(57)【要約】  本発明は、第１電極シート（１０２）および第２電極シート（１０３）であって、これらの電極シートの間に位置するセパレータと共にロール（１０４；１０４'''）の形に巻かれた第１電極シート（１０２）および第２電極シート（１０３）と、電池セル（１０１；１０１'；１０１"；１０１'''）と外部回路とを接続するための第１接続端子（１０５；１０５"；１０５'''）および第２接続端子（１０６；１０６"；１０６'''）と、前記第１接続端子（１０５；１０５"；１０５'''）を前記第１電極シート（１０２）に電気接続する第１接続部材（１０７；１０７"；１０７'''）と、第２接続端子（１０６；１０６"；１０６'''）を第２電極シート（１０３）に電気接続する第２接続部材（１０８；１０８"；１０８'''）とを備える電池セル（１０１；１０１'；１０１"；１０１'''）に関する。本発明によれば、２つの接続部材（１０５，１０７；１０５"，１０７"；１０５'''，１０７'''）は、ロールの第１端面（１１０；１１０'）に沿ってそれぞれの電極シート（１０２；１０３）に接触する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極シート（１０２）および第２電極シート（１０３）であって、該電極シートの間に位置するセパレータと共にロール（１０４；１０４'''）の形に巻かれた第１電極シート（１０２）および第２電極シート（１０３）と、
電池セル（１０１；１０１'；１０１"；１０１'''）と外部回路とを接続するための第１接続端子（１０５；１０５"；１０５'''）および第２接続端子（１０６；１０６"；１０６'''）と、
前記第１接続端子（１０５；１０５"；１０５'''）を前記第１電極シート（１０２）に電気接続する第１接続部材（１０７；１０７'；１０７'''）と、
前記第２接続端子（１０６；１０６"；１０６'''）を前記第２電極シート（１０３）に電気接続する第２接続部材（１０８；１０８'；１０８'''）と
を備える電池セル（１０１；１０１'；１０１"；１０１'''）、特に再充電可能な電池セルにおいて、
２つの接続部材（１０５，１０７；１０５"，１０７"；１０５'''，１０７'''）が、ロールの第１端面（１１０；１１０'）でそれぞれの前記電極シート（１０２；１０３）に接触することを特徴とする電池セル。
【請求項２】
請求項１に記載の電池セルにおいて、
前記第１電極シート（１０２）および前記第２電極シート（１０３）の個々の層が、ロールの第１端面（１１０；１１０'）に向かい合った第２端面（１１２；１１２'）でそれぞれ互いに電気接続されている電池セル。
【請求項３】
請求項２に記載の電池セルにおいて、
前記ロール（１０４；１０４'''）が、前記第１端面（１１０'）が前記ロール（１０４；１０４'''）の第１端面（１０９；１０９'''）および前記ロール（１０４；１０４'''）の第２端面（１１１；１１１'''）によって形成され、該端面が互いに近接して、特に直接に隣接して位置するように折りたたまれている電池セル。
【請求項４】
請求項３に記載の電池セルにおいて、
前記電極シート（１０２，１０３）が互いにずらして巻かれており、前記ロール（１０４'''）の前記第１端面（１０９'''）が前記第１電極シート（１０２）の層によって形成され、前記ロール（１０４'''）の第２端面（１１１'''）が前記第２電極シート（１０３）の層によって形成され、前記２つの接続部材（１０７'''；１０８'''）が平坦に構成されており、それぞれ一方の端面（１０９'''；１１１'''）で、それぞれの前記電極シート（１０２；１０３）の多数の層、特に全ての層に接触する電池セル。
【請求項５】
請求項４に記載の電池セルにおいて、
前記接続部材（１０７'''；１０８'''）が、それぞれ前記ロール（１０４'''）の端面（１０９'''；１１１'''）全体に沿ってそれぞれの前記電極シート（１０２；１０３）に接触する電池セル。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の電池セルにおいて、
前記接続端子（１０５'''；１０６'''）が、平坦に構成されている電池セル。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の電池セルにおいて、
前記接続部材（１０７'''；１０８'''）が、それぞれ前記接続端子（１０５'''；１０６'''）と一体的に構成されている電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セル、特に再充電可能な電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池セルの多くの使用分野では、わずかなリプル部分を除いては、ほぼ直流が取り出されるか、もしくは供給される。
【０００３】
米国特許第５６４２２７５号明細書により、インバータ機能が組み込まれた電池システムが既知であり、この電池システムでは、電池の形態の別個の直流電圧源を備える一連の電源スイッチが設けられている。マルチレベル・カスケードインバータと呼ばれることの多いこのような電池システムは、従来のインバータ装置よりも効率が良く、高い信頼性を備えた単相または多相システムの実現を可能にする。
【０００４】
しかしながら、このような電池システムが、例えば電気機械を制御するために使用される場合、相電圧の変化に際して、直流電圧源による、または直流電圧源を迂回した電流供給の素早い切換が必要である。しかしながら、電流の変化率の増大に伴い、直流電圧源のインダクタンスの影響が増し、ひいては電池モジュールの使用時には個々の電池セルのインダクタンスの影響も増す（セルインダクタンス）。特にセルインダクタンスは高い電流と組み合わされて切換プロセスで高い損失エネルギーをもたらし、この損失エネルギーは電源スイッチで熱に変換される。切換プロセスが繰り返し行われることにより、スイッチにおいて高い損失出力が生じ、ひいては電池システムの効率が低下する。電池モジュール個々の電池セルが直列に接続された場合には、個々のセルインダクタンスが加算され、これに応じてより高い損失出力が生じる。幾つかの用途では、電池セルのインピーダンスにおける誘導性が過度に高い場合には付加的な緩衝コンデンサも必要となる。
【０００５】
分配されたセルインダクタンスに付随して、それぞれの切換プロセスでは電磁場も検出され、電磁場は、補助手段がなければ隣接する電子装置構成部品の妨害をもたらす場合もあり、したがって、ＥＭＶ規定（ＥＭＶ＝電磁両立性）を遵守するためにしばしば手間のかかる付加的な切換手段が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５６４２２７５号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、電池セル、特に再充電可能な電池セルにおいて、第１電極シートおよび第２電極シートであって、これらの電極シートの間に位置するセパレータと共にロールの形に巻かれた第１電極シートおよび第２電極シートと、電池セルと外部回路とを接続するための第１および第２接続端子と、第１接続端子を第１電極シートに電気接続する第１接続部材と、第２接続端子を第２電極シートに電気接続する第２接続部材とを備える電池セルを提供する。本発明によれば、２つの接続部材は、ロールの第１端面でそれぞれの電極シートに接触する。
【発明の利点】
【０００８】
電池モジュールの総インダクタンスは、一方では個々の電池セルのインダクタンス（セルインダクタンス）によって、他方ではこれらの電池セルの接続回路のインダクタンスによって決定される。本発明は、電極シートをそれぞれの接続端子に電気接続する接続部材をロールの同じ端面に配置し、そこで電極シートに接触させるという基本思想に基づいている。このようにして、両方の接続端子の間に形成される間隔、ひいては面積が減じられ、これにより、セルインダクタンスの著しい低減が得られる。このことは、さらに出力スイッチの損失出力の低減、ひいては電池システムのより高い効率をもたらす。本発明による電池セルの構成は、電磁的な妨害の発生をも減じる。
【０００９】
ロールの第１端面に向かい合った第２端面における不都合な波動作用、共振または反射を防止するために、本発明の実施形態によれば、第１電極シートおよび第２電極シートの個々の層が、ロールの第１端面に向かい合った第２端面でそれぞれ互いに電気接続される。
【００１０】
このことは、ロールが、まだ折りたたまれていないロールの第１端面と、まだ折りたたまれていない第２端面とが折りたたまれた後に近接、特に互いに直接に隣接するように折りたたまれていることにより、特に簡単に達成することができる。このようにして生じたロールの第１端面は、２つの端面により形成される。しかしながら、このような折りたたみを行わないことが望ましい場合には電極シートの電気接続は別の方法で、例えば２つ以上の別個の接触素子によって行ってもよい。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、電極シートは互いにずらして巻かれており、したがって、ロールの第１端面は第１電極シートの層によって形成され、ロールの第２端面は第２電極シートの層によって形成される。この場合、２つの接続部材は平坦に構成され、それぞれ端面でそれぞれの電極シートの多数の層、特に全ての層に接触する。
【００１２】
この場合、層の誘導性を観察した場合、いわば「並列接続」がもたらされ、これに応じて、生じるインダクタンスが減じられる。通常は数メートルのシートが巻かれる電池セルのセルロールの場合には、多数の「並列に接続された」層が生じ、したがって、これに対して無視できない寄生インダクタンスが生じる。さらに極めてわずかな残留インダクタンスおよび全ての層の一様な接触は、いずれも波動伝搬作用の発生を防止する。全ての層の接触は、特によりわずかな接触抵抗および一様な電流分布を可能にし、これにより、総じてよりわずかなオーム損失が生じる。
【００１３】
これらの効果は、接続部材が、それぞれロールの端面全体に沿ってそれぞれの電極シートに接触することによりさらに増大させることができる。
【００１４】
接続端子の領域でも低誘導性回路が得られるように、接続端子は平坦に構成されていてもよい。
【００１５】
接続部材がそれぞれ接続端子と一体的に構成されている場合には、製造技術的に特に簡単に実現することが可能である。
【００１６】
本発明の実施形態の他の特徴および利点を添付の図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術により既知の電池セルの概略的な斜視図である。
【図２】本発明による電池セルの第１実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図３】本発明による電池セルの第２実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図４】本発明による電池セルの第３実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図５】本発明の第４実施形態による電池セルのロールを、折りたたまれ、接触される前の状態で示す概略的な斜視図である。
【図６】本発明による電池セルの第４実施形態を示す概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面には、同一の構成部材または機能が等しい構成部材にはそれぞれ同じ符号を付す。
【００１９】
図１は、従来技術により既知の電池セル１を概略的に示す。この電池セル１は、第１電極シート２および第２電極シート３を備え、これらの電極シートは、これらの電極シートの間に位置するセパレータ（特に図示しない）と共に、複数層を備えるロール４をなすように巻かれている。電池セル１と、例えば他の電池セルまたは電源スイッチなどの外部回路とを接続するために、第１接続端子５および第２接続端子６が設けられている。これらの接続端子５および６は、第１接続部材７もしくは、第２接続部材（斜視図なので見ることができない）によって第１電極シート２もしくは第２電極シート３に電気的に接続されている。これらの接続部材は、「タブ」と呼ばれることも多い。この場合、第１接続部材７は、ロール４の第１端面９（第１端面９は、同時にロール４全体の第１端面１０をなしている）に沿って第１電極シート２に接触する。第２接続部材は、ロール４の第１端面９に向かい合った第２端面１１（第２端面１１は、同時にロール４全体の第２端面１２をなしている）に沿って第２電極シート３に接触する。これにより、２つの接続端子５および６の間に、電池セル１の比較的高い寄生インダクタンスをもたらす比較的大きい面積Ａが形成される。
【００２０】
図２は、本発明による電池セル１０１の第１実施形態を概略的に示す。この電池セルは、特に再充填可能な電池セルとして構成されていてもよい。電池セル１０１は、この場合にも第１電極シート１０２および第２電極シート１０３を備え、これらの電極シートは、これらの電極シートの間に位置するセパレータ（特に図示しない）と共に、複数層を備えるロール４をなすように巻かれている。電池セル１０１と外部回路とを接続するために、第１接続端子１０５および第２接続端子１０６が設けられている。これらの接続端子１０５および１０６は、本発明による電池セル１０１においても第１接続部材１０７もしくは第２接続部材１０８によって第１電極シート１０２もしくは第２電極シート１０３に電気的に接続されている。第１接続部材１０７は、ロール１０４の第１端面１０９（第１端面１０９は、同時にロール１０４全体の第１端面１１０をなしている）に沿って第１電極シート１０２に接触する。図１に示した従来技術によって既知の電池セルとは対照的に、第２接続部材１０８は、ロール１０４の第１端面１０９に向かい合った、第２端面１１１（第２端面１１１は、同時にロール１０４全体の第２端面１１２をなしている）ではなく、第１電極シート１０２が第１接続部材１０７によって接触されているのと同じ端面１１０で、第２電極シート１０３に接触している。これにより、２つの接続端子１０５および１０６の間には、図１に示した装置に比べて著しく小さい面積Ｂが形成される。このように小さい面積Ｂは、電池セル１０１の著しく減じられた寄生インダクタンスをもたらす。
【００２１】
ロールの第２端面１１２における不都合な波動作用、共振または反射を防止するためには、第１電極シート１０２および第２電極シート１０３の個々の層は、ロールの第２端面１１２において、例えば、接触素子（図示しない）によってそれぞれ互いに電気的に接続されていてもよい。
【００２２】
図３は、本発明による電池セル１０１'の第２実施形態を概略的に示す。この電池セル１０１'では、第１電極シート１０２および第２電極シート１０３の個々の層の電気接続が、電極１０２，１０３が接触されないロール１０４の第２端面１１２'で、特に洗練された形式で実現される。ロール１０４は、ロール１０４の第１端面１０９および第２端面１１１が、互いに近接して位置しているように、図示の実施例では、互いに直接に隣接して位置するように、折りたたまれている。ロール１０４の第１端面１１０'は、この場合、２つの端面１０９および１１１によって形成され、これに対してロール１０４の第２端面１１２'は、「折りたたみ背部」によって形成される。接続端子１０５および１０６は、この実施形態においても第１接続部材１０７'もしくは第２接続部材１０８'によって第１電極シート１０２もしくは第２電極シート１０３に接続されている。図２に示した実施形態に類似して、第１接続部材１０７'は、ロール１０４の第１端面１０９に沿って第１電極シート１０２に接触する。しかしながら、図２に示した実施形態とは対照的に、第２接続部材１０８'は、ロール１０４の第２端面１１１に沿って第２電極シート１０２に接触する。しかしながら、それにもかかわらず、本発明では、ロール１０４の折りたたみに基づいて、２つの電極シート１０２および１０３は、ロール１０４の同じ端面、すなわち、第１端面１１０'に沿って接触される。この実施形態においても、２つの接続端子１０５および１０６の間には、図１に示した装置と比較して著しく小さい面積Ｂ'が形成され、このように小さい面積Ｂ'は、電池セル１０１'の著しく減じられた寄生インダクタンスをもたらす。
【００２３】
本発明による電池セル１０１''の第３実施形態によれば、平坦に構成された接続端子１０５''および１０６''が使用される（図４参照）ことにより、インピーダンスの誘導性をさらに減じることができる。この場合、平坦な構成とは、特に接続端子１０５''および１０６''の幅ｂＰｏｌがロール１０４の端面１０９，１１１の幅ｂＳｔｉｒｎの半分よりも大きい実施形態として理解されたい。好ましくは、接続端子１０５''および１０６''の幅ｂＰｏｌは、実質的にロール１０４の端面１０９，１１１の幅ｂＳｔｉｒｎに相当する。
【００２４】
図５は、折りたたみ前および接触前の本発明による電池セル１０１'''の第４実施形態によるロール１０４'''を概略的に示す。２つの電極シート１０２および１０３が互いにずらして巻かれており、したがって、ロール１０４'''の第１端面１０９'''が、第１電極シート１０２の層によって形成され、ロール１０４'''の第２端面１１１'''が第２電極シート１０３の層によって形成されることにより、ロール１０４'''は上記実施形態のロール１０４とは異なっている。
【００２５】
このようなロール１０４'''が、本発明の第２および第３実施形態に対応して折りたたまれた場合、接続部材１０７'''および１０８'''は第３実施形態と類似して平坦に構成されていてもよく、それぞれ端面１０９'''もしくは１１１'''には、それぞれの電極シート１０２もしくは１０３の多数の層、特に全ての層が接触してもよい（図５参照）。この場合、接触面はそれぞれ端面１０９'''もしくは１１１'''全体にわたっていてもよい。図示の実施形態では、接続部材１０７'''および１０８'''はそれぞれ対応した接続端子１０５'''もしくは１０６'''と一体的に形成されている。
【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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【国際調査報告】
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