(57)【要約】  電気化学的セル（１）は、被覆体（２）によって特にガス漏れおよび／あるいは液漏れなしに密閉されている電極積重物（１３）と、特に設定破断箇所の形状をした少なくとも１つの圧力軽減装置（４）とを備え、圧力軽減装置（４）は、被覆体（２）の打抜孔（６）を閉鎖する破裂板（５）を備える。
2013506966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆体（２）によって特にガス漏れおよび／あるいは液漏れなしに密閉されている電極積重物（１３）と、特に設定破断箇所の形状をした少なくとも１つの圧力軽減装置（４）とを有する電気化学的セル（１）において、
少なくとも１つの前記圧力軽減装置（４）は、前記被覆体（２）の打抜孔（６）を閉鎖する破裂板（５）を備えることを特徴とする電気化学的セル。
【請求項２】
前記破裂板（５）は、プラスチック特にポリマーから作られていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学的セル。
【請求項３】
前記破裂板（５）は、ホイルから作られていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の電気化学的セル。
【請求項４】
前記破裂板（５）と前記被覆体（２）とは、ほぼ同一の材料から作られていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項５】
前記破裂板（５）は複数の層（７，８）を備え、その中に特に拡散緩和層を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項６】
破裂温度（ＴＢ）に達した場合に、圧力軽減プロセスを開始するために前記圧力軽減装置（４）が形成されており、前記破裂板（５）の少なくとも１つの層は、その溶融温度（ＴＳ）が破裂温度（ＴＢ）よりも低い材質から作られていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項７】
前記破裂板（５）は、パラフィンでコーティングされていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項８】
前記破裂板（５）は、金属製特にアルミニウム製の少なくとも１つの層を備えており、該層は好適には前記破裂板（５）に蒸着され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化学的セル。
【請求項９】
前記被覆体（２）の前記打抜孔（６）は、円形あるいは角形を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１０】
前記破裂板（５）は、前記打抜孔（６）に封着あるいは貼着されており、前記打抜孔（６）に螺入されており、および／あるいは保持部材（９）によって前記打抜孔（６）に持着されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１１】
前記破裂板（５）は、前記被覆体（２）の前記打抜孔（６）よりも大きい底面を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１２】
前記破裂板（５）と前記被覆体（２）との間には別個の封止手段（１０）、特に板形状あるいはリング形状の特にポリマーパッキングが備わっていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１３】
前記電気化学的セルは、前記被覆体（２）の部品を破損させることができ、特に前記被覆体（２）の部品を打ち抜くことができる切断手段（１１）特に錐あるいは刃を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１４】
前記電気化学的セルは、必要な圧力軽減プロセスを認識できるために形成されているセンサ手段（１２）を備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記圧力軽減装置（４）が、前記電気化学的セル（１）の電流導体に背向する領域に設けられていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記圧力軽減装置（４）が、前記電気化学的セル（１）が取り付けられた状態で、該電気化学的セル（１）の下部領域および／あるいは側面領域に設けられていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の電気化学的セル。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の、少なくとも１つの電気化学的セルを有するバッテリー構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電気化学的セルと、少なくとも１つのそのような電気化学的セルを有するバッテリー構造体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、ハウジングのフレームに破裂領域が備わっている平型構造のリチウムイオンバッテリーが知られている。その際開口部に、過圧安全装置が付けられている。過圧安全装置は安全膜を備え、当該安全膜は、ガスの流出を可能にするために、危機的な過圧状態において定義されて割れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７０６３１９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の課題は、改善された電気化学的セルを提供することである。この課題は、請求項１の特徴を有する電気化学的セルによって解決される。本発明の有利なさらなる形態は、従属請求項からもたらされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に従えば、被覆体によって特にガス漏れおよび／あるいは液漏れなしに密閉されている電極積重物と、特に設定破断箇所の形状をした少なくとも１つの圧力軽減装置とを備える電気化学的セルが備わっており、少なくとも１つの圧力軽減装置は、被覆体の打抜孔を閉鎖する破裂板を備える。
【０００６】
被覆体とは、本発明の枠内においては、１つあるいは複数の電極積重物を外部に対して仕切っている、少なくとも部分的な境界と理解され得る。被覆体は好適にはガス漏れや液漏れがなく、その結果周囲との材料の行き来は起こり得ない。電極積重物は被覆体内部に設けられている。被覆体は、少なくとも１つの被覆体部品、特に複数の被覆体部品を備える。それでたとえば、１つの被覆体部品が、１つの成形部品から作られていてよい。２つの成形部品が用いられてよい。さらにフレームあるいはまたフレーム部品が、被覆体部品であってよい。少なくとも１つの電流導体、特に２つの電流導体が、被覆体から出て延伸し、電極積重物の接続に用いられる。外部に向かって延伸する電流導体はその際、好適には電気化学的セルのプラス端子接続部とマイナス端子接続部である。しかしながら、複数の電流導体特に４つの電流導体が被覆体から延伸してもよい。電気化学的セルがその際、互いに直列で接続されている２つの電極積重物を備えるならば、異なる電極積重物の２つの電極がそれぞれ互いに接合されている。
【０００７】
本発明の主旨においては、電極積重物とは、電気化学的セルもしくはガルバニセルの構成部材群として、化学エネルギーの貯蔵と電気エネルギーの放出とにも用いられる装置と理解され得る。そのために電極積重物は複数のプレート型の要素、つまり少なくとも２つの電極（アノードとカソード）と、電解質を少なくとも部分的に収容するセパレータとを備える。好適には少なくとも１つのアノードとセパレータとカソードとは互いに重ね合わされもしくは積重されており、セパレータは少なくとも部分的にアノードとカソードとの間に設けられている。アノードとセパレータとカソードのこのような連続が、電極積重物内で任意にしばしば繰り返されてよい。好適には、プレート型の要素は、電極巻回体として巻回されている。以下においては、「電極積重物」という用語は、電極巻回体にも用いられる。電気エネルギーの放出前に、貯蔵された化学エネルギーは電気エネルギーに変換される。充電中に、電極積重物もしくはガルバニセルに供給された電気エネルギーは、化学エネルギーに変換され、貯蔵される。好適には、電極積重物は、複数の電極ペアとセパレータとを備える。特に好ましくは、いくつかの電極が、重なり合って特に電気的に互いに接合されている。
【０００８】
本願発明の主旨におけるフレームとは、外界の影響に対して、特に外部あるいは内部からかかる力に対して、セルを機械的に安定させるのに適し、かつセルの製造時に、セルの外装と堅固に接合され得る構造上の各装置と理解されるべきである。用語の選択がすでに示唆しているように、フレームは好適には、ほぼフレーム型の装置であり、その機能は実質的に、ガルバニセルに機械的な安定性を与えることにある。フレームは、被覆体部品であってよい。
【０００９】
特定の条件下、特に過充電、ショートあるいは過熱の際には、電気化学的セル内では過圧が発生しかねない。極端な場合には、そのような過圧によって、被覆体の破裂および／あるいは発火に至ることもある。その際、隣り合う電気化学的セルも巻き添えになりかねない。圧力軽減装置の設置は、上記の条件の結果を和らげることに寄与できる。その際圧力軽減装置は特に、特定の圧力すなわち破裂圧力が生じた際に、特に、電気化学的セルの内室から外部へ材料が流出するのを可能にするような装置である。さらに圧力軽減装置は、特定の温度すなわち破裂温度に達した場合あるいはこれを超えた場合に、電気化学的セル内部から外部へ材料が流出するのを可能にできる。その限りにおいて、圧力軽減装置は、圧力に関係なく、破裂温度が生じた場合だけでも、圧力軽減プロセスを開始することができる。
【００１０】
圧力軽減プロセスは特に、材料が、特に圧力軽減装置が開くことによって、電気化学的セル内部から外部に漏れ出ることができると起こる。その際圧力軽減装置は、設定破断箇所の形状で構成されている。その際設定破断箇所は特に、圧力軽減装置の部品が、圧力軽減プロセスの場合に破壊されるように構成されている。
【００１１】
圧力軽減装置は本発明に従えば、被覆体の打抜孔を閉鎖する破裂板を備える。その際破裂板は、圧力軽減プロセスが起きていない場合にのみ、被覆体の打抜孔を閉鎖する。圧力軽減プロセス自体の場合には、破裂板による打抜孔の閉鎖は妨げられ、その結果破裂板は、材料が打抜孔を通って漏れ出て行くのを、少なくとも完全には防ぐことができない。破裂板と、対応する、破裂板による打抜孔の閉鎖の可能性との正確な構成は、以下でより詳細に論じられる。
【００１２】
破裂板は、プラスチック特にポリマーから作られていてよい。破裂板は、その幾何学的大きさおよび／あるいは機械的特性において、破裂圧力あるいは破裂温度に達した場合、機械的な強度を失い、それによって被覆体をもはや閉鎖できなくなるように、構成されていてよい。破裂板を製造するためのプラスチックは、ＰＥ，ＰＰ，ＰＴＦＥ，ＣＴＦＥ，ＦＥＰ，ＨＦＰあるいはその他の特にフッ素化されたポリマーから調製されていてよい。
【００１３】
好適には破裂板は、ホイルから作られている。ホイルは、破裂圧力に達した場合あるいはこれを超えた場合、少なくとも部分的に破壊され得、特に破れる。ホイルは、破裂温度に達した場合あるいはこれを超えた場合にも、溶融する。
【００１４】
好適には破裂板と被覆体とは、ほぼ同一の材料から作られている。その際まず、被覆体は完全に閉鎖されて作られてよく、続いて破裂板が被覆体から分離され、特に切り取られあるいは押し抜かれてよい。破裂板は続いて、再び被覆体と堅固に閉鎖され得る。これによって、圧力軽減装置とともに被覆体を製造するためのコストを、低下させることができる。
【００１５】
好適には破裂板は複数の層を備え、その中に特に拡散緩和層を備える。拡散緩和層は好適には、フッ化ポリマー、シリコンあるいはパラフィンをベースにしてよい。さらに、破裂板の層は、金属特にアルミニウムから作られていてよい。１つの層が破裂板の別の層に蒸着されていてよく、特にアルミニウム層がプラスチック層に蒸着されていてよい。炭化水素をベースにするプラスチックは、特に水もしくは水蒸気の拡散を促進しかねない。その際拡散緩和層は、破裂板によって、好適には水もしくは水蒸気の拡散を防ぐ。これは同様に、金属層によっても達成され得る。この実施形態は、被覆体部品一般にも当てはまる。両層の１つが、破裂板の破裂特性に対して、取るに足りない機械的な影響しか及ぼせないようにするために、当該層はミシン目を付けられていてよい。
【００１６】
被覆体の、すなわち特に被覆体部品および／あるいは破裂板の金属層は、ポリマー外被によってコーティングされてよい。これによって、金属層の起こり得る腐食を予防することができる。特に、金属層が電気化学的セルの内室に対向している場合、これによって、電極積重物と、そこに存在する材料とによる腐食を予防できる。金属層は、高密度の酸化物層を形成させる意図的な酸化によって、特にアノード酸化によって、前処理されていてよい。これによって、腐食に対するさらなる耐久性がもたらされ得る。さらに金属層に、特に防食効果のあるさらなる前処理も施してよい。これは特に、金属酸化物層、亜硝酸金属層あるいは他の保護層を、特にプラズマ法、スパッタリングあるいは電解処理によって塗布することである。
【００１７】
好適には圧力軽減装置は、破裂温度に達した場合に、圧力軽減プロセスを開始する。破裂板の層は、その溶融温度が破裂温度よりも低い材質から作られていてよい。それによって、破裂温度に達する前に、その溶融温度が破裂温度よりも低い１つの層が溶融し、その際特に機械的な特性を失うことが達成され得る。この層が、破裂温度に達した場合に、取るに足りない機械的な特性しか有していないことによって、別の層でのみ、破裂点の厳密な調節を調節することができる。その際破裂点とは、圧力軽減装置によって圧力軽減プロセスが開始される駆動状態を意味する。破裂点は特に、破裂温度および／破裂圧力によって確定される。
【００１８】
好適には破裂板は、ポリマー層とパラフィン層とから形成されており、パラフィン層の融点は８５℃よりも低く、特におよそ８０℃であり、ポリマー層は、好適には９５℃以上特におよそ１００℃の融点を有する。
【００１９】
打抜孔は、円形を備えてよい。その際円形は、特に穿孔によって容易に作られ得る。代替的には、打抜孔は角形を備えてもよい。特に、打抜孔が被覆体の短辺にある場合に、打抜孔が細長い形状を備えていれば有利である。すなわち、打抜孔は第１横断面方向に伸びており、これは、当該方向に対して垂直な第２の方向の伸びよりも数倍特に少なくとも２倍長い。
【００２０】
破裂板は好適には、打抜孔よりも大きく構成されている。それによって、破裂板が打抜孔を覆い隠し、その際特に、被覆体のショルダ部に載設されていることが達成され得る。これによって、改善された密閉効果が達成され得る。
【００２１】
好適には破裂板は、被覆体に封着あるいは貼着されている。それによって破裂板は、材料接続的に被覆体と接合され得る。その際封着あるいは貼着のやり方は、破裂温度あるいは破裂圧力すら決定できる。その際シーリングあるいは接着がより大きく寸法付けられるならば、破裂圧力あるいは破裂温度を上げることができる。反対に、シーリングあるいは接着が減少する場合には、破裂温度あるいは破裂圧力を下げることができる。
【００２２】
代替的な実施形態においては、破裂板は打抜孔に螺入されている。そのために打抜孔は好適には、打抜孔に取り付けられているネジ山を備える。代替的に、ネジは、破裂板自身の旋入によって行われてよい。そのために破裂板は、特にセルフタッピングネジを備えてよい。破裂板は好適には、トルクを破裂板に伝達するのを可能にする手段を備えている。このために、特に、ネジ頭の既知の形状が適用可能である。これらは特に、六角形あるいは六角レンチ形であってよい。
【００２３】
破裂板は、保持部材によっても打抜孔に持着されていてよい。保持部材は特に、別個に形成されていてよい。保持部材は、材料接続的および／あるいは力接続的および／あるいは形状接続的に、被覆体の部品に固定されていてよい。保持部材は破裂板を、材料接続的および／あるいは力接続的および／あるいは形状接続的に、打抜孔に持着してよい。代替的に保持部材は、ネジで打抜孔に螺合されてよい。破裂ホイルはその際、保持部材と打抜孔のショルダ部との間に設けられていてよい。保持部材をショルダ部の方向に螺合することによって、破裂ホイルは保持部材とショルダ部の間で挟まれ、ひいては持着される。ショルダ部が必ずしも備わっていない実施形態においては、保持部材はネジで打抜孔の内部に螺合されてよい。その際ホイルは、ネジで打抜孔に着設されており、保持部材を螺合する際に、保持部材のネジと打抜孔のネジとの間に螺入される。
【００２４】
好適には破裂板は、打抜孔の断面よりも大きい底面を備える。
【００２５】
破裂板と被覆体との間には、好適には別個の封止手段が備わっている。これは、特にポリマーパッキングであってよい。封止手段は、好適には板形状あるいはリング形状で形成されていてよい。
【００２６】
電気化学的セルは好適には、被覆体の部品特に破裂板を破損させることができる切断手段特に錐あるいは刃を備える。特に、切断手段は、被覆体の部品を打ち抜くことができる。被覆体の破損によって、被覆体の機械的な安定性を、特に圧力軽減装置の領域において下げることができ、それによって破裂圧力もしくは破裂温度に影響を及ぼすことができる。切断手段によって被覆体の部品が打ち抜かれると、圧力軽減プロセスが開始される。被覆体の打ち抜かれた箇所では材料が電気化学的セルの内室から外部に出ることができるからである。切断手段は外部から打抜孔に載置されていてよい。その際切断手段は、打抜孔内に突出してよい。切断手段は、外部から打抜孔に載置されているプレートあるいは板に固定されていてよい。プレートあるいは板は、ガスおよび／あるいは液体を通過させるよう形成されていてよい。
【００２７】
好適には切断手段は、破裂板の外部に設けられており、破裂板に向けられている。外部に設けられるとは特に、切断手段が、電気化学的セルの内室に背向する、被覆体もしくは破裂板の側面に設けられていることを意味する。別の表現をすれば、破裂板は特に、電気化学的セルの内室と切断手段との間に設けられている。切断手段の、破裂板からの距離によって、破裂圧力を調節できる。
【００２８】
好適には電気化学的セルは、圧力軽減プロセスを認識できるセンサ手段を備える。そのようなセンサ手段によって、圧力軽減プロセスの間および／あるいはその後に、特に中央制御ユニットに、電気化学的セルが、もはや規則どおりに機能しない状態にあることが知らせられ得る。電気化学的セルはそれから、さらなる使用特に充電プロセスあるいは放電プロセスから引き離され得る。当該センサ手段は、温度センサおよび／あるいは圧力センサとして形成されていてよい。必要な圧力軽減プロセスは特に、圧力センサあるいは温度センサによって、まず第一に上昇する圧力もしくは温度が確認されることで、認識され得る。このために、圧力変化もしくは温度変化の勾配も考慮されてよい。破裂圧力もしくは破裂温度に達したあるいは超えた後に、電気化学的セルの内室の圧力もしくは温度が下がると、これが圧力軽減プロセス実施の徴候とみなされ得る。圧力のみあるいは温度のみを考慮することによって、そのような認識をすることができる。さらに、圧力と温度とを一緒に考慮することによっても、認識できる。
【００２９】
有利には、少なくとも１つの圧力軽減装置が、電気化学的セルの電流導体に背向する領域に設けられている。
【００３０】
同様に有利には、少なくとも１つの圧力軽減装置が、電気化学的セルが取り付けられた状態で、電気化学的セルの下部領域および／あるいは側面領域に設けられている。
【００３１】
最後に挙げた、本発明の２つの有利な実施形態に従えば、電気化学的セルの少なくとも１つの電流導体が、被覆体の第１領域内で当該被覆体から出て延伸し、少なくとも１つの圧力軽減装置が、第１領域に背向する、被覆体の第２領域に設けられており、および／あるいは少なくとも１つの圧力軽減装置が、電気化学的セルが取り付けられた状態で、被覆体の下部領域に設けられている。言い換えれば、少なくとも１つの圧力軽減装置は、電流導体からできるだけ（遠くに）離れており、および／あるいはセルの下部領域に設けられている。
【００３２】
自動車の領域におけるリチウムイオンバッテリーでは特別に、バッテリーハウジングにおいてセルの電流導体の領域内に、バッテリー管理システムおよび／あるいはさらなる電気的コンポーネントが収納されており、バッテリーはしばしば、自動車の乗客室の下部もしくは乗客座席の下部に取り付けられているという問題点がある。その際考慮されるべきは、通常、電流導体がセルの上部領域においてセル被覆体から突出するように、セルはバッテリーハウジングに取り付けられ、かつバッテリーは自動車に取り付けられるということである。
【００３３】
挙げられた有利な、電気化学的セルの実施形態によって、この関連において、セルの内圧が高くなった場合に、少なくとも１つの圧力軽減装置による圧力減少と材料の放出は、電流導体とバッテリー管理システムとの領域においても、乗客室への方向にも行われないという利点を達成する。このやり方で、電気化学的セルの内部で危機的な圧力状態が生じた場合に、バッテリーの駆動の安全と乗客の安全とが向上され得る。
【００３４】
本発明はさらに、少なくとも１つ特に複数の、上述の種類の電気化学的セルを備えるバッテリー構造体に関する。
【００３５】
本願発明のさらなる利点と特徴と使用の可能性とは、図に関連して以下の記述からもたらされる。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る電気化学的セルの概略図である。
【図２】図１の電気化学的セルの被覆体の部分図である。
【図３】代替的な実施形態における電気化学的セル１の被覆体の部分図である。
【図４】代替的な実施形態における電気化学的セル１の被覆体の部分図である。
【図５】打抜孔の様々な断面形状である。
【図６】圧力および温度の経過曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、本発明に係る電気化学的セル１を示している。被覆体２は、通常の駆動状態では、電気化学的セル１の内室１４を、周囲に対してガス漏れや液漏れなく取り囲んでいる。電気化学的セル１の内室１４には、電極積重物１３が設けられている。１つのバッテリー（バッテリー構造体）に、複数の電気化学的セルが設けられていてよい。
【００３８】
図２は、被覆体２の部分図を示している。被覆体２が複数の部分で形成されているのが分かる。その際被覆体２は、少なくとも１つの被覆体部品３を備える。被覆体部品３は、成形部品として構成されている。本実施形態においては、被覆体２は、そのような成形部品を２つ備える。しかし被覆体部品は、別の形状を備えてもよい。特にフレームが、同様に被覆体部品３であってよい。本件の場合には、両成形部品３が、被覆体２の大部分を構成する。
【００３９】
被覆体部品３は、破裂板５によって閉鎖されている打抜孔６を備える。破裂板５は、被覆体部品３とともに、被覆体２を形成する。
【００４０】
打抜孔６は、破裂板５とともに、圧力軽減装置４の基本的な構成部材である。その際破裂板５は、被覆体２に貼着されている。代替的には破裂板５は、被覆体部品３に封着されていてよい。
【００４１】
打抜孔６は階段状に形成されており、外側部分１５と内側部分１６とを備える。外側部分１５は、内側部分１６よりも直径が小さい。打抜孔６の内部にはショルダ部１７が形成されており、当該ショルダ部１７に、破裂板５が載設されている。破裂板５は内側からショルダ部１７に載置されている。破裂板５は、ショルダ部１７に貼着されている。破裂板５は、単層のプラスチックホイルから作られている。電気化学的セル１の内室１４で内圧Ｐが上昇すると、破線で示されているように、破裂ホイル５は外側に向かってアーチ形になる。破裂圧力に達すると、破裂ホイル５は、さらにアーチ形に曲がり、それによって伸びて、破れる。それによって被覆体２は密閉されなくなり、その結果材料が電気化学的セル１の内室１４から外部に漏れ出ることができる。この場合内圧Ｐを下げることができる。同時に、内室１４内の温度Ｔを低下させることができる。
【００４２】
図３は、代替的な実施形態における電気化学的セル１の被覆体の部分図を示しており、図２に記載の被覆体に大部分が対応している。その限りにおいて、以下では、図２との相違のみが検討される。破裂板５は、多層の破裂ホイルとして構成されている。破裂板５はその際、第１層７と第２層８とを備える。第１層７はポリマーから作られている。第２層８は、アルミニウムから作られている。アルミニウム層８は、ポリマー層に比べて改善された水蒸気不透過性を備え、その限りにおいて、拡散を緩和して形成されている。さらにアルミニウム層８は、改善された耐裂性を備える。さらに、成形部品である被覆体部品３も、多層の材料から構成されており、外層はアルミニウムから、内層はポリマーから作られている。破裂ホイル５の両層も、成形部品３の両層も、交換されていてよい。
【００４３】
アルミニウム製の層は、それぞれ、フッ化ポリマー、シリコンあるいはパラフィンをベースとする層に替えてもよい。
【００４４】
代替的な実施形態においては、その際、破裂ホイル５の内層である第２層８が、パラフィンベースの材料から作られていてよい。パラフィンベースの材料は、およそ８０℃で溶融する。しかしながら１００℃で初めて、破裂温度となる。その限りにおいて、すでに破裂温度到達前に、第２層は溶融しており、それゆえ機械的な強度がない。これには、圧力軽減装置４を寸法付けるために、もっぱら第１層７のみを考慮すればよいという利点がある。第２層８はその際、特に破裂温度に対する圧力軽減装置４の破裂特性を変えることはない。
【００４５】
破裂ホイル５は、ショルダ部１７に載置されている。破裂ホイル５は、ショルダ部１７に直接接着あるいは他の方法で材料接続的に接合されていない。破裂ホイル５に内側から載置されている、リング状の保持部材９が備わっている。保持部材９は、打抜孔６に、特に打抜孔６の第２部分１６に、堅固に保持されている。打抜孔６に保持部材９を堅固に接合するために、保持部材９は、締まり嵌めによって被覆体部品３にはめ込まれ得る。代替的に保持部材９は、打抜孔６に、材料接続的に特に接着によって固定されてよい。代替的に保持部材９は、打抜孔６の雌ネジに螺着されている雄ネジを備えてよい。破裂板は、特に破裂ホイルとして構成されていてよく、打抜孔６の雌ネジと保持部材９の雄ネジとの間に螺入されていてよい。
【００４６】
図４は、代替的なさらなる実施形態における電気化学的セル１の被覆体の部分図を示しており、図３に記載の被覆体に大部分が対応している。その限りにおいて、以下では、図３との相違のみが検討され、図１に記載の単層の破裂ホイルも使用できる。破裂ホイル５とショルダ部１７との間には、通常駆動時の密閉効果を改善する別個の密閉板１０が備えられている。
【００４７】
さらに、前述の特徴に関係なく、外部から板１８が載置されており、当該板１８は、内側の面に、中心に設けられた錐１１を備える。錐１１は、破裂板１５に向けられている。すでに図１について記述されたように、圧力上昇の場合には、破裂ホイル５が錐１１の方向に膨張する。破裂圧力ＰＢに達すると、破裂ホイル５は錐１１と接触し、内圧により錐１１に破損され、それによって被覆体２は密閉されなくなる。材料が内室１４から外部に達することができるように、錐を支持する板１８は、被覆体２と密閉して接合されていない。板１８は、材料が板１８を通って漏れ出るのを可能にする打抜孔を備えてよい。
【００４８】
図５は、打抜孔６が備え得る様々な断面形状を示している。図５ａ）は楕円形を示している。図５ｂ）は円形を示している。図５ｃ）は長方形を示しており、角は丸みを帯びている。図５ｄ）は正多角形すなわち六角形を示しており、正多角形の内角はすべて互いに同一である。正多角形の向かいあう２つの辺のみが、残りの辺に比べて長く形成されている。図５ｅ）は正八角形の形状を示している。図５ｆ）は、図５ｃ）に示されている断面と似ている。しかしながら短辺の長さに対する長辺の長さの割合は、図５ｃ）の断面よりも大きい。
【００４９】
図６ａ）は、電気化学的セル１の内室１４の圧力経過を示している。時間ｔがｔＢより小さい間は、圧力軽減装置４が閉じられており、その結果圧力軽減プロセスが行われない。材料は内室１４から被覆体２を通って外部に達することはできない。時間ｔが増すにつれ、内室１４の圧力Ｐが上昇する。破裂時点ｔＢで、圧力Ｐは破裂圧力ＰＢに達する。この瞬間に圧力軽減装置が開き、材料は内室１４から外部に漏れ出ることができる。これによって、内室１４の圧力Ｐを下げることができ、その結果後続の、ｔＢより大きい時間ｔにおいては、圧力Ｐは再び低下する。
【００５０】
図６ｂ）は、電気化学的セル１の内室１４の温度経過を示している。時間ｔがｔＢより小さい間は、圧力軽減装置が閉じられている。時間ｔが増すにつれ、内室１４の温度Ｔが増加する。破裂時点ｔＢで、温度Ｔは破裂温度ＴＢに達する。この瞬間に圧力軽減装置が開き、材料は内室１４から外部に漏れ出ることができる。これによって、一方では内室１４の圧力を下げることができ、それによって内室の温度も下げることができる。
【００５１】
圧力曲線の経過および／あるいは温度曲線の経過により、電気化学的セルの内室に設けられているセンサ１２によって、圧力軽減プロセスを認識することができる。センサ手段１２と接続されている中央制御ユニットは続いて、電気化学的セルを、さらなる充電プロセスと放電プロセスから遮断する。
【００５２】
図には明確に表わされていなくとも、少なくとも１つの圧力軽減装置４が、好適には、被覆体２もしくはセル１の下部あるいは側面の、電気化学的セルの電流導体に背向する領域に備わっており、その結果少なくとも１つの圧力軽減装置４は、電流導体からできるだけ（遠くに）離れており、かつセル１の下部領域および／あるいは側面領域に設けられている。
【００５３】
このやり方で、セル１の内室１４の圧力が高くなった場合あるいは温度が高くなった場合に、少なくとも１つの圧力軽減装置４による圧力軽減プロセスでの圧力減少と材料の放出は、電流導体とバッテリー管理システムとの領域においても、たとえば自動車の乗客室への方向にも行われないことが、達成され得る。そうして、電気化学的セル１の内室１４で危機的な圧力状態もしくは温度状態が生じた場合に、バッテリーの駆動の安全と乗客の安全とが向上され得る。
【符号の説明】
【００５４】
１  電気化学的セル
２  被覆体
３  被覆体部品
４  圧力軽減装置
５  破裂板／破裂ホイル
６  打抜孔
７  第１層
８  第２層
９  保持部材
１０  密閉板
１１  錐
１２  センサ
１３  電極積重物
１４  内室
１５  外側部分
１６  内側部分
１７  ショルダ部
１８  板
Ｐ  圧力
ＰＢ  破裂圧力
Ｔ  温度
ＴＢ  破裂温度
ｔ  時間
ｔＢ  破裂時点
【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５ａ）】
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【図５ｂ）】
2013506966.tif 000008
【図５ｃ）】
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【図５ｄ）】
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【図５ｅ）】
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【図５ｆ）】
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【図６ａ）】
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【図６ｂ）】
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【国際調査報告】
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