(57)【要約】  少なくとも一つの平坦な電気化学セル（２）であって、少なくとも領域的に当該電気化学セルの縁に設けられたシール継ぎ目（３）を有する電気化学セルを収容するためのハウジング（１）は、二つの互いに略平行に設けられたハウジング側壁（４）を有しており、当該ハウジング側壁は当該ハウジング側壁の互いに対向する内面に、収容すべき個々のセル（２）に対して、一対の向かい合う切込み（５）を有しており、当該切込みは個々のセル（２）の前記少なくとも一つのシール継ぎ目（３）を受容するために形成されている。このとき前記ハウジング（１）は、好ましくは発砲材料から形成されている。
2013546120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの平坦な電気化学セル（２）であって、少なくとも領域的に当該電気化学セルの縁に設けられたシール継ぎ目（３）を有する電気化学セルを収容するためのハウジング（１）において、
当該ハウジング（１）は、二つの互いに略平行に設けられたハウジング側壁（４）を有しており、
当該ハウジング側壁は、当該ハウジング側壁の互いに対向する内面に、収容すべき個々のセル（２）に対して一対の向かい合う切込み（５）を有しており、
当該切込みは個々のセル（２）の前記少なくとも一つのシール継ぎ目（３）を受容するために形成されていることを特徴とするハウジング。
【請求項２】
前記ハウジング（１）は、前記二つのハウジング側壁（４）の間に設けられた少なくとも一つのハウジング壁を有しており、
当該ハウジング壁は当該ハウジング壁の内面に、収容すべき個々のセル（２）に対して切込み（５）を有しており、
当該切込みは個々のセル（２）の前記少なくとも一つのシール継ぎ目（３）を受容するために形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハウジング。
【請求項３】
前記ハウジング（１）は、少なくとも一つのハウジング隔壁（８）を有しており、
当該ハウジング隔壁は、二対の向かい合う切込み（５）の間の領域で、少なくとも部分的に前記二つのハウジング側壁（４）の間に延在することを特徴とする請求項１または２に記載のハウジング。
【請求項４】
前記ハウジング壁、ハウジング隔壁（８）、及びハウジング側壁（４）のうちの少なくとも一つは、少なくとも部分的に圧縮性の材料、好ましくは弾性材料から製造さ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ハウジング。
【請求項５】
前記ハウジング壁、ハウジング隔壁（８）、及びハウジング側壁（４）のうちの少なくとも一つは、少なくとも部分的に発泡材料、好ましくはポリエチレン発泡プラスチックから製造されてい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ハウジング。
【請求項６】
前記ハウジング壁、ハウジング隔壁（８）、及びハウジング側壁（４）のうちの少なくとも一つには、少なくとも一つの難燃性添加物、消火剤および／または消火剤添加物が設け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ハウジング。
【請求項７】
前記ハウジング壁、ハウジング隔壁（８）、及びハウジング側壁（４）のうちの少なくとも一つには、少なくとも一つの熱を伝導させる構造体または熱を輸送する構造体が組み込ま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ハウジング。
【請求項８】
前記ハウジング壁、ハウジング隔壁（８）、及びハウジング側壁（４）のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つの好ましくは気体で満たされた空洞を有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ハウジング。
【請求項９】
少なくとも領域的にセルの縁に設けられているシール継ぎ目（３）を有する複数の平坦な電気化学セル（２）の構造体であって、前記複数のセル（２）を収容する請求項１から８のいずれか一項に記載のハウジング（１）を有する、構造体。
【請求項１０】
前記セル（２）の前記シール継ぎ目（３）は少なくとも領域的かつ少なくとも部分的に、前記ハウジング壁および／または前記ハウジング側壁（４）に設けられた前記切込み（５）に差し込まれていることを特徴とする請求項９に記載の構造体。
【請求項１１】
前記セル（２）は、当該セル（２）と前記ハウジング壁、ハウジング隔壁（８）、及びハウジング側壁（４）のうちの少なくとも一つとの間の摩擦接続によって前記ハウジング（１）内に保持されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の構造体。
【請求項１２】
請求項１から８のいずれか一項に記載のハウジング（１）または請求項９から１１のいずれか一項に記載の構造体を製造するための方法であって、当該方法において前記ハウジング（１）は完全に、または部分的に、索状物から裁断される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも一つの平坦な電気化学セルであって、少なくとも領域的に当該電気化学セルの縁に設けられたシール継ぎ目を有する電気化学セルを収容するためのハウジングと、このようなハウジング内の複数のこのようなセルの構造体と、このようなハウジングもしくはこのような構造体を製造するための方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下において電気化学セルまたはガルバニセルとも称される電気化学的エネルギー貯蔵装置は、多くの場合、平坦かつスタック可能なユニットの形で製造され、当該ユニットから、複数のこのようなセルを統合することにより、様々な用途のためのいわゆるバッテリーが製造され得る。このようなセルのスタック構造体内部で、セルを機械的に固定するために、例えば特許文献１においてこのようなセルの構造体が提案されており、当該構造体においてセルはフレーム内に保持され、当該フレームは好適な構成要素を備えており、それによってセルを、このように複数のセルからなる機械的に安定した集合体にまとめている。
【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１０２００９００５１２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、平坦な電気化学セルを機械的に固定する、または、収納するための技術的教示を記載することを課題とする。当該技術的教示は既知の解決の不利点と制限とをできる限り回避または克服するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は、請求項１に記載の、少なくとも一つの平坦な電気化学セルであって、少なくとも領域的に当該電気化学セルの縁に設けられたシール継ぎ目を有する電気化学セルを収容するためのハウジングと、請求項９に記載の複数のこのようなセルの構造体と、請求項１２に記載のこのようなハウジングまたはこのような構造体を製造するための方法と、によって解決される。従属請求項は、本発明の有利なさらなる構成に関する。
【０００６】
本発明により、少なくとも一つの平坦な電気化学セルであって、少なくとも領域的に当該電気化学セルの縁に設けられたシール継ぎ目を有する電気化学セルを収容するためのハウジングが提供され、当該ハウジングは二つの互いに略平行に設けられたハウジング側壁を有しており、当該ハウジング側壁は、当該ハウジング側壁の内面に、収容すべき個々のセルに対して一対の向かい合う切込みを有しており、当該切込みは個々のセルの前記少なくとも一つのシール継ぎ目を受容するために形成されている。
【０００７】
このとき、本発明の意味におけるハウジングとは、電気化学セルまたは複数の電気化学セルから成る集合体を、外部からの望ましくない影響、または、妨害する影響に対して遮蔽すること、および／または、電気化学セルまたはこのような電気化学セルの集合体の環境を、このようなセルの動作によって生じ得る望ましくない影響から保護することに好適である、あらゆる装置のことである。このときこのようなハウジングは好ましくは、ハウジング内部と環境との間の、望ましくない物質輸送または物質交換またはエネルギー交換を防止するか、または、困難にする。
【０００８】
これに関連して電気化学セルとは、電気化学的エネルギー貯蔵装置と理解すべきである。すなわち、エネルギーを化学的な形で貯蔵し、電気的な形で消費部に放出し、好ましくはまた、充電装置から電気的な形で受容することができる装置のことである。このような電気化学的エネルギー貯蔵装置の重要な例は、ガルバニセルまたは燃料電池である。
【０００９】
これに関連して平坦な電気化学セルとは、外形が略平行な二つの面によって特徴づけられている電気化学セルと理解すべきである。当該略平行な二つの面同士の垂直方向の距離は、当該平面に対して平行に測定されるセルの中間の長さよりも短い。これらの面の間には、多くの場合パッケージまたはセルハウジングに被覆された状態で、セルの電気化学的に活性な構成要素が設けられている。このようなセルは多くの場合、多層式の箔パッケージによって包囲されており、当該箔パッケージはセルパッケージの縁にシール継ぎ目を有しており、当該シール継ぎ目は、箔パッケージを恒常的に接合あるいは閉止することによって、シール継ぎ目の領域に形成されている。このようなセルは多くの場合、パウチ型セルまたはコーヒーバッグ型セルとも称される。
【００１０】
個々のセルの少なくとも一つのシール継ぎ目を受容するために提供されている、向かい合う前記一対の切込みの構成は、この目的のために好適な当該切込みの成形と大きさと配置とに関係している。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、ハウジングが設けられており、当該ハウジングにおいては、二つのハウジング側壁の間に配置された少なくとも一つのハウジング壁が設けられており、当該ハウジング壁は当該ハウジング壁の内面に、収容すべき個々のセルに対して切込みを有しており、当該切込みは少なくとも一つのセルの少なくとも一つのシール継ぎ目を受容するために形成されている。二つのハウジング側壁の間に設けられたこのようなハウジング壁は好ましくは、ハウジングの底部および／またはハウジングのカバーを形成している。本発明の他の実施の形態において、二つのハウジング側壁の間に設けられたさらなるハウジング壁は、ハウジング隔壁であってもよく、当該ハウジング隔壁は、ハウジングに収容されている電気化学セルの複数の層を互いに分離している。
【００１２】
本発明のさらなる好適な実施の形態は、二つの切込みの間に設けられた少なくとも一つのハウジング隔壁を備えており、当該ハウジング隔壁は好ましくは二つの隣接する電気化学セルの間に設けられている。このようなハウジング隔壁は好ましくは、隣接する電気化学セルを熱的および／または機械的に互いに分離し、それによって隣接する電気化学セルの間の望ましくない相互作用を、できる限り回避または防止するために用いられる。
【００１３】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁のうちの少なくとも一つは、圧縮性の材料、特に好ましくは弾性材料から製造されている。このとき発泡材料、好ましくはポリエチレン発泡プラスチックから成る材料が特に好ましい。このような材料は、機械的振動、衝撃または他の有害となり得る影響を受容するとともに、ハウジング内に設けられている電気化学セルに対する当該影響を緩和または除去するために特に好適である。
【００１４】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、ハウジングを、セル本体全体を包囲する収容体として、好ましくはバッテリーモジュールレベルで形成することが行われている。このとき応用上不可避である振動負荷または熱の負荷は、隔離されるか、少なくとも部分的に吸収される。特に好ましくは、ハウジングブロックまたはハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁を、凹所によって材料側で調整し、それによって劣化しつつあるセルにおいても、材料の部分弾力性によってセル動作に対して最適な圧力が、セルの寿命にわたって維持され得る。いわゆるセル呼吸が例えば３／１０であるとき、あるいは劣化によって厚さが増すとき、このように最適な圧力が維持され得、それによって特に、セパリオンから成るセパレータを含んでいるセルの寿命と、劣化のプロセスと、それとともにセルの寿命とは、有利に操作され得る。この点は好ましくは、劣化のプロセスにおいてセル壁が、凹所を備えるハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁に対して柔軟な圧力を及ぼすことと同時に、必然的に軽量な構成によって実現される。
【００１５】
さらなる好適な実施の形態によれば、ハウジングまたはハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁は好ましくは、外部に対して、多層式複合材料によって、ハイブリッド材料によって、あるいは繊維強化複合材料によって、あるいは同様の軽量材料によって、望ましくない作用に対して保護されている。このとき好ましくは熱を良好に伝える材料が用いられる。ここで用いられる繊維強化複合材料を好適に選択することにより、高い強度が達成され、かつ、確保され、それによって、セル複合体上またはセル複合体内の粒子または浸透する物質によって短絡または損傷が生じることはない。
【００１６】
好ましくは前記の繊維強化複合材料に対して、エラストマーが基材または母材として用いられる。当該材料における強化用繊維は好ましくは多方向に、好ましくは意図的に方向づけられた状態で、あるいは一方向に向けられている。強化用繊維が多方向に配向されていることによって好ましくは、ハウジングの壁の構成要素としての強度が高められ、それとともにバッテリーハウジングの安全性が高められる。強化用繊維を少なくとも領域的に意図的に、例えば一方向に配向することによって、好ましくはハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁の変形が操作される。これにより好ましくはハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁の、方向性を有するとともに局所的に異なる変形が実現される。ハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁がこのように方向性を有して変形することにより特に、当該ハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁が、バッテリーハウジングを包囲する既存の中空空間または空隙部内に拡大することが行われる。このような方向性を有する変形により好ましくは、バッテリーハウジングを包囲する物体、例えばフレーム部分またはさらなるバッテリーハウジングに対して無制御に接触することが回避されるとともに、バッテリーハウジングの安全性が高められる。
【００１７】
本発明に係る側壁のための前記繊維強化複合材料の強化用繊維は、好ましくはプラスチックから成る。当該プラスチックは好ましくは、基材とは異なる膨張挙動を有している。
当該強化用繊維は好ましくはナイロンまたはアラミドから成る。好適に強化用繊維は、プラスチック以外の材料グループからの材料から成っていてもよく、例えばガラス繊維、金属繊維、セラミック繊維、または炭素繊維であり得る。強化用繊維は好ましくは１μｍから１０００μｍ、好ましくは１０μｍから１００μｍ、特に好ましくは２０μｍから４０μｍの厚さを有している。当該強化用繊維の膨張挙動は、好ましくは当該強化用繊維の幾何学形状によって、例えば主たる締結方向に対して垂直に設けられている断面によって、あるいは、好ましくは当該強化用繊維の弾性率によって操作される。強化用繊維と基材の膨張挙動が異なることによって、当該側壁の変形挙動が操作され、それによってバッテリーハウジングの安全性が高められる。
【００１８】
側壁は好ましくは少なくとも部分的に、１００％から１０００％の破断伸びを有するプラスチック、例えばポリオレフィンから、５０％から５００％の破断伸びを有するプラスチック、例えばポリアミドから、あるいは、５％から８０％の破断伸びを有するプラスチック、例えばポリカーボネートから成る。好適に側壁は少なくとも部分的に、ポリエチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）のグループからのプラスチックから成る。当該プラスチックは好ましくは、電気化学的エネルギー貯蔵装置の内容物質によって、あるいは、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置からの反応生成物によって、化学的に損傷を受けないか、あるいは、当該内容物質または反応生成物によって分解されない。好ましくはコーティングによって、または保護装置によって、反応性を有する内容物質が当該側壁と接触することが防止される。好ましくは側壁のためのプラスチックを好適に選択することにより、反応性を有する物質がバッテリーハウジングから漏出することが防止され、それによって安全性が高められる。
【００１９】
繊維強化複合材料において熱伝導性は好ましくは、熱伝導性を有する繊維の高い割合によって達成され、当該熱伝導性を有する繊維は好ましくは、上記の熱伝導特性を有する材料から成る。繊維強化複合材料は好ましくは３０容量パーセントから９５容量パーセント、好ましくは４０容量パーセントから８０容量パーセント、特に好ましくは５０容量パーセントから６５容量パーセントの繊維比率を有している。これは好ましくは高い熱伝導率を有する材料であり、好ましくは２０℃において、４０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）から１０００Ｗ／（Ｋ＊ｍ）、好ましくは１００Ｗ／（Ｋ＊ｍ）から４００Ｗ／（Ｋ＊ｍ）、特に好ましくはおよそ２２０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）の熱伝導率を有する材料である。当該材料は好ましくは主要な構成要素としてアルミニウムを有しており、さらなる構成要素は好ましくはマンガン、マグネシウム、銅、ケイ素、ニッケル、亜鉛、ベリリウムであってよい。
【００２０】
ハイブリッド材料とは本発明の意味において、領域的にプラスチックから、好ましくは繊維強化プラスチックから成るとともに、好ましくは少なくとも領域的に金属の材料から成る材料のことである。当該ハイブリッド材料が金属から成っている領域において、当該ハイブリッド材料は好ましくは良好な熱伝導特性を有しており、当該ハイブリッド材料が繊維強化プラスチックから成っている領域において、当該ハイブリッド材料は好ましくは良好な断熱特性を有している。当該熱伝導性はそれぞれ２０℃において、好ましくは０．５Ｗ／（Ｋ＊ｍ）よりも小さく、好ましくは０．２Ｗ／（Ｋ＊ｍ）よりも小さく、特に好ましくは０．１Ｗ／（Ｋ＊ｍ）よりも小さい。有利な熱伝導特性によって、および、ハイブリッド材料の場合はバッテリーハウジングの優れた断熱特性によっても、エネルギー貯蔵装置の温度バランスは容易に操作され、それによって動作安全性が高まる。
【００２１】
本発明に係るハウジングもしくは本発明に係る構造体は、好ましくはセル圧力分配層を有している。セル圧力分配層は特に、異物から当該セル圧力分配層に及ぼされる力もしくは圧力を平坦に分配するのに役立つ。セル圧力分配層は特に、バッテリーセルを異物から分離する。セル圧力分配層は好ましくは、以下のグループ、すなわち、鉄を含む合金、鋼、アルミニウム、チタニウムまたはマグネシウムなどの軽金属、特に架橋プラスチック、充填剤および／または織物／不織布、特に炭素繊維、ガラス繊維および／またはアラミド繊維を有するプラスチックを含むグループからの少なくとも一つの物質を有している。
【００２２】
セル圧力分配層は好ましくは、特にアラミド繊維および／または金属箔を有するハニカム構造を有しており、特に好ましくは当該ハニカムの長手軸は作用をなす異物の方向に設けられている。好適に当該ハニカムは長手方向においてカバー層によって閉鎖されている。セル圧力分配層は好ましくは、リブもしくはウェブを有しており、当該リブもしくはウェブは特に好ましくは予想される異物の方向に延在している。セル圧力分配層は好ましくは、ハウジングまたは構造体の所定の領域のみに設けられており、特に好ましくは特に小さな端面を有する異物による脅威が予想される領域に設けられている。セル圧力分配層は好ましくは、少なくとも領域的に、特に金属のコーティングおよび／または金属線を用いて、導電性を有するように形成されている。
【００２３】
ハウジングは好ましくは、少なくとも領域的に、以下のグループ、すなわち、鉄を含む合金、鋼、アルミニウム、チタニウムまたはマグネシウムなどの軽金属、特に架橋されているとともに、特に充填剤および／または織物／不織布によって補強されている、特にガラス繊維および／またはアラミド繊維によって補強されている、特にＰＰ、ＰＡまたはＰＥのようなプラスチックを含むグループからの物質を有している。ハウジングは好ましくは、少なくとも領域的に、特に好ましくはアラミド繊維および／または金属箔を有するハニカム構造を有しており、特に好ましくは当該ハニカムの長手軸は作用をなす異物の方向に設けられている。
【００２４】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁の材料には、難燃性添加物または消火剤または消火剤添加物が設けられており、それによってセルの火災の場合、できるだけ火元の近くで、かつ、好ましくは外部からの作用なしに消火作用を実現することができる。
【００２５】
これに関連して火災とは、エネルギー貯蔵装置またはエネルギー貯蔵装置の部分または当該エネルギー貯蔵装置の環境が、望ましくない化学反応において変換または分解されるあらゆる過程のことである。この意味で火災とは特に、エネルギー貯蔵装置または当該エネルギー貯蔵装置の環境の構成要素または成分の発熱化学反応である。当該発熱化学反応は、エネルギー貯蔵装置または当該エネルギー貯蔵装置の成分の過熱の結果、生じる場合が多い。
【００２６】
これに関連して消火剤とは、火災に対して消火作用、すなわち好ましくは阻害作用を及ぼす、および／または、火災の発生を防ぐか、困難にする物質または物質の混合物と理解すべきである。本発明との関連において消火作用とは好ましくは、火災に抵抗するように作用する、すなわち、火災の結果または発生を防止するか、緩和することができる作用と理解すべきである。消火剤または当該消火剤の好適な内容物質の重要な例は、火元から、化学的反応体であってそれなしでは火災が維持され得ない化学的反応体を取り去るか、あるいは、火災の開始または維持に有利に働く化学反応を抑制する物質である。消火剤は好ましくは、消火剤添加物または難燃性添加物を溶媒または担体物質と混合することによって製造される。
【００２７】
本発明との関連において難燃性添加物として、好ましくはいわゆるクラスＤ消火用粉末（金属火災粉末、金属火災消火用粉末、Ｍ粉末ともいう）またはいわゆるクラスＡＢＣ消火用粉末、すなわち好ましくは、主に極めて細かく粉砕されたリン酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとから成る消火剤添加物または難燃性添加物が考慮される。これに関連して好適なクラスＤ消火用粉末は、好ましくは主に極めて細かく粉砕されたアルカリ塩化物（多くの場合、塩化ナトリウム）から成る。これらの物質の特別な特徴は、当該物質の高い反応安定性および温度安定性である。
【００２８】
本発明との関連において好適な消火剤添加物または難燃性添加物は、いわゆるゲル化剤であって、好ましくは水のような他の物質、溶媒または担体物質と関連して、好ましくは粘着性を有するとともに、好ましくは粘性を有するゲルまたは粘弾性を有する流体を形成するゲル化剤であり、当該粘着性を有するとともに粘性を有するゲルまたは粘弾性を有する流体は、好ましくは燃焼する物体および当該物体の表面に対して、当該粘着性を有するとともに粘性を有するゲルまたは粘弾性を有する流体が高度な粘着性を有することを特徴とする。ゲル化剤は、好ましくはいわゆる超吸収体をベースとし、好ましくは粉末または固体物質として、あるいはエマルジョンとしても備蓄される消火剤添加物の好適な例である。超吸収体は多くの場合、自身の重量または容量の何倍もの水または他の担体物質を受容することができる。相応の超吸収体を水と混合することによって形成される、水をベースとするゲルは、従来の泡カーペットに対して、気密な遮蔽層が形成されるという有利点を有する。当該遮蔽層は従来の泡カーペットの場合に比べて長持ちするとともに、燃焼物質に対して放出する水がはるかに少ない。
【００２９】
本発明の詳細な説明との関連において粘弾性の流体とは、粘弾性の特性を有する流体と理解すべきである。（理想的な）流体とは、任意の緩慢なせん断に対して（近似的に）抵抗しない物質のことである。圧縮性の流体（気体）と非圧縮性の流体（液体）とが区別される。「流体」という上位概念が用いられるのは、ほとんどの物理法則が気体と液体に対して（近似的に）同様に当てはまるとともに、気体と液体の特性の多くは量的に相違するのみであり、質的には互いに基本的な相違がないためである。現実の流体は当該流体の挙動に基づいて、流体力学で説明される「ニュートン流体」と、流動学で説明される非ニュートン流体と、に分類される。この場合の相違点は、接線応力もしくはせん断応力と変形速度もしくはせん断速度との関数関係によって表される媒体の流動挙動にある。
【００３０】
粘弾性とは、例えばポリマー溶融物のような流体、または例えばプラスチックのような固体の、時間、温度、および／または振動数に依存する弾性のことである。粘弾性は部分的に弾性かつ、部分的に粘性である挙動によって特徴づけられる。物質は外部から作用する力が除去された後、不完全にしか初期状態に戻らない。残りのエネルギーは流動プロセスの形で消失する。
【００３１】
本発明の詳細な説明との関連においてゲルは、少なくとも一つの、多くの場合、固相の第一の相と、少なくとも一つの、多くの場合、液相の第二の相から成る微細分散系と理解すべきである。ゲルは多くの場合、コロイドを表す。このとき固相はスポンジ状の三次元網状構造を形成しており、当該三次元網状構造の孔は液体により、あるいは気体によっても充填されている。このとき二つの相は多くの場合、完全に浸透し合っている。他の媒質（固体、気体または液体）、すなわち分散媒質において微細に分散されている粒子または液滴をコロイドと称する。
【００３２】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤または消火剤添加物は固体物質または弾性変形可能な物質であり、または、このような物質に含まれている。これに関連して固体物質という概念は、粉末から成る圧縮型構造体、または発泡材料、好ましくは弾性変形可能な発泡材料も含むべきである。
【００３３】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤または消火剤添加物は、それぞれ二つの隣接する電気化学セルの間、または、電気化学セルとハウジング壁との間のスペーサまたはエッジ保護プレートとして設けられている。
【００３４】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤または消火剤添加物は、自身の容量の何倍もの水を受容することができるか、または含んでいる。これに関連して特に好適なのは、ゲル化剤をベースとする消火剤、好ましくはいわゆる超吸収体をベースとする消火剤添加物を含んでいる消火剤である。
【００３５】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤または消火剤添加物は、少なくとも一つのポリマー、好ましくは共重合体、特に好ましくはアクリルアミド共重合体またはアクリル酸ナトリウム共重合体を含んでいる。
【００３６】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤または消火剤添加物は、少なくとも一つの脂肪酸エステルを含んでいる。
【００３７】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤または消火剤添加物は、少なくとも一つの界面活性剤を含んでいる。
【００３８】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤または消火剤添加物は、水と少なくとも一つの脂肪酸エステル、少なくとも一つのポリマー、好ましくは共重合体、特に好ましくはアクリルアミド共重合体またはアクリル酸ナトリウム共重合体とから成る少なくとも一つの混合物またはエマルジョンを含んでいる。
【００３９】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤は、約２８％の少なくとも一つのポリマーと、約６％の少なくとも一つの界面活性剤と、約２３％の少なくとも一つのエステル油と、約４３％の水とから成る混合物またはエマルジョンを含んでいる。
【００４０】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、電気化学的エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置では、消火剤添加物は、水と結合されて用いられ、約５０％の少なくとも一つのポリマーと、約１０％の少なくとも一つの界面活性剤と、約４０％の少なくとも一つのエステル油とから成る混合物またはエマルジョンを含んでいる。
【００４１】
さらなる好適な実施の形態によれば、担体物質であって、当該担体物質と消火剤添加物が混合されて消火剤となり得る担体物質は、冷却剤である。当該冷却剤は、エネルギー貯蔵装置の通常動作時は閉じられている冷却回路を還流しており、当該冷却回路は、冷却剤が火災の場合、閉じられた冷却回路から特定の箇所において漏出するとともに、当該箇所において消火作用を果たし得るように形成されている。このように消火作用は、火災が生じている特定の場所に目標を定めて果たされ得る。同時に冷却剤としての作用は保持され得る。
【００４２】
本発明において冷却剤とは、流動性を有する物質、好ましくは気体または液体の熱輸送媒体と理解されるべきである。当該熱輸送媒体は当該熱輸送媒体の環境から熱を受容し、当該熱を、流れを介して輸送し、かつ、当該熱を当該熱輸送媒体の環境に放出し得る。当該熱輸送媒体は当該熱輸送媒体の物理的特性に基づいて、熱を熱伝導および／または熱輸送により、空気力学的流れまたは流体力学的流れを介して、特にまた対流を介して、熱輸送媒体において輸送するのに好適である。技術において一般的に用いられる熱輸送媒体の重要な例は、例えば空気または水または他の一般的な冷却剤である。応用上の関連に応じて、他の気体または液体も用いられる。例えば化学的に不活性な（反応性が小さい）気体または液体、例えば希ガスまたは液化希ガスまたは高い熱容量および／または熱伝導性を有する物質である。
【００４３】
これに関連して流動性を有する物質とは、当該物質において空気力学的または流体力学的意味での流れが形成され得るか、または、当該物質においてこのような流れが保持され得るあらゆる物質と理解すべきである。このような物質の例は特に気体および液体であるが、液体もしくは気体と、微細に分散されている固体との混合物、いわゆるエアロゾルまたはコロイド溶液においても、このような意味での流れは保持され得るか、生じ得る。
【００４４】
特に好適な本発明に係る装置は、火災時に冷却剤が冷却剤回路から場所によって漏出する際、冷却剤の圧力を安定させるための装置を有している。本発明の当該実施の形態は、冷却剤が冷却回路から場所によって漏出し、それによって当該場所において冷却剤の消火作用を果たす際、冷却剤の圧力をほぼ維持すること、または完全に維持することと結びついており、それによって冷却作用をほぼ維持すること、または完全に維持することと結びついているといえる。
【００４５】
このとき火災時に冷却剤が場所によって漏出することは好ましくは、好適に電子機械工学的あるいは感覚的始動メカニズムを有する弁によって行われる。従って火災時に消火剤を一貫するセルに意図的に塗布することが可能であり、それによっていわゆるカスケード効果を防止する。
【００４６】
水が冷却剤として用いられ、当該冷却剤が、エネルギー貯蔵装置の通常動作時は閉じられている冷却回路を還流する本発明の実施の形態も好適である。当該冷却回路は、火災の場合、特定の箇所において水が、閉じられた冷却剤回路から漏出し得るとともに、冷却剤回路から漏出する際に消火剤添加物と混合され、その際ゲルまたは粘弾性を有する流体が形成されるように構成されている。
【００４７】
このとき、少なくとも一つのポリマーと、少なくとも一つの界面活性剤と、少なくとも一つのエステル油とから成る混合物から成る消火剤添加物の使用が特に好適である。
【００４８】
さらに、約５０％の少なくとも一つのポリマーと、約１０％の少なくとも一つの界面活性剤と、約４０％の少なくとも一つのエステル油とから成る混合物から成る添加物が特に好適である。
【００４９】
混合比率を調整する際、好ましくは以下の点を考慮すべきである。すなわち、冷却および消火混合物または添加剤の有利な作用は、冷却および消火混合物の粘弾性と、当該冷却および消火混合物の有する水を凝固させる能力とに基づいている。これにより、冷却剤の粘着力は平滑な面でも高められ得る。液体が無駄に排出されることはない。
【００５０】
特にポリマーと、エステル油と、界面活性剤と、水とから成る混合物において、運動エネルギーの影響下で混合比率を好適に調整すると、休止期にある場合と比べて、粘性を大幅に減少させることができる。これにより、このような混合物は低い粘性を有して冷却回路を還流すると同時に、火災箇所において当該冷却回路から漏出する際は、高い粘性を有し得る。したがってこのような混合物の流動性は、主に流速に依存する。
【００５１】
液体をゲル構造体に化学・物理的に組み込むことにより、液体の蒸発率は、比較的高い温度においても著しく低下され得る。これにより、液体の消費は大幅に低下され得る。火災箇所においてゲル構造体に組み込まれた液体は、比較的大きな層厚と低下された蒸発速度とによって、増大された冷却作用を果たし得る。当該効果は非常に高い温度を有する火災を消す際、特に重要である。
【００５２】
消火剤添加物はいくつかの好適な実施の形態において、好ましくは当該添加物の全体量に対してＰ重量％の少なくとも一つのポリマーと、Ｔ重量％の少なくとも一つの界面活性剤と、Ｅ重量％の少なくとも一つのエステル油とから成る混合物の形を有し、以下の式
４５≦Ｐ≦５５、
８≦Ｔ≦１２、
３５≦Ｅ≦４５
および以下の式
Ｐ＋Ｔ＋Ｅ＝１００
で表される。
【００５３】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁のうちの少なくとも一つにおいて、少なくとも一つの熱伝導性の、あるいは熱を輸送する構造体が組み込まれている。当該構造体は好ましくは、冷却経路、熱伝導体、またはヒートパイプの構造体であってよい。このようにして電気化学セルの動作温度を安定化させるとともに、このようにして電気化学セルの出来る限り効率的かつ安全な動作に寄与することが可能となる。
【００５４】
熱伝導性の、あるいは伝熱性の構造体は好ましくは、櫛状の、あるいはＹＯ型式の冷却経路、ワイヤまたは同様の構造体であって、当該構造体は好ましくは軸方向に、かつ開脚した状態で設けられている。当該好適な実施の形態により、ハウジングブロックまたは構造体全体が機械的に安定化されるとともに保持され、冷却が物質側でセルに近づくとともに振動を阻害するように作用する支持要素の機能を有する。この点に関連して好適な物質は、Ｃ繊維、銅、熱伝導性の箔または冷却フィンである。
【００５５】
本発明のさらなる好適な実施の形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁のうちの少なくとも一つは、好ましくは気体で満たされた空洞を有している。このような空洞は好ましくは、連続動作中の電気化学セルの拡大を可能にするとともに、それに伴うセルの容積増大を受容するために用いられ、それによって個々のセルのこのような容積増大が隣接するセルに及ぼす不利な効果を回避または緩和する。
【００５６】
本発明によればさらに、複数の平坦な電気化学セルであって、少なくとも領域的に当該セルの縁に設けられているシール継ぎ目を有する電気化学セルと、上記のハウジングとを備える構造体が提供される。このとき好ましくはセルのシール継ぎ目は、少なくとも領域的かつ少なくとも部分的に、ハウジング壁および／またはハウジング側壁に設けられた切込みに差し込まれている。
【００５７】
本発明に係る構造体のさらなる好適な実施の形態によれば、セルは、当該セルとハウジング壁、ハウジング隔壁またはハウジング側壁のうちの少なくとも一つとの間の摩擦接続によってハウジングに保持される。
【００５８】
本発明によりさらに、本発明に係るハウジングまたは構造体を製造するための方法が提供されており、当該方法においてハウジングは完全に、または部分的に、索状物から裁断される。
【００５９】
本発明の上記の実施の形態およびさらなる実施の形態の特徴は、好適に互いに組み合わされ得、それによって当業者に対して、本発明のさらなる実施の形態であって、ここで最終的かつ完全に説明され得ない実施の形態が利用に供される。
【００６０】
以下に本発明を、好適な実施の形態に基づくとともに図を用いてより詳しく説明する。図に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】平坦な電気化学セルの第一の実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】平坦な電気化学セルの第二の実施の形態を概略的に示す図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態による、本発明に係る複数の電気化学セルの構造体を、概略的に示す図である。
【図４】本発明に係る構造体のさらなる好適な実施の形態を概略的に示す図である。
【図５】本発明に係る構造体の部分の断面を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図１は平坦な電気化学セル２の実施の形態を概略的に示しており、当該電気化学セルにおいて導体６ａおよび６ｂ、すなわちセルの電気的接続部は当該セルの向かい合う端部において、当該セルのジャケットもしくはパッケージから外部にガイドされている。電気化学セルのパッケージまたはジャケットは、側部においてシール継ぎ目３を用いて閉鎖されており、当該シール継ぎ目は、例えばヒートシーリング工程または同様の処理工程によって形成され、当該シール継ぎ目において例えばパッケージ箔の複数の層は、互いに物質溶融状態で接合されており、それによって電気化学セルの内部と当該電気化学セルの環境との間の物質交換は実際的に排除されている。
【００６３】
図１に示されているように、シール継ぎ目３は通常、電気化学セルの本体よりもはるかに薄い。シール継ぎ目はこれにより、本発明に係るハウジングのハウジング壁に設けられている、一つまたは複数のこのような電気化学セルを受容するための切込みに差し込まれるのに適している。
【００６４】
図２は平坦な電気化学セルのさらなる好適な実施の形態を概略的に示しており、当該電気化学セルにおいて導体６ａおよび６ｂは同一の端部において、当該電気化学セルのジャケットもしくはパッケージの縁から外部にガイドされている。平坦な電気化学セルの当該実施の形態では、向かい合う端部においてセル２の縁部領域から導体が外部にガイドされないので、シール継ぎ目３の幅は、当該向かい合う端部において、導体６ａおよび６ｂが外部にガイドされている端部におけるよりも狭い。従って、シール継ぎ目３の側方領域のみならず、導体に向かいあうシール継ぎ目３の領域も、本発明に係るハウジングの壁における切込みに差し込まれるのに適している。図２に示す実施の形態において、セルの端部であって、当該端部において導体が縁部領域から外部にガイドされているとともに、当該端部においてシール継ぎ目が相応に幅広くなっている端部において、円形の切欠き部７がシール継ぎ目を貫通して設けられており、当該切欠き部はセルを固定するために用いられ得る。
【００６５】
従って図１に示される電気化学セルの実施の形態は、本発明に係るハウジングの向かい合うハウジング側壁が切込みを有しており、当該切込みにシール継ぎ目３が差し込まれ得るハウジング型式に特に適している。それに対して図２に示される電気化学セルの実施の形態は特に、当該電気化学セルのシール継ぎ目３によって、二つの側壁に設けられた切込みだけでなく、ハウジングの底部プレートに設けられた切込みにも差し込まれることに特に適している。
【００６６】
図３は二つの向かい合うハウジング側壁４を有する本発明に係るハウジングを概略的に示しており、当該ハウジング側壁は切込み５を有しており、当該切込みに、導体６を有する複数の電気化学セル２のシール継ぎ目３が差し込まれている。電気化学セル同士の間にはハウジング隔壁８が設けられている。
【００６７】
図４は本発明に係るハウジング１の好適な実施の形態の側面を、斜視図として概略的に示しており、当該図４では図２に示す構成型式であって、導体がガルバニセルの同一の端部において壁領域から外部に突出している構成型式の電気化学セルが、当該電気化学セルのシール継ぎ目３によって、ハウジング１のハウジング側壁４の切込み５に差し込まれている。
【００６８】
図５は本発明に係る構造体の部分を拡大して概略的に示しており、当該構造体において電気化学セル２は当該電気化学セルのシール継ぎ目３によって、ハウジングの向かい合う二つの側壁４の切込み５に差し込まれている。
【００６９】
図の表示は好ましくは概略的であり、特に多くの場合、必ずしも縮尺に忠実ではない。
【００７０】
本発明および本発明の実施の形態は、電磁的セルのためのフレーム構造を放棄し、その代わりにセルを当該セルのシール継ぎ目によって、直接的に本発明に係るハウジングに装入するという有利な可能性を提供する。このとき特に、好ましくは圧縮性かつ弾性の材料から、特に好ましくは発砲プラスチックから成るハウジング材料を相応に選択する場合、電気化学セルのシール継ぎ目を保護することも好ましい。これは特に、以下の点によって可能となっている。すなわち、本発明のいくつかの実施の形態において、セルは表面全体にわたって摩擦接続によって保持され、それによって付加的に負担が取り除かれ得るためである。特に、相応の材料および／またはハウジング隔壁を使用する可能性を利用する実施の形態は、セルへの機械的な作用に対する付加的な保護、例えば望ましくない振動の影響に対する保護を提供する。
【００７１】
ハウジングもしくはハウジング壁、特にハウジング側壁、ハウジング底部プレートまたはハウジング隔壁に対して圧縮性の材料、好ましくは発泡プラスチックを用いる場合、電気化学セルが、隣接するセルへの望ましくない影響、またはその他の損傷を懸念することなく、当該電気化学セルの容積を拡大することができるという有利な可能性が与えられている。さらに、電気化学セルを製造する際の製造許容誤差は、好適に実施される本発明の実施の形態によって良好に相殺され得る。相応に材料を選択すると、電気化学セルがフレーム構造によって保持されるバッテリーに比べて、著しい重量の節約が可能である。
【００７２】
ハウジング隔壁には、このような隔壁を備えている実施の形態において、例えばワイヤ要素が当該ハウジング隔壁に差し込まれ得る。これは例えば、ハウジング隔壁が発泡プラスチック材料から成る場合、特に好適に可能である。しかしながらワイヤ要素のほかに、他の熱伝導手段または伝熱手段もハウジング隔壁に、または他のハウジング壁にも差し込まれ得る。
【００７３】
本発明に係るハウジングまたは当該ハウジングの部分が発泡材料から製造される限り、このような発泡材料ブロックは廉価に連続体として、または索状物として廉価に製造され、必要に応じて好適に裁断され得る。
【符号の説明】
【００７４】
１  ハウジング
２  電気化学セル
３  シール継ぎ目
４  ハウジング側壁
５  切込み
６ａ，６ｂ  導体
７  切欠き部
８  ハウジング隔壁
【図１】
2013546120.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013546120.tif 000005
【図４】
2013546120.tif 000006
【図５】
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【国際調査報告】
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2013546120.tif 000009
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