(57)【要約】  少なくとも１つの平型電気化学セル（２）を受容するためのハウジング（１）は、互いに対して略平行に配置された２つのハウジング側壁（４）を有しており、少なくとも１つの平型電気化学セル（２）には、平型冷却クリップ（９）が配置されている。好ましくは、前記平型冷却クリップ（９）は、前記平型電気化学セル（２）に対して略平行に配置されている。前記平型電気化学セル（２）は、その縁に少なくとも領域的に設けられている密封継ぎ目（３）を有しており、互いに対して平行に配置された前記ハウジング側壁（４）は、その互いに対向する内面に、受容されるべき各平型電気化学セル（２）のために、向かい合う一対の切込み（５）を有しており、前記切込みは、各平型電気化学セル（２）の少なくとも１つの前記密封継ぎ目（３）を受容するために構成されている。
2014507049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの平型電気化学セル（２）を受容するためのハウジング（１）において、
前記ハウジング（１）は、互いに対して略平行に配置された２つのハウジング側壁（４）を有しており、前記ハウジング側壁は、前記各平型電気化学セル（２）を受容するために構成されており、前記平型電気化学セル（２）のうち少なくとも１つには、平型冷却クリップ（９）が配置されていることを特徴とするハウジング（１）。
【請求項２】
前記平型冷却クリップ（９）は、前記平型電気化学セル（２）に対して略平行に配置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（１）。
【請求項３】
前記平型冷却クリップ（９）は、熱伝導性材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハウジング（１）。
【請求項４】
前記平型冷却クリップ（９）は弾性的に形成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（１）。
【請求項５】
前記平型冷却クリップ（９）は、略Ｕ字形に、長手方向（１１）において２つのへこみ（１０）を有するように形成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（１）。
【請求項６】
前記平型冷却クリップ（９）は、冷却剤の輸送のために構成された少なくとも１つの冷却剤輸送部（１２）と、前記平型電気化学セル（２）に接するように構成された保持部（１３）とを有し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（１）。
【請求項７】
前記平型冷却クリップ（９）は２つの冷却剤輸送部（１２）を有しており、前記冷却剤輸送部はそれぞれ前記平型冷却クリップ（９）のためのスタンド部分として構成されていることを特徴とする請求項６に記載のハウジング（１）。
【請求項８】
前記平型冷却クリップ（９）の前記保持部（１３）は、前記冷却剤の輸送のために構成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のハウジング（１）。
【請求項９】
前記平型冷却クリップ（９）は、相互の接続のために構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ハウジング（１）。
【請求項１０】
前記各平型電気化学セル（２）には、平型冷却クリップ（９）が配設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ハウジング（１）。
【請求項１１】
前記平型電気化学セル（２）は、その縁に少なくとも領域的に設けられている密封継ぎ目（３）を有しており、前記ハウジング側壁（４）は、その互いに対向する内面に、受容されるべき前記各平型電気化学セル（２）のために、向かい合う一対の切込み（５）を有しており、前記切込みは、前記各平型電気化学セル（２）の少なくとも１つの前記密封継ぎ目（３）を受容するために構成されてい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ハウジング（１）。
【請求項１２】
前記ハウジング（１）は、２つの前記ハウジング側壁（４）の間に配置された少なくとも１つのハウジング壁を有しており、前記ハウジング壁はその内面に、受容すべき前記各平型電気化学セル（２）のために切込みを有しており、前記切込みは前記各平型電気化学セル（２）の少なくとも１つの前記密封継ぎ目（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１１に記載のハウジング（１）。
【請求項１３】
前記ハウジング（１）は、少なくとも１つのハウジング隔壁（８）を有しており、前記ハウジング隔壁は、２対の向かい合う切込み（５）の間の領域において、少なくとも部分的に前記２つのハウジング側壁（４）の間に延在していることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のハウジング（１）。
【請求項１４】
前記ハウジング壁、前記ハウジング隔壁（８）又は前記ハウジング側壁（４）のうち少なくとも１つが、少なくとも部分的に、圧縮性の、好ましくは弾性の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１３のいずれか一項に記載のハウジング（１）。
【請求項１５】
前記ハウジング壁、前記ハウジング隔壁（８）又は前記ハウジング側壁（４）のうち少なくとも１つが、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１４のいずれか一項に記載のハウジング（１）。
【請求項１６】
前記ハウジング壁、前記ハウジング隔壁（８）又は前記ハウジング側壁（４）のうち少なくとも１つには、少なくとも１つの難燃性添加物、消火剤及び／又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１５のいずれか一項に記載のハウジング（１）。
【請求項１７】
前記ハウジング壁、前記ハウジング隔壁（８）又は前記ハウジング側壁（４）のうち少なくとも１つに、少なくとも１つの熱を伝導する、又は、熱を輸送する構造がはめ込まれていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のハウジング（１）。
【請求項１８】
前記ハウジング壁、前記ハウジング隔壁（８）又は前記ハウジング側壁（４）のうち少なくとも１つが、少なくとも１つの、好ましくはガスが充填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１７のいずれか一項に記載のハウジング（１）。
【請求項１９】
複数の前記平型電気化学セル（２）と、前記複数の平型電気化学セル（２）を受容する請求項１から１８のいずれか一項に記載のハウジング（１）とのアセンブリ。
【請求項２０】
前記平型電気化学セル（２）は、前記平型冷却クリップ（９）を用いて保持されることを特徴とする請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記平型電気化学セル（２）の前記密封継手（３）は、少なくとも領域的かつ少なくとも部分的に、前記ハウジング壁及び／又は前記ハウジング側壁（４）内の前記切込み（５）にはめ込まれていることを特徴とする、請求項１１に従属する場合における請求項１９又は２０に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記平型電気化学セル（２）が、前記平型電気化学セル（２）と前記ハウジング壁、前記ハウジング隔壁又は前記ハウジング側壁（４）のうち少なくとも１つとの間における摩擦接続によって、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１９から２１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のハウジング（１）、又は、請求項１９から２１のいずれか一項に記載のアセンブリを製造するための方法であって、前記ハウジング（１）が完全又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】
優先権出願ＤＥ１０２０１１０１１２３８．３の全内容は、参照することにより本願の構成要素となる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、少なくとも１つの平型電気化学セルであって、その縁に少なくとも領域的に設けられている密封継ぎ目を有する平型電気化学セルを受容するためのハウジングと、当該ハウジング内の複数の当該セルから成るアセンブリと、当該ハウジング又は当該アセンブリの製造方法と、に関する。
【０００３】
以下において電気化学セル又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、平らで積層可能なユニットの形で製造され、当該ユニットから、複数の当該セルを統合することによって、様々な用途のためのいわゆるバッテリが製造され得る。このようなセルのスタックアセンブリ内部で、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、当該セルのアセンブリが提案されており、当該アセンブリにおいてセルはフレーム内に保持され、当該フレームは適切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成る機械的に安定した集合体にまとめている。エネルギー貯蔵装置内における当該セルの振動及び衝突からの保護に関しては、特許文献２において、セルを受容するために突起を有したハウジングと遮断壁領域とが提案されており、発生する廃熱は隙間を通じて排出される。特許文献３では、セルモジュールの上方及び下方における振動及び共振を回避するために、減衰プレートを設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９００５１２４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２２４９４１４号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／０５９４２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、平型電気化学セルを機械的に固定する、又は、ハウジングに受容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、既知の解決の欠点と制限とをできる限り回避又は克服するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、請求項１に記載の少なくとも１つの平型電気化学セルを受容するためのハウジングと、請求項１９に記載の複数の当該セルから成るアセンブリと、請求項２３に記載の当該ハウジング又は当該アセンブリの製造方法とによって解決される。下位請求項は、本発明の有利なさらなる構成に関する。
【０００７】
本発明によると、少なくとも１つの平型電気化学セルを受容するためのハウジングは、２つの互いに対して略平行に配置さ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それぞれのセルを受容するために構成されており、平型冷却クリップ（Kuehlbuegel）が少なくとも１つのセルに接して配置されている。
【０００８】
本発明においてハウジングとは、電気化学セル又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、若しくは、障害となる影響に対して遮蔽すること、及び／又は電気化学セル若しくは当該電気化学セルの集合体の環境を、当該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適したあらゆる装置であると理解される。ここで、当該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又は物質交換又はエネルギー交換を防止するか、又は、困難にする。
【０００９】
これに関連して電気化学セルとは、電気化学エネルギー貯蔵装置であると理解すべきである。すなわち、エネルギーを化学的形態で貯蔵し、電気的形態で負荷（Verbraucher）に放出し、好ましくはまた、充電装置から電気的形態で受容することができる装置のことである。当該電気化学エネルギー貯蔵装置の重要な例は、ガルバニセル又は燃料電池である。
【００１０】
これに関連して平型電気化学セルとは、外形が略平行な２つの面によって特徴づけられている電気化学セルであると理解すべきである。これらの略平行な２つの面同士の垂直方向の距離は、これらの面に対して平行に測定されたセルの平均的な長さよりも短い。これらの面の間には、多くの場合パッケージ又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配置されている。このようなセルは多くの場合、多層構造のホイルパッケージによって包囲されており、当該ホイルパッケージはセルパッケージの縁に密封継ぎ目を有しており、当該密封継ぎ目は、ホイルパッケージを持続的に接合又は閉止することによって、密封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、パウチセル又はコーヒーバッグセルとも称される。
【００１１】
これに関連して平型冷却クリップとは、例えばボウコレクター（Buegel-Stromabnehmer）又はリラコレクター（Lyra-Stromabnehmer）の場合のように、弓形の部材であると理解すべきである。当該部材は、熱の排出を支援するために構成され、配置されている。
【００１２】
好ましい一実施例によると、当該平型冷却クリップは、セルに対して略平行に配置されており、それによって、安定性及び熱伝導を高めることができる。
【００１３】
さらに、平型冷却クリップを、熱伝導性材料から形成してもよい。それによって、熱伝導を高めることができる。さらに、平型冷却クリップを、弾性を有するように形成してもよい。それによって、変形を通じた減衰が得られる。特に好ましくは、当該平型冷却クリップは、略Ｕ字状に、長手方向において２つのへこみを有するように構成されている。さらに、ハウジング内では、各セルに平型冷却クリップを配設することができる。
【００１４】
特に好ましくは、平型冷却クリップは、冷却剤の輸送のために構成された少なくとも１つの冷却剤輸送部と、平型セルに接するように構成された保持部とを有している。特に、平型冷却クリップは、２つの冷却剤輸送部を有しており、これらはそれぞれ、冷却クリップのためのスタンド部分として構成されている。さらに、平型冷却クリップの保持部は、冷却剤の輸送のためにも構成され得る。さらに、冷却クリップは、相互の接続のために構成され得る。
【００１５】
特に好ましくは、セルは、その縁に少なくとも領域的に設けられている密封継ぎ目を有しており、ハウジング側壁は、その内面に、受容されるべき各セルのために、向かい合う一対の切込みを有しており、これらは、各セルの少なくとも１つの密封継ぎ目を受容するために構成されている。
【００１６】
各セルの少なくとも一つの密封継ぎ目を受容するために設けられている、向かい合う一対の切込みの構成は、この目的のために適した当該切込みの成形と大きさと配置とに関係している。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、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、２つのハウジング側壁の間に配置された少なくとも１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、受容すべき各セルのために切込みを有しており、当該切込みは少なくとも１つのセルの少なくとも１つの密封継ぎ目を受容するために形成されている。２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、ハウジングの底部及び／又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、２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、ハウジングに受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。
【００１８】
本発明のさらなる好ましい実施形態は、２つの切込みの間に設けられた少なくとも１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２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及び／又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、できる限り回避又は防止するために用いられる。
【００１９】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁又はハウジング側壁のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に、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、衝撃又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又は除去するために特に好ましい。
【００２０】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、ハウジングを、セル本体全体を包囲する受容体として、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又は熱の負荷は、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又はハウジング壁、ハウジング隔壁又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、又は、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、ハウジング隔壁又はハウジング側壁に対して柔軟な圧力を加えることによって、同時に必然的に軽量な構成において実現される。
【００２１】
さらなる好ましい実施形態によれば、ハウジング又はハウジング壁、ハウジング隔壁又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、又は繊維強化複合材料によって、又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適切に選択することによって、高い強度が達成され、かつ、確保され、それによって、セル複合体上又はセル複合体内の粒子又は浸透する物質によって短絡又は損傷が生じることはない。
【００２２】
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又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、又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、ハウジング隔壁又はハウジング側壁の変形が操作される。これによって好ましくはハウジング壁、ハウジング隔壁又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、ハウジング隔壁又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って特に、当該ハウジング壁、ハウジング隔壁又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空洞又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って好ましくは、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又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。
【００２３】
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又はアラミドから成る。好ましくは強化用繊維は、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、又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、又は、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。強化用繊維と基材と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。
【００２４】
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、又は、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。好ましくは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、電気化学エネルギー貯蔵装置の内容物質によって、又は、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は、化学的に損傷を受けないか、又は、当該内容物質若しくは反応生成物によっては分解されない。好ましくはコーティングによって、又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。
【００２５】
好ましくは側壁のためのプラスチックを適切に選択することによって、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。
【００２６】
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）、特に好ましくは約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。
【００２７】
本発明においてハイブリッド材料とは、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、及び、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。
【００２８】
本発明に係るハウジング又は本発明に係るアセンブリは、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又は圧力を一面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、チタン又はマグネシウムなどの軽金属、特に架橋プラスチック、充填剤及び／又は織物／不織布、特に炭素繊維、ガラス繊維及び／又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材料を有している。
【００２９】
セル圧力分配層は好ましくは、特にアラミド繊維及び／又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。好ましくは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、リブ又はウェブを有しており、当該リブ又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、ハウジング又はアセンブリ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及び／又は金属ワイヤを用いて、導電性を有するように形成されている。
【００３０】
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、チタン又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、特に充填剤及び／又は織物／不織布によって補強されている、特にガラス繊維及び／又はアラミド繊維によって補強されている、特にＰＰ、ＰＡ又はＰＥのようなプラスチックを含むグループからの材料を有している。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及び／又は金属ホイル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。
【００３１】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁又はハウジング側壁の材料には、難燃性添加物又は消火剤又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。
【００３２】
これに関連して火災とは、エネルギー貯蔵装置又はエネルギー貯蔵装置の部分又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又は分解されるあらゆる過程のことであると理解される。この意味で火災とは特に、エネルギー貯蔵装置又は当該エネルギー貯蔵装置の環境の構成要素又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又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。
【００３３】
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、及び／又は、火災の発生を防ぐか、困難にする物質又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、火災の結果又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。消火剤又は当該消火剤の好ましい内容物質の重要な例は、火元から、化学反応相手であってそれなしでは火災が維持され得ない化学反応相手を取り去るか、又は、火災の開始若しく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、消火剤添加物又は難燃性添加物を溶媒又は担体物質と混合することによって製造される。
【００３４】
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）又はいわゆるクラス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又は難燃性添加物が考慮される。これに関連して好ましいクラス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及び温度安定性である。
【００３５】
本発明との関連において好ましい消火剤添加物又は難燃性添加物は、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、溶媒又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又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又は粘弾性を有する流体は、好ましくは燃焼する物体及び当該物体の表面に対して、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、好ましくは粉末又は固体物質として、又はエマルションとしても備蓄される消火剤添加物の好ましい例である。超吸収体は多くの場合、自身の重量又は容量の何倍もの水又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。
【００３６】
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とに対して（近似的に）同様に当てはまるとともに、気体と液体と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からである。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、接線応力又はせん断応力と変形速度又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。
【００３７】
粘弾性とは、例えばポリマー溶融物のような流体、又は例えばプラスチックのような固体の、時間、温度、及び／又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。材料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。
【００３８】
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１つの、多くの場合、固相の第１の相と、少なくとも１つの、多くの場合、液相の第２の相と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、コロイドである。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って、又は気体によっても充填されている。このとき２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、気体又は液体）、すなわち分散媒において微細に分散されている粒子又は液滴をコロイドと称する。
【００３９】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学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、消火剤又は消火剤添加物は固体物質若しくは弾性的に変形可能な物質であるか、又は、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、粉末から成る圧縮された凝集体、又は発泡材料、好ましくは弾性的に変形可能な発泡材料も含むべきである。
【００４０】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学エネルギー貯蔵装置では、消火剤又は消火剤添加物は、それぞれ２つの隣接する電気化学セルの間、又は、電気化学セルとハウジング壁との間のスペーサ又はエッジ保護プレートとして設けられている。
【００４１】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学エネルギー貯蔵装置では、消火剤又は消火剤添加物は、自身の容量の何倍もの水を受容することができるか、又は含んでいる。これに関連して特に好ましいのは、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。
【００４２】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学エネルギー貯蔵装置では、消火剤又は消火剤添加物は、少なくとも１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又はアクリル酸ナトリウム共重合体を含んでいる。
【００４３】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学エネルギー貯蔵装置では、消火剤又は消火剤添加物は、少なくとも１つの脂肪酸エステルを含んでいる。
【００４４】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学エネルギー貯蔵装置では、消火剤又は消火剤添加物は、少なくとも１つの界面活性剤を含んでいる。
【００４５】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学エネルギー貯蔵装置では、消火剤又は消火剤添加物は、水と少なくとも１つの脂肪酸エステル、少なくとも１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又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１つの混合物又はエマルションを含んでいる。
【００４６】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学エネルギー貯蔵装置では、消火剤は、約２８％の少なくとも１つのポリマーと、約６％の少なくとも１つの界面活性剤と、約２３％の少なくとも１つのエステル油と、約４３％の水とから成る混合物又はエマルションを含んでいる。
【００４７】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、電気化学エネルギー貯蔵装置が設けられており、当該電気化学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１つのポリマーと、約１０％の少なくとも１つの界面活性剤と、約４０％の少なくとも１つのエステル油とから成る混合物又はエマルションを含んでいる。
【００４８】
さらなる好ましい実施形態によれば、担体物質であって、当該担体物質と消火剤添加物と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。
【００４９】
本発明において冷却剤とは、流動性を有する物質、好ましくは気体又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、熱を熱伝導及び／又は熱輸送によって、空気力学的流れ又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適している。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、例えば空気又は水又は他の一般的な冷却剤である。応用上の関連に応じて、他の気体又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）気体又は液体、例えば希ガス又は液化希ガス又は高い熱容量及び／若しくは熱伝導性を有する物質である。
【００５０】
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又は流体力学的意味での流れが形成され得るか、又は、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及び液体であるが、液体又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又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。
【００５１】
本発明に係る特に好ましい装置は、火災時に冷却剤が冷却剤回路から所々で漏出する際、冷却剤の圧力を安定させるための装置を有している。本発明の当該実施形態は、冷却剤が冷却回路から所々で漏出し、それによって当該漏出個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、又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、又は完全に維持することと結びついているといえる。
【００５２】
ここで、火災時に冷却剤が所々で漏出することは、好ましくは電子機械工学的又は感覚的始動メカニズムを有する弁によって行われると好ましい。従って火災時に、一貫するセルに消火剤を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。
【００５３】
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形態も好ましい。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、その際ゲル又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。
【００５４】
このとき、少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つの界面活性剤と、少なくとも１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ましい。
【００５５】
さらに、約５０％の少なくとも１つのポリマーと、約１０％の少なくとも１つの界面活性剤と、約４０％の少なくとも１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ましい。
【００５６】
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、冷却及び消火混合物又は添加剤の有利な作用は、冷却及び消火混合物の粘弾性と、当該冷却及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。これによって、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。
【００５７】
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適切に調整すると、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。これによって、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。
【００５８】
液体をゲル構造体に化学‐物理的に組み込むことによって、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。これによって、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。
【００５９】
消火剤添加物はいくつかの好ましい実施形態において、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１つのポリマーと、Ｔ重量％の少なくとも１つの界面活性剤と、Ｅ重量％の少なくとも１つのエステル油とから成る混合物の形を有しており、このとき、
４５≦Ｐ≦５５、
８≦Ｔ≦１２、
３５≦Ｅ≦４５
であり、
Ｐ＋Ｔ＋Ｅ＝１００
である。
【００６０】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁又はハウジング側壁のうちの少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの熱伝導性の、又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、又はヒートパイプのアセンブリであってよい。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。
【００６１】
熱を伝導する、又は、熱を輸送する構造体は好ましくは、櫛状の、又はＹＯ型式の冷却経路、ワイヤ又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。この好ましい実施形態によって、ハウジングブロック又はアセンブリ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ましい物質は、Ｃ繊維、銅、熱伝導性のホイル又は冷却フィンである。
【００６２】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、ハウジング壁、ハウジング隔壁又はハウジング側壁のうちの少なくとも１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又は緩和する。
【００６３】
本発明によればさらに、複数の平型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密封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アセンブリが提供される。このとき好ましくはセルの密封継ぎ目は、少なくとも領域的かつ少なくとも部分的に、ハウジング壁及び／又はハウジング側壁に設けられた切込みにはめ込まれている。
【００６４】
本発明に係るアセンブリのさらなる好ましい実施形態によれば、セルは、当該セルとハウジング壁、ハウジング隔壁又はハウジング側壁のうちの少なくとも１つとの間の摩擦接続によってハウジングに保持される。
【００６５】
本発明によってさらに、本発明に係るハウジング又はアセンブリ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又は部分的に、索状物から裁断される。
【００６６】
本発明の上記の実施形態及びさらなる実施形態の特徴は、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は説明され得ない実施の形態が利用に供される。
【００６７】
以下に本発明を、好ましい実施例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】
【００６８】
【図１】本発明に係る平型冷却クリップを有する平型電気化学セルのアセンブリを概略的に示した図である。
【図２ａ】負荷を加えられていない状態の冷却クリップを概略的に示した図である。
【図２ｂ】負荷を加えられた状態の冷却クリップを概略的に示した図である。
【図３】図１に係る平型冷却クリップを有する平型電気化学セルのアセンブリにおける熱の流れを概略的に示した図である。
【図４】平型電気化学セルの第１の実施形態を概略的に示した図である。
【図５】平型電気化学セルの第２の実施形態を概略的に示した図である。
【図６】本発明の好ましい一実施形態に係る複数の電気化学セルのアセンブリを概略的に示した図である。
【図７】本発明に係るアセンブリのさらなる好ましい実施例を概略的に示した図である。
【図８】本発明に係るアセンブリの一部の概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
図１は、本発明に係る平型冷却クリップ９を有する平型電気化学セル２のアセンブリを概略的に示している。当該実施例においては、冷却クリップ９は、冷却剤の輸送のために構成された冷却剤輸送部１２と、平型電気化学セル２に接するように構成された保持部１３とを有している。図１に示したように、冷却剤輸送部１２は、冷却クリップのためのスタンド部分として構成され得る。さらに、平型冷却クリップ９は、相互の接続のために、及び、冷却剤の輸送のために構成され得る。
【００７０】
図２ａ及び図２ｂからは、冷却クリップ９が、Ｕ字形に、冷却クリップ９の長手方向１１に沿って２つのへこみ１０を有して形成され得ることが認識される。ここで、図２ａは、負荷が加えられていない状態の冷却クリップ９を示しており、図２ｂは、負荷が加えられた状態の冷却クリップ９を示している。冷却クリップ９の弾性的構成に基づいて、２つのへこみ１０を用いて、特に矢印１４で示される方向から生じる負荷に対して、変形によって減衰を得ることが可能であり、したがって、アセンブリの安定性が高められる。図３は、図１に示した冷却クリップ９を有する平型電気化学セル２のアセンブリの熱の流れを示した概略的上面図である。平型電気化学セル２は、冷却剤を一貫して輸送するために、互いに接続されている。
【００７１】
図４は、平型電気化学セル２の実施例を概略的に示している。当該電気化学セルにおいては、導体６ａ及び６ｂ、すなわちセルの電気的接続部が、セルの向かい合う端部において、セルのカバー又はパッケージから突出している。電気化学セルのパッケージ又はカバーは、側面で、例えばヒートシールステップ又は類似のステップによって形成される密封継ぎ目３を用いて密封されている。当該密封継ぎ目においては、例えばパッケージホイルの複数の層が、互いに材料接続的に接続されているので、電気化学セルの内部とその周囲との間における物質交換は実質的に排除されている。
【００７２】
図４に示したように、密封継ぎ目３は、電気化学セルの本体よりも決まって著しく薄いものである。これによって、密封継ぎ目は、１つ又は複数の当該電気化学セルを受容するための、本発明に係るハウジングのハウジング壁内の切込みにはめ込まれるのに適している。
【００７３】
図５は、平型電気化学セルのさらなる好ましい実施例を概略的に示している。当該電気化学セルにおいては、導体６ａ及び６ｂが、同じ側の端部において、電気化学セルのカバー又はパッケージの縁から突出している。平型電気化学セルの当該実施例においては、向かい側の端部で導体がセル２の縁部から突出していないので、密封継ぎ目３の幅は、この向かい側の端部においては、導体６ａ及び６ｂが突出している端部においてよりも狭くなっている。したがって、密封継ぎ目３の側方領域だけではなく、密封継ぎ目３の導体に向かい合う領域も、本発明に係るハウジング壁内の切込みにはめ込まれるのに適している。図５に示した実施例では、導体が縁部から突出し、密封継ぎ目がそれに対応してより幅広である方のセルの端部において、円形の開口部７が、密封継ぎ目を通って設けられており、セルの固定に用いられる。
【００７４】
それゆえ、図４に示した電気化学セルの実施例は、特に本発明に係るハウジングの２つの向かい合うハウジング側壁が切込みを有しており、当該切込みに密封継ぎ目３がはめ込まれるハウジング形状に適している。これに対して、図５に示した電気化学セルの実施例においては、特に、密封継ぎ目３を用いて、両方の側壁内の切込みだけではなく、ハウジングの底板内の切込みにもはめ込まれるのに適している。
【００７５】
図６は、本発明に係る２つの向かい合うハウジング側壁４を有するハウジングの実施例を概略的に示している。当該ハウジング側壁は切込み５を有しており、当該切込みには、導体６を有する複数の電気化学セル２の密封継ぎ目３がはめ込まれている。電気化学セルの間には、ハウジング隔壁８が配置されている。
【００７６】
図４は、本発明に係るハウジング１の好ましい実施例の概略的斜視側面図であり、ここでは、図５に示した、導体がガルバニセルの同じ端部において壁領域から突出している構成の電気化学セルは、その密封継ぎ目３で、ハウジング１のハウジング側壁４の切込み５にはめ込まれている。
【００７７】
図８は、本発明に係るアセンブリの一部の概略的拡大図であり、ここでは、電気化学セル２が、その密封継ぎ目３で、ハウジング１の２つの向かい合うハウジング側壁４の切込み５にはめ込まれている。
【００７８】
図中の描写は、好ましくは概略的であり、特に多くの場合は、必ずしも縮尺に忠実ではない。
【００７９】
本発明とその実施例とは、電磁気セルのためのフレーム構造を省略し、その代わりに、セルを冷却クリップ及び／又はその密封継ぎ目によって、直接本発明に係るハウジングにはめ込むための有利な可能性を提供する。このとき特に、冷却クリップを通じて、セルの受容の他に、望ましい排熱も実現できると有利である。
【００８０】
さらなる利点は、電気化学セルの密封継ぎ目を、好ましくは圧縮性かつ弾性材料から、特に好ましくは発泡プラスチック材料から成るハウジング材料を適切に選択する際に、傷めないことにある。これは特に、本発明のいくつかの実施形態においてセルが、面全体にわたる摩擦接続によって保持され、それによってさらに負荷を軽減されることによって可能になる。特に、ハウジング隔壁を利用するための適切な材料及び／又は可能性を用いる本発明の実施形態は、セルへの力学的影響、例えば望ましくない振動の影響からの追加的な保護を提供する。
【００８１】
ハウジング又はハウジング壁、特にハウジング側壁、ハウジング底板若しくはハウジング隔壁に圧縮性材料、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又はその他の損害が懸念されずに、その容積を拡大するための有利な可能性が与えられる。さらに、電気化学セルを製造する際の製造公差は、本発明の適切に実施される実施例によって良好に補償され得る。材料を適切に選択することによって、電気化学セルをフレーム構造によって保持しているバッテリに比べて著しく重量を軽減することができる。
【００８２】
このような隔壁を設けている実施形態においては、例えばワイヤ要素を当該ハウジング隔壁にはめ込むことができる。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に特に有利に可能である。しかしながら、ワイヤ要素の他に、その他の熱伝導手段又は熱輸送手段もハウジング隔壁又はその他のハウジング壁にはめ込むことができる。
【００８３】
本発明に係るハウジング又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において、このような発泡体の塊は、継ぎ目なし製品として、又は、索状物として安価に製造され、必要に応じて適切に裁断される。
【符号の説明】
【００８４】
１  ハウジング
２  電気化学セル
３  密封継ぎ目
４  ハウジング側壁
５  切込み
６ａ  第１の導体
６ｂ  第２の導体
７  円形開口部
８  ハウジング隔壁
９  冷却クリップ
１０  冷却クリップのへこみ
１１  冷却クリップの長手方向
１２  冷却剤輸送部
１３  保持部
１４  負荷方向
【図１】
2014507049.tif 000003
【図２ａ】
2014507049.tif 000004
【図２ｂ】
2014507049.tif 000005
【図３】
2014507049.tif 000006
【図４】
2014507049.tif 000007
【図５】
2014507049.tif 000008
【図６】
2014507049.tif 000009
【図７】
2014507049.tif 000010
【図８】
2014507049.tif 000011
【国際調査報告】
2014507049.tif 000012
2014507049.tif 000013
2014507049.tif 000014
2014507049.tif 000015
2014507049.tif 000016
2014507049.tif 000017
2014507049.tif 000018
2014507049.tif 000019
2014507049.tif 000020
2014507049.tif 000021