(57)【要約】少なくとも２つの電流コレクタが引き出されたシート状の包装体を備える電極スタックから実質的に成り立っているガルバニ電池のためのフレームであって、電池の製造時に電池の包装体と固定的に結合することができるように構成されたフレームが開示される。そのようなガルバニック電池の製造時に、フレームは電池の包装体と固定的に結合することができる【選択図】図４
2013502672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの電流コレクタが引き出されたシート状の包装体を備える電極スタックから実質的に成り立っているガルバニ電池のためのフレームであって、前記電池の製造時に前記電池の前記包装体と固定的に結合することができるように構成されていることを特徴とするフレーム。
【請求項２】
前記電池の製造時に、前記電池の前記包装体と粘接着式に結合することができるように構成されている、請求項１に記載のフレーム。
【請求項３】
前記電池の製造時に、追加の物質を添加することなく、前記電池の前記包装体とヒートシール工程により粘接着式に結合することができるように構成されている、請求項２に記載のフレーム。
【請求項４】
電池ブロックを構成するときに、前記フレームを備える前記電池の同一平面上での配列を補助する構造を有している、先行請求項のうちいずれか１項に記載のフレーム。
【請求項５】
電池ブロックを構成するときに、前記フレームを備える前記電池の側方に補正された配向を補助する構造を有している、先行請求項のうちいずれか１項に記載のフレーム。
【請求項６】
電池ブロックを構成するときに引張アンカーを挿通するための貫通部を有している、先行請求項のうちいずれか１項に記載のフレーム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のフレームを有しているガルバニ電池。
【請求項８】
包装体が内側面で前記フレームと結合されている、請求項７に記載のガルバニ電池。
【請求項９】
包装体が外側面で前記フレームと結合されている、請求項７に記載のガルバニ電池。
【請求項１０】
少なくとも２つの電流コレクタが引き出されたシート状の包装体の中に電極スタックが封入される、ガルバニ電池を製造する方法において、前記包装体を閉止するときにフレームが前記包装体と固定的に結合されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記フレームが前記包装体と粘接着式に結合される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記フレームが、前記電池の製造時に、追加の物質を添加することなく前記電池の前記包装体とヒートシール工程により粘接着式に結合される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記フレームと前記電池の前記包装体が上下方向に配置され、加熱可能な印圧部によって相互に押圧される、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
能動的に冷却されるシールバーによって後続の冷却が促進される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記包装体の閉止と、前記包装体と前記フレームとの結合とが１つの作業ステップで行われる、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項４に記載のフレームを備えた複数のガルバニ電池からなるブロックを構成する方法において、前記電池が前記フレームの構造によって同一平面上に配列される方法。
【請求項１７】
請求項５に記載のフレームを備えた複数のガルバニ電池からなるブロックを構成する方法において、前記電池は前記フレームの構造によって側方に補正されて配列される方法。
【請求項１８】
請求項６に記載のフレームを備えた複数のガルバニ電池からなるブロックを構成する方法において、前記ブロックが前記電池の前記フレームの貫通部へ挿通される引張アンカーによって安定化される方法。
【請求項１９】
複数のガルバニ電池からなるブロックを構成する方法において、請求項１６及び１８の構成要件を有している方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームを備えるガルバニ電池及びこれを製造する方法に関する。平坦な四角形に設計された電池（バッテリセル、コンデンサなど）が知られており、電気化学的に作用するその内容物は、シート状の包装体、たとえば両面にプラスチックコーティングが施された薄いアルミニウムシートで包まれており、このような包装体に薄板金属形態の電気的接続部（いわゆる「電流コレクタ」）が挿通されている。他の電池設計形態とは異なり、このような電池の包装体は電流を通すのではない。電流コレクタは絶縁された状態で包装体に挿通されるからである。このように構成されたバッテリセルは、パウチ型電池又はコーヒーバッグ型電池とも呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
たとえば電気自動車やハイブリッド自動車など、さまざまな用途で、個々のガルバニ電池が直列及び／又は並列につながれ、しばしばこれに付属する電子装置とともにハウジング内に収められている。シートに溶着されたパウチ型電池の機械的負荷耐性が通常あまり高くないために、パウチ型電池をバッテリハウジングに直接組み込むことができないことが多く、まず適当な支持構造によって機械的に安定させなくてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、ガルバニ電池の利用と取扱を容易にし、その包装体シートのぜい弱性に結びついた問題を緩和し、又は可能な限り解消することにある。この課題は、独立請求項に記載された製造物又は方法によって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明ではガルバニ電池のためのフレームが提供される。この電池は、電極スタックと、少なくとも２つの電流コレクタが引き出されたシート状の包装体とで実質的に成り立っている。フレームは、電池の製造時に電池の包装体と固定的に結合することができるように構成されている。ガルバニ電池を製造する本発明の方法では、包装体を溶接するときにフレームが包装体と固定的に結合される。
【０００５】
以下において、本発明の以後の説明で使用するいくつかの用語について説明する。
【０００６】
電極スタックという用語は、電気化学的に作用する、ガルバニ電池のあらゆる設計形態の内容物を表す名称として使用される。これに対し、電池の包装体とは、電極スタックを周囲から遮断する、電気化学反応に関与しない材料を意味している。
【０００７】
この関連でシート状の包装体という表現を使うとき、これはあらゆる種類の包装体又は封入体であって、好ましくは少ない材料使用量で、電極スタックを周囲から効果的に遮断又は遮蔽する役目を果たすものを意味することとする。ここでの遮蔽は、材料や電流の転移を防ぐように作用するものとする。但し、通常の意味のシートだけではなく、プラスチックコーティングされた金属シートもこの概念に該当する。
【０００８】
本発明でいう電流コレクタとは、電池の中への、又は電池から外への電荷の移送を行えるようにするために、包装体を通して外部へ挿通される電気導体を指す。
【０００９】
本発明でいうフレームとは、電池を環境要因に対して機械的に安定化させるのに適し、電池の製造時に電池の包装体と固定的に結合することができる、あらゆる構造的な装置を意味するものとする。言葉の選択がすでに示唆しているように、フレームは実質的にフレーム状の配置であるのが好ましく、その機能は実質的にガルバニ電池に機械的安定性を与えるという点にある。
【００１０】
本発明の好ましい応用例は、従属請求項から明らかとなる。
【００１１】
次に、好ましい実施例と図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】フレームが組み込まれた本発明に係る電池の実施例を示す、前方から見た図である。
【図２】同じ実施例を後方から見た図である。
【図３】この電池を前方から示す分解図である。
【図４】この電池を後方から示す分解図である。
【図５】外方に向かって延長された包装体シートの内側面にフレームが溶接された、本発明の実施形態を示す図である。
【図６】二枚のシート間の融着領域で、フレームが包装体シートの外側面と溶接された、本発明の実施形態を示す図である。
【図７】ガルバニ電池の典型的な包装体シートの基本的な構造を示す図である。
【図８】本発明の実施例に係るガルバニ電池からなる電池ブロックの構造を示す図である。
【図９】フレームの周囲に部分的に折り返されて摩擦接合式に接触する引張アンカーと電流コレクタのための穴を有するフレームを備える、本発明の実施例に係るガルバニ電池を示す図である。
【図１０】図９に示す電池の分解図である。
【図１１】個々の電池からなる電池ブロックの図であり、引張アンカーは図示されていない。
【図１２】図１１に示す電池ブロックの断面図である。
【図１３】電流コレクタがシートの溶接部と平行に導出されて摩擦接合式に接触する、他の実施例に係る本発明の電池の図である。
【図１４】図１３に示す電池の分解図である。
【図１５】この電池の別の分解図である。
【図１６】本発明の実施例に係るガルバニ電池を示す、さまざまな断面図及び切断面の略図である。
【図１７】フレーム領域の拡大図を含む、本発明の実施例に係る電池を示す断面図である。
【図１８】図１３に示す電池からなる電池ブロックを示す図である。
【図１９】図２０に示す断面を生成するときの切断面を説明するための切断面の略図、及び図１６に示す断面を生成するときの切断面を説明するための別の切断面の略図である。
【図２０】図１８に示す電池ブロックを示す断面図である。
【図２１】図２０の拡大部分図である。
【図２２】２つのシールバーの間におけるパウチ型電池の縁部の溶接部を示す図である（従来技術）。
【図２３】電池の包装体シートの外側面とフレームとの結合が電池の封止と同時に行われる場合の、本発明の実施例に係るフレームを備えたパウチ型電池の溶接部の模式図である。
【図２４】電池の包装体シートの内側面とフレームとの結合が電池が事前に溶接された後に行われる場合の、本発明の実施例に係るフレームを備えたパウチ型電池の溶接部の模式図である。
【図２５】電池の包装体シートの外側面とフレームとの結合が電池が事前に溶接された後に行われる場合の、本発明の実施例に係るフレームを備えたパウチ型電池の溶接部の模式図である。
【図２６ａ】溶接継目が電池と平行に延びている場合の、図２３に示す電池の突出する包装体シートの内側面とフレームとの溶接の結果を示す斜視図である。
【図２６ｂ】図２６ａの部分拡大図である。
【図２７】図２６ａに示す実施形態のフレーム領域を示す断面図である。
【図２８】図２６ａに示す実施形態の分解図である。
【図２９ａ】フレームとの接合面のハッチングを付した図を含む、図２６ａに示す実施形態の図面である。
【図２９ｂ】図２９ａの部分拡大図である。
【図３０ａ】溶接継目が電池と垂直方向に延びている場合の、図２４に示す電池の突出する包装体シートの内側面とフレームとの溶接の結果を示す斜視図である。
【図３０ｂ】図３０ａの部分拡大図である。
【図３１】図３０ａに示す実施形態のフレーム領域を示す断面図である。
【図３２】図２６ａに示す実施形態の分解図である。
【図３３ａ】フレームとの接合面のハッチングを付した図を含む、図３０ａに示す実施形態の図面である。
【図３３ｂ】図３３ａの部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、少なくとも２つの電流コレクタが導出されたシート状の包装体を備える電極スタックで実質的に構成されるガルバニ電池を前提とするものである。このようなガルバニ電池は、本発明では、電池の製造時に電池の包装体と固定的に結合することができるように構成されたフレームによって安定化される。本発明のいくつかの実施形態の相応の構成では、ガルバニ電池がバッテリへの組み込みのときに初めて、その際に生じるフレーム又は枠組との結合によって安定化されるのではなく、電池が電池ブロックへ組み込まれる前から本発明のフレームによって安定化されるという利点が得られる。また、包装体を閉じるときにフレームが電池と結合される本発明の方法は、電池が以後の製造工程で、すなわち充填、成形、計画的な老化（「エージング」）、又はいわゆる「グレーディング」のときに、すでに機械的な影響に対して防護されているという利点を有している。
【００１４】
本発明に係る電池のフレーム結合を成立させるには、利用目的によって、特に粘接着式の方法、たとえば接着やこれに類似する方法が適している。フレームは、好ましくはそのつどの接合相手との間での熱可塑性層の部分的な溶融、及びこれに続く押圧力のもとでの冷却により施工されるホットプレス又はヒートシールによって結合することができ、これに適した相応のコーティングを予め備えている包装体シートと結合することもできる。
【００１５】
ヒートシールという用語は、好ましくはホットプレスによって包装体材料（たとえば複合シート）の熱可塑性の溶融層を結合する方法を意味している。ヒートシールは、包装体技術において、シートを溶接するための重要な方法の１つである。実質的に次の両方の態様が区別される：
ａ）接触シールとも呼ばれる、それぞれのシール口の間の加熱ロッド又は加熱ルーラーによるシール
ｂ）インパルスヒートシール
【００１６】
前者の態様では、好ましくは可動のシール口が加熱されたロッドを担持する。好ましくは定置で下側のシール口は、シール継目の起伏を均すために、しばしば弾性材料からなる表面を備えている。このような形式のシール部材は、コンポーネントを製造及び溶接するための、及び成形、充填、閉止等のための、多くの市販の機械で用いられている。
【００１７】
シール継目が非常に長い場合、加熱ロッドはシール面全体にわたり均等な圧力を加えるために、通常きわめて正確な寸法で、いかなる誤差もないように作動しなくてはならない。きれいなシール継目を実現するために、シートはシール器具に入る前に、しばしば延伸装置で平坦にされる。別の選択肢としては、鋸状のシール面をもつ加熱ロッドを適用することがあるが、その場合には穴が形成される危険性がある。
【００１８】
定置の低温のシール口の弾性を有する表面の形成には、シリコーンゴムが評価されている。この対応押圧バーには、しばしば若干湾曲した形状が与えられる。シール工程では、まずシール継目の中央部で圧力が印加され、器具を閉じるときにこの圧力が縁部に向かって伝搬する。このようにして最良のシール継目を形成することが意図される。また、水蒸気の発生によってシール継目を破損することになる小さな液滴を、シール領域から押し出すことが意図される。
【００１９】
インパルスヒートシールでは、シールバーの温度はどちらかというと短時間の間だけ維持され、シールサイクル全体を通じて維持されるのではない。必要な熱は、両方のシール口にある２つの小さな抵抗素子によって生成される。
【００２０】
シール器具がシールされるべきシートの上で閉じられるとすぐに、短いインパルスによって溶接が実行される。加熱ロッドシールに比べて熱作用の時間が短く、余分な熱がすぐに排出される。器具のシール面は、シールされる材料の固着を防ぐために、耐熱性材料からなる薄い絶縁性の膜によってさらに覆うこともできる。
【００２１】
包装体シートをフレームへ広い面積で結合することにより、構造が負荷をうけたときに通常であれば生じる可能性がある機械的な応力ピークを、ほぼ回避することができる。フレームとの結合は、しばしばポリプロピレンでコーティングされる包装体シートの内側面で行うことができる。図５は、包装体シートの内側面とフレームとのそのような結合を示している。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、しばしばポリアミドでコーティングされる包装体の外側面とフレームとを結合することも可能である。本発明のそのような実施形態は図６に示されている。
【００２３】
また電池の閉止、すなわち包装体シートの両部分の結合と、フレームとの結合を１つの作業工程で行うのが好ましい。
【００２４】
本発明に係るガルバニ電池からなる電池ブロックの構造を簡素化するために、フレームに相応の成形部材、たとえばラグや凹部を設けるのが好ましく、したがって有利であり、これらの成形部材はたとえばフレームの２つの側に配置され、それにより、対応する成形部材が互いに適合して係合することができ、そのようにして各電池の所定の配列を補助することで電池ブロックの組立をサポートする。
【００２５】
本発明に係るフレームには適当な個所に、好ましくは穴又はその他の貫通部を設けることができ、電池ブロックを統合する引張アンカーをこれに挿入することができる。
【００２６】
図１から図４は、フレームが好ましくはプラスチックで製作されており、ホットプレスにより包装体シートの内側面と結合される、本発明の好ましい実施例を示している。本実施例では、フレームと結合されている側の包装体シートの半分は、図５に示すように、他方の半分から周回するように突出している。
【００２７】
図１は、電池の包装体１０３と結合されて一体化されるフレーム１０２を備える実施例に係る電池の三次元図を示している。包装体から電池の電流コレクタ１０１が突き出ている。図２は、これと同じ電池を他方の側から示している。従って符号２０１，２０２及び２０３は、電流コレクタ、フレーム、及び電池の包装体をそれぞれ示している。フレームが一体化されたこの電池の分解図を図３に示す。電池ヘッドがその２つの電極束３０４，３０５で電気接続され、電流コレクタ３０２，３０３が取り付けられている電池スタック３０１は、フレーム３０８によって機械的に安定化される部分３０６及び３０７を備える包装体シートにより、両方の側から閉止されている。他方の側からの対応する分解図を図４に示す。ここでも電極スタック４０１は、電極束４０４，４０５及びこれに取り付けられた電流コレクタ４０２，４０３とともに、シート包装体の両方の部分４０６，４０７により囲まれて封入され、フレーム４０８によって安定化される。
【００２８】
ガルバニ電池の典型的な包装体シートの原理的構造を図７に示す。アルミニウムシート７０２が、一方の側ではポリアミド７０１、他方の側ではポリプロピレン７０３でコーティングされている。これ以外の材料、層、又はコーティングを有するこれ以外のシートも、当然ながら可能である。
【００２９】
本発明に係るフレームが一体化されたガルバニ電池からなる電池ブロックの好ましい実施形態を図８に示す。製作中の電池ブロック８０２に別の電池が、たとえば符号８０３が付されたフレームを有する電池が付け加えられることによって、完成した電池ブロック８０１が構成される。電池８０３は、フレーム８０７と摩擦接合式に結合された、電流コレクタ８０５，８０６を備える実際の電池８０４で構成されている。電池ブロック全体を安定化させるために、引張アンカー８０８，８０９，８１０及び８１１がフレームの対応する穴に挿通される。
【００３０】
電池のセンタリング又は位置決めを容易にする、たとえば突起や溝のような構造を備えるようにフレームが製作されていれば、穴への引張アンカーの挿通も大幅に容易になる。この実施形態では、電流コレクタは重量を削減するようにフレームの周りに配置され、又はフレームの周りに折り返され、それによって丈夫な接触ストライプが不要になる。
【００３１】
図９は、このようなフレームの周囲に配置された電流コレクタを備える電池の詳細を示している。電池９０１は、フレーム９０２の周囲に配置された電流コレクタ９０４を有している。フレームは引張アンカーを挿通するための穴９０３を備えている。図１０は、同じ電池を分解図で示している。前の図面とは異なり、この電流コレクタ１００４はフレーム１００２の取付後に初めてフレームの周囲に折り返される。図１１は、このような実施形態のガルバニ電池からなる電池ブロックを示している。
【００３２】
図１２は、図１１に示す電池ブロックの断面図を示している。電池１２０１の電池ヘッド１２０２には、フレーム１２０５の囲りに折り返され、隣接する電池の電流コレクタと電気的に接触する電流コレクタ１２０４が取り付けられている。電池１２０１の向かい合う電流コレクタは、フレーム１２０５の周囲に折り返されておらず、したがって隣接する電池の電流コレクタ１２０６から電気的に絶縁されており、またこの電池は次に隣接する電池の電流コレクタと電気的に接触している。このようにして、電池ブロック構造における電流コレクタの所定の電気配線を、事実上他の補助手段を用いることなく実現することが可能である。
【００３３】
図１３に示す本発明の実施形態は、より少ないスペースしか必要としない。電池１３０１の電流コレクタ１３０４は溶接部と平行に包装体から導出されており、摩擦接合式にそれぞれ接触している。フレーム１３０２は、引張アンカーを挿通するための穴１３０３を有している。この実施形態の分解図を図１４に示す。電池１４０１の包装体は、フレーム１４０２とのホットプレスに適した特別な面１４０５を角部に有している。ここでの電池の電流コレクタ１４０４は、所定の接触が自動的に行われるように配置されている。さらに電池の包装体角部は、フレーム１４０２の対応する貫通部１４０３と一致するように配置された、引張アンカーを挿通するための穴１４０６を備えたものとすることができる。この実施例の分解図を図１５に示す。電流コレクタ１５０２，１５０３を備える電極スタック１５０１は、包装体の上側部分１５０６と、フレーム１５０８と、包装体の下側部分１５０７との間に封入されている。包装体の上側部分と下側部分は、図１５に示すようにそれぞれの電流コレクタの自動的な所定の接触を補助する成形部材を備えている。
【００３４】
図１６は、図１９の下側部分に示す、ガルバニ電池を横切るさまざまな断面図１６ａ，１６ｂ及び１６ｃを示している。ここで図１６ａは線１９０７に沿った切断面の断面図を示しており、図１６ｂは線１９０６に沿った切断面の断面図を示しており、図１６ｃは線１９０５に沿った切断面の断面図を示している。図１６ａは電池ヘッド１６０２及び１６０３を備える電池スタック１６０１を示しており、図１６ｂはフレーム１６０４の貫通部１６０５を示しており、図１６ｃは、図１６ａに対して垂直方向の電池の断面を示している。
【００３５】
図１７は、本発明のこの実施例のフレーム領域の拡大断面図を示している。図示されているのは、電池７０１の包装体シート７０２，７０３の両方の部分と結合されたフレーム１７０４である。図１８は、本発明のこの実施形態に係る電池からなる電池スタックを示している。図２０は、図１９の上側部分に示す切断面による電池ブロックの断面図を示している。図１９はこの断面図の一部分の拡大図を示しており、この図面で図２０よりも明らかであるように、本発明のこの実施形態ではフレームがより一層効率的に利用される。隣接する電池の電流コレクタ２１０８と電気的に接触する、図２１の上側部分に見られる電流コレクタ２１０７の特別な形状構成により、ほぼクリアランスのない電池ブロックの構造が可能となる。電池スタック２１０４、包装体の下面２１０５、包装体の上面２１０６、貫通部２１０２を備えるフレーム２１０１及び２１０３を見ることができる。
【００３６】
本発明に係るガルバニ電池を製造するには、フレームと包装体、好ましくは包装体シートを、上下方向に配置し、たとえば加熱可能な印圧部やシールバーによって相互に押圧して結合する。すなわち、好ましくは外力の作用によって相互にヒートシールし、又はその他の方法で粘接着式に相互に結合する。この工程により、包装体シートに好ましくは存在する熱可塑性層の部分的溶融が生じ、及び／又はフレームの表面の部分的な溶融が生じる。この目的のために、フレームは例えば接合個所では同様に熱可塑性材料で製作されるのが好ましい。
【００３７】
プラストマーとも呼ばれる熱可塑性樹脂は、特定の温度範囲で熱作用のもとで変形させることができるプラスチックである。この変形はしばしば逆戻りさせることができ、すなわち、過熱のために材料の熱分解が始まらない限りにおいて、たとえば冷却後に融液の状態になるまで再度加熱することで反復することができる。このような特性に関して熱可塑性樹脂は、いわゆる熱硬化性樹脂やエラストマーと相違している。熱可塑性樹脂のさらに別の特徴は、当該材料の溶接可能性にある。
【００３８】
熱可塑性樹脂は、熱と圧力が作用したときに溶接することができる。このとき溶接されるべき素材はその融点を超えて加熱され、流動性のある状態へ移行する。
【００３９】
関与する部品に加熱した後、当該材料の冷却を、好ましくは能動的に冷却可能なシールバーによって、又は能動的に冷却可能な印圧部によって、促進することができる。このような能動的に冷却可能な印圧部は、たとえばＵＳ４，１４５，４８５に記載されている。ただし同文献に記載されている印圧部は、ヒートシールの工程で、電気化学的に活性のある電池の部分が過熱から防護されるべき部分的領域でのみ冷却可能である。
【００４０】
同文献に記載されている印圧部又はシールバーは、ヒートシールの際に加熱が行われる領域では冷却可能でない。冷却段階でのシールバーの効率的な冷却をヒートシールの領域でも可能にするために、本発明は、１つの実施形態では、シールバーをたとえば高温の空気で加熱し、たとえば低温の空気又は冷却した空気で冷却することを意図している。印圧部又はシールバーにある冷却通路へ、高温又は低温の空気を時間的に連続して吹き込むことにより、温度の迅速な時間的変化を印圧部又はシールバーで実現することができる。空気に代えてこれ以外の熱輸送媒体、たとえば熱輸送に格別に好適である水その他の流体を使用することもできる。
【００４１】
ヒートシールに使用される器具の個々の個所の継続的加熱とこれに続く冷却は、本発明の１つの実施形態によると、ＵＳ４，１４５，４８５に記載されている、平坦なガルバニ電池の平坦な領域での恒常的な冷却と組み合わせることもでき、これは電気化学的に活性のある電池の部分を過熱から守ることを目的とする。
【００４２】
フレームと包装体の溶接又はヒートシールは、好ましくは熱作用及び外部の押圧力の作用のもとでのみ、それ以外の添加剤なしで行われる。フレームに包装体シートを広い面積で結合することで、構造に機械的負荷がかかったときに機械的な応力ピークの発生を回避することができる。シートとフレームの結合は、好ましくは、しばしばポリプロピレンでコーティングされる包装体シートの内側面７０３，２３０９，２３１０，２４０９，２４１０，２５０９，２５１０で行うことができる。好ましくは包装体シートの一方の側は、この目的のために、たとえば図２４又は図２５に示すように突出している。
【００４３】
本発明の上記に代わる実施形態では、しばしばポリアミドでコーティングされる、包装体シートの外側面７０１，２３０８，２３１１，２４０８，２４１１，２５０８，２５１１がフレームと結合されることが意図される。好ましくは包装体シートの外側面７０１，２３０８，２３１１，２４０８，２４１１，２５０８，２５１１は、ヒートシール工程でフレームと固定的に結合する、同じくポリプロピレン又はその他の適当な熱可塑性素材でコーティングされている。
【００４４】
本発明の別の実施形態では、フレーム２３１２，２４１２，２５１２を金属で製作することが意図される。プラスチックコーティングを適当に改変することで、包装体との固定的結合を行うことがこの場合にも可能である。これは１回のみの作業ステップで行われるのが好ましく、この作業ステップで包装体シートのさまざまな部分が同時に相互に結合されるとともに、包装体シートがフレームと粘接着式に結合される。
【００４５】
複数のガルバニ電池からなる電池ブロックの構造又は形成を簡素化するために、本発明の１つの実施例は、フレームに突部、凹部、切欠き、又はその他の成形構成部材を設けて、ガルバニ電池が電池ブロックを構成するときに、側方で相互に補正されて配列されるようにすることを意図している。また、組立の際に電池とフレームを配列し、応力をかけた後に電池ブロックを統合する引張アンカーのための貫通孔をフレームに穿設することが好ましい。
【００４６】
図２２は、ガルバニ電池の包装体シートが、縁部で、２つのシールバー２２０１，２２０２の間で溶接されるのを示す模式図である。圧力２２０５，２２０６及びこれと同時の加熱の影響のもとで、シールバー２２０１，２２０２が包装体シートの２枚のシートを相互に押圧する。このとき包装体シートは、好ましくはアルミニウムシートからなる中央の層２２０３，２２０４と、好ましくはポリアミド２２０８，２２１１及び好ましくはポリプロピレン２２０９，２２１０からなる２つの外側の層２２０８，２２０９，２２１０，２２１１とから成るのが好ましい。接合領域２２０７では、ポリプロピレンが熱作用により部分的に溶融し、それによって電池包装体の両方の部分の粘接着式の結合が行われる。このような形式の電池シールは基本的に公知である。
【００４７】
図２３は、好ましくはただ１回の作業ステップで電池の包装体が同時に閉止される、フレームと包装体シートとの、本発明に係る溶接の実施例を模式的に示している。シールバー又は印圧部２３０１，２３０２が、圧力２３０５，２３０６により、かつ熱作用のもとで、包装体シートの２枚のシート２３０８，２３０９，２３０３，２３０４，２３１０，２３１１を押し合わせるとともに、フレーム２３１２も包装体シートの外側面２３１１に向かって押圧する。押圧力と熱の作用のもとで、包装体シートの２枚のシート間の接合領域２３０７で、及び包装体シートとフレームとの間の接合領域２３１３で、そこにある熱可塑性素材の部分的な溶融が行われ、これにより一方では包装体シートのそれぞれのシートの間に、及び他方では包装体シートのシートとフレームとの間に、１回の作業ステップで粘接着式の結合を生じる。フレーム側の加熱されるシールバー２３０２に代えて、当該個所に簡単な対応支持具を設けることもできる。
【００４８】
図２４に示す本発明の別の実施例では、包装体シートの２枚のシート２４０３，２４０４が、第１のステップで内側面２４０９，２４１０で溶接され、又はその他の方法で粘接着式に相互に結合される。第２のステップではフレーム２４１２との粘接着式の結合が行われ、これは好ましくは、外力２４０５，２４０６の適用のもとで、及び熱の作用のもとで、電池の包装体シートの突出部分の内側層２４０９をフレーム２４１２に対して押圧し、シールバー２４０１，２４０２を用いたヒートシールによって、接合領域２４１３の層２４０９を、好ましくは熱可塑性素材の部分的な溶融によりフレーム２４１２と溶接するか、その他の方法で粘接着式に結合することにより行われる。
【００４９】
図２３及び図２４に示す実施例の組み合わせは、図２４には示されていない。この好ましい組み合わせでは、包装体シート２４０４のコーティング２４１１が、同じく層２４１１とフレーム２４１２との間にある、接合領域２４０７の下方の接合領域で、粘接着式にフレームと結合される。それにより、フレームを用いたガルバニ電池のいっそうの機械的安定性を実現可能である。
【００５０】
図２５は、包装体シートの下側のシート２５０４が上側のシート２５０３から突出し、第１の作業ステップでこの上側の作業シートと粘接着式に結合されている、本発明のさらに別の実施例を模式的に示している。そして前述した実施例の場合と同様の方法で、包装体シートの下側のシート２５０４とフレーム２５１２との粘接着式の結合が接合領域２５１３で行われ、そのために印圧部２５０１，２５０２が、より大きい力２５０５，２５０６の作用のもとで、及び熱作用のもとで、突出するシート２５０４をフレーム２５１２に対して押圧する。このとき外側のシート２５１１及び好ましくは接合領域２５１３にあるフレーム２５１２の対応する熱可塑性の層も部分的に溶融し、それによってシートとフレームとの間で粘接着式の結合が生じる。
【００５１】
この実施例も、同様に図２３に示す実施例とここには図面に示さない方法で組み合わせることができ、この場合、接合領域２５１７の下方に位置する別の接合領域でも、粘接着式の結合を実現することができる。
【００５２】
図２６ａは上述した方法ステップの結果として、ガルバニ電池２６０１と図２６ｂの拡大部分２６０２とを示している。突出する包装体シート２６０４の内側面とフレーム２６０５との溶接部を見ることができ、かつ、下側の包装体シートから上側の包装体シートが突出することによって生じる包装体のエッジ２６０３を見ることができる。
【００５３】
図２７は、包装体シートの２枚のシートが接合領域２７０７のそれぞれの層２７０８，２７０９，２７１０，２７１１で相互に粘接着式に結合され、さらに接合領域２７１３でフレーム２７１２と粘接着式に結合された、この実施例のフレーム領域の断面図を示している。好ましくは、シート２７１０，２７１１の下側のシートの下の接合領域２７０７でも、フレームとの粘接着式の結合が成立しており、これは、好ましくは図２３と図２４に示す実施例の組み合わせによって実現する。
【００５４】
図２８は、ガルバニ電池２８０１と、その電流コレクタ２８０３，２８０４と、包装体シート２８０６の縁部とを含む、この実施例の分解図を模式的に示している。フレーム２８０２は、たとえば、フレームの切欠きの形態において特別な構造部材２８０５を有しており、これが電流コレクタ２８０３，２８０４の配置に対応し、それにより、これらの電流コレクタの所定の接触を行うことができる。
【００５５】
図２９ａは、フレームとの接合領域がハッチングを付して示された、この実施例に係るガルバニ電池の裏面の斜視図を示している。図２９ｂは、ハッチングで図示されたフレームとの接合面２９０５，２９０６，２９０７とともに、このガルバニ電池２９０１の下側角部の部分拡大図を示している。この電池２９０１の電流コレクタ２９０３，２９０４は、包装体シート２９０２から部分的に突き出している。
【００５６】
図３０ａは、図２４に示す製造方法の結果を、ガルバニ電池３００１及び図３０ｂの部分拡大図３００２の形態で示している。フレーム３００５と、包装体シートの２枚のシートのエッジ３００３，３００４とを見ることができる。
【００５７】
図３１は、図３０ａ及び図３０ｂに示す実施例のフレーム領域の断面図を示している。ガルバニ電池３１０１の内側及び外側の層３１０８，３１０９及び３１１０，３１１１を備える包装体シートの２枚のシートは、接合領域３１０７で相互に粘接着式に結合されており、好ましくはヒートシールされている。層３１０８，３１０９を備えるシートは他方のシートから突出し、接合領域３１１３でフレーム３１１２と粘接着式に結合されている。
【００５８】
図３２は、ガルバニ電池３２０１と、その電流コレクタ３２０３，３２０４と、部分的な包装体シート３２０６と、フレーム３２０２と、電流コレクタ３２０３，３２０４の正常な使用をサポートするためにフレーム３２０５に設けられることが好ましい構造部とを有する、この実施例の分解図を示している
【００５９】
図３３ａは、フレームとの接合面がハッチングを付して図示された、この実施例の斜視図を示している。図３３ｂは、電流コレクタ３３０３，３３０４と、包装体シート３３０２と、接合領域３３０６，３３０７でハッチングを付して図示された包装体シート３３０５の突出する縁部とを備える、図３３ａに示すガルバニ電池３３０１の下側角部の部分拡大図を示している。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９ａ−２９ｂ】
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【図３０ａ】
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【図３０ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３ａ】
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【図３３ｂ】
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【国際調査報告】
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