(57)【要約】  電気化学的エネルギー貯蔵装置は、複数の平坦な貯蔵セル（２）であって、それぞれが当該貯蔵セル（２）の狭小面に第一の電流導体（１８ａ）と第二の電流導体（１８ｂ）を有している貯蔵セルと、複数のスペーサ要素（４）であって、それぞれ二つの貯蔵セル（２）の間に、当該貯蔵セル（２）同士の間の所定の距離を維持するために設けられているスペーサ要素と、前記貯蔵セル（２）と前記スペーサ要素（４）を締結してスタックにするための締結手段（１０）とを有している。前記スペーサ要素（４）は、貯蔵セル（２）に対向している当該スペーサ要素の二つの面にそれぞれ、第一の圧力面（２２ａ）と第二の圧力面（２２ｂ）を有している。このときそれぞれ前記貯蔵セル（２）の一方の電流導体（１８ａ，１８ｂ）は、二つのスペーサ要素（４）の前記第一の圧力面（２２ａ）同士の間で、前記締結手段（１０）による圧力嵌めによって締め付けられており、前記貯蔵セル（２）の他方の電流導体（１８ａ，１８ｂ）は、二つのスペーサ要素（４）の前記第二の圧力面（２２ｂ）同士の間で、前記締結手段（１０）による圧力嵌めによって締め付けられている。スペーサ要素（４）の前記第一の圧力面（２２ａ）の領域および前記第二の圧力面（２２ｂ）の領域の両方または何れか一方にそれぞれ、スペーサ要素（４）の前記第一の圧力面同士もしくは前記第二の圧力面同士（２２ａ，２２ｂ）の間に導電的な接続を提供するための接触要素（２６）が設けられており、前記スペーサ要素（４）および前記接触要素（２６）の両方または何れか一方は、前記第一の圧力面（２２ａ）同士および前記第二の圧力面（２２ｂ）同士の間の圧縮が互いに一致するように形成されている。
2013538001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平坦な貯蔵セル（２）であって、それぞれが当該貯蔵セル（２）の狭小面に第一の電流導体（１８ａ）と第二の電流導体（１８ｂ）を有している貯蔵セルと、
複数のスペーサ要素（４）であって、それぞれ二つの貯蔵セル（２）の間に、当該貯蔵セル（２）同士の間の所定の距離を維持するために設けられているスペーサ要素と、
前記貯蔵セル（２）と前記スペーサ要素（４）を締結してスタックにするための締結手段（１０）と、
を有している電気化学的エネルギー貯蔵装置であって、
前記スペーサ要素（４）は、貯蔵セル（２）に対向している当該スペーサ要素の二つの面にそれぞれ、第一の圧力面（２２ａ）と第二の圧力面（２２ｂ）を有しており、それぞれ前記貯蔵セル（２）の一方の電流導体（１８ａ，１８ｂ）は、二つのスペーサ要素（４）の前記第一の圧力面（２２ａ）同士の間で、前記締結手段（１０）による圧力嵌めによって締め付けられており、
前記貯蔵セル（２）の他方の電流導体（１８ａ，１８ｂ）は、二つのスペーサ要素（４）の前記第二の圧力面（２２ｂ）同士の間で、前記締結手段（１０）による圧力嵌めによって締め付けられており、
スペーサ要素（４）の前記第一の圧力面（２２ａ）の領域および前記第二の圧力面（２２ｂ）の領域の両方または何れか一方にそれぞれ、スペーサ要素（４）の前記第一の圧力面同士もしくは前記第二の圧力面同士（２２ａ，２２ｂ）の間を導電接続させるための接触要素（２６）が設けられており、
前記スペーサ要素（４）および前記接触要素（２６）の両方または何れか一方は、前記第一の圧力面（２２ａ）同士および前記第二の圧力面（２２ｂ）同士の間の圧縮が互いに一致するように形成されている、電気化学的エネルギー貯蔵装置。
【請求項２】
前記スペーサ要素（４）はそれぞれ、貯蔵セル（２）に対向している当該スペーサ要素の二つの面の狭小面の領域であって、当該狭小面に接して前記貯蔵セル（２）の前記電流導体（１８ａ，１８ｂ）が設けられていない狭小面の領域に、第三の圧力面（２３)を有しており、
前記スペーサ要素（４）および前記接触要素（２６）の両方または何れか一方は、前記第一の圧力面（２２ａ）同士、前記第二の圧力面（２２ｂ）同士、および前記第三の圧力面（２３）同士の間の圧縮が互いに一致するように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項３】
前記貯蔵セル（２）は、前記貯蔵セル（２）の前記第一の電流導体（１８ａ）と前記第二の電流導体（１８ｂ）がそれぞれ交互に連続的に設けられているように、連続的に積み重ねられており、
スペーサ要素（４）の一方の圧力面（２２ａ，２２ｂ）の領域にはそれぞれ、当該スペーサ要素（４）の当該一方の圧力面（２２ａ，２２ｂ）同士の間を導電接続させるための接触要素（２６）が設けられており、スペーサ要素（４）の他方の圧力面（２２ａ，２２ｂ）の領域には、当該スペーサ要素（４）の当該他方の圧力面（２２ａ，２２ｂ）同士の間を電気的に絶縁させるための絶縁構造体が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項４】
前記貯蔵セル（２）は、全ての貯蔵セル（２）の前記第一の電流導体（１８ａ）が連続的に設けられているとともに、全ての貯蔵セル（２）の前記第二の電流導体（１８ｂ）が連続的に設けられているように、連続的に積み重ねられており、
スペーサ要素（４）の前記第一の圧力面（２２ａ）の領域と前記第二の圧力面（２２ｂ）の領域にはそれぞれ、スペーサ要素（４）の前記第一の圧力面同士もしくは前記第二の圧力面同士（２２ａ，２２ｂ）の間を導電接続させるための接触要素（２６）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項５】
前記締結手段（１０）は複数の連結棒（１０）を有しており、当該連結棒は前記第一の電流導体もしくは第二の電流導体（１８ａ，１８ｂ）に設けられた孔（２０）を貫通して延在す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エネルギー貯蔵装置。
【請求項６】
前記接触要素（２６）は導電性の材料から形成されているとともに、前記スペーサ要素（４）に収容さ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エネルギー貯蔵装置。
【請求項７】
前記絶縁構造体はそれぞれ、電気的絶縁材料から成る少なくとも一つの支持要素（４２）を有しており、当該支持要素は前記スペーサ要素（４）に受容されていることを特徴とする請求項３，５および６のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項８】
前記接触要素（２６）および前記支持要素（４２）の両方または何れか一方は、概ねスリーブ状に形成されており、前記スペーサ要素（４）における対応する空隙部（４０）内に収容されており、
前記締結手段（１０）は、前記スリーブ状の接触要素もしくは支持要素（２６，４２）を貫通して延在す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エネルギー貯蔵装置。
【請求項９】
前記スペーサ要素（４）はそれぞれ、概ね四角フレームとして形成されてい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エネルギー貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフラットセルとスペーサ要素を有する電気化学的エネルギー貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電気化学的貯蔵セルから電気エネルギー貯蔵装置を構成することが知られており、当該複数の電気化学的貯蔵セルは締結手段を用いてブロックに統合されている。このような貯蔵セルは、例えば電気エネルギーのために平坦かつ矩形状に構成された貯蔵セルとしての、いわゆるパウチ型セルまたはコーヒーバッグ型セル（バッテリーセル、蓄電池セル、キャパシタ、…）であり、当該セルの電気化学的に活性な部分は箔状のパッケージによって包囲されており、当該パッケージを介して薄板状の電気的接続部、いわゆる（電流）導体がガイドされている。セルの電気的な直列接続または並列接続は、導電性の接触要素を介して行われ、当該導電性の接触要素は隣接するセルの対応する電流導体同士の電気的な接続を提供する。このときセルはフレーム内に締結しない状態で収容されているか、あるいは、クランプなどを介して締めつけられており、当該セルをスタック内に設けるとともに、上部の開放されている極もしくは電流導体を好適な手段を用いて接続することが広く行われている。このような電気化学的エネルギー貯蔵装置は例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０８１７０４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、狭小面に設けられた電流導体を有する複数の平坦な貯蔵セルが、安定したブロックに設けられるとともに確実に固定され、かつ、確実に相互接続されている、改良された電気化学的エネルギー貯蔵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は、独立請求項１に記載の特徴を有する電気化学的エネルギー貯蔵装置によって解決される。本発明の好適な構成およびさらなる構成は従属請求項の対象となっている。
【０００６】
本発明の電気化学的エネルギー貯蔵装置は、複数の平坦な貯蔵セルであって、それぞれが当該貯蔵セルの狭小面に第一の電流導体と第二の電流導体を有している貯蔵セルと、複数のスペーサ要素であって、それぞれ二つの貯蔵セルの間に、当該貯蔵セル同士の間の所定の距離を維持するために設けられているスペーサ要素と、前記貯蔵セルと前記スペーサ要素を締結してスタックにするための締結手段とを有している。スペーサ要素は、貯蔵セルに対向している当該スペーサ要素の二つの面にそれぞれ、第一の圧力面と第二の圧力面を有している。このときそれぞれ貯蔵セルの一方の電流導体は、二つのスペーサ要素の第一の圧力面同士の間で、締結手段による圧力嵌めによって締め付けられ、貯蔵セルの他方の電流導体は、二つのスペーサ要素の第二の圧力面同士の間で、締結手段による圧力嵌めによって締め付けられている。さらにそれぞれ、スペーサ要素の第一の圧力面の領域および第二の圧力面の領域の両方または何れか一方に、スペーサ要素の第一の圧力面同士もしくは第二の圧力面同士の間に導電的な接続を提供するための接触要素が設けられている。さらにまた、スペーサ要素および接触要素の両方または何れか一方は、第一の圧力面同士および第二の圧力面同士の間の圧縮が互いに一致するように形成されている。
【０００７】
貯蔵セルの電流導体がそれぞれ、二つのスペーサ要素の第一の圧力面同士もしくは第二の圧力面同士の間で、締結手段による圧力嵌めによって締め付けられているために、セルブロックの隣接する貯蔵セル同士の間に、所定の距離が維持され、当該所定の距離は、貯蔵セルの電気化学的に活性な部分に締め付け力が及ぼされないように調整されていてよい。これは、貯蔵セルの機能信頼性、耐久性、および温度バランスに関して有利である。
【０００８】
さらに、圧力面の領域に第一の圧力面および第二の圧力面の両方または何れか一方を電気的に接続するための接触要素が設けられているために、隣接するセルの電流導体は、付加的な接続部なしに、所望の方法で（すなわち、直列接続または並列接続で）電気的に接続され得る。接触要素はあらかじめスペーサ要素と共に組み立てられているか、スペーサ要素自体を形成してよい。これによって取り付けが容易になる。接触要素はさらに、スペーサ要素の一部として締結手段を介して共に締め付けられ、そのため固定的に保持されるので、装置の動作時に接触要素が失われ得ない、もしくは、そのようなことを防止するためにさらなる固定手段を必要としない。
【０００９】
最終的に第一の圧力面同士および第二の圧力面同士の間の圧縮が互いにほぼ一致しているために、第一の圧力面および第二の圧力面を介して貯蔵セルの電流導体に及ぼされる力は均一に受容され、かつ、配分され得るとともに、締結手段によって締め付けられる際に、スペーサ要素の一方の側が圧力に屈することと、スタックの構造全体がゆがむことは回避される。
【００１０】
本発明において「電気化学的エネルギー貯蔵装置」とは、電気エネルギーが取り出され得るあらゆる種類のエネルギー貯蔵装置と理解すべきであり、エネルギー貯蔵装置内部では電気化学反応が経過している。当該概念はあらゆる種類のエネルギー貯蔵装置を含んでおり、特に一次バッテリーと、二次バッテリーを含んでいる。エネルギー貯蔵装置の複数の電気化学セルは、比較的大きな電荷量を貯蔵するために並列に接続されていてよく、あるいは、所望の動作電圧を得るために直列に接続されているか、あるいは、並列接続と直列接続の組み合わせを形成してもよい。
【００１１】
本発明において「電気化学セル」または「電気化学的エネルギー貯蔵装置」とは、電気エネルギーの放出に役立つ装置のことであり、エネルギーは化学的な形で貯蔵される。再充電可能な二次バッテリーの場合、セルはまた、電気エネルギーを受容し、化学エネルギーに変換し、かつ、貯蔵するために形成されている。
【００１２】
本発明に関連して「電流導体」とは、電気化学的貯蔵セルの導電性の構成要素と理解すべきであり、当該導電性の構成要素は電気エネルギーを貯蔵セルに搬入するとともに、貯蔵セルから搬出するのに用いられる。電気化学的貯蔵セルは通常、二種類の電流導体を有しており、当該二種類の電流導体はそれぞれ、貯蔵セルの内部において二つの電極または電極グループ、すなわちアノードもしくはカソードのうちの一つと導電的に接続されている。言い換えれば、貯蔵セルの電極スタックの個々の電極が独自の電流導体を有するか、もしくは、電極スタックの同じ極性を有する電極同士が共通の電流導体と接続されている。従って個々の貯蔵セルは（例えば正極接続部に対する）第一の電流導体と、（例えば負極接続部に対する）第二の電流導体を有している。電流導体の形状は貯蔵セルもしくは当該貯蔵セルの電極スタックの形状に適合されている。
【００１３】
スペーサ要素は好ましくはそれぞれさらに、貯蔵セルに対向している当該スペーサ要素の二つの面の、狭小面の領域であって、当該狭小面に接して貯蔵セルの電流導体が設けられていない狭小面の領域に、第三の圧力面を有している。その場合、スペーサ要素および接触要素の両方または何れか一方は、第一の圧力面同士および第二の圧力面同士および第三の圧力面同士の間の圧縮が互いに一致するように形成されている。
【００１４】
スペーサ要素の第三の圧力面は好適に、当該スペーサ要素の、第一の圧力面および第二の圧力面に対して反対の位置にある狭小面の領域に設けられている。代替的に第三の圧力面は、スペーサ要素の狭小面の領域であって、当該狭小面に接して第一の圧力面および第二の圧力面が設けられている狭小面に隣接する狭小面の領域に設けられていてよい。さらに第三の圧力面を、スペーサ要素の複数の前記の狭小面の、複数の領域に設けることも可能である。
【００１５】
スペーサ要素の第三の圧力面によって、スタックの貯蔵セルは好適に、さらなる箇所において保持され得る。二つの隣接するスペーサ要素の第三の圧力面は、好ましくは貯蔵セルのジャケットもしくはこのようなジャケットのシール継ぎ目の部分を当該第三の圧力面の間に受容する。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態において、スタックの貯蔵セルは直列に接続されている。この目的のために、貯蔵セルは好ましくは、貯蔵セルの第一の電流導体と第二の電流導体が、それぞれ交互に連続的に設けられているように、連続的に積み重ねられている。さらにスペーサ要素の一方の圧力面の領域にはそれぞれ、当該スペーサ要素の当該一方の圧力面同士の間を導電接続させるための接触要素が設けられており、スペーサ要素の他方の圧力面の領域にはそれぞれ、当該スペーサ要素の当該他方の圧力面同士の間を電気的に絶縁させるための絶縁構造体が設けられている。
【００１７】
本発明のさらなる好適な実施の形態において、スタックの貯蔵セルは並列に接続されている。この目的のために、貯蔵セルは好ましくは、全ての貯蔵セルの第一の電流導体が連続的に設けられているとともに、全ての貯蔵セルの第二の電流導体が連続的に設けられているように、連続的に積み重ねられている。さらにスペーサ要素の第一の圧力面の領域と第二の圧力面の領域にはそれぞれ、スペーサ要素の第一の圧力面同士もしくは第二の圧力面同士の間を導電接続させるための接触要素が設けられている。
【００１８】
締結手段は好ましくは複数、好ましくは二つまたは四つの連結棒を有しており、当該連結棒は第一の電流導体もしくは第二の電流導体に設けられた孔を貫通して延在する。このような配置によって、締結力は、締め付け力が作用すべきところ、すなわち電流導体に集中させられる。
【００１９】
短絡を防止するために、連結棒は好ましくは電気的に絶縁性の材料で被覆されるか、または連続的な絶縁スリーブによって包囲されている。
【００２０】
接触要素は好ましくは導電性の材料から形成されているとともに、スペーサ要素に収容されている。
【００２１】
絶縁構造体は好ましくはそれぞれ、電気的絶縁材料（好ましくはガラスまたはセラミック材料）から成る少なくとも一つの支持要素を有しており、当該支持要素は個々のスペーサ要素に収容されている。
【００２２】
上記のように構成され、かつ、配置された接触要素もしくは支持要素によって、接触と支持という特別な課題のための材料の使用を最小化することができ、接触を行うための、通常は重い材料を省くことにより、重量全体が低減され得る。
【００２３】
特に好適に支持要素の端面は、接触要素の端面と少なくとも同じ大きさであり、特に接触要素の端面よりも大きい。このようにして圧縮力は確実に受容され、スペーサ要素の損傷は避けられ得る。
【００２４】
接触要素および支持要素は好ましくは、概ねスリーブ状に形成されており、スペーサ要素の対応する空隙部内に収容されている。その場合、締結手段、すなわち好適に連結棒は、好適に当該スリーブ状の接触要素もしくは支持要素を貫通して延在する。
【００２５】
代替的な好適な実施の形態において、接触要素および支持要素の両方または何れか一方は条片状に形成されており、スペーサ要素の対応する空隙部内に収容されているとともに、貫通穴を備えており、当該貫通穴内に連結棒が設けられている。さらなる好適な選択肢において、スペーサ要素は完全に支持要素または接触要素として形成されている。全ての場合において、特に省スペースな配置が実現され、当該配置においては同心的な構成要素による接触と締結が実現されている。さらに、締結手段が接触要素に及ぼす締付力が集中されるので、特に確実な電気的接触が得られる。
【００２６】
個々のスペーサ要素は好ましくは概ね四角フレームとして形成されている。このとき特に好適に、二つの平行なフレーム側面はそれぞれ、端面側において向かい合う第一／第二もしくは第三の圧力面を備える圧力ウェブを有して形成されている。このように個々の貯蔵セルは、スタック方向において二つのフレームの間に設けられており、スタック方向に対して横断的なスペーサ要素同士の距離は、圧力ウェブを連結しているフレーム側面によって固定的に設定されている。従って、貯蔵セルとスペーサ要素から成るスタックは、すでに組立の際に自ずと安定化する。
【００２７】
スタックは特に好適に二つの導電性の、好ましくはフレーム状の圧力終端部材を有しており、当該圧力終端部材はスタック方向において最初もしくは最後のスペーサ要素に載置されており、締結手段を介してスタックと締結されているとともに、それぞれ最初もしくは最後のスペーサ要素内の接触要素を介して、最初もしくは最後の貯蔵セルの電流導体と電気的に接続されている。終端部材はこのように電気化学的エネルギー貯蔵装置の極として用いられ、当該極において電圧全体が捕捉され得る。
【００２８】
本発明はリチウムイオン蓄電池において特に好適に応用可能である。
【００２９】
以下の説明において、本発明の上記の特徴およびさらなる特徴、課題および有利点がより明瞭に示されるが、当該説明は添付の図面を参照しながら行われたものである。図面に示すのは以下の通りであるが、大部分は概略的であるとともに、必ずしも縮尺に忠実ではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】組み立てられた状態の本発明に係るセルブロックを斜視的に示す図である。
【図２】部分的に組み立てられた状態の、第一の実施の形態による図１に示すセルブロ          ックを分解して斜視的に示す図である。
【図３】図２のセルブロックを水平方向の長手断面において示す部分平面図である。
【図４】図３における細部ＩＶを拡大して示す図である。
【図５】接触要素を有する図２のセルブロックのフレームを分解して示す図である。
【図６】貯蔵セルの直列接続を説明するために、図２のセルブロックの狭小面を概略的          に示す図である。
【図７】第二の実施の形態によるセルブロックのフレームを図５に対応して示す図であ          る。
【図８】第三の実施の形態によるセルブロックの部分を拡大して、図４と同様に示す図          である。
【図９】接触要素を有する図８のセルブロックのフレームを分解して示す図である。
【図１０】貯蔵セルの並列接続を説明するために、図８のセルブロックの狭小面を概略            的に示す図である。
【図１１】第四の実施の形態によるセルブロックの部分を拡大して、図４に対応して示            す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の第一の実施の形態を、図１から６に基づいて以下に説明する。図１は、本発明のセルブロック１を、組み立てられた状態で斜視的に示している。図２は、第一の実施の形態によるセルブロック１を部分的に組み立てられた状態で、分解して斜視的に示している。図３は、図１の平面ＩＩＩにおいて、水平方向の長手断面としてセルブロック１の部分を示している。図４は図３における細部ＩＶを拡大して表示している。図５は接触要素を有する図２に示すスペーサ要素を分解して示している。図６は、図２のセルブロックの狭小面を部分的に表示している。
【００３２】
図１において斜視的に示される全体図によれば、セルブロック１は複数の貯蔵セル２（ガルバニセル、蓄電池セル、など。図では一つしか見えない。）と、スペーサ要素として役立つ複数の中間フレーム４と、二つの終端フレーム６と、二つの圧力枠８と、両端にナット１２が載置された、締結手段としての四つの連結棒１０とを有している。二つの終端フレーム６のうちの一方と、中間フレーム４と、二つの終端フレーム６のうちの他方とが、スタックを形成し、当該スタックは、端部側に設けられた圧力枠８を介し、連結棒１０とナット１２を用いて結束される。貯蔵セル２は、スタックされたフレーム４，６によって形成される構造体の内部にある。
【００３３】
図２において、図１に示すセルブロック１は、部分的な分解組立図として斜視的に示されている。すなわち、ナット１２が取り外されており、見る者に対向する側で、圧力枠８と、終端フレーム６と、貯蔵セル２と、中間フレーム４とが、連結棒１０から引き抜かれている。
【００３４】
図２に示すように、貯蔵セル２はいわゆるフラットセルまたはパウチ型セルとして、狭小面にそれぞれ第一の電流導体１８ａと、第二の電流導体１８ｂを有して構成されている。当該実施の形態において、スタック内で連続して設けられている貯蔵セル２は、互いに相対的に向きを変えられているので、スタック方向においてそれぞれ、第一の電流導体１８ａに続いて第二の電流導体１８ｂが設けられ、第二の電流導体１８ｂに続いて第一の電流導体１８ａが設けられている。こうして図６に示すように、貯蔵セル２の直列接続が形成され得る。
【００３５】
さらに個々の貯蔵セル２は活性部分１４と、シール継ぎ目（縁部領域）１６と、二つの電流導体１８ａ，１８ｂとを有している。活性部分１４において、電気エネルギーの貯蔵と放出のための電気化学反応が行われる。基本的にあらゆる種類の電気化学反応は貯蔵セルの構成のために用いられ得るが、当該詳細な説明は特にリチウムイオン蓄電池であって、機械的安定性と温度バランスと経済的意義に関する要求ゆえに本発明が特に良好に応用可能であるリチウムイオン蓄電池に関する。
【００３６】
活性部分１４は二つの箔によってサンドイッチ状に挟まれており、箔の突出する縁部は互いに気密かつ液密に結合されており、いわゆるシール継ぎ目１６を形成している。図２および３に示されるように、貯蔵セル２の狭小面から、正の第一の電流導体１８ａと、負の第二の電流導体１８ｂが突出している。このとき電流導体１８ａ，１８ｂにはそれぞれ、少なくとも一つの孔２０（以下において極孔と称する）が設けられている。
【００３７】
貯蔵セル２は極穴２０によって連結棒１０に通されており、しかも、それぞれ一つの貯蔵セル２が、二つの中間フレーム４の間に設けられているか、あるいは、中間フレーム４と終端フレーム６の間に設けられているように連結棒に通されている。フレーム４，６は、貯蔵セル２の活性部分１４がフレーム４，６の中空空間に設けられている一方、第一および第二の圧力面２２ａ，２２ｂが電流導体１８ａ，１８ｂの平坦面に押し付けられるとともに、連結棒１０とナット１２を締め付けた後に当該電流導体を固定するように構成されている。好ましくはフレーム４，６の第三の圧力面２３が、貯蔵セル２のシール継ぎ目１６の一部を挟んでおり、それによって、セルブロック１において、貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂに対向しない端部同士をも距離をおいて配置している。フレーム４，６の側面は圧力ウェブとも称される。
【００３８】
フレーム４，６はさらに当該フレームの圧力面２２ａ，２２ｂ，２３に設けられた孔２４を有しており、当該孔には部分的にスリーブ状の接触要素２６，２７が受容されている。より正確に言えば、中間フレーム４には接触要素２６が設けられており、終端フレーム６には接触要素２７が設けられている。当該接触要素が互いに相違するのは、（スタック方向における）長さのみであるが、それは中間フレーム４の幅が終端フレーム６よりも大きいためである。孔２４と接触要素２６，２７は、貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂにおける極穴２０と一列に並んでいる。これによってフレーム４，６も、当該フレームの孔２４および接触要素２６，２７によって、連結棒１０に通されている。
【００３９】
特に図４から６において認められるように、個々の中間フレーム４において、孔２４には接触要素２６が一つだけ受容されており、しかも第一の圧力面２２ａの領域か、第二の圧力面２２ｂの領域のどちらかにおいて受容されている。さらに接触要素２６は交互に中間フレーム４に設けられている。すなわち、スタックにおいて連続的に設けられている二つの中間フレーム４があるとき、第一の中間フレーム４において接触要素２６は第一の圧力面２２ａの領域内の孔２４に設けられている一方、第二の中間フレーム４において接触要素２６は第二の圧力面２２ｂの領域内の孔２４に設けられている。
【００４０】
このとき中間フレーム４の場合は、接触要素２６が、個々の圧力面２２ａ，２２ｂに当接する、両側に設けられた貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂの間に電気的な接触を生じさせ、終端フレーム６の場合は、接触スリーブ２７が、貯蔵セル２の正もしくは負の電流導体１８ａ，１８ｂと、圧力枠８のうちの一つとの間に電気的な接触を生じさせる。それぞれ他方の圧力面２２ａ，２２ｂであって、接触要素が設けられていない他方の圧力面の領域において、フレーム４，６は二つの貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂの間か、もしくは電流導体１８ｂ，１８ａと圧力枠８の間に電気的な絶縁を形成する。
【００４１】
交互に向きを変えられた貯蔵セル２と、中間フレーム４の孔２４に接触要素２６が交互に設けられていることにより、セルブロック１における全ての貯蔵セル２は「プラス対マイナス」で互いに接続されている。すなわち、セルブロック１における貯蔵セル２の直列接続が実現されている。さらに、他の貯蔵セル２と接続されていない、セルブロック１における最初と最後の貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂは、個々の終端フレーム６内の接触要素２７を介して個々の圧力枠８と接続され、それによって、圧力枠８は正極および負極を形成し、当該圧力枠にセルブロック１全体の電極電圧が供給されている。
【００４２】
上記のように、フレーム４，６は、例えばプラスチックのような廉価で、かつ、電気的に絶縁性の材料から、中実に、または繊維強化された状態で製造されている。それに対して接触要素２６，２７は例えば銅または真鍮、青銅または他の銅合金または他の金属または他の金属合金などの導電体から製造されており、例えば銀または金から成る導電性を向上させるコーティングを有するか、または有していない。
【００４３】
接触要素２６，２７はフレーム４，６の材料に対して、電流導体１８ａ，１８ｂの裏側を支持している。フレーム４，６の材料が、接触要素２６，２７の材料よりも曲げやすいという条件で、フレーム４，６の不均一な圧縮を避けるために、両側面において好適な手段により、接触要素を有さない側（絶縁側）のフレーム４，６の曲げやすさが、接触要素２６，２７を有する側（接触側）のフレーム材料とスリーブ材料とから成る、曲げやすさ全体に相当するように配慮される。フレーム４，６の両側面における圧縮全体もしくは剛性を一致させるための好適な手段は、例えば繊維強化プラスチックの場合に絶縁側の繊維の割合を増やすこと、絶縁側と接触側の材料もしくは原料の組成を相違させること、絶縁側において補強用挿入物を用いること、および、絶縁側においてウェブの幅、少なくとも支持を行うウェブの幅を増大させることである。これらの手段は所望の結果を得るために、個々に、あるいは組み合わせて実施され得る。
【００４４】
図１の平面ＩＩＩにおいて、セルブロック１の水平方向の長手断面を示している図３では、中間フレーム４において接触要素２６が一つおきに設けられていることと、終端フレーム６に接触要素２７が設けられていることが認められる。同様に中間フレーム４と終端フレーム６の構造も認められる。フレーム４，６は、第一および第二の圧力面（２２ａおよび２２ｂ、図には詳しく表されていない）が、貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂの対向する平坦面を押すように構成されている。フレームはまた、貯蔵セル２の活性部分１４同士の間に空隙３０が形成されるような幅を有している。当該空隙は一方で、活性部分１４を機械的な圧縮応力から遠ざけ、それによって電気化学的作用において当該圧縮応力に起因し得る障害が回避される。また一方で、空隙３０を介して貯蔵セル２の冷却が可能である。
【００４５】
図３においてよく見えるように、終端フレーム６は中間フレーム４よりも幅が小さい。終端フレーム６の一方の側のみに貯蔵セル２が設けられているという事実はこれによる。終端フレーム６内に設けられている接触要素２７も相応に、中間フレーム４内に設けられている接触要素２６より短い。
【００４６】
図４は図３における細部ＩＶとしての、二つの貯蔵セル２の間の接触領域を示している。貯蔵セル２の活性部分１４同士の間の空隙３０も明瞭に認められる。中間フレーム４の圧力面２２ａもしくは２２ｂに設けられた切り欠き部３２，３３によって、圧力面２２ａ，２２ｂが個々の電流導体１８ａ，１８ｂのみに圧力を及ぼし、シール継ぎ目１６を有する貯蔵セル２のその他の縁部領域には圧力を及ぼさないことが確実となる。絶縁側の切り欠き部３２は接触側よりも深い。中間フレーム４に対して終端フレーム６は一方の平坦面のみに切り欠き部３２，３３を有している。
【００４７】
連結棒１０は絶縁性の材料から成る連続するスリーブ３４を担持しており、さらに、連結棒１０と、当該連結棒に貫通される構成要素の間に、距離３６が設けられている。これにより連結棒１０は、導電性を有する部分、もしくはポテンシャルを有する部分、すなわち電流導体１８ａ，１８ｂ、圧力枠８および接触スリーブ２６，２７に対して電気的に絶縁されており、短絡は効果的に回避される。図には詳しく示されていないが、フレーム４，６と、圧力枠８と、貯蔵セル２とは径方向においてセンタリングされた状態で保持されており、それによって、連結棒１０と導電性を有する部分、もしくはポテンシャルを有する部分１８ａ，１８ｂ，２６，２７，８との間には、常に距離３６が保たれる。センタリングを行うための好適な手段は、例えば係合ピン、あるいは、スタックされる構成要素を幾何学的に一致するように調整して成形することである。同様に図に詳しく説明されていないが、圧力枠８に対してナット１２を好適に絶縁することも配慮されている。これは例えば絶縁プレートまたは環状ブシュによって実現され、当該絶縁プレートまたは環状ブシュのシリンダ部分は個々の圧力枠８内に突出する。
【００４８】
貯蔵セル２を構成するために、図４において、正極側および負極側の電流導体１８ａ，１８ｂが異なる厚さを有していることが認められる。本図でも、貯蔵セル２の活性部分１４を包むための箔３８が見られる。
【００４９】
図５には第一の圧力面２２ａと、第二の圧力面２２ｂと、第三の圧力面２３と、穴２４と、切り欠き部３３とを有する中間フレーム４が単独で、斜視的に示されている。この場合、第二の圧力面２２ｂの領域内に設けられている中間フレーム４の孔２４に、スリーブ状の接触要素２６が装入される。
【００５０】
図６もまた、セルブロック１の貯蔵セル２の直列接続を実現するための、貯蔵セル２の第一および第二の電流導体１８ａ，１８ｂの順序と、それに応じて接触要素２６が交互に配置されていることを明らかにしている。
【００５１】
本発明の第二の実施の形態を図７に基づいて以下に説明する。ここで図７の表示は、第一の実施の形態についての図５の表示と一致する。
【００５２】
図７に表されるように、セルブロック１の中間フレーム４には、導電性の材料から成るスリーブ状の接触要素２６と、電気的に絶縁性の材料から成るスリーブ状の支持要素４２が受容されている。このとき接触要素２６は、中間フレーム４の一方の圧力面２２ｂの領域内の孔２４に設けられており、支持要素４２は中間フレーム４の他方の圧力面２２ａの領域内の孔２４に設けられている。このときセルブロック１において連続的に設けられている中間フレーム４において、接触要素２６と支持要素４２の位置は交互に選択され、それによって第一の実施の形態に関連して上記において説明された貯蔵セル２の直列接続を実現する。セルブロック１の終端フレーム６は本実施の形態では相応に、接触スリーブ２７に加えて、絶縁を行う圧力面の側に設けられた付加的な支持スリーブを有している。
【００５３】
支持要素４２は、接触要素２６，２７に対応する曲げやすさもしくは剛性を有する材料から製造されている。それゆえ貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂに当接する接触スリーブ２６，２７は、当該電流導体１８ａ，１８ｂの裏面に当接する支持スリーブに接して有効に支持される。従ってフレーム４，６の片側の圧縮も、接触スリーブ２６，２７の陥没もともに回避され、それによって引き起こされる電流導体１８ａ，１８ｂの変形も避けられる。
【００５４】
支持スリーブ４２は選択的に、接触スリーブ２６よりも大きな外径を有していてよく、それによって特に有効な支持作用を果たす。支持スリーブ２６は硬質の、電気的に絶縁性の材料、例えばガラスまたはセラミック材料、または硬質の、場合によっては繊維強化されたプラスチックから製造されている。上記の説明は、終端フレーム６内に設けられている支持スリーブについても相応に当てはまる。
【００５５】
当該実施の形態のセルブロックはその他の点では、上記の第一の実施の形態のセルブロックと概ね一致する。
【００５６】
本発明の第三の実施の形態を図８から１０に基づいて以下に説明する。ここで図８から１０の表示は、第一の実施の形態についての図４から６の表示と一致する。
【００５７】
当該実施の形態において、セルブロック１の貯蔵セル２は並列に接続されている。この目的のために、スペーサ要素として用いられる中間フレーム４の全ての第一および第二の圧力面２２ａ，２２ｂ同士の間で、当該中間フレームの孔２４に接触要素２６が設けられている。そのうえセルブロック１の全ての貯蔵セル２は等しく設けられており、それによって、全ての貯蔵セル２の第一の電流導体１８ａが連続的に設けられており、それとともに全ての貯蔵セル２の第二の電流導体１８ｂが連続的に設けられている。
【００５８】
当該第三の実施の形態のセルブロックはその他の点では、上記の第一の実施の形態のセルブロックと概ね一致する。
【００５９】
本発明の第四の実施の形態を図１１に基づいて以下に説明する。ここで図１１の表示は、第一の実施の形態についての図４の表示と一致する。
【００６０】
図１１は、貯蔵セル２の第一の電流導体１８ａと、隣接する貯蔵セル２の第二の電流導体１８ｂの間の接触領域を示している。
【００６１】
図１１の表示によれば、中間フレーム４の接触領域内に接触バネ４４が設けられており、当該接触バネは二つの隣接する貯蔵セル２の電流導体１８ａ，１８ｂの接触を提供している。接触バネ４４は良好な導体材料（上記参照）から製造されているとともに、U字型の断面形状を有している。接触バネ４４は外部から中間フレーム４の第一もしくは第二の圧力面２２ａ，２２ｂに取り付けられている。中間フレーム４はこの箇所において、その他の領域におけるよりも幅が小さくなっており、接触バネ４４のU断面形状の内側の幅は、中間フレーム４の当該箇所における幅に等しい。接触バネ４４のU断面形状の外側の幅は、接触させられる圧力面２２ａもしくは２２ｂの外側における、中間フレーム４の幅に等しい。接触バネ４４は当該接触バネの突出する脚部に孔を有しており、当該孔は中間フレーム４の圧力面２２ａもしくは２２ｂにおける孔２４と一列に並んでいるとともに等しい直径を有している。
【００６２】
上記の説明は、当該実施の形態に関しては詳細に説明されていない終端フレームについても当てはまる。終端フレームにおいて接触バネは、終端フレームの比較的小さな厚さに対応して、比較的小さな幅を有して用いられる。
【００６３】
接触バネ４４は連結棒１０によってもたらされる圧力に対して、有意な抵抗を及ぼさないので、中間フレーム４の接触および絶縁領域において非対称の圧縮は生じない。接触バネ４４はフレームの圧力ウェブの高さ全体にわたって延在しているので、圧力面２２ａ，２２ｂが押し込まれることも想定されない。
【００６４】
一の変更形態において接触バネ４４には、側方で開放されている面において絶縁性の被覆が設けられているか、あるいは、当該面に絶縁性のカバーが設けられている。
【００６５】
当該第四の実施の形態のセルブロックはその他の点では、上記の第一の実施の形態のセルブロックと概ね一致する。さらに第四の実施の形態のセルブロックは、第二の実施の形態による絶縁性の支持要素４２と組み合わせられ得る。
【００６６】
上記の実施の形態に加えて、当業者にとっては本発明のさらなる実施の変更形態が想定可能である。
【００６７】
すなわち一の変更形態では、上記の終端フレームおよび中間フレームの代わりに棒状のスペーサ要素（スペースバーまたは取り付けバー）が用いられ、当該棒状のスペーサ要素は共同で上記のフレームを形成する。スペースバーは上記のような孔と接触要素を有しているとともに、フレームのようにセルブロックの側面において、交互に貯蔵セルの電流導体とともに、連結棒に通されている。連結棒は圧力枠によって、自身の径方向の位置が固定されているため、圧力枠を介して締結された後に、剛性を有するとともに安定したブロックが形成され、当該ブロックは使用される材料が比較的少ないために、フレームを有するセルブロックよりも軽い。場合によって圧力枠は上記の実施の形態の場合よりも大きくなるか、あるいは、補強材を有するであろう。スリーブあるいは接触バネの代わりに、スペースバーは完全に、導体材料から、あるいは、電気的に絶縁性の材料から選択的に成っていてよく、絶縁性のスペースバーのための材料として、圧力に対する柔軟性が導体材料と一致する材料が選択される。
【００６８】
一のさらなる変更形態では、スペースバーは上記のように、フレーム４，６の対応する凹所において保持されている。
【００６９】
一のさらなる変更形態では、電流導体ごとに二つまたはそれ以上の連結棒が用いられる。
【符号の説明】
【００７０】
１  セルブロック
２  貯蔵セル
４  スペーサ要素、中間フレーム
６  終端フレーム
８  圧力枠
１０  連結棒
１２  ナット
１４  ２の活性部分
１６  ２のシール継ぎ目
１８ａ  ２の第一の電流導体
１８ｂ  ２の第二の電流導体
２０  １８ａまたは１８ｂの極孔
２２ａ  ４，６の第一の圧力面
２２ｂ  ４，６の第二の圧力面
２３  ４，６の第三の圧力面
２４  ４，６の孔
２６，２７  接触要素、接触スリーブ
２８  ８の孔
３０  空隙
３２，３３  ４，６の切り欠き部
３４  １０のコーティングまたはスリーブ
３６  距離
３８  ２の被覆箔
４０  ４の孔
４２  支持スリーブ
４４  接触バネ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2013538001.tif 000016
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