(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池モジュール用の電気化学セルユニットであって、
−可撓性のフォイルでできた第１のプリズム状のパウチ（１３）に囲まれた第１の電気化学セルを備える第１のプリズム状のパウチセル（１２）と、
−可撓性のフォイルでできた第２のプリズム状のパウチ（１５）に囲まれた第２の電気化学セルを備える第２のプリズム状のパウチセル（１４）とを備え、
各々のプリズム状のパウチセルはさらに、前記電気化学セルの電極に装着された電流収集タブ（３２、３４、３６、３８）を備え、前記パウチ（１３、１５）が、前記プリズム状のパウチの側縁部（１１）に沿って延在する凹部（１６、１８）を経由するようにし、前記可撓性のフォイルの層の間で密閉されており、
前記第１および第２のプリズム状のパウチセル（１２、１４）は、その前記凹部（１６、１８）の間に空いた空間を維持するように積み重ねられ、これにより前記第１のプリズム状のパウチセルと前記第２のプリズム状のパウチセルの間に容器（３０）を形成し、前記容器が、少なくとも１つの熱伝達要素（２８）を収容するように適合されており、
前記第１および第２のプリズム状のパウチセル（１２、１４）を少なくとも部分的に側方から囲むフレーム（４０）と、前記フレーム（４０）の端から端まで前記第１および第２のプリズム状のパウチセルの一方（１４）の前記凹部（１８）の外面に沿って延在する支柱（４６）とを備え、前記外面が、前記容器（３０）から離れるように向くことを特徴とする電気化学セルユニット。
【請求項２】
前記少なくとも１つの熱伝達要素（２８）と熱結合した少なくとも１つの熱結合要素（２４、２６）を前記容器（３０）内に配置することによって、前記第１および第２凹部（１６、１８）の間にある隙間の空間を埋める、請求項１に記載の電気化学セルユニット。
【請求項３】
第１および第２のプリズム状のパウチセル（１２、１４）が、同一の幾何学形状を有する、請求項１または２に記載の電気化学セルユニット。
【請求項４】
前記フレーム（４０）が、少なくとも１つのフレーム要素（４２、４４）を備えることで、前記第１および第２のプリズム状のパウチセル（１２、１４）の一方を収容する、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の電気化学セルユニット。
【請求項５】
前記フレーム要素（４２、４４）の厚さ（Ｄ）は、中に組み立てられる前記電気セル（１２、１４）の厚さ（ｄ）より少なくとも３％、５％、８％、１０％または１５％だけ厚くなっている、請求項４に記載の電気化学セルユニット。
【請求項６】
前記支柱（４６）は、前記第１および第２のプリズム状のパウチセル（１２、１４）の積み重ね方向（ｚ）に前記フレーム要素（４４）と同一面になる、請求項４または５に記載の電気化学セルユニット。
【請求項７】
前記支柱（４６）が、前記容器（３０）にほぼ平行におよび／または前記熱伝達要素（２８）に平行に延在する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気化学セルユニット。
【請求項８】
前記第１のプリズム状のパウチセル（１２）を収容する前記第１フレーム要素（４２）が、前記第２のプリズム状のパウチセル（１４）を収容する前記第２フレーム要素（４４）と積み重ねられるとき、前記少なくとも１つの熱伝達要素（２８）は、前記第１および／または前記第２のプリズム状のパウチ（１３、１５）の少なくとも１つの凹部（１６、１８）と熱接触する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電気化学セルユニット。
【請求項９】
互いに積み重ねられる請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも２つの電気化学セルユニット（１０）を備える蓄電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池、特に充電式電池の分野に関し、より詳細にはこのような電池に関する空間効率のよい温度管理ならびに空間と重量が最適化された筐体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーの貯蔵は、例えばリチウムイオン電池などの蓄電池によって実現することができる。このような電池、但しほとんど全ての種類の蓄電池は、所定の温度範囲において作動するべきである。例えば極端に低い温度、例えば−１０℃未満では、電池の性能は低下し、効率は恐らく顕著に低下するであろう。より高い作動温度では、例えばおよそ４０℃辺りおよびそれ以上では、このような電池の経済的な耐用年数ならびに性能および能力が低下するのが典型的である。
【０００３】
こういった熱条件により、このような電池や電池モジュールを適切に加熱する、あるいは冷却する必要がある。その結果、電池を適切に温度管理する必要がある。
【０００４】
電気化学セルの形状は一般にプリズム状または円筒形に分類される。円筒形のセルは、円筒形の筐体を有する。プリズム状のセルは、例えば平行六面体などのプリズム状の筐体の形状を有する。プリズム状のセルの一般的な例には、標準的な１２Ｖの車両用電池が含まれる。電気化学セルは、例えばリチウムイオンセルであってよい。
【０００５】
リチウムイオン電池は、いわゆる「パウチセル」にまとめられることが多い。パウチセルの利点は、金属製の電気フィードスルーに対する従来の金属シリンダとガラスが、食品産業で使用されるものと同様の比較的安価なフォイルパッケージに置き換えられる点である。このフォイルは、アルミニウムから作製された積層フィルムであることが多い。電気接点は一般に、電極に溶接されパウチ材料内に密閉された導電タブで構成される。
【０００６】
特許文献１は、ペルティエセルと熱接触する筐体の内部に配置された電気化学セルを記載している。ペルティエセルにより、セルパックの内か外に熱を伝達することができ、これにより少なくとも１つの側壁と接触する熱伝導性分離プレートが該筐体内部に配置され、このプレートの間に電気化学セルが配置される。筐体の側壁が該分離プレートと接触し、さらにペルティエセルと熱接触している。
【０００７】
さらに電気化学セルの間に挟まれた分離プレートは、９０°の角度に曲げられ、側壁と接触する後方縁部を有する。このような後方縁部はさらに、該側壁と一緒にリベット締めされる。
【０００８】
分離プレートは、電気化学セルの側方縁部から突出するため、セルを筐体の側壁から特定の距離のところに位置決めし、そこで組み立てる必要がある。その結果、筐体の内部空間を電気化学セルによって完全に満たすことができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０７１４６３ Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって本発明の目的は、電池のための空間が最適化された筐体を提供することであり、これにより温度管理を向上させることである。電池の効率的な冷却または温度管理とともに、蓄電池のサイズと重量の両方を最適化することがさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の態様において、本発明は、蓄電池のための電気化学セルユニットを提供する。電気化学セルユニットは、
−可撓性のフォイルでできた第１のプリズム状のパウチに囲まれた第１の電気化学セルを備える第１のプリズム状のパウチセルと、
−可撓性のフォイルでできた第２のプリズム状のパウチに囲まれた第２の電気化学セルを備える第２のプリズム状のパウチセルとを備え、
各々のプリズム状のパウチセルはさらに、電気化学セルの電極に装着された電流収集タブを備え、パウチが、プリズム状のパウチの側縁部に沿って延在する凹部を経由するようにし、可撓性のフォイルの層の間で密閉されており、
第１および第２のプリズム状のパウチセルは、その凹部の間に空いた空間を維持するように積み重ねられ、これにより第１のプリズム状のパウチセルと第２のプリズム状のパウチセルの間に容器を形成し、この容器が、少なくとも１つの熱伝達要素を収容するように適合されており、
電気化学セルユニットはさらに、第１および第２のプリズム状のパウチセルを少なくとも部分的に側方から囲むフレームと、該フレームの端から端まで第１および第２のプリズム状のパウチセルの一方の凹部の外面に沿って延在する支柱とを備え、該外面が、この容器から離れるように向くことを特徴とする。
【００１２】
第１および第２のプリズム状のパウチセルの側面に凹部を設けることによって、熱伝達要素を少なくともその一部が第１および／または第２のプリズム状のパウチセルと重なるように配置することができる。熱伝達要素は典型的には、凹部に沿って延在するため、第１および第２のプリズム状のパウチの側縁部に沿って延在する。それは少なくとも１つの凹部に埋め込むことができる、あるいはそれによって囲むこともできる。
【００１３】
少なくとも１つの熱伝達要素は、熱交換媒体、例えばガス状のまたは液体流体を循環させることによって熱エネルギーの伝達を行なう配管を備えることができる。熱伝達要素は代替として、十分な熱伝達または熱エネルギーの伝達を総括的に行なう材料のストリップである場合もある。例えば熱伝達要素は、例えば銅、アルミニウムまたは同等の十分な熱エネルギーの伝達を行なう金属あるいは合金などの金属シートであってよい。
【００１４】
互いに積み重ねられた第１および第２のプリズム状のパウチセルを備える構造体の中に容器を設けることによって、複数のプリズム状のセルまたは電気化学セルユニットを備える電池の全体の体積を縮小することができる。同時に熱伝達要素をセルに重なるような構成で配置することで、第１および／または第２パウチセルの部分に直接接触するように、あるいは直接その近傍に熱伝達手段を設けることもでき、蓄電池が作動モードにあるとき、そこからそれぞれの熱エネルギーが発生および放散することができる。
【００１５】
第１および／または第２のプリズム状のパウチの凹部は典型的には、プリズム状のパウチの側縁部に沿って厚さが薄くなった第１および／または第２パウチの領域によって形成される。典型的には容器は、第１および第２のプリズム状のパウチの凹部によって形成することができる。凹部は、各々のプリズム状のパウチの残りの部分と比較して厚さが薄くなっているという特徴を持つ。それぞれのプリズム状のパウチを、同一または異なる幾何学形状で、但し凹部を少なくとも覆うように別のプリズム状のパウチと積み重ねることによって、第１および第２のパウチそれぞれの間に容器を形成することができ、これは例えば第１および／または第２のプリズム状のパウチの側縁部から接触することが可能である。
【００１６】
別の好ましい態様では、プリズム状のパウチセルのいずれか一方の凹部は、このパウチの主たる面の１つと同一面になるように延在する。ここで第１および第２のプリズム状のパウチセルは、第１および第２セルの各々の凹部が互いの方に向くことで、その間に容器を形成するように配置される。第１および第２セルの第１および第２凹部が、厚みが薄くなった各々のセルの側縁部に位置決めされる、あるいはそれを形成する場合、この場合第１および第２セルの第１および第２凹部が実質的に重なり合うように配置されると、Ｕ字型の容器を形成することができる。
【００１７】
第１および／または第２ケーシングの凹部は、段落ちする外形を備えることができるため、凹部または２つの重なり合う凹部によって形成される容器は、ほぼ矩形の形状である。あるいはケーシングの残りの部分または活性部分から凹部への移行部は、円錐形である、または傾斜することで、対応する形状の容器を形成する場合もある。
【００１８】
別の好ましい一実施形態では、少なくとも１つの熱伝達要素と熱結合する少なくとも１つの熱結合要素が、第１電気化学セルと第２電気化学セルの間の容器内に配置されることで、第１ケーシングと第２ケーシングの間および／または第１容器と第２容器の間それぞれにある隙間の空間を埋める。
【００１９】
少なくとも１つの熱結合要素を利用することで、第１および／または第２ケーシングの少なくとも１つの凹部と、容器を貫通するように延在する熱伝達要素の間で効率的な熱エネルギーの伝達を実現することができる。少なくとも１つの熱結合要素を利用することで、容器の内部に面する表面部分が、熱伝達要素に効果的に熱結合することができる。
【００２０】
したがって熱伝達要素と、第１および／または第２電気化学セルの少なくとも１つの凹部間の熱交換を改善させることができる。好ましくは少なくとも１つの熱結合要素によって、容器の幾何学構造と、熱伝達要素の幾何学構造の間に幾何学的インターフェースが形成される。少なくとも１つの熱結合要素または複数の熱結合要素は、第１および第２ケーシングの凹部の間にある隙間全体を満たすことで、第１凹部と第２凹部の間に形成される容器のほぼ全体を満たすように設計されている。
【００２１】
別の好ましい実施形態では、電気化学セルユニットの第１および第２セルは、ほぼ同一の幾何学形状を有する。好ましくは第１および第２電気化学セルは、ほぼ平面的な幾何学形状を有し、この幾何学形状によって、第１および第２のセルを１つのスタックに組み立てることで、一組の電気化学セルを備える電気化学セルユニットを形成することが可能になる。ほぼ同一の幾何学形状の第１および第２セルは、第１および第２電気化学セルが、積み重ね方向（ｚ）に互いの方を向くように向き合わせて配置されるため、各々の電池セルの活性部分と一体式に形成された横方向に突出する部分が、積み重ね方向（ｚ）に対して互いから隔てられ、その結果それらの間に容器が形成されることで、少なくとも１つの熱伝達要素を収容することがその特有の利点である。
【００２２】
別の好ましい態様によると、フレームは好ましくは、プラスチック材料、詳細には射出成型可能なプラスチック材料から作製される。したがってフレーム材料は、熱可塑性材料であってよく、これは、例えば繊維を介して構造的に強化あるいは補強される場合がある。第１および第２電気化学セルの少なくとも一方を横方向から囲むフレームは、蓄電池のモジュラ筐体の一部を直接形成することができる。好ましくは各々の電気化学セルが、それぞれのフレーム内に事前に組み立てられることで、対応するフレームと電気化学セルの事前組立体を形成することができる。電気化学セルは、囲繞フレームと確実にあるいは摩擦により係合することができる。
【００２３】
少なくとも１つの熱伝達要素は典型的には、フレームに交差することでフレーム内に十分な熱エネルギーの搬送を行なう。
【００２４】
別の好ましい一実施形態において、フレームは、少なくとも１つのフレーム要素を備えることで、第１および第２電気化学セルの一方を収容する。好ましくはフレームは、２つのフレーム要素を備え、そのそれぞれが、その中に第１および第２電気化学セルの一方を収容し、それを組み立てるように適合されている。よって第１フレーム要素は、第１電気化学セルを収容しそれを設置するように適合されており、第２フレーム要素は、電気化学セルユニットの第２電気化学セル要素を収容し設置するように適合されている。
【００２５】
フレームは、詳細にはそのフレーム要素は、相互に係合するフレーム部分を備えており、この部分によって、一連のフレームを十分に定義され構造的に安定し耐久性のあるようなやり方で互いに積み重ねることができる。各々のフレーム要素は典型的には、電気化学セルに対する取付け台や機械的な支持体を提供し、第１および第２電気化学セルを各々の第１および第２フレーム要素内に配置し、第１および第２フレーム要素を相互に組み立てることで電気化学セルユニットを確立し形成するだけで、電気化学セルユニットの第１および第２電気化学セルそれぞれを相互に組み立てることができる。
【００２６】
このような組立体において、第１および第２セルの凹部は、少なくとも１つの熱伝達要素、および任意選択で少なくとも１つの熱結合要素と熱結合することができる。
【００２７】
別の好ましい一実施形態において、フレーム要素の厚さ（Ｄ）は、中に組み立てられる電気化学セルの厚さ（ｄ）より少なくとも３％、５％、８％、１０％またはさらには１５％だけ厚くなっている。フレームの厚さは典型的には、種々のフレーム要素の積み重ね方向と一致する。フレーム要素は、その中に組み立てられる電気化学セルと比べて積み重ね方向に厚くなるため、フレームと電気化学セルの事前組立体のスタック内に隣接して配置される種々の電気化学セルは、それらの間にある事前定義された大きさの隙間に位置決めされる。このように電気化学セルは、互いに対して機械的張力を伝えずに、積み重ね方向に囲繞フレーム構造および／または蓄電池の筐体の各々の端部構造まで厚さが拡大する可能性がある。
【００２８】
したがってフレーム要素のスタック内に組み立てられた電気化学セルは、「気体を通す」ことができ、スタック内に機械的応力を課すことがなく、積み重ね方向（ｚ）に自由に拡大することができる。
【００２９】
典型的には、電気化学セルの電気的に活性な部分のみが囲繞するフレーム要素と比べて厚さが異なり、被覆された金属電極と、非導電セパレータを備える。電気化学セルの電気接点部分（電流収集タブ）が設けられる領域では、隣接して配置される電気化学セルは好ましくは、囲繞フレーム要素が互いに積み重ねられる際、積み重ね方向に密に、かつきっちりと詰められる、あるいは押し込まれる。
【００３０】
第１および第２電気化学セルの電気接点部分の受ける幾何学的変形や拡張は、電気化学セルの活性部分と比べてずっと小さな範囲であるため、凹部をこれに比べて緩く嵌合させる必要はなく、このことは意図されていない。さらに凹部と各々の容器内に押し込まれた熱伝達要素とのむしろきっちりとした嵌合を確立することによって、十分な熱結合を確立し、これを維持することができる。
【００３１】
本発明によると、フレームは、フレームの端から端に延在する少なくとも１つの支柱を備える。この支柱は、フレームを構造的に強化または補強するように機能する。さらに電極ならびに少なくとも１つの熱伝達要素はフレーム要素に交差する必要があるため、フレーム自体が、その外側の円周部に沿って非連続の構造体を備える、あるいはフレームが凹部を備えることで、電気接点電極および／または少なくとも１つの熱伝達要素がその中を通るように誘導する場合もある。機械的な脆弱性を課す性質であるフレーム構造体のこのような凹部または断続性を、少なくとも１つの支柱を利用することで機械的および／または構造的に補うことができる。
【００３２】
好ましい一実施形態において、少なくとも１つの支柱は、第１および第２電気化学セルの積み重ね方向（ｚ）に見られるようにフレーム要素とほぼ同一面である。よって積み重ね方向およびフレーム要素の円周に直交して見られるように、支柱は、フレーム要素から突出していない。さらに支柱は、積み重ね方向（ｚ）に見られるように内向きに延在することで一種のスペーサを提供し、電気化学セルの凹部と、その間に配置されたそれぞれの少なくとも１つの熱伝達要素のきっちりとした嵌合を支持している。
【００３３】
本発明によると、フレーム要素の支柱は、該フレーム内に配置された電気化学セルの各々のプリズム状のパウチ上の凹部の外向きの部分に沿って延在する。よって支柱は典型的には、電気化学セルユニットの２つずつ配置された電気化学セルの間に位置する熱伝達要素から離れるように向く電気化学セルケーシングの凹部の裏側に沿って延在する。
【００３４】
別の好ましい実施形態によって支柱が容器にほぼ平行におよび／または熱伝達要素にほぼ平行に延在する場合が特に有利である。このようにして２つずつの向かい合うように配向された電気化学セルの凹部の間に熱伝達要素を事前に嵌合させる、あるいは押し込むことにより、構造上強化または補強することができる。
【００３５】
さらに少なくとも１つの支柱を利用することで、電気化学セルをフレーム内に容易にかつ直感的に取り付け、固定することができる。このようにして、複数のフレームと電気化学セルの事前組立体を事前に組み立てることで、複数の電気化学セルユニットを形成することができ、このユニットのそれぞれが、対応する組のフレーム要素内に事前に組み立てられた一組の電気化学セルを備える。
【００３６】
支柱に関して、フレームに対するその位置および寸法は、第１電気化学セルを収容する第１フレーム要素が、第２電気化学セルを収容する第２フレーム要素と積み重ねられる場合、少なくとも１つの熱伝達要素が、第１および／または第２のプリズム状のパウチセルの少なくとも１つの凹部ときっちりと熱接触する際に特に有利であり、これは別の好ましい実施形態によるものである。
【００３７】
第１および第２電気化学セルの凹部がこのとき、少なくとも１つの支柱を利用して積み重ね方向にきっちりと嵌合される、あるいはきっちりと押し込められたとしても、電気化学セルの残りの電気化学的に活性な部分は依然として、各々のフレーム要素と比べて厚みが薄くなっていることにより、積み重ね方向（ｚ）に特定の大きさの隙間があることが特徴となり得る。
【００３８】
このようにして、電気化学セルを負荷によってあるいは作動条件によって幾何学的に拡大することにより、蓄電池の筐体に対する衝撃を緩和させる、あるいはさらにはなくすことができる。
【００３９】
以下で、本発明の好ましい一実施形態を図面を参照することによって記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】それらの間に熱伝達要素が配置された２つの切り離された電気化学セルの概略説明図である。
【図２】図１の電気化学セルの側面図である。
【図３】第１の斜視図によってフレーム内に組み立てられた図１による電気化学セルの図である。
【図４】異なる斜視図における図３による電気化学セルユニットを示す図である。
【図５】頂部から見た図３および図４による電気化学セルユニットの説明図である。
【図６】図５によるＡ−Ａの断面図である。
【図７】上記第１の斜視図から見た電気化学セルユニットのスタックを示す説明図である。
【図８】別の斜視図からの図８のスタックの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１および図２において、電気化学セルユニット１０の第１および第２セル１２、１４が斜視図と側面図でそれぞれ示されている。第１電気化学セル１２は、上部の電流収集タブ３２の方に向く凹部１６を備える。それに応じて第２電気化学セル１４もまた、その上端部において対応するように成形された凹部１８を備える。図１および図２に示されるように、これより下部において電気化学セル１２、１４はそれぞれ、活性部分２０、２２を備えており、ここに非伝導セパレータによって隔てられた被覆された金属電極の層が配置されている。
【００４２】
各々の電気化学セル１２、１４は、各々の電気化学セル１２、１４の上部の凹部１６、１８ならびにこれより下部にある電気的に活性な部分２０、２２を囲繞するプリズム状のパウチ１３、１５によって囲まれている。
【００４３】
電気化学セル１２、１４およびそのそれぞれのプリズム状のパウチ１３、１５は、ほぼ同一の幾何学形状を有する。図１および図２に図示されるように、プリズム状のパウチセル１３、１５は、向かい合わせに配置されるため、第１および第２電気化学セル１２、１４それぞれの第１凹部１６と第２凹部１８の間に容器３０が形成される。このようにして電気化学セルユニット１０の上部側縁部１１に形成された容器３０は、少なくとも１つの熱伝達要素２８を収容するように適合されており、これは図１から図８に示される実施形態によると、熱交換媒体、例えば冷却剤を循環させるための管を備えることができる。
【００４４】
熱伝達要素２８は、段落ち凹部１６、１８の間にある隙間と比較して寸法が小さいため、凹部１６、１８の間にある残りの空間は、熱結合要素２４、２６によって満たされ、かつこれらがぎっしり詰め込まれることで、凹部１６、１８と、熱伝達要素２８の間での十分かつ一定で永続的な熱エネルギーの交換を実現する。
【００４５】
図１および図２に図示されるように、各々のパウチ１３、１５の凹部１６、１８は、セル１２、１４の電気接点部分を形成する。これに応じて凹部１６、１８の自由な上端部において、種々の電流収集タブ３２、３４、３６、３８が、電気化学セル１２、１４の側縁部１１から延びている。種々の電流収集タブ３２、３４、３６、３８の設計や形状とは別に、第１および第２電気化学セル１２、１４はここではむしろ全く同一である。
【００４６】
電気化学セル１２、１４はさらに、平面かつ均一なプリズム状の幾何学形状である。よって電気的に活性な部分２０、２２は、図１によるｘ軸とｙ軸によって図示されるように横断面にほぼ延在している。
【００４７】
例えば図７および図８に図示されるように、蓄電池モジュール５０を設けることによって、多数の電気化学セルユニット１０であり、そのそれぞれが図７および図８の略図から明らかになるように第１および第２電気化学セル１２、１４を備える電気化学セルユニット１０が、積み重ね方向（ｚ）に積み重ねた構成で組み立てられる。
【００４８】
図示の例によると、同一の電気化学セルは、電気的に直列に接続される。各々のセルユニット１０が、互いに向き合う一組の電気化学セル１２、１４で形成されているため、各々の組における第１セルの正のタブは、第２セルの負のタブに面し、第１セルの負のタブは、第２セルの正のタブに面する。再び図１を参照すると、セル１２および１４のＬ字型の電流収集タブ３６および３８は、互いに重なり合うことで接触することを観察することができる。逆に電気化学セル１２の電流収集タブ３２は、電気化学セル１４の電流収集タブ３４から離れる方向に角度を成している。したがってタブ３２と３４は、互いに接触していない。図７および図８に見ることができるように、タブ３２は、このスタックにおいて次の電気化学セルに向かって延出することで、次のセルの組と接触する。
【００４９】
電池モジュール５０の汎用的および適用可能な設計を可能にするために、電気化学セルユニット１０の１つの電気化学セル１２、１４はそれぞれ、図３から図６に示されるように各々のフレーム要素４２、４４の中に配置される。ここで一組のフレーム要素４２、４４が、電気化学セルユニット１０のフレーム４０を形成し、これは図３および図４に図示されるように事前に組み立てることができる。フレーム要素４２、４４は好ましくは、プラスチック材料で作製される。それらは熱可塑性の射出成型材料を有することで、コスト効果の高い大量生産を可能にすることができる。
【００５０】
フレーム要素４２、４４を、第１および第２の電気化学セル１２、１４の種々の接点タブ３２、３４、３６、３８が横切っている。さらに図３に示されるようにフレーム４０を貫通するように延在し、その左側から突出する熱伝達要素２８が、第１および第２フレーム要素４２、４４に交差している。フレーム４０は、特にその２つのフレーム要素４２、４４は、各々の電気化学セル１２、１４を収容し保持するように適合されている。電気化学セル１２、１４を円周上の横方向に（ｘ、ｙ）実質的に囲むことによって、電気化学セル１２、１４を横断面（ｘ、ｙ）に対して十分に固定し、そこに設置することができる。
【００５１】
積み重ね方向（ｚ）において、フレーム要素４２、４４は開放している。ここで第１フレーム要素４２は、一種の貫通開口を備え、この開口は、第１および第２電気化学セル１２、１４の全体を収容するように適合されており、その一方で第２フレーム要素４４は、各々のフレーム要素４４の端から端まで延在する支柱４６を備える。支柱４６は、側縁部１１にほぼ平行に延在するため、熱伝達要素２８の伸長部にほぼ平行して延在する。
【００５２】
さらに図３および図６に見ることができるように、支柱４６は、円周方向のフレーム要素４４からは突出していないが、図３に示されるようにフレーム要素４４の面と同一面である。ここで支柱４６によってこの領域においてフレーム要素４４の機械的補強が与えられ、この場合フレーム要素４２、４４を電流収集パッド３２、３４、３６、３８および／または熱伝達要素２８が横切っている。交わることによるフレーム要素４２、４４の避けることのできない構造上の脆弱性は、支柱４６を利用することで構造的に補うことができる。
【００５３】
さらに支柱４６はまた、熱伝達要素２８と熱結合要素２４、２６を容器３０の中に押し込みきっちり嵌合させる働きをする。さらに支柱４６はまた、電気化学セル１２、１４と比較してフレーム要素４２、４４の厚さのわずかな幾何学形状の較差を補う働きをしている。典型的な構成では、第１および第２セル１２、１４の活性部分２０、２２の厚さ（ｄ）は、積み重ね方向（ｚ）に見られるように第１および第２フレーム要素４２、４４の対応する厚さ（Ｄ）と比べて小さくなっている。このような幾何学的な違いによって、電気化学セルユニット１０のスタック５０を組み立てることが可能になり、近傍にある隣接して配置された電気化学セル１２、１４は、少なくともそれぞれの活性部分２０、２２の領域において特定の隙間によって隔てられている。
【００５４】
図５および図６に概略的に図示されるように、少なくともフレーム要素４４は、積み重ね方向（ｚ）に特定の厚さ（Ｄ）を有する。それと比較すると、電気化学セル１４の活性部分２２の厚さ（ｄ）は、少なくともわずかに縮小されるため、各々のフレーム要素４４の境界と、活性部分２２の表面の面の間に積み重ね方向に少なくとも小さな隙間が生じる。
【００５５】
このようにして電気的に活性な部分２０、２２は、作動条件および／または変動する熱条件を受けて積み重ね方向（ｚ）に拡大することができる。囲繞フレーム要素４２、４４と、電気化学セル１２、１４の活性部分２０、２２の間にある積み重ね方向の厚さと隙間が変わることにより、活性部分２０、２２が少なくとも所定の範囲まで「気体を通す」ことが可能になる。
【００５６】
支柱４６を積み重ね方向（ｚ）に所定の厚みを有するように設けることによって、このような「通気作用」および凹部１６、１８の嵌合が緩むのを効果的に防ぐことができる。このようにして支柱４６はまた、一種のスペーサとしても機能し、これを介して、図７および図８に示されるように、複数のセルユニットがスタック５０内に配置された場合、電気化学セルユニットの作動モードや作動状況に関わらず、凹部１６、１８と、その間に配置された熱結合要素２４、２６ならびに熱伝達要素２８を積み重ね方向（ｚ）にきっちりと嵌合させ、押し込むことができる。
【００５７】
図４から、それは、第１フレーム要素４２には支柱がないことがわかる。しかしながら、図４に示されるフレーム４０が、隣接するように位置決めされたフレーム４０の支柱４６もまた、隣接して配置された電気化学セルユニット１０の近傍の電気化学セル１２と当接するようにほぼ同一のフレームと積み重ねられるとすぐに、第１および第２電気化学セル１２、１４と、その間に挟まれた熱結合要素２４、２６および熱伝達要素２８の組立体は、積み重ね方向（ｚ）にフレーム４０に対して固定される。
【００５８】
さらに図３から図６に図示されるように、フレーム要素４２、４４は、別個の部材４１、４３、４５を備えており、これらはフレーム構造体から外向きに突出するが、フレーム要素４２、４４によって画定される面にほぼ平行して延在している。このような別個の部材４１、４３、４５によって、各々のフレーム要素４２、４４を貫通するように延在する種々の電流収集タブ３４、３６、３８に対する機械的な支持が与えられる。さらに別個の部材４１、４３、４５によって、タブ３４、３６、３８に対する電気絶縁体を形成し、例えばスタック５０を組み立てる際に、隣接して配置される電気化学セルユニット１０の近傍のタブ３６、３８が互いに直接接触してしまうのを阻止するのを助ける。
【００５９】
このようにして、組み立てる際だけでなく、例えば衝撃を誘発する変形などの状況における電気的なショートカットのリスクを効果的に抑える、あるいはさらにはなくすことも可能である。別個の部材４１、４３、４５は好ましくはフレーム要素４２、４４と一体式に形成され、それぞれの機械的安定性、剛性および／または硬さをさらに高めることができる。
【００６０】
事実上、向き合わせの構成で互いに対して折り重ねられた第１および第２電気化学セル１２、１４の側縁部１１に凹部１６、１８を設けることによって、接触する電気化学セルの領域に改善された温度管理を直接導入することで、蓄電池モジュールの筐体の全体のサイズを縮小することを可能にする。さらにプラスチックフレーム４０を利用することで、むしろ簡素で、軽量なモジュール式の積み重ねシステムを実現することができ、例外なく種々の電気化学セルユニットを組み立てることが可能になることで、それぞれ異なって構成された蓄電池モジュール５０を提供することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  電気化学セルユニット
１１  側縁部
１２  プリズム状のパウチセル
１３  プリズム状のパウチ
１４  プリズム状のパウチセル
１５  プリズム状のパウチ
１６  凹部
１８  凹部
２０  活性部分
２２  活性部分
２４  熱結合要素
２６  熱結合要素
２８  熱伝達要素
３０  容器
３２  電流収集タブ
３４  電流収集タブ
３６  電流収集タブ
３８  電流収集タブ
４０  フレーム
４１  別個の部材
４２  フレーム要素
４３  別個の部材
４４  フレーム要素
４５  別個の部材
４６  支柱
５０  スタック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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