された電流を外部に向けて放出するために設置され、調整されている少なくとも２つの電流導体と、
略直方体の輪郭を有する角柱状基本形（ｐｒｉｓｍａｔｉｓｃｈｅｎ Ｇｏｕｎｄｆｏｒｍ）を描き、当該活性部分を気体および液体が漏れないように包むカバーと、
を有している。当該カバーは、２つの平らなホイル部分と、周囲を取り囲んでおり、ホイル部分の縁を結合する接合部分とを有しており、当該接合部分は、当該活性部分を枠状に包囲し、かつ、最大の厚さの部分を有している。当該部分においては、機械的圧力を受けた場合の厚さも、一様に当該活性部分の厚さよりも大きい。
【００１７】
このような構成によって、電気的エネルギー貯蔵セル（以下、短縮して「セル」と呼ぶ）を積層し、活性部分に力学的作用を加えることなく、当該セルが、接合部分の最大厚さの部分で互いに接し合うことが可能になる。ホイル部分および接合部分のために適切な材料を選択する際、ならびに、ホイル部分と接合部分との間の接続プロセスにおいて、当該活性部分を電磁場の影響から保護し、当該カバーを、当該活性部分に存在する、および／または当該活性部分において生成される物質に対して耐性を有するように構成することも可能である。
【００１８】
好ましくは、少なくとも最大の厚さの部分における２つのホイル部分は、接合部分の向かい合う平面上に平らに載置されており、当該平面と密接して接続されている。このような方法によって確実に、ホイル部分は２つの平行な面において張られており、角柱状基本形の平面を形成する。
【００１９】
このようなセルから構成されたセルブロックの場合、セルはその厚さ方向において積層され、好ましくは少なくとも接合部分の最大厚さの領域に対応する領域において、積み重ねられる。このとき、当該セルは積層方向において、好ましくは圧力を加えて互いに締め付けることによって固定されている。したがって、それぞれのセルの活性部分に圧力を加えることなく、コンパクトかつ確実なアセンブリおよび個別セルの取り付けが可能である。
【００２０】
好ましくは、接合部分は、厚さ方向に延在する通過穴を、最大厚さの部分において有しており、ホイル部分は、当該通過穴と並んだ穴を有している。このようなセルから構成されたセルブロックにおいては、セルの締め付けによる固定は、全てのセルの通過穴を貫通して延在しているタイロッドを用いて行われる。このような方法で、セルブロックの特に容易かつコンパクトな構成が可能になる。セルの体積は、締め付けによる固定のために用いられるからである。当該セルは、少なくとも摩擦によって、位置が安定するように互いに固定されている。セルが互いに締め付けによって固定されるより前にすでに、タイロッドを通じて、通過穴と共に、セルの心出しが積層方向に対して垂直に行われる。これによって取り付けが容易になり、かつ、組立の際の締め付けによる固定が防止される。
【００２１】
特に好ましくはスリーブが設けられており、当該スリーブは、通過穴の長さの一部に渡って、それぞれ当該通過穴内で延在しており、接合部分の側面から突出している。好ましくは、スリーブの突起および通過穴内で開放されている長さは、ホイルの総合した厚さよりも大きく、複数のホイルの内１枚のホイルの厚さを含めた接合部分の最大厚さの半分よりも小さい。このようなセルをセルブロックに組み立てる際、それぞれスリーブのセルから突出した部分は、隣接するセルの接合部分の通過穴の開放された部分内に延在している。このような方法でセル同士の心出しが、タイロッドが挿入され、締め付けによって固定される前に、すでに組立に際して積層方向に対して垂直に行われる。このとき、タイロッドはスリーブを貫通しているので、確実に誘導されている。
【００２２】
別の選択肢として、接合部分は、厚さ方向において突出した突起を有している。突起のそれぞれ向かい合う側には、形状および大きさにおいて当該突起に対応しており、かつ、当該突起と厚さ方向において並んだ窪みが設けられている。ホイル部分は、当該突起もしくは窪みと並んだ、対応する形状および広がりの穴を有しており、好ましくは、当該突起の高さおよび当該窪みの深さは、ホイルの総合した厚さよりも大きく、複数のホイルの内１枚のホイルの厚さを含めた接合部分の最大厚さの半分よりも小さい。このようなセルをセルブロックに組み立てる際、それぞれセルの接合部分の１つの突起は、隣接するセルの接合部分の窪み内に延在している。このような方法で、セルの組立に際して、心出しが積層方向に対して垂直に行われる。
【００２３】
突起および窪みに加えて、接合部分は、最大厚さの部分において、厚さ方向に延在する通過穴を有していても良く、ホイル部分は当該通過穴と並んだ穴を有していても良い。好ましくは当該通過穴には、中央に並んだ突起もしくは窪みが設けられている。上記の方法において、タイロッドが通過穴を貫通して延在することによって、確実かつ省スペースかつ容易に、複数のセルを締め付けによって固定してセルブロックを形成することができる。
【００２４】
好ましくは、セルの電流導体は平らな断面を有しており、カバーから突出している。平らな断面を有し、突出した電流導体によって、セルブロック内部におけるセルのフィードスルーが特に容易に可能になる。それぞれ、セルの電流導体は、隣接するセルの電流導体に接続されており、当該セルがセルブロックの最初または最後のセルでない限りにおいて、当該セルのもう一方の電流導体は、もう一方の隣接するセルの電流導体に接続されている。
【００２５】
このとき、異なる極性の電流導体がつねに互いに接続されている場合、セルをセルブロック内で直列接続することが特に容易になる。
【００２６】
電流導体は、好ましくは、カバーによって画定される角柱状基本形の平面に対して平行に突出しており、特に好ましくは、カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う平面に接して延在している。このようなセルをセルブロック内で統合もしくは積層する場合、好ましくは当該セルは、つねに電流導体が、当該電流導体が接する平面で、セルブロックの積層方向において向かい合うように配置される。それによって、隣接するセルの接続されるべき電流導体は、つねに互いに最小の軸方向間隔において向かい合い、クランプまたはその他の適切な手段によって、容易に互いに接触することになる。
【００２７】
このとき、電流導体は、カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う小幅面から、または別の選択肢として、同じ小幅面から突出している。さらに、角柱状の構築物は、４つの同じ長さの小幅面を有する、すなわち積層方向もしくは角方向に対して横の断面において正方形に形成されるか、または、異なる長さの２対の向かい合う小幅面を有していても良い。電流導体は、より長い１対の小幅面から、またはより短い１対の小幅面から突出している。最終的な選択は、取り付け条件に従う。現在は、電流導体が、カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う小幅面から、かつ、より長い１対の小幅面から突出することが好まれている。
【００２８】
小幅面から第１および第２の電流導体が突出しているが、当該小幅面に沿った第１および第２の電流導体の広がりは、好ましくは、当該小幅面の長さの半分よりも大きい。このような方法で、電流導体間の接触面は特に大きく、境界抵抗は有利には小さくなる。
【００２９】
特に好ましくは、電流導体はそれぞれ、接合部分と複数のホイルの内１枚のホイルとの間を貫いて延在しており、これらと密接に接続されている。したがって、カバー内部の、セルの活性部分内部に配置された電極は、電流導体に接続可能であり、フィードスルーする、外側に位置する電流導体との密閉に関する問題が回避される。
【００３０】
特に好ましくは、電流導体はＬ字型の断面を有しており、その１つの辺は、活性部分の小幅面に接しており、そのもう１つの辺は、接合部分と複数のホイルの内の１枚との間を貫いて延在している。Ｌ字型断面によって、活性部分の小幅面は画定かつ安定化され、当該小幅面は、活性部分に作用することなく、接合部分のフレーム形状の内側に接する。
【００３１】
接合部分が付加的に、形状および大きさにおいて電流導体に適合したノッチを有している場合、平面の平らな外側輪郭が保障される。
【００３２】
本発明は、特に好ましくは、しかし限定されることなく、ガルバニセル、特に平型のガルバニ二次セルに適用される。当該セルにおいては、活性部分は、２種類の化学的に活性な材料、導電性材料、および分離層の積層した、場合によっては電解質材料が浸み込ませられたホイルパックから構成される。少なくとも１種類の化学的に活性な材料は、好ましくはリチウム化合物を含有しており、もう１種類の化学的に活性な材料は、好ましくはグラファイトを含有している。特に好ましくは、所望されない反応を回避するために、当該活性部分は真空にされる。
【００３３】
セルブロック内の最初のセルの自由な電流導体が端子と接続されており、セルブロック内の最後のセルの自由な電流導体がもう一方の端子と接続されている場合、有利には、当該セルブロックは電気的エネルギー貯蔵装置として利用可能である。
【００３４】
特に有利には、このような電気的エネルギー貯蔵装置は、車両内で用いられる。
【００３５】
本発明の前記およびさらなる特徴、課題、利点は、以下の図を用いた説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係るガルバニセルの構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図である。
【図２Ａ】図１の面ＩＩに沿ったフレーム部分の断面図である。
【図２Ｂ】図１の面ＩＩに沿った活性部分の断面図である。
【図３】図１の面ＩＩＩに沿ったフレーム部分の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るガルバニセルの、組み立てられた状態における斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るセルブロックの構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図である。
【図６】図５のセルブロックのいくつかのアセンブリを他の視点から見た拡大図である。
【図７】図５のセルブロックの組み立てた状態における斜視図である。
【図８】図７の構成部品ＶＩＩＩの拡大図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るガルバニセルの上側小幅面の斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係るガルバニセルの上側小幅面の斜視図である。
【図１１】第６の実施形態に係るガルバニセルの電気的アセンブリの斜視図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係るガルバニセルの上側小幅面の斜視図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態におけるフレーム部分の断面図であり、図３における上側部分に相当する図である。
【図１４】先行技術のセルブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図は概略的であり、本発明の理解にとって重要な特徴の再現に制限されていることに注意が必要である。また、図中に再現された寸法や大きさの関係は、図を明確にするためだけのものであり、限定的に理解されるべきものではないことにも注意が必要である。
【実施例１】
【００３８】
本発明の一実施形態として、以下に図１〜図３を用いて、ガルバニセルの説明を行う。このとき、図１は、ガルバニセル１の構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図であり、図２ａは、図１の面ＩＩに沿ったフレーム部分の断面を示し、図２ｂは、図２の面ＩＩに沿った活性部分の断面を示し、図３は、図１の面ＩＩＩに沿ったフレーム部分の断面を示す。ガルバニセル１は、本発明に係る電気的エネルギー貯蔵セルである。
【００３９】
図１によると、ガルバニセル１は、電気的アセンブリ２、フレーム部分４、および２枚のカバーホイル６から構成されている。当該電気的アセンブリは、ホイルパック８、アノード導体１０、およびカソード導体１２を有している。方向付けのために、図中には座標が示されている。その原点は、任意に、前面のカバーホイル６の中心に定められている。セル１の横方向は、横方向Ａにおける中心線によって定められており、セル１の垂直軸は、高さ方向Ｂにおける中心線によって定められており、同時にセルの厚さ方向でもあるセルの軸方向は、長手軸方向Ｃにおける中心線によって定められている。全ての軸は一点鎖線で示されている。正方向はそれぞれ矢印によって示されている。
【００４０】
図から明らかであるように、ホイルパック８は、略プレート状の輪郭を有しており、横方向（Ａ）における広がりは、垂直方向（Ｂ）における広がりよりも大きい。アノード導体１０は、導電性に優れた材料から形成されており、Ｌ字型の横断面を有する。アノード導体１０のＬ字型断面の短辺は、ホイルパック８の上側小幅面に取り付けられている。同様に、カソード導体１２も、導電性に優れた材料から形成されており、Ｌ字型の横断面を有しており、カソード導体のＬ字型断面の短辺は、ホイルパック８の下側小幅面に取り付けられている。したがって、アノード導体１０の長辺は、ホイルパック８の前方の平面と並んで上に向かって延在しており（正方向Ｂ）、カソード導体１２の長辺は、ホイルパック８の後方の平面と並んで下に向かって延在している（負方向Ｂ）。厚さ方向においてホイルパックに背向する側では、アノード導体およびカソード導体のＬ字型断面の長辺は、前方もしくは後方のカバーホイル６と接続するために、それぞれシールホイル１４のストリップを有している。ホイルパック８は、本発明に係るセルの活性部分を形成している。電流導体１０、１２には、銅、アルミニウム、またはその他の金属、またはそれらの合金などの知られている材料から選択される。接触を改善するために（境界抵抗を減少させるために）、および／または腐食を防止するために、電流導体１０、１２には銀めっきまたは金めっきを行っても良い。
【００４１】
フレーム部分４は、２つの垂直方向の棒１６と、２つの水平方向の棒１８とを有しており、当該棒は１つのフレームを形成している。当該フレームの内側輪郭は、ホイルパック８の外側輪郭に適応している。上側の水平方向の棒１８は、横断面がＬ字型のノッチ２０を有しており、当該ノッチは、内側面において、および、前方のカバーホイル６の方向を向いた側において（正方向Ｃ）、その厚さを減少させる。下側の水平な棒１８はノッチ２０を有しており、当該ノッチは、内側面において、および、後方のカバーホイルに対向する側において（負方向Ｃ）、その厚さを減少させる。ノッチ２０の形状は、アノード導体１０およびカソード導体１２のＬ字型断面を受容するように定められる。
【００４２】
フレーム部分４は、本発明に係る接合部分であり、フレーム部分４の垂直方向の棒１６および水平方向の棒１８の、ノッチ２０を有さない部分は、本発明における最大厚さの部分である。フレーム部分４の材料は、導電性を有さず、十分なねじり剛性を有しているので、軸方向の圧力を加えても（軸Ｃ方向）、最大厚さの部分は、電気的アセンブリ２よりも依然としてより厚く、フレーム部分４はその形状を安定的に維持している。材料としては、様々なプラスチック、セラミックス、および商用ガラスが考えられる。
【００４３】
前方の平面（正方向Ｃ）では、フレーム部分４は、最大厚さの部分において心出しニップル２０を有しており、心出しニップル２０は、カバーホイル６において心出し穴２４と並んでいる。明確にするために、図中では、セル１の左側（負方向Ａ）における心出しニップル２２および心出し穴２４の軸Ｆ、Ｆ’が示されている。図２Ａおよび図２Ｂには、フレーム部分４もしくは電気的アセンブリ２が、面ＩＩに沿って断面で示されており、面ＩＩは、軸Ｂおよび軸Ｃによって張られている（軸方向における垂直な中心面）。図示されているように、フレーム部分４は、その最大厚さの部分において、厚さＴを有している。当該厚さは、電気的アセンブリ２の厚さｔ、特にそのホイルパック８の厚さｔよりも大きい。図２Ｂには、ホイルパック８の領域における構造が概略的に示されている。アノード面（アノード導電ホイル）２６の電流コレクタホイルは、アノード導体１０と接続され、かつ、カソード面（カソード導電ホイル）２８の電流コレクタホイルと交互に配置されており、当該電流コレクタホイルは、カソード導体１２と接続されている。その間に配置されている、アノード面およびカソード面の化学的に活性な材料のホイルと、ホイルスタック８内部のセパレータホイルとは、明確にするために、図中では省略されている。
【００４４】
図３は、図１の面ＩＩＩに沿ったフレーム部分４の断面を示したものであり、面ＩＩＩは面ＩＩに対して平行であり、かつ、両方の左側の心出し穴２４および心出しニップル２２を通って延在している（図１の軸Ｆ、Ｆ’、Ｅを参照）。当該断面は、定義に従って、フレーム部分４の左側の垂直方向の棒１６を通って延在しているが、上側領域および下側領域は、任意にそれぞれ水平方向の棒１８にも配設され得る。図から明らかなように、それぞれ通過穴３０は、心出しニップル２２と並んで延在しており、フレーム部分４の、心出しニップル２２に向かい合う平面上には、それぞれ窪み３２が設けられている。当該窪みは、心出しニップル２２を受容できるように寸法が決定されている。
【００４５】
セル１を組み立てるために（図１を参照）、電気的アセンブリ２はフレーム部分４に挿入されるので、アノード導体１０およびカソード導体１２のＬ字型断面は、フレーム部分４のノッチ２０内に収まっている。図から明らかなように、この目的のために、電気的アセンブリ２およびフレーム部分４は、まず互いに対して傾斜（ｖｅｒｋｉｐｐｔ）させられなければならない。それによって、例えばカソード導体１２は、フレーム部分４の開口部を貫通する。電気的アセンブリ２がフレーム部分４内に挿入されると同時に、心出し穴２４を有する前方のカバーホイル６は、フレーム部分４の心出しニップル２２に合わせて、当該フレーム部分に載置され、例えば適した接着、溶接、またはその他の付着方法によって密接に結合される。このとき、アノード導体１０上のシールホイル１４のストリップは、アノード導体１０とカバーホイル６との間を接続するために用いられる。最終的に、後方のカバーホイル６は、フレーム部分４の後方平面に載置される。心出し穴２４は、窪み３２と並んで、前方カバーホイル６の場合と同じように、フレーム部分４およびカソード導体１２と接続される。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るガルバニセル１’の、組み立てられた状態における斜視図である。第２の実施形態のガルバニセル１’は、構造においては、第１の実施形態に係る上述のセル１と同じであるが、電流導体１０、１２が、セル１’のより長い小幅面からではなく、より短い小幅面から延在している点が異なっている。
【００４７】
本発明の第３の実施形態として、以下に、図５〜図８を用いて、セルブロック３４について説明を行う。このとき、図５は、セルブロック３４の構成部品もしくはアセンブリの分解斜視図であり、図６は、セルブロック３４のいくつかのアセンブリを他の視点から見た拡大図であり、図７は、セルブロック３４の組み立てた状態における斜視図であり、図８は、図７の構成部品ＶＩＩＩの拡大図である。
【００４８】
図５に示したように、セルブロック３４は、第１の実施形態に係る１０個の個別ガルバニセル１ｉ〜１ｘ、４つのボルト３６、８つの座金３８、および４つのナット４０から構成されている。このとき、各偶数番目のセル１ｉｉおよび１ｘは、図１の図に対応するように配置されている。すなわち、図中、偶数番目のセル１ｉｉ〜１ｘにおいては、アノード導体１０が上側かつ観察者に対向する側に存在するのに対して、セルブロック内のカソード導体１２は、下側かつ観察者に背向する側に存在している（図では、偶数番目セル１ｉｉ〜１ｘの下側に位置するカソード導体１２は、その前に位置するセルによって隠されている）。それに対して、奇数番目のセル１ｉ〜１ｉｘは、図１の図に対して、軸Ｃを中心に１８０度回転した方向に配置されている。すなわち、当該セルにおいては、セルブロック内のカソード導体１２は、上側かつ観察者に背向する側に存在しているが、セルブロック内のアノード導体１０は、下側かつ観察者に対向する側に存在している。このような方法で、それぞれの奇数番目のセル、例えばセル１ｉのカソード導体１２は、次の偶数番目のセル、つまり選択された例ではセル１ｉｉのアノード導体１０と、積層方向において直接隣で向かい合っている。偶数番目のセル１ｉｉのカソード導体１０と、次の奇数番目のセル、ここではつまりセル１ｉｉｉのカソード導体１２との間には、２つのフレーム部分４の略厚さ分の間隔が形成されている。偶数番目のセル１ｉｉのカソード導体１２は、次の奇数番目のセル、ここではつまりセル１ｉｉｉのアノード導体と、セルブロックの下側面で、積層方向において、直接向かい合っている。奇数番目のセル１ｉｉｉのアノード導体１０と、次の偶数番目のセル１ｉｖのカソード導体１０との間にもやはり、２つのフレーム部分４の略厚さ分の間隔が形成されている。これは最後のセル１ｉｘ、１ｘまで続く。言い換えると、セルの序数が１ｉから１ｘへと上がっていく方向では、積層方向において、それぞれカソード導体１２とアノード導体１０とが互いに直接向かい合っているが、アノード導体１０と次のカソード導体１２との間には、顕著な間隔が形成されている。さらに指摘すべきことには、最初のセル１ｉにおいては、アノード導体１０は、スタック３４の前方端面でアクセス可能であるが、最後のセル１ｘにおいては、カソード導体１２は、セルスタック３４の後方端面でアクセス可能である。
【００４９】
さらに明らかなことに、ボルト３６は、個別セル１のフレーム部分４の通過穴３０およびカバーホイル６の通過穴２４を貫通して延在しており（例えば図５の軸Ｆ、Ｆ’を参照）、座金３８を介してナット４０によって固定されている。
【００５０】
以上、本発明を、具体的な実施例を用いて、その重要な特徴について説明してきたが、本発明は当該実施例に限定されるものではなく、請求項によって定められた程度および範囲内で一部変更を加えることが可能である。
【００５１】
例えば、第３の実施形態に係るセルブロック３４内のセルは、ボルト、座金、およびナットを用いて、締め付けによって固定されている。当該固定方法は単なる例として理解されるべきものであり、場合によっては適切なプレス板によるリベット接合なども可能である。セルスタック３４の容易な分解が所望されているが、ボルト連結が有利である場合、接続もしくは締め付けによる固定の解除を行うことができない適用事例において、上記のリベット接合のような解除不能な接続が好まれる場合があり得る。
【００５２】
セル１のフレーム状シール接合部分内の通過穴を貫通して延在するクランプ要素を用いたセルスタックの締め付けによる固定は、単なる例として理解されるべきものである。締め付けによる固定は、外部から取り付けられたクリップまたはスリーブによっても行われる。
【００５３】
図１に示されたフレーム部分４の形状も一例である。本発明の機能方法にとって重要なことは、パウチセルのシール接合部分が、枠状に形成されており、当該セルの活性部分を包囲しており、少なくとも当該セルに外部から軸方向の圧力が加えられることが予測される箇所において、当該活性部分よりも厚いことである。
【００５４】
電気的アセンブリ２、つまり電極パック８および導体１０、１２の構成および形状は、図１および図２Ｂに単に例として示されているのであって、要求に適応させることができる。導体１０、１２は異なる断面を有していても良いし、電極２６、２８の数は完全に任意で決定できる。電流導体１０、１２に関する部分的な変更の例は、図９から図１２に示されている。
【００５５】
導体１０、１２の位置を要求に応じて変更することができる。例えば、図９または図１０に示したように、両方の導体１０、１２を、セルの小幅面の内の１つに配置することが考えられる。その利点は、導体を傷つけることなく、セルを底面で置くことができる点にある。第４の実施形態に係るセルにおいては、図９によると、アノード導体１０およびカソード導体１２が、当該セルの向かい合う平面に接して配置されているが、第５の実施形態に係るセルの場合、図１０によると、アノード導体１０およびカソード導体１２は、上側小幅面の中央に並んで配置されている。接続は、適切に構成された接触クリップによって行われる。
【００５６】
図１１には、第６の実施形態が示されている。ここでも、両方の導体１０、１２は、その自由端で、電気的アセンブリ２の小幅面に沿って延在しているが、しかしながらそれぞれ、全幅に渡っており、向かい合う平面と並んでいる。このとき、導体の内の１つは（当該図ではアノード導体１０）ホイルスタック８全体を取り囲んでいる。当該実施形態に係るアセンブリには、スタック内でセルが交互に配置されることによって、直に隣接する電流導体との直流接続が実現されるという利点がある。
【００５７】
図１２に示された第７の実施形態においても、第１から第６までの実施形態のように接続することが可能であるが、電流導体１０、１２によってホイルスタック８を取り囲むことは回避される。当該実施形態においては、Ｌ字型断面を有する２つの電流導体１０、１２が、ホイルスタック８の同一の小幅面に配置されており、導体１０、１２のＬ字型断面の、ホイルスタック８に対向する辺のそれぞれ一部は、互いにかみ合うような形で、切り込みが設けられている。図中、アノード導体１０は、単に断面を明らかにするために中断された形で示されていることに注意が必要である。実際には、アノード導体１０も中断のない断面である。
【００５８】
図１３には第８の実施形態が示されている。図１３の描写は図３の描写に対応するが、フレーム部分４の上半分のみが示されている。当該実施形態においては、心出しニップル２２の代わりに、穴４４に挿入された心出しスリーブ４２が設けられている。このとき、心出しスリーブ４２は、第１の実施形態における心出しニップル２２および通過穴３０の機能（図３を参照）を果たし、穴４４は、さらに、心出しスリーブ４２を受容するために、第１の実施形態における窪み３２の役割を果たしている。単独の通過穴または外側に配置された要素を通じて、セル１の締め付けによる固定が行われる場合、スリーブの変わりに、心出しピンを用いることも可能である（詳細は図示されていない）。
【００５９】
第４から第８の実施形態は、第１または第２の実施形態を一部変更したものである。第１または第２の実施形態に関する説明は、当該変更によって不可能にならない限りは、第４から第８の実施形態に例外なく適用可能である。
【００６０】
本発明は、電気的エネルギーを貯蔵および放出するためのあらゆる種類の貯蔵セルに適しているが、特に任意の種類の電気化学的一次セルおよび二次セルに適している。特に好ましいのは、本発明を平型のリチウムイオン電池と、当該電池から構成されるセルブロックとに適用することである。
【００６１】
上記の説明に基づくセルブロックは、最初もしくは最後のセル１ｉ、１ｘの自由な電流導体１０、１２と接続されている端子、および任意のハウジングと共に、バッテリまたは蓄電池を形成する。当該バッテリまたは蓄電池は、車両内またはその他の技術的利用において、電気系統の供給または電気的駆動のために利用可能である。このようなバッテリまたは蓄電池は、本発明における電気的エネルギー貯蔵装置である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１’ ガルバニセル
２ 電気的アセンブリ
４ フレーム部分（接合部分）
６ カバーホイル（ホイル部分）
８ ホイルパック（活性部分）
１０ アノード導体
１２ カソード導体
１４ シールホイル
１６ 垂直方向の棒
１８ 水平方向の棒
２０ ノッチ
２２ 心出しニップル
２４ 心出し穴
２６ アノード導体ホイル
２８ カソード導体ホイル
３０ 通過穴
３２ 窪み
３４ セルブロック
３６ ボルト
３８ 座金
４０ ナット
４２ 心出しスリーブ
４４ 穴
１０１ （先行技術：セルスタック）
１０２ （先行技術：セル）
１０３ （先行技術：接触タブ）
１０５ （先行技術：基板）
Ａ 横方向における中心軸（先行技術：アノード）
Ｂ 高さ方向における中心軸
Ｃ 長手軸方向における水平中心軸
Ｄ、Ｄ’ 側面方向における２４を通過する水平軸
Ｅ ２４を通過する垂直軸
Ｆ、Ｆ’ 長手軸方向における２２、２４を通過する水平軸
ｉ,…,ｘ １に関する添え字
ＩＩ 面Ｂ‐Ｃ
ＩＩＩ 面Ｅ‐Ｆ／Ｆ’
Ｋ （先行技術：カソード）
ｔ ２の全幅
Ｔ ４の全幅
当該参照符号リストは明細書の一部であることを明記しておく。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的エネルギー貯蔵セルであって、
外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気的エネルギーを外部に向けて放出するために設置され、調整されている活性部分と、
前記活性部分と接続され、電流を外部から前記活性部分へ供給するため、および、前記活性部分から放出された電流を外部に向けて放出するために設置され、調整されている少なくとも２つの電流導体と、
略直方体の輪郭を有する角柱状基本形を描き、前記活性部分を気体および液体が漏れないように包むカバーであって、前記セルの前記角柱状基本形の厚さ方向における広がりは、残りの２つの空間方向における広がりよりもはるかに小さく、好ましくは、前記残りの２つの空間方向の内１つの空間方向における広がりが、前記残りの２つの空間方向の内もう１つの空間方向における広がりよりも大きいカバーと、
を有する電気的エネルギー貯蔵セルにおいて、
前記カバーは、２つの平らなホイル部分と、周囲を取り囲んでおり、前記ホイル部分の縁を結合する接合部分とを有しており、
前記接合部分は、前記活性部分を枠状に包囲し、かつ、最大の厚さの部分を有しており、前記部分においては、機械的圧力を受けた場合の厚さも、一様に前記活性部分の厚さよりも大きいことを特徴とする電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２】
前記２つのホイル部分は、少なくとも最大厚さの部分において、前記接合部分の向かい合う平面に平らに載置されており、前記平面に密接に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項３】
前記接合部分は、厚さ方向に延在する通過穴を、最大厚さの部分に有しており、前記ホイル部分は、前記通過穴と並んだ穴を有していることを特徴とする請求項２に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項４】
前記通過穴の長さの一部に亘って、前記通過穴内で延在しており、前記接合部分の側面から突出しているスリーブであって、
好ましくは、前記スリーブの突起および前記通過穴内で開放されている長さは、前記ホイルの厚さの２倍よりも大きく、前記ホイルの厚さを含めた前記接合部分の最大厚さの半分よりも小さいスリーブをさらなる特徴とする請求項３に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項５】
前記接合部分は、厚さ方向において突出した突起を有しており、
突起のそれぞれ向かい合う側には、形状および大きさにおいて前記突起に対応しており、かつ、前記突起と厚さ方向において並んだ窪みが設けられており、前記ホイル部分は、前記突起もしくは窪みと並んだ、対応する形状および広がりの穴を有しており、
好ましくは、前記突起の高さおよび前記窪みの深さは、前記ホイルの厚さの２倍よりも大きく、前記ホイルの厚さを含めた前記接合部分の最大厚さの半分よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項６】
前記接合部分は、最大厚さの部分において、厚さ方向に延在する通過穴を有しており、前記ホイル部分は、前記通過穴と並んだ穴を有していることを特徴とする請求項５に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項７】
前記通過穴には、中央に並んだ突起が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項８】
前記電流導体はそれぞれ平らな断面を有しており、前記カバーから突出していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項９】
前記電流導体は、前記カバーによって画定される前記角柱状基本形の平面に対して平行に突出していることを特徴とする請求項８に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１０】
前記電流導体は、前記カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う平面に接して延在していることを特徴とする請求項９に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１１】
前記電流導体は、前記カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う小幅面から突出していることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１２】
角柱状の構築物は、異なる長さの２対の向かい合う小幅面を有しており、前記電流導体は、より長い１対の小幅面から突出していることを特徴とする請求項１１に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１３】
前記小幅面から第１の電流導体および第２の電流導体が突出しており、前記小幅面に沿った前記第１の電流導体および前記第２の電流導体の広がりは、前記小幅面の長さの半分よりも大きいことを特徴とする請求項１１または１２に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１４】
前記電流導体はそれぞれ、前記接合部分と複数のホイルの内１枚のホイルとの間を貫いて延在しており、前記接合部分および前記ホイルと密接に接続されていることを特徴とする請求項８から１３のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１５】
前記電流導体はＬ字型の断面を有しており、その１つの辺は、前記活性部分の小幅面に接しており、そのもう１つの辺は、前記接合部分と前記複数のホイルの内の１枚との間を貫いて延在していることを特徴とする請求項１４に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１６】
前記接合部分が、前記電流導体の形状および大きさに適合したノッチを有していることを特徴とする請求項１４または１５に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１７】
電気的エネルギーの貯蔵および放出は、それぞれ、電気化学的反応を通じて行われることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１８】
ガルバニセル、特にガルバニ二次セルであることを特徴とする請求項１７に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１９】
前記活性部分は、２種類の電極を複数有しており、それぞれ第１の種類の電極は、分離層によって、第２の種類の電極から分離されており、前記第１の種類の電極と、前記第２の種類の電極とは、それぞれ互いに接続され、且つ前記電流導体と接続されていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２０】
各電極は積層材であり、前記積層材は、化学的活性材料の層を少なくとも２つ、および、導電性材料の層を少なくとも１つ有しており、かつ、電解質材料が染み込んでおり、
前記導電性材料の少なくとも１つの層は、前記各化学的活性材料の層よりも長く、かつ、前記積層材の側において突出しており、
前記電極と、それぞれその間に位置する分離層との積層材は、１種類の電極の導電性材料の層が、一方の側において突出するとともに互いに接続されており、前記一方の側が、もう１種類の電極の導電性材料の層が突出するとともに互いに接続されている側と、長手軸方向において向かい合うように配置され、好ましくは積層されていることを特徴とする請求項１９に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２１】
複数の電極の内、少なくとも１つの電極の前記化学的活性物質は、リチウム化合物を含有していることを特徴とする請求項２０に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２２】
複数の電極の内、少なくとも１つの電極の前記化学的活性物質は、グラファイトを含有していることを特徴とする請求項２０または２１に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２３】
前記分離層は電解質材料を有することを特徴とする請求項２０から２２のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２４】
前記活性部分は真空にされることを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２５】
請求項１から２４のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セルを複数用いて構成されるセルブロックにおいて、
前記セルはその厚さ方向において積層されており、好ましくは少なくとも、接合部分の最大厚さの部分に対応する領域において積み重ねられていることを特徴とするセルブロック。
【請求項２６】
前記セルは、積層方向において圧力を加えることで、互いに締め付けられることによって固定されていることを特徴とする請求項２５に記載のセルブロック。
【請求項２７】
前記セルの締め付けによる固定は、全てのセルの通過穴を貫通して延在しているタイロッドを用いて行われることを特徴とする、請求項３、６、または７を引用する請求項２６に記載のセルブロック。
【請求項２８】
前記タイロッドは、前記スリーブを貫通して延在していることを特徴とする請求項４を引用する請求項２７に記載のセルブロック。
【請求項２９】
それぞれスリーブのセルから突出した部分は、隣接するセルの接合部分の通過穴の開放された部分内に延在していることを特徴とする請求項４を引用する請求項２５から２８のいずれか一項に記載のセルブロック。
【請求項３０】
それぞれセルの接合部分の突起は、隣接するセルの接合部分の窪み内に延在していることを特徴とする請求項５または７を引用する請求項２５から２８のいずれか一項に記載のセルブロック。
【請求項３１】
セルの電流導体はそれぞれ、隣接するセルの電流導体に接続されており、前記セルがセルブロックの最初または最後のセルではない限りにおいて、前記セルのもう一方の電流導体は、隣接するもう一方のセルの電流導体と接続されていることを特徴とする請求項２５から３０のいずれか一項に記載のセルブロック。
【請求項３２】
つねに異なる極性の電流導体が互いに接続されていることを特徴とする請求項３１に記載のセルブロック。
【請求項３３】
つねに電流導体が、前記電流導体が接する平面で、前記セルブロックの積層方向において向かい合うことを特徴とする請求項３１または３２に記載のセルブロック。
【請求項３４】
請求項２５から３３のいずれか一項に記載のセルブロック、ならびに、
最初の電気的エネルギー貯蔵セルの自由な電流導体と接続されている第１の極、および、
最後の電気的エネルギー貯蔵セルの自由な電流導体と接続されている第２の極、
を有する電気的エネルギー貯蔵装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載の電気的エネルギー貯蔵装置を有する車両。
【請求項１】
電気的エネルギー貯蔵セルであって、
外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気的エネルギーを外部に向けて放出するために設置され、調整されている活性部分と、
前記活性部分と接続され、電流を外部から前記活性部分へ供給するため、および、前記活性部分から放出された電流を外部に向けて放出するために設置され、調整されている少なくとも２つの電流導体と、
略直方体の輪郭を有する角柱状基本形を描き、前記活性部分を気体および液体が漏れないように包むカバーであって、前記セルの前記角柱状基本形の厚さ方向における広がりは、残りの２つの空間方向における広がりよりもはるかに小さく、好ましくは、前記残りの２つの空間方向の内１つの空間方向における広がりが、前記残りの２つの空間方向の内もう１つの空間方向における広がりよりも大きいカバーと、
を有する電気的エネルギー貯蔵セルにおいて、
前記カバーは、２つの平らなホイル部分と、周囲を取り囲んでおり、前記ホイル部分の縁を結合する接合部分とを有しており、
前記接合部分は、前記活性部分を枠状に包囲し、かつ、最大の厚さの部分を有しており、前記部分においては、機械的圧力を受けた場合の厚さも、一様に前記活性部分の厚さよりも大きいことを特徴とする電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２】
前記２つのホイル部分は、少なくとも最大厚さの部分において、前記接合部分の向かい合う平面に平らに載置されており、前記平面に密接に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項３】
前記接合部分は、厚さ方向に延在する通過穴を、最大厚さの部分に有しており、前記ホイル部分は、前記通過穴と並んだ穴を有していることを特徴とする請求項２に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項４】
前記通過穴の長さの一部に亘って、前記通過穴内で延在しており、前記接合部分の側面から突出しているスリーブであって、
好ましくは、前記スリーブの突起および前記通過穴内で開放されている長さは、前記ホイルの厚さの２倍よりも大きく、前記ホイルの厚さを含めた前記接合部分の最大厚さの半分よりも小さいスリーブをさらなる特徴とする請求項３に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項５】
前記接合部分は、厚さ方向において突出した突起を有しており、
突起のそれぞれ向かい合う側には、形状および大きさにおいて前記突起に対応しており、かつ、前記突起と厚さ方向において並んだ窪みが設けられており、前記ホイル部分は、前記突起もしくは窪みと並んだ、対応する形状および広がりの穴を有しており、
好ましくは、前記突起の高さおよび前記窪みの深さは、前記ホイルの厚さの２倍よりも大きく、前記ホイルの厚さを含めた前記接合部分の最大厚さの半分よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項６】
前記接合部分は、最大厚さの部分において、厚さ方向に延在する通過穴を有しており、前記ホイル部分は、前記通過穴と並んだ穴を有していることを特徴とする請求項５に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項７】
前記通過穴には、中央に並んだ突起が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項８】
前記電流導体はそれぞれ平らな断面を有しており、前記カバーから突出していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項９】
前記電流導体は、前記カバーによって画定される前記角柱状基本形の平面に対して平行に突出していることを特徴とする請求項８に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１０】
前記電流導体は、前記カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う平面に接して延在していることを特徴とする請求項９に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１１】
前記電流導体は、前記カバーによって画定される角柱状基本形の向かい合う小幅面から突出していることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１２】
角柱状の構築物は、異なる長さの２対の向かい合う小幅面を有しており、前記電流導体は、より長い１対の小幅面から突出していることを特徴とする請求項１１に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１３】
前記小幅面から第１の電流導体および第２の電流導体が突出しており、前記小幅面に沿った前記第１の電流導体および前記第２の電流導体の広がりは、前記小幅面の長さの半分よりも大きいことを特徴とする請求項１１または１２に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１４】
前記電流導体はそれぞれ、前記接合部分と複数のホイルの内１枚のホイルとの間を貫いて延在しており、前記接合部分および前記ホイルと密接に接続されていることを特徴とする請求項８から１３のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１５】
前記電流導体はＬ字型の断面を有しており、その１つの辺は、前記活性部分の小幅面に接しており、そのもう１つの辺は、前記接合部分と前記複数のホイルの内の１枚との間を貫いて延在していることを特徴とする請求項１４に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１６】
前記接合部分が、前記電流導体の形状および大きさに適合したノッチを有していることを特徴とする請求項１４または１５に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１７】
電気的エネルギーの貯蔵および放出は、それぞれ、電気化学的反応を通じて行われることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１８】
ガルバニセル、特にガルバニ二次セルであることを特徴とする請求項１７に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項１９】
前記活性部分は、２種類の電極を複数有しており、それぞれ第１の種類の電極は、分離層によって、第２の種類の電極から分離されており、前記第１の種類の電極と、前記第２の種類の電極とは、それぞれ互いに接続され、且つ前記電流導体と接続されていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２０】
各電極は積層材であり、前記積層材は、化学的活性材料の層を少なくとも２つ、および、導電性材料の層を少なくとも１つ有しており、かつ、電解質材料が染み込んでおり、
前記導電性材料の少なくとも１つの層は、前記各化学的活性材料の層よりも長く、かつ、前記積層材の側において突出しており、
前記電極と、それぞれその間に位置する分離層との積層材は、１種類の電極の導電性材料の層が、一方の側において突出するとともに互いに接続されており、前記一方の側が、もう１種類の電極の導電性材料の層が突出するとともに互いに接続されている側と、長手軸方向において向かい合うように配置され、好ましくは積層されていることを特徴とする請求項１９に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２１】
複数の電極の内、少なくとも１つの電極の前記化学的活性物質は、リチウム化合物を含有していることを特徴とする請求項２０に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２２】
複数の電極の内、少なくとも１つの電極の前記化学的活性物質は、グラファイトを含有していることを特徴とする請求項２０または２１に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２３】
前記分離層は電解質材料を有することを特徴とする請求項２０から２２のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２４】
前記活性部分は真空にされることを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セル。
【請求項２５】
請求項１から２４のいずれか一項に記載の電気的エネルギー貯蔵セルを複数用いて構成されるセルブロックにおいて、
前記セルはその厚さ方向において積層されており、好ましくは少なくとも、接合部分の最大厚さの部分に対応する領域において積み重ねられていることを特徴とするセルブロック。
【請求項２６】
前記セルは、積層方向において圧力を加えることで、互いに締め付けられることによって固定されていることを特徴とする請求項２５に記載のセルブロック。
【請求項２７】
前記セルの締め付けによる固定は、全てのセルの通過穴を貫通して延在しているタイロッドを用いて行われることを特徴とする、請求項３、６、または７を引用する請求項２６に記載のセルブロック。
【請求項２８】
前記タイロッドは、前記スリーブを貫通して延在していることを特徴とする請求項４を引用する請求項２７に記載のセルブロック。
【請求項２９】
それぞれスリーブのセルから突出した部分は、隣接するセルの接合部分の通過穴の開放された部分内に延在していることを特徴とする請求項４を引用する請求項２５から２８のいずれか一項に記載のセルブロック。
【請求項３０】
それぞれセルの接合部分の突起は、隣接するセルの接合部分の窪み内に延在していることを特徴とする請求項５または７を引用する請求項２５から２８のいずれか一項に記載のセルブロック。
【請求項３１】
セルの電流導体はそれぞれ、隣接するセルの電流導体に接続されており、前記セルがセルブロックの最初または最後のセルではない限りにおいて、前記セルのもう一方の電流導体は、隣接するもう一方のセルの電流導体と接続されていることを特徴とする請求項２５から３０のいずれか一項に記載のセルブロック。
【請求項３２】
つねに異なる極性の電流導体が互いに接続されていることを特徴とする請求項３１に記載のセルブロック。
【請求項３３】
つねに電流導体が、前記電流導体が接する平面で、前記セルブロックの積層方向において向かい合うことを特徴とする請求項３１または３２に記載のセルブロック。
【請求項３４】
請求項２５から３３のいずれか一項に記載のセルブロック、ならびに、
最初の電気的エネルギー貯蔵セルの自由な電流導体と接続されている第１の極、および、
最後の電気的エネルギー貯蔵セルの自由な電流導体と接続されている第２の極、
を有する電気的エネルギー貯蔵装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載の電気的エネルギー貯蔵装置を有する車両。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２０１２−５１９３６２（Ｐ２０１２−５１９３６２Ａ）
【公表日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５２３４９（Ｐ２０１１−５５２３４９）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００１２１８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９９９０６
【国際公開日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（５１１１７３５５０）リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー (85)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００１２１８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９９９０６
【国際公開日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（５１１１７３５５０）リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー (85)
【Ｆターム（参考）】
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