(57)【要約】電極（９）と、電解質（７）と、電極（９）及び電解質（７）を取り囲むハウジング（３）と、を有する電池セル（１）が記載される。ハウジング（３）は、複数のハウジング部品（１１）で構成される。電池セルは、複数のハウジング部品（１１）が、互いに対向配置された接合面（２１）に沿って、接着複合体（１３）によって互いに密に接着されることにより卓越している。これについて、接着複合体（１３）は以下のものを有し、即ち、２つのハウジング部品（１１）の互いに対向配置された接合面（２１）の間に配置されており電解質（９）に対して耐性及び不透過性を有する、例えばＰＴＦＥテープ（１６）の形態による第１の接着複合体要素（１５）と、外から、第１の接着複合体要素（１５）と、２つのハウジング部品（１１）の、第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に塗布された第２の接着複合体要素（１７）であって、液状での処理が可能であり硬化される材料、例えばエポキシ樹脂から成る上記第２の接着複合体要素（１７）と、外から、第２の接着複合体要素（１７）と、２つのハウジング部品（１１）の、第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、の上に貼着された第３の接着複合体要素（１９）であって、水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する、例えば接着テープ（２９）の形態による上記第３の接着複合体要素（１９）と、を有する。さらに、このような電池セル（１）を製造するための方法及び装置（５１）が記載される。【選択図】図１
2019521498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極（９）と、
電解質（７）と、
前記電極（９）及び前記電解質（７）を取り囲むハウジング（３）と、
を有する電池セル（１）であって、
前記ハウジング（３）は、複数のハウジング部品（１１）で構成される、前記電池セル（１）において、
複数の前記ハウジング部品（１１）は、互いに対向配置された接合面（２１）に沿って、接着複合体（１３）によって互いに密に接着されており、
前記接着複合体（１３）は、
２つの前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された前記接合面（２１）の間に配置されており、前記電解質（９）に対して耐性及び不透過性を有する第１の接着複合体要素（１５）と、
外から、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に塗布された第２の接着複合体要素（１７）であって、液状での処理が可能な材料が硬化されて成る前記第２の接着複合体要素（１７）と、
外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、の上に貼着された第３の接着複合体要素（１９）であって、水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する前記第３の接着複合体要素（１９）と、
を有することを特徴とする、電池セル（１）。
【請求項２】
前記第１の接着複合体要素（１５）は、本質的にＴ字状の断面を有する、請求項１に記載の電池セル。
【請求項３】
前記ハウジング部品（１１）は、導電性材料、特に金属から成る、請求項１又は２に記載の電池セル。
【請求項４】
前記第１の接着複合体要素（１５）は、電気的絶縁材料を用いて形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項５】
前記第１の接着複合体要素（１５）は、ポリテトラフルオロエチレンにより形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項６】
前記第２の接着複合体要素（１７）は、エポキシ樹脂（２７）により形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項７】
前記第３の接着複合体要素（１９）は、粘着テープ（２９）により、特に布テープにより形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項８】
前記ハウジング（３）は、同一のハーフシェルとして形成された２つのハウジング部品（１１）で構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項９】
電池セル（１）のハウジング（３）を製造する方法であって、
組み立てられた状態で前記ハウジング（３）を成す複数のハウジング部品（１１）を準備する工程と、
接合面（２１）に沿って互いに対向配置されるように、２つのハウジング部品（１１）を配置する工程と、
接着複合体（１３）によって、互いに対向配置された前記接合面（２１）に沿って前記ハウジング部品（１１）同士を接着する工程と、
を有し、
接着の過程は、
２つの前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された接合面（２１）の間に第１の接着複合体要素（１５）を配置する工程であって、前記第１の接着複合体要素（１５）は、前記電池セル（１）の、前記ハウジング（３）に収容される電解質（７）に対して耐性を有する、前記配置する工程と、
外から、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に第２の接着複合体要素（１７）を塗布する工程であって、前記第２の接着複合体要素（１７）は液状での処理が可能な硬化されうる材料から成り、前記材料は液状で塗布された後に硬化される、前記塗布する工程と、
外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、の上に第３の接着複合体要素（１９）を貼着する工程であって、前記第３の接着複合体要素（１９）は水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する、前記貼着する工程と、
を有する、方法。
【請求項１０】
３つの前記接着複合体要素（１５、１７、１９）は、連続的に相前後して形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電池セル（１）のハウジング（３）を製造する装置（５１）であって、
２つのハウジング部品（１１）が接合面（２１）に沿って互いに対向配置されるように、２つの前記ハウジング部品（１１）を保持する保持装置（５３）と、
接着複合体（１３）によって、互いに対向配置された前記接合面（１１）に沿って前記ハウジング部品（１１）同士を接着する接着装置（５２）と、
を有し、
前記接着装置（５２）は、
２つの前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された接合面（２１）の間に第１の接着複合体要素（１５）を供給して配置する第１の供給ユニット（５５）であって、前記第１の接着複合体要素（１５）は、前記電池セル（１）の、前記ハウジング（３）に収容される電解質に対して耐性を有する、前記第１の供給ユニット（５５）と、
外から、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に第２の接着複合体要素（１７）を供給して塗布する第２の供給ユニット（５７）であって、前記第２の接着複合体要素（１７）は、液状での処理が可能な硬化されうる材料から成る、前記第２の供給ユニット（５７）と、
外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、の上に第３の接着複合体要素（１９）を供給して貼着する第３の供給ユニット（６３）であって、前記第３の接着複合体要素（１９）は水又は酸素のいずれか一方に対して不透過性を有する、前記第３の供給ユニット（６３）と、
を有する、装置（５１）。
【請求項１２】
前記第１の供給ユニット（５５）は、細長い帯状体（１６）の形態による前記第１の接着複合体要素（１５）を連続的に、前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された接合面（２１）の間に配置するよう構成され、
前記第２の供給ユニット（５７）は、前記第２の接着複合体要素（１７）を形成する液状の材料を、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に分注するよう構成され、
前記第３の供給ユニット（６３）は、細長い粘着テープ（２９）の形態による第３の接着複合体要素（１９）を連続的に、外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、前記２つのハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、に付着させるよう構成されている、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セル、並びに、その製造のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池は、蓄電池と呼ばれることもあるが、エネルギーの電気化学的な貯蔵のために用いられる。蓄えられたエネルギーは、様々な目的のために電力の形態により再び放出され、例えば、電気自動車若しくはハイブリッド自動車内で又は様々な携帯型の利用のために、再び放出されうる。
【０００３】
電池セルの内部には、一般的に、少なくとも２つの電極及び電解質が収容されている。電極及び電解質の形態及び材料に従って様々な種類の電池に区別され、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル・メタルハイドライド電池等に区別される。一般に、堅いハウジングを有しており角柱形電池セルと呼ばれる電池セルと、堅いハウジングを有しておらず、電極が例えばフィルムにより形成される袋に収容されており、ポーチバッグ（Ｐｏｕｃｈ‐Ｂａｇ）電池セルと呼ばれる電池セルと、が区別される。
【０００４】
角柱形電池セルのハウジングは従来では大抵、鍋状の下方の部分及び蓋状の上方の部分のような複数のハウジング部品から構成され、又は、代替的に、２つのハーフハウジングで構成される。ここで、これら複数のハウジング部品は、従来の製造方法では大抵互いにろう接又は溶接され、従って、これらのハウジング部品は、一方では寸法安定性を有して、他方では密に、それゆえ液状であることが多い電解質の漏出から護られた状態で、互いに接合される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
但し、このようなろう接又は溶接には、作業面、エネルギー面、又は費用面の少なくともいずれか１つにおいて著しいコストが必要となる。さらに、上記の材料結合による接合方法の場合、著しい熱量が電池セルの内部に導入され、処理が適切に設計されていない際には、電池セルの内部で局所的な過熱が引き起こされ、場合によっては、電池セルの構成要素、特に電解質の損傷が引き起こされる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によって、有利には、以下のような電池セル、特に角柱形リチウムイオン電池セルが可能となる。即ち、ハウジングが十分に機械的に安定していて、気密／液密（ｄｉｃｈｔ）であり、言い換えるとシール性を有し、ハウジングが簡単に、安価で、若しくは、過剰な熱入力による損傷の著しいリスクで、又はこれらの利点のうち複数の組み合わせを伴って、製造されうる上記電池セルが可能となる。
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、電極と、電解質と、電極及び電解質を取り囲むハウジングと、を有する電池セルが提案される。ハウジングは、少なくとも２つのハウジング部品で構成されている。電池セルは、複数のハウジング部品が、互いに対向配置された接合面に沿って、好適には少なくとも三層から成る接着複合体によって、互いに密に接着されることにより卓越している。接着複合体は、第１の接着複合体要素、第２の接着複合体要素、及び、第３の接着複合体要素を有する。第１の接着複合体要素は、２つのハウジング部品の互いに対向配置された接合面の間に配置されており、電解質に対して耐性及び不透過性を有する。第２の接着複合体要素は、外から、第１の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第１の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に塗布されており、液状での処理が可能な材料が硬化されて成る。第３の接着複合体要素は、外から、第２の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第２の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に貼着されており、水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、電池セルのハウジングを製造する方法が提案される。本方法は、好適には以下の順序で行われる次の工程を有する。即ち、組み立てられた状態でハウジングを成す複数のハウジング部品を準備する工程と、接合面に沿って互いに対向配置されるように、２つのハウジング部品を配置する工程と、接着過程を利用して、互いに対向配置された接合面に沿って、接着複合体によりハウジング部品同士を接着する工程と、を有する。接着過程は、好適には以下の順序で行われる次の工程を有する。即ち、２つのハウジング部品の互いに対向配置された接合面の間に第１の接着複合体を配置する工程であって、第１の接着複合体要素は、電池セルの、ハウジングに収容される電解質に対して耐性を有する、上記配置する工程と、外から、第１の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第１の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に第２の接着複合体要素を塗布する工程であって、第２の接着複合体要素は液状での処理が可能な硬化されうる材料から成り、上記材料は液状で塗布された後に硬化される、上記塗布する工程と、外から、第２の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第２の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に第３の接着複合体要素を貼着する工程であって、第３の接着複合体要素は、水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する、上記貼着する工程と、を有する。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、電池セルのハウジングを製造する装置が提案される。本装置は、２つのハウジング部品が接合面に沿って互いに対向配置されるように、２つのハウジング部品を保持する保持装置と、接着複合体によって、互いに対向配置された接合面に沿ってハウジング部品同士を接着する接着装置と、を有する。接着装置は、第１の供給ユニット、第２の供給ユニット、及び、第３の供給ユニットを有する。第１の供給ユニットは、２つのハウジング部品の互いに対向配置された接合面の間に第１の接着複合体要素を供給して配置するよう構成され、第１の接着複合体要素は、電池セルの、ハウジングに収容される電解質に対して耐性を有する。第２の供給ユニットは、外から、第１の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第１の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に第２の接着複合体要素を供給して塗布するよう構成され、第２の接着複合体要素は、液状での処理が可能な、硬化されうる材料から成る。第３の供給ユニットは、外から、第２の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第２の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に第３の接着複合体要素を供給して貼着するよう構成され、第３の接着複合体要素は、水又は酸素のいずれか一方に対して不透過性を有する。
【００１０】
本発明の実施形態についてのアイディアは、特に、以下に記載する見解及び認識に依拠すると見做されうる。
【００１１】
電池セルのハウジングの製造のためにハウジング部品を接合する際に、作業及びコストが掛る処理工程、並びに、電池セルへの過剰な熱入力を回避するために、ハウジング部品を溶接又はろう接するのではなく、適切に設計された接着過程によって互いに接合することが提案される。その際に、接着過程の枠組みにおいて実現される接着は、近接する２つのハウジング構成要素の、寸法安定性を備えた結合を実現するべきであると共に、ハウジング部品がしっかりと互いに密に接合されており、従って、ハウジングにより取り囲まれた電池セルの内部から電解質が漏出しえず、さらに例えば水又は酸素等の不純物が外部から電池セルの内部へと進入しえないことを保証するべきである。
【００１２】
これらの様々な要請が、接着の、互いに異なり部分的に矛盾する特性を必要とすることが確認されている。従って、１つの接着要素、例えば接着剤のみを用いて接着を実現することは困難であると考えられる。その代りに、少なくとも３つの異なる接着複合体要素で構成される接着複合体として接着を形成することが有利であると考えられる。この場合、各接着複合体要素は、特定の要請に対して最適化されて定められうる。
【００１３】
例えば、第１の接着複合体要素は、接着複合体の最も内側の層、従って場合によっては電解質と直接的に接触する層を形成しうるよう最適化されて定められうる。このために、第１の接着複合体要素は、電解質に対して耐性を有しているべきである。電池セルの内部で利用される電解質は、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）等の通常では反応性が高い物質を含んでいる。
【００１４】
「耐性を有する」（ｒｅｓｉｓｔｅｎｔ）とは、本文脈においては、第１の接着複合体要素が、電解質と接触した際に基本的には損傷を受けないこと、特に、第１の接着複合体要素の材料が、電解質と化学的に反応せず、電解質によって侵されないこと、又は、電解質と接触した際に、基本的には（即ち、例えば、５ｖｏｌ％より高く又は１０ｖｏｌ％より高い分だけ）膨らまないこと、の少なくとも一方を意味している。
【００１５】
さらに、第１の接着複合体要素は、電解質を可能な限り透過させないべきであろう。換言すれば、電解質、又は電解質から遊離した物質の、相当な量、特に損傷を与える量が、第１の接着複合体要素を通り抜け、例えばその上に存在する接着結合要素に達しうる又は外界に漏出しうるべきではないであろう。
【００１６】
さらに、第１の接着複合体要素は、ハウジング部品間の機械的に寸法安定性のある接合を生じさせ又は上記接合を少なくとも有意に支援するよう最適化されて定められるべきであろう。
【００１７】
一実施形態によれば、第１の接着複合体要素は、ほぼＴ字状の断面を有する。第１の接着複合体要素は、例えば、細長く断面がほぼＴ字状の帯状体の形態により提供され、２つのハウジング部分の間に適切に介在するよう配置されうる。
【００１８】
ここで、「Ｔ字状」（Ｔ‐ｆｏｅｒｍｉｇ）という概念は広く解釈され、一般に、第１の脚部（以下、縦方向脚部と称する）と、この第１の脚部における互いに反対側の部位から横方向に突出する２つの第２の脚部（以下、横方向脚部と称する）と、を有する幾何学的形状を対象として含むものとする。本定義によれば、例えば「Ｙ」も、本明細書では基本的にＴ字状として解されうる。
【００１９】
縦方向脚部は、２つのハウジング部品の互いに対向配置された接合面の間に配置可能であり、従って、上記ハウジング部品は互いに間隔を取って保持される。その際、接合面はそれぞれ、縦方向脚部の表面に隣接しうる。横方向脚部は、第１の接着複合体要素に対して２つのハウジング部品を位置決めし、これにより２つのハウジング部品を互いに所望の態様で位置決めするために、役立ちうる。
【００２０】
一実施形態によれば、ハウジング部品は、導電性材料、特に金属から成る。ハウジング部品は、ハウジングの十分な機械的剛性をもたらすことが可能であり、付加的に、外から接触可能な、電池セルの電極としても機能しうる。
【００２１】
一実施形態によれば、第１の接着複合体要素は、電気的絶縁材料を用いて形成される。これにより、第１の接着複合体要素は、自身と隣接するハウジング部品を電気的に互いに絶縁させるために用いられうる。近接する複数のハウジング部品は、それらの間に配置される第１の接着複合体要素により電気的に互いに絶縁した状態で保たれ、これにより、電池セルの、異なる電極として機能しうる。
【００２２】
一実施形態によれば、第１の接着複合体要素は、ポリテトラフルオロエチレンにより形成される。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）とも称される）は、化学的な耐性が非常に高く、例えば、フッ化水素酸に対して耐性を有しており、フッ化水素酸に対してシール性を有する。
【００２３】
代替的に、化学的に耐性を有する他の材料、又は、電気的絶縁材料の少なくとも一方も、第１の接着複合体を形成するために使用することが可能であり、例えば、合成樹脂、特に、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）を使用することが可能である。例えばエポキシド等の強度に架橋結合した合成樹脂も使用されうる。
【００２４】
第２の接着複合体要素は、液状で処理が可能な、硬化可能な材料から成るべきであり、従って、第２の接着複合体要素は、液状の状態で、外から、以前に挿入された第１の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の第１の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に塗布されうる。即ち、例えば注がれ、吹き掛けられ、滴下され、又は他の態様により分注され、続いて硬化されうる。液状の状態において、第２の接着要素は、場合によって生じうる中空空間へと良好に流れ、硬化の後に上記中空空間を密に閉鎖することが可能である。その際、第２の接着要素は、好適には接着しながら、第１の接着要素又は複数のハウジング部品の、少なくともいずれか１つに付着しうる。従って、硬化の後で、第２の接着複合体要素は、第１の接着要素と２つのハウジング部品とを互いに接触させて固定し、第１の接着要素と２つのハウジング部品との間の相対的な位置決めを支援することが可能である。さらに、第２の接着要素は、特に、電解質が第２の接着要素に達しないことを第１の接着要素が絶対的には保証出来ない限りにおいて、電解質により侵されることに対して好適には十分な耐性を有しているべきであろう。
【００２５】
一実施形態によれば、第２の接着複合体要素は、エポキシ樹脂により形成される。エポキシ樹脂は、第２の接着複合体要素に対する先に挙げた要請を満たすために傑出して適していると見做される。さらにエポキシ樹脂は、容易に、低リスクで、若しくは、産業的な基準により、又はこれらの利点のうち複数の組み合わせを伴って、処理することが可能である。しかしながら代替的に、液状で処理が可能であり硬化しうる他の物質も、特に強度に架橋結合した重合体も、第２の接着複合体要素として使用されうる。特に、例えばアクリレートが使用されうる。
【００２６】
第３の接着複合体要素は、特に障壁として、水又は酸素の少なくとも一方の進入に対して防護するべきである。特に、リチウムイオン電池の場合には、不純物、特に水又は酸素が電池の内部空間に達しうることが信頼性高く防止されなければならない。さもなければ、望まれぬ化学変化が起きる可能性があるからである。従って、第３の接着要素は、水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する適切な材料から成り、又はこのような材料から成る少なくとも１つの連続した層を有するべきである。この場合に、第３の接着要素を、外から、以前に塗布された、好適には既に硬化されている、第２の接着要素の上に貼着することが可能であり、その際に、第３の接着要素は、可能な限り第２の接着要素の縁部を覆うことも可能であり、これにより２つのハウジング部品の隣接領域に接触することが可能である。このように第３の接着要素が設けられた接着複合体によって、水又は酸素の少なくとも一方が、即ち、少なくとも、電池セルに潜在的に損傷を与え又は電池セルを危険にさらす量の水又は酸素の少なくとも一方が、外から、接着複合体を越えて、電池セルの内部に達することが基本的には不可能であるべきである。好適には、第３の接着複合体要素は、水に対しても酸素に対しても不透過性を有する。しかしながら、例えば、他の接着複合体要素のうちの１つが水又は酸素の一方に対して不透過性を有する場合には、第３の接着複合体要素は、上記２つの物質の他方に対してのみ不透過性を有すれば十分である。
【００２７】
一実施形態によれば、第３の接着複合体要素は、粘着テープにより、特に布テープ（Ｇｅｗｅｂｅｂａｎｄ）より形成される。粘着テープは、例えば第２の接着複合体要素が塗布され硬化された後に、外から、第２の接着複合体要素と、ハウジング部品の隣接する領域と、の上に押し付けられ、これにより、第２の接着複合体要素と、ハウジング部品の隣接する領域と、に接着され、水及び酸素に対する必要とされるシール性をもたらしうる。布テープとして実現された、即ち繊維により強化された第３の接着複合体要素は、補足的に、接着複合体全体のための付加的な安定性を実現しうる。場合によっては、このテープは、多層テープとして実現されうる。
【００２８】
第３の接着複合体要素は、特にテープ又は布テープとして実現される場合には、有利には、例えば外部から電池セルに作用する振動を吸収し若しくは減衰し、又は吸収しかつ減衰しうるために、或る程度の弾性を有しうる。これにより、電池セルの耐久性が改善されうる。
【００２９】
一実施形態によれば、ハウジングは、同一のハーフシェルとして形成された２つのハウジング部品で構成される。本実施形態では、ハウジングは、２つのハーフシェルが接着複合体を介して機械的に安定して及び密に互いに接合されることで、簡単なやり方で形成される。２つのハードシェルは同一であるため、一種類のハウジング部品を製造して準備するだけでよく、これにより、製造、物流、及び在庫の面でのコストが削減される。
【００３０】
電池セルを製造するための本発明に係る方法の一実施形態によれば、３つの接着複合体要素は、連続的に相前後して形成される。換言すれば、接着複合体は、好適には、事前に製造されたユニットとして準備されて、その後ハウジング部品が当該ユニットにより接着されるのではなく、３つの接着複合体要素が、接着の過程の間に相前後してハウジング部品に直接又はハウジング部品の上に載置され、そこで初めて、完成した接着複合体を成す。これにより、電池セルの製造が簡略化されうると共に、最終的にもたらされる、機械的な安定性及びシール性等の機能の実現も支援されうる。
【００３１】
特に、接着複合体を形成するための個々の処理工程が、特別にこのために適合された１つの製造装置を用いて実行されうる。
【００３２】
本発明に係る製造装置の一実施形態によれば、第１の供給ユニットは、細長い帯状体の形態による第１の接着複合体要素を連続的に、ハウジング部品の互いに対向配置された接合面の間に配置するよう構成される。さらに、第２の供給ユニットは、第２の接着複合体要素を形成する液状の材料を、第１の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第１の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に分注するよう構成される。第３の供給ユニットは、細長い粘着テープの形態による第３の接着複合体要素を連続的に、外から、第２の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の、第２の接着複合体要素に隣接する領域と、に付着させるよう構成される。
【００３３】
このような製造装置は、電池セルの形成のためハウジング部品を接着するために必要な全ての処理工程を、好適には一回の処理で済ませることが可能である。本製造装置は、迅速で、能率が良く、若しくは安価な、又はこれらの利点のうち複数の組み合わせを伴う、セル製造のために使用されうる。
【００３４】
本発明の可能な特徴及び利点が、本明細書では、電池セルと、電池セルのハウジングを製造する方法と、電池セルのハウジングを製造する装置と、の実施形態を参照して記載されることに注意されたい。本発明の更なる別の実施形態に到達するために、上記の特徴が適切なやり方で変化され、組み合わされ、適合され、又は交換されうることが当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
以下では、本発明の実施形態が添付の図面を参照して記載される。図面は、明細書の記載も本発明も限定するものと見做されない。
【図１】本発明の一実施形態に係る電池セルのハウジングを製造する方法及びこのために使用される装置の構成要素を斜視図により示す。
【図２】本発明に係る電池セルのハウジング及びその接着複合体の断面図を示す。
【００３６】
図は、単に概略的なものであり縮尺に忠実ではない。図面において、同じ符号は、同じ構成要素又は同様に作用する構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、本発明の実施形態に係る、電池セル１の製造及びこのために使用される装置５１を示している。図２は、電池セル１のハウジング３の一領域を断面図で示している。
【００３８】
電池セル１のハウジング３は、内部空間５を取り囲んでおり、この内部空間５には、電池セル１の構成要素、特に、電池セル１の電解質７及び電極９（分かり易さという理由から非常に概略的に示されている）等が収容されている。ハウジング３は、ハウジング部品１１で構成される。示される例では、ハウジング３は、同一のハーフシェルとして形成された２つのハウジング部品１１で構成される。
【００３９】
安定的かつ密にハウジング部品１１同士を接合するために、このハウジング部品１１は、接着複合体１３を用いて互いに接着される。接着複合体１３は、３つの接着複合体要素１５、１７、１９を含む三層構造を成しており、接着装置５２を用いて生ぜしめられる。
【００４０】
接着の間ハウジング部品１１を適切に配置しうるために、製造装置５１は、（非常に概略的に示される）保持装置５３を有し、従って、ハウジング部品１１が、接合面２１に沿って対向配置されるように保持される。
【００４１】
接着複合体１３を形成するために、最初に、第１の接着複合体要素１５が、２つのハウジング部品１１の互いに対向配置された接合面２１に沿って２つのハウジング部品１１の間に介在するよう配置される。このために、示される例では、第１の供給ユニット５５によって、Ｔ字状の断面を有する長い帯状体１６の形態による接着複合体要素１５が、２つのハウジング部品１１の間に配置される。
【００４２】
その際に、帯状体１６のＴ字状の輪郭のうち縦方向脚部２３が、２つのハウジング部品１１の接合面２１の間に押し込まれる。帯状体１６のＴ字状の輪郭のうち横方向脚部２５はそれぞれ、２つのハウジング部品１１の、外側を向いている表面に当接している。この幾何学形状的な構成に基づいて、第１の接着複合体要素１５は、一方では、接合面２１の間に存在する空隙を充填し、他方では、２つのハウジング部品１１を互いに位置決めすること、即ち、好適には互いに対して適切な間隔を取って位置決めすることが可能であり、従って、ハウジング部品１１同士の直接的な接触が回避される。
【００４３】
第１の接着複合体要素１５は、電解質７に対して耐性を有する材料、例えばＰＴＦＥで構成される。
【００４４】
続いて、第２の接着要素１７が外から、第１の接着要素１５と、２つのハウジング部品１１の、第１の接着要素１５に隣接する領域と、の上に塗布される。第２の接着要素１７は、液状での処理が可能な物質、例えばエポキシ樹脂２７等を用いて形成される。このために、第２の供給ユニット５７によって、液状の状態にあるエポキシ樹脂２７が、ディスペンサ５９を用いて適切に、以前に配置された第１の接着要素１５の上に塗布されて、まんべんなく広げられる。これによりエポキシ樹脂２７は、上記第１の接着要素１５の側方の縁の上にも流れ、そこで、ハウジング部品１１の、外側を向いた表面を或る領域において被覆する。このように塗布されたエポキシ樹脂２７を、その後で硬化させることが可能である。例えば、このために光源６１を用いて、特にＵＶ光源を用いて照射することが可能である。代替的に、エポキシ樹脂２７は他のやり方でも、即ち例えば熱処理によって、硬化剤の添加等によって、硬化されうる。
【００４５】
続いて、第３の供給ユニット６３を用いて、第３の接着複合体要素１９が、以前に塗布された第２の接着複合体要素１７と、２つのハウジング部品１１の、第２の接着複合体要素１７に隣接する領域と、に貼着される。その際に、第３の接着複合体要素１９は、テープ２９、特にダクトテープの形態により貼着されうる。第３の接着複合体要素１９の材料又は幾何学的形状の少なくとも一方は、水及び酸素に対する十分なシール性をもたらしうるように、選択される。
【００４６】
最後に、「有する」、「含む」等の概念は、他の構成要素又は工程を排除せず、「１つ」又は「或る」等の概念は、複数を排除しないことに注意されたい。請求項中の符号は、限定的なものとして見做されない。
【図１】
2019521498.tif 000003
【図２】
2019521498.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月18日(2019.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の実施形態によって、有利には、以下のような電池セル、特に角柱形リチウムイオン電池セルが可能となる。即ち、ハウジングが十分に機械的に安定していて、気密／液密（ｄｉｃｈｔ）であり、言い換えるとシール性を有し、ハウジングが簡単に、安価で、若しくは、過剰な熱入力による損傷の著しいリスクなく、又はこれらの利点のうち複数の組み合わせを伴って、製造されうる上記電池セルが可能となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第２の接着複合体要素は、液状で処理が可能な、硬化可能な材料から成るべきであり、従って、第２の接着複合体要素は液状の状態で、外から、以前に挿入された第１の接着複合体要素と、２つのハウジング部品の第１の接着複合体要素に隣接する領域と、の上に塗布されうる。即ち、例えば注がれ、吹き掛けられ、滴下され、又は他の態様により分注され、続いて硬化されうる。液状の状態において、第２の接着複合体要素は、場合によって生じうる中空空間へと良好に流れ、硬化の後に上記中空空間を密に閉鎖することが可能である。その際、第２の接着複合体要素は、好適には接着しながら、第１の接着複合体要素又は複数のハウジング部品の、少なくともいずれか１つに付着しうる。従って、硬化の後で、第２の接着複合体要素は、第１の接着複合体要素と２つのハウジング部品とを互いに接触させて固定し、第１の接着複合体要素と２つのハウジング部品との間の相対的な位置決めを支援することが可能である。さらに、第２の接着複合体要素は、特に、電解質が第２の接着複合体要素に達しないことを第１の接着複合体要素が絶対的には保証出来ない限りにおいて、電解質により侵されることに対して好適には十分な耐性を有しているべきであろう。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
第３の接着複合体要素は、特に障壁として、水又は酸素の少なくとも一方の進入に対して防護するべきである。特に、リチウムイオン電池の場合には、不純物、特に水又は酸素が電池の内部空間に達しうることが信頼性高く防止されなければならない。さもなければ、望まれぬ化学変化が起きる可能性があるからである。従って、第３の接着複合体要素は、水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する適切な材料から成り、又はこのような材料から成る少なくとも１つの連続した層を有するべきである。この場合に、第３の接着複合体要素を、外から、以前に塗布された、好適には既に硬化されている、第２の接着複合体要素の上に貼着することが可能であり、その際に、第３の接着複合体要素は、可能な限り第２の接着複合体要素の縁部を覆うことも可能であり、これにより２つのハウジング部品の隣接領域に接触することが可能である。このように第３の接着複合体要素が設けられた接着複合体によって、水又は酸素の少なくとも一方が、即ち、少なくとも、電池セルに潜在的に損傷を与え又は電池セルを危険にさらす量の水又は酸素の少なくとも一方が、外から、接着複合体を越えて、電池セルの内部に達することが基本的には不可能であるべきである。好適には、第３の接着複合体要素は、水に対しても酸素に対しても不透過性を有する。しかしながら、例えば、他の接着複合体要素のうちの１つが水又は酸素の一方に対して不透過性を有する場合には、第３の接着複合体要素は、上記２つの物質の他方に対してのみ不透過性を有すれば十分である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
続いて、第２の接着複合体要素１７が外から、第１の接着複合体要素１５と、２つのハウジング部品１１の、第１の接着複合体要素１５に隣接する領域と、の上に塗布される。第２の接着複合体要素１７は、液状での処理が可能な物質、例えばエポキシ樹脂２７等を用いて形成される。このために、第２の供給ユニット５７によって、液状の状態にあるエポキシ樹脂２７が、ディスペンサ５９を用いて適切に、以前に配置された第１の接着複合体要素１５の上に塗布されて、まんべんなく広げられる。これによりエポキシ樹脂２７は、上記第１の接着複合体要素１５の側方の縁の上にも流れ、そこで、ハウジング部品１１の、外側を向いた表面を或る領域において被覆する。このように塗布されたエポキシ樹脂２７を、その後で硬化させることが可能である。例えば、このために光源６１を用いて、特にＵＶ光源を用いて照射することが可能である。代替的に、エポキシ樹脂２７は他のやり方でも、即ち例えば熱処理によって、硬化剤の添加等によって、硬化されうる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極（９）と、
電解質（７）と、
前記電極（９）及び前記電解質（７）を取り囲むハウジング（３）と、
を有する電池セル（１）であって、
前記ハウジング（３）は、複数のハウジング部品（１１）で構成される、前記電池セル（１）において、
複数の前記ハウジング部品（１１）は、互いに対向配置された接合面（２１）に沿って、接着複合体（１３）によって互いに密に接着されており、
前記接着複合体（１３）は、
２つの前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された前記接合面（２１）の間に配置されており、前記電解質（９）に対して耐性及び不透過性を有する第１の接着複合体要素（１５）と、
外から、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に塗布された第２の接着複合体要素（１７）であって、液状での処理が可能な材料が硬化されて成る前記第２の接着複合体要素（１７）と、
外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、の上に貼着された第３の接着複合体要素（１９）であって、水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する前記第３の接着複合体要素（１９）と、
を有する、電池セル（１）。
【請求項２】
前記第１の接着複合体要素（１５）は、Ｔ字状の断面を有する、請求項１に記載の電池セル（１）。
【請求項３】
前記ハウジング部品（１１）は、導電性材料から成る、請求項１又は２に記載の電池セル（１）。
【請求項４】
前記第１の接着複合体要素（１５）は、電気的絶縁材料を用いて形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル（１）。
【請求項５】
前記第１の接着複合体要素（１５）は、ポリテトラフルオロエチレンにより形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル（１）。
【請求項６】
前記第２の接着複合体要素（１７）は、エポキシ樹脂（２７）により形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池セル（１）。
【請求項７】
前記第３の接着複合体要素（１９）は、粘着テープ（２９）により形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池セル（１）。
【請求項８】
前記ハウジング（３）は、同一のハーフシェルとして形成された２つのハウジング部品（１１）で構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池セル（１）。
【請求項９】
電池セル（１）のハウジング（３）を製造する方法であって、
組み立てられた状態で前記ハウジング（３）を成す複数のハウジング部品（１１）を準備する工程と、
接合面（２１）に沿って互いに対向配置されるように、２つの前記ハウジング部品（１１）を配置する工程と、
接着複合体（１３）によって、互いに対向配置された前記接合面（２１）に沿って２つの前記ハウジング部品（１１）同士を接着する工程と、
を有し、
前記接着複合体（１３）は、第１の接着複合体要素（１５）、第２の接着複合体要素（１７）、及び、第３の接着複合体要素（１９）を有し、
前記接着する工程は、
２つの前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された接合面（２１）の間に前記第１の接着複合体要素（１５）を配置する工程であって、前記第１の接着複合体要素（１５）は、前記電池セル（１）の、前記ハウジング（３）に収容される電解質（７）に対して耐性を有する、前記第１の接着複合体要素（１５）を配置する工程と、
外から、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に前記第２の接着複合体要素（１７）を塗布する工程であって、前記第２の接着複合体要素（１７）は液状での処理が可能な硬化されうる材料から成り、前記材料は液状で塗布された後に硬化される、前記塗布する工程と、
外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、の上に前記第３の接着複合体要素（１９）を貼着する工程であって、前記第３の接着複合体要素（１９）は水又は酸素の少なくとも一方に対して不透過性を有する、前記貼着する工程と、
を有する、方法。
【請求項１０】
前記第１の接着複合体要素（１５）、前記第２の接着複合体要素（１７）、及び、前記第３の接着複合体要素（１９）は、連続的に相前後して形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電池セル（１）のハウジング（３）を製造する装置（５１）であって、
２つのハウジング部品（１１）が接合面（２１）に沿って互いに対向配置されるように、２つの前記ハウジング部品（１１）を保持する保持装置（５３）と、
接着複合体（１３）によって、互いに対向配置された前記接合面（２１）に沿って２つの前記ハウジング部品（１１）同士を接着する接着装置（５２）と、
を有し、
前記接着複合体（１３）は、第１の接着複合体要素（１５）、第２の接着複合体要素（１７）、及び、第３の接着複合体要素（１９）を有し、
前記接着装置（５２）は、
２つの前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された接合面（２１）の間に前記第１の接着複合体要素（１５）を供給して配置する第１の供給ユニット（５５）であって、前記第１の接着複合体要素（１５）は、前記電池セル（１）の、前記ハウジング（３）に収容される電解質に対して耐性を有する、前記第１の供給ユニット（５５）と、
外から、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に前記第２の接着複合体要素（１７）を供給して塗布する第２の供給ユニット（５７）であって、前記第２の接着複合体要素（１７）は、液状での処理が可能な硬化されうる材料から成る、前記第２の供給ユニット（５７）と、
外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、の上に前記第３の接着複合体要素（１９）を供給して貼着する第３の供給ユニット（６３）であって、前記第３の接着複合体要素（１９）は水又は酸素のいずれか一方に対して不透過性を有する、前記第３の供給ユニット（６３）と、
を有する、装置（５１）。
【請求項１２】
前記第１の供給ユニット（５５）は、細長い帯状体（１６）の形態による前記第１の接着複合体要素（１５）を連続的に、２つの前記ハウジング部品（１１）の前記互いに対向配置された接合面（２１）の間に配置するよう構成され、
前記第２の供給ユニット（５７）は、前記第２の接着複合体要素（１７）を形成する液状の前記材料を、前記第１の接着複合体要素（１５）と、２つの前記ハウジング部品（１１）の、前記第１の接着複合体要素（１５）に隣接する領域と、の上に分注するよう構成され、
前記第３の供給ユニット（６３）は、細長い粘着テープ（２９）の形態による前記第３の接着複合体要素（１９）を連続的に、外から、前記第２の接着複合体要素（１７）と、前記２つのハウジング部品（１１）の、前記第２の接着複合体要素（１７）に隣接する領域と、に付着させるよう構成されている、請求項１１に記載の装置（５１）。
【国際調査報告】
2019521498.tif 000005
2019521498.tif 000006
2019521498.tif 000007
2019521498.tif 000008