(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のパウチ形電池を１つのフレーム又はケーシング内で確実且つ廉価に支持する部材。【解決手段】パウチ形電池を支持するための支持部材（４）であって、基体（５）を有しており、該基体（５）は、パウチ形電池のシールシームに当て付けられる当接面を備えた成形部として形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パウチ形電池を支持するための支持部材（４）であって、基体（５）を有しており、
該基体（５）は、パウチ形電池のシールシーム（２）に当て付けられる当接面（５ａ）を備えた成形部として形成されていることを特徴とする、支持部材（４）。
【請求項２】
前記成形部は、連続的な押出し成形法により製造可能である、請求項１記載の支持部材。
【請求項３】
前記成形部は、少なくとも部分的に、エラストマ、熱可塑性エラストマ、又は独立気泡型の発泡体から製造されているか、又は前記各材料を有している、請求項１又は２記載の支持部材。
【請求項４】
前記成形部は、専ら、エラストマ又は熱可塑性エラストマのみから製造されている、請求項３記載の支持部材。
【請求項５】
前記成形部は、２つの材料から製造されており、第２の材料は第１の材料よりも硬い、請求項１から３までのいずれか１項記載の支持部材。
【請求項６】
前記成形部は、１つのパウチ形電池のシールシーム（２）を受容するために、１つの切欠き（６）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の支持部材。
【請求項７】
前記成形部は、複数のパウチ形電池のシールシーム（２）を受容するために、櫛状に形成されている、つまり複数の切欠き（６）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の支持部材。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の少なくとも２つの支持部材（４）と、少なくとも１つのパウチ形電池とを有するユニットにおいて、
前記パウチ形電池のシールシーム（２）は、１つの成形部内に配置されているか、又は２つの隣り合った成形部の間に配置されていることを特徴とする、ユニット。
【請求項９】
前記成形部は、前記パウチ形電池のシールシーム（２）の少なくとも片面を弾性的に加圧する、請求項８記載のユニット。
【請求項１０】
前記成形部は、前記パウチ形電池のシールシーム（２）の両面を弾性的に加圧する、請求項８又は９記載のユニット。
【請求項１１】
前記支持部材（４）は、前記パウチ形電池の少なくとも２辺を包囲している、請求項８から１０までのいずれか１項記載のユニット。
【請求項１２】
前記支持部材（４）は、前記パウチ形電池の３つ又は４つの辺を包囲している、請求項８から１１までのいずれか１項記載のユニット。
【請求項１３】
集電体（３）の領域も、前記成形部により加圧されている、請求項８から１２までのいずれか１項記載のユニット。
【請求項１４】
前記集電体（３）に直ぐに隣接しては位置していない前記シールシーム（２）の領域は、該領域を、内部過剰圧力が生じた場合の目標破断箇所として形成するために、前記成形部により加圧されてはいない、請求項８から１３までのいずれか１項記載のユニット。
【請求項１５】
前記成形部はそれぞれ、積層体部分として両面側で複数のシールシーム（２）に押し当てられており、当該ユニットは、少なくとも部分的に形状接続的にケーシング内に配置されており、該ケーシングが、前記積層体を加圧する機能を引き受ける、請求項８から１４までのいずれか１項記載のユニット。
【請求項１６】
請求項１から７までのいずれか１項記載の支持部材(４）により位置固定された複数のパウチ形電池を有し、且つ／又は請求項８から１５までのいずれか１項記載のユニットを有する、バッテリーモジュール。
【請求項１７】
請求項１から７までのいずれか１項記載の支持部材（４）により位置固定された複数のパウチ形電池を有し、且つ／又は請求項８から１５までのいずれか１項記載のユニットを有する、バッテリーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、パウチ形電池のための支持部材に関する。
【０００２】
背景技術
例えばリチウム技術、例えばリチウムイオン、リチウムポリマ、リチウム硫黄、に基づく大型バッテリーシステムは、様々な用途に使用される。一般に１つのバッテリーシステムは、５０〜２００の電池を有している。大型のエネルギ貯蔵体の場合には、数千の電池も一般的である。
【０００３】
モジュール当たり典型的には６〜１２の電池が使用され、この場合、電池数は大抵、５０Ｖのモジュール電圧に基づいて制限されている。５０Ｖを上回るモジュールは、高電圧コンポーネントと見なされる。
【０００４】
電池は種々様々な態様で、つまり固い金属ケーシングを備えた丸形電池として、固い金属ケーシングを備えた角形電池として、又はフレキシブルなフィルムケーシングを備えたパウチ形電池として存在し得る。
【０００５】
パウチ形電池は、固いケーシングを備えた電池形状に比べて根本的な利点を有している。
【０００６】
ケーシングの揺動が少ないので、エネルギ密度若しくは出力密度がより高くなっている。
【０００７】
より安価なケーシングに基づいて、製造費が大幅に低くなっている。
【０００８】
ケーシング内への電極／セパレータスタックの取付けを、１つの積層製造プロセスに統合することができる。
【０００９】
より大きな若しくはより厚い電池でも新たな電池ケーシングを必要としないので、電池サイズを容易に変更することができる。よって電池メーカは、消費者の要求に迅速に応えることができる。
【００１０】
パウチ形電池は、活物質の将来的な発展の傾向を促進するものである。つまり例えば、非グラファイトキャリアを基礎とする負極材料は、サイクル動作において大幅に大きな仕事量を示し、このことは電池ケーシングのより大きな厚さ膨張をもたらす。この呼吸は、固いケーシングによっては限定的にしか許容され得ない。更に、パウチ形の電池デザインは、将来的な電池‐化学構想、例えばアルカリ金属‐硫黄構想にも適用可能である。
【００１１】
他方では、次の技術的欠点に直面している。即ち、複数のフレキシブルな電池を１つのモジュールケーシング若しくはシステムケーシングに組み込むことは手間がかかる。電池厚さは充電時に変化する。故障した場合の電池開放箇所は、予測不能である。
【００１２】
以下は、各電池タイプの対照表である。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
上記用途用のパウチ形電池は、以下の典型的な寸法を有している。即ち：面積は約１００×１００ｍｍ２〜３００×４００ｍｍ２である。厚さは約８〜１５ｍｍである。増大された電池サイズは例えば、例えばエネルギバッテリー用に増大された電池容量、又は（高性能バッテリーにおいて）高められた電池出力をもたらすことができる。また、活物質の変更により、電池寸法の適合が必要になることもある。同一システムパラメータにおいて、エネルギ密度のより低い活物質を使用する場合は、より厚い電池が必要になる場合がある。
【００１５】
複数のパウチ形電池を１つのケーシング内で位置固定し且つ／又は支持することは、既に従来技術において説明されている。従来の位置固定構想の根本的な欠点は、次の通りである。即ち：各電池は、多少なりとも複雑なフレームに埋め込まれる。これにより新規の電池サイズは、全く新しいフレームを必要とする。このこともやはり一般には、例えばプラスチックフレーム又はポリマフレームを使用する場合の新しい工具に基づいた高額な投資に結びつく。これにより、根本的な利点のうちの１つである、電池サイズを迅速且つ廉価に拡張する可能性を有効利用することができない。
【００１６】
更に、フレームを製造するプロセスは、電池を製造するプロセスに比べて低速である。したがってフレーム生産プロセスは、バッテリーシステム生産のボトルネックである、或いはフレームは多数の並列的な装置又は工具で製造せねばならない。このこともやはり、高額な投資を必要とする。
【００１７】
発明の概要
よって本発明の根底を成す課題は、複数のパウチ形電池を１つのフレーム又はケーシング内で確実且つ廉価に支持することにある。
【００１８】
本発明は、前記課題を請求項１記載の特徴により解決する。
【００１９】
本発明に基づき説明する、パウチ形電池に関する支持構想は、以下の基本的な利点を有している。即ち：基本的な支持部材が、エラストマ、熱可塑性エラストマ、又は少なくとも部分的に前記各エラストマから押出し成形された成形部を有している。本発明による成形部は、パウチ形電池のシールシームに接して且つ／又はパウチ形電池のシールシームを取り囲んで配置されている。この場合、シールシームは、単一の成形部の切欠きに挿入されているか、又は隣り合う２つの成形部の間の切欠きに挿入されている。加圧により、シールシームは弾性的に加圧される。パウチ形電池の長さ増大及び／又は幅増大は、簡単に成形部を短くすることにより相殺可能である。成形部の使用により、次の重要な利点が得られる。即ち：押出し成形される成形部には、高額な工具費用が一切かからない。成形部は、パウチ形電池の長さ及び／又は幅に容易に適合され得る。異なる大きさの複数のパウチ形電池に関して、成形部を短くすることにより、新たな工具に投資する必要無しに、完璧に着座する支持部材を提供することができる。
【００２０】
本構想においては基本的に、異なる厚さを有する新規のパウチ形電池を支持しようとする場合は常に、新たな工具が付随的に生じる。一般に、２つの異種の電池間の厚さの差は大きくはないので、厚さ１２ｍｍのパウチ形電池用の成形部は、厚さ１０ｍｍのパウチ形電池に容易に使用することができる。厚いパウチ形電池用の成形部のための工具は、基本的には変更され得るので、より薄いパウチ形電池用の成形部も形成可能である。
【００２１】
その結果、冒頭で述べた課題は解決されている。
【００２２】
成形部は、連続的な押出し成形法により製造可能であってよい。これにより成形部はストランドとして形成されることになり、容易に加工することができるようになっている。
【００２３】
成形部は、少なくとも部分的にエラストマ、熱可塑性エラストマ、又は独立気泡型の発泡体から製造されていてよいか、又はこれらの各材料を有していてよい。電解質に対する耐久性は、多くの場合に重要ではないので、基本的にはあらゆるエラストマ材料、特にＮＢＲが使用され得る。また、押出し成形された独立気泡型の発泡体も考えられる。但しこの場合、このような材料は一般に、エラストマよりも不良な機械的特性、特に低い戻り能力を有していると云える。
【００２４】
適当な一般的な充填材の埋込みが、防炎要求を満たすことに寄与し得る。熱的に要求の多い用途に関しては、シリコーンエラストマが代替となる。更に、このような材料もやはり耐炎性である。一般に成形部が晒される温度は、約６０℃の持続温度若しくは８５℃のピーク温度を超えないので、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）も使用可能である。但しこの場合は、機械的な加圧が極度に強力には生ぜしめられず、これによりバッテリーの耐用年数にわたっては成形部の当付け特性が生ぜしめられない、という点に注意せねばならない。よって熱可塑性エラストマは、とりわけエラストマを廉価に代替するものである。
【００２５】
中空体充填材、例えばガラス中空球又はエアロゲルの使用は、特に重量を最適化した成形部の構成を可能にする。このような製品は特に、移動用途、特に航空用途若しくは自動車用途にとって重要である。このような中空体は更に、ある種の用途、例えば寒冷気候地域における据置き型バッテリーのためのバックアップバッテリーシステムに関して有利であり得る、熱的な絶縁をもたらす。バッテリーの導出されない処理熱は、バッテリーの強力な冷却を妨げる。
【００２６】
これに対して成形部を電池の冷却に寄与させようとする場合には、熱伝導性の充填材を使用することができる。成形部が電流案内部、特に極貫通案内部と接触していない限りは、炭素又は金属を基礎とした一般的な充填材が有利である。これに対して成形部が電流案内部、特に極貫通案内部と接触している場合には、成形部は電気的に絶縁性でなければならない。この場合は、窒化ホウ素、酸化アルミニウム若しくは水酸化アルミニウム等の鉱物質の充填材が、エラストマの熱伝導率を高めることができる。
【００２７】
成形部は、専らエラストマ又は熱可塑性エラストマからのみ製造されていてよい。成形部が製造される材料は、全体的にエラストマから成っていてよい。ＥＰＤＭは、故障した場合に流出する電解質に対して耐性を有する廉価な材料である。
【００２８】
成形部は、２つの材料から製造されていてよく、この場合、第２の材料は第１の材料よりも硬い。両材料のうちの少なくとも１つは、エラストマ又は熱可塑性エラストマであってよい。硬い方の材料は、熱可塑性樹脂又は金属であってよく、クリップ、押当て部材又は端部ストッパ部材として働くことができる。
【００２９】
成形部は、パウチ形電池のシールシームを受容するために、１つの切欠きを有していてよい。この切欠きはスリット状に形成されていてよく、これにより単一の成形部が１つのシールシームを受容することができるようになっている。このような背景において、成形部には、長手方向に配置された中空室が形成されている、ということが考えられる。
【００３０】
複数のパウチ形電池のシールシームを受容するために、成形部は櫛状に形成されていてよい、つまり複数の切欠きを有していてよい。
【００３１】
１つのユニットは、ここで説明した形式の少なくとも２つの支持部材と、少なくとも１つのパウチ形電池を有していてよく、この場合、パウチ形電池のシールシームは、１つの成形部内に、又は２つの隣り合った成形部の間に配置されている。
【００３２】
成形部は、電池のシールシームの少なくとも片面を弾性的に加圧することができる。これにより、シールが実現される。
【００３３】
成形部は、電池のシールシームの両面を弾性的に加圧することができる。これにより、穏やかな加圧が可能になる。
【００３４】
支持部材は、パウチ形電池の少なくとも２つの辺を包囲していてよい。これらの辺は、好適には集電体を備えていない。
【００３５】
支持部材は、パウチ形電池の３つ又は４つの辺を包囲していてよい。埋込み部材が３つの辺に位置していると、迅速且つ簡単な組立てが可能になる。このようにして、１辺に複数の集電体が位置しているパウチ形電池を有利に埋め込むことができるようになっている。この場合、埋込み部材は残りの３辺に位置している。
【００３６】
集電体の領域も、成形部により加圧されていてよい。これにより、集電体が安定させられる。
【００３７】
集電体に直ぐに隣接しては位置していないシールシーム領域は、この領域を、内部過剰圧力が生じた場合の目標破断箇所として形成するために、成形部により加圧されていなくてよい。
【００３８】
成形部はそれぞれ、積層体部分として両面側で複数のシールシームに押し当てられていてよく、この場合、このユニットは、少なくとも部分的に形状接続的にケーシング内に配置されており、この場合はケーシングが、積層体を加圧する機能を引き受けている。
【００３９】
次に、パウチ形電池のシールシームを包囲する成形部を用いたシールの別の技術的な利点を説明する。
【００４０】
シールシームにおける危機的な点は、シールシームに沿った浸透である。ひとつには、電解質が内側から外側に浸透する恐れがある。但し、これに対してより一層危機的なのは、特に酸素と水とが外側から内側に浸透することである。両方とも、パウチ形電池の老朽化を加速させる。よって、長寿命に設計されたパウチ形電池に関しては、比較的長い若しくは広幅のシールシームが技術的に有意である。外側からシールシームを加圧する若しくはシールシームを包囲する成形部は、水の浸透を大幅に減少させる。したがって、このような成形部によりシールされたパウチ形電池は、同じシールシーム幅でも、老朽化の影響が比較的少ない。択一的に、成形部を用いたシールに基づいて、シールシーム幅をより小さくすることも可能である。これにより、老朽化に関する妥協案を受け入れる必要無しに、省スペース化を達成することができる。
【００４１】
支持部材は、図面に断面図で示された各成形部を有することができる。
【００４２】
１つのバッテリーモジュール若しくは１つのバッテリーシステムは、ここに説明した支持部材によって位置固定された複数のパウチ形電池を有していてよい。バッテリーモジュール若しくはバッテリーシステムは、ここに説明した形式のユニットを有していてよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】複数のパウチ形電池の概略図である。
【図２】複数のパウチ形電池を有する積層体又はスタックを示す図であって、この場合、各電池のシールシームが成形部の収容部に差し込まれており、隣り合った各成形部が互いに係合し合って、ここでは５つの電池を備える１つのスタックの組立てを可能にしている。
【図３ａ】図２に示した積層体又はスタックの部分図であって、この場合、シールシームに対する的確な加圧を達成するために、シールシームを取り囲む成形部の切欠きの片側又は両側に、付加的に複数の長手方向突起が設けられており、しかも、積層体又はスタックの特に簡単な組立てを可能にするために、パウチ形電池の２つの主要な辺だけが成形部により包囲されている。
【図３ｂ】図３ａに示した成形部の断面図である。
【図４】積層体又はスタックの部分図であって、この場合、各パウチ形電池のシールシームは、成形部の切欠きに差し込まれており、成形部は、角隅部の周りに引き延ばされており且つ集電体の領域には存在していない。
【図５】複数のパウチ形電池を有する積層体又はスタックを示す図であって、この場合、各パウチ形電池のシールシームは、隣り合う２つの成形部の間に配置されており、隣り合った成形部がかぎ爪により互いに係合し合って、ここでは５つの電池から成る１つのスタックの組立てを可能にしており、図示のケースでは、スタックの特に簡単な組立てを可能にするために、パウチ形電池の２つの主要な辺だけが成形部により包囲されており、この場合は付加的に、電池間の空気流による冷却が達成可能である。
【図６ａ】図５に示したスタックの部分図であって、この場合、電池間の所定の間隔又はギャップが調整可能である。
【図６ｂ】図５に示した成形部の断面図であって、この場合、成形部はマルチリップ式のシールリップデザインを有している。
【図７】複数のパウチ形電池を有する積層体又はスタックを示す図であって、この場合、各パウチ形電池のシールシームは、隣り合う２つの成形部の間に差し込まれており、隣り合った成形部がかぎ爪により互いに係合し合って、ここでは５つの電池から成る１つのスタックの組立てを可能にしており、成形部は、パウチ形電池の周囲を巡って案内されており、これにより、集電体の領域のシールシームの加圧も保証されている。
【図８】成形部の断面図であって、この場合、パウチ形電池のシールシームを受容する切欠きが設けられており、パウチ形電池は、成形部に組み込まれた支持面上で、少なくとも部分的に支持され得るようになっている。
【図９】金属、熱可塑性樹脂、又は第２のエラストマから成っていてよい剛性の背面を備えた成形部の断面図であって、この成形部は良好な積層を可能にすると共に、ケーシング部分としても利用可能である。
【図１０】金属、熱可塑性樹脂、又は第１のエラストマとは異なるショア硬さを有する第２のエラストマから成っていてよい挿入ロッドを備えた成形部の断面図であって、この成形部は、加圧時に伝達される主な力を、溝の傍らを通過させて案内することを可能にし、この成形部の剛性の背壁は、ケーシング部分として利用可能である。
【図１１】ばね金属薄板を備えた成形部の断面図であって、ばね金属薄板により成形部が補強されているにもかかわらず、良好な加圧が可能である。
【図１２】金属、熱可塑性樹脂、又は第１のエラストマとは異なるショア硬さを有する第２のエラストマから成っていてよい硬質のコアを備えた成形部の断面図であって、硬質のコアにより柔軟な接続が可能であるにもかかわらず、剛性の成形部が提供されており、成形部の剛性の背壁は、ケーシング部分として利用可能である。
【図１３】２成分構成部材として形成された成形部の断面図であって、２成分構成部材により、それ自体は剛性の成形部の柔軟な接続が可能であり、成形部は良好に結合することもでき、成形部の剛性の背壁は、ケーシング部分として利用可能である。
【図１４】Ｕ字形レールを備えた成形部の断面図であって、Ｕ字形レールにより、重量削減と、他の構造体及び構成部材を受容する可能性とが提供されている。
【図１５】中空室を備えた成形部の断面図であって、中空室により、重量削減、材料削減及びコスト削減、並びに成形部の柔軟な接続が可能である。
【図１６】例えば冷却システムを成形部に組み込むために管を備えた成形部の断面図である。
【図１７】Ｚ字形の横断面を備えた成形部の断面図であって、この場合、側方のシールシームを高く折り曲げることにより、シールシームの幅を減少させる必要無しに、側方構成空間をパウチ形電池のために利用することができるようになっており、これにより、改良された空間利用が達成され得る。
【図１８】ケーシング壁を対応部材として利用した状態で使用可能なＺ字形の横断面を備えた成形部の断面図であって、この場合、側方のシールシームを高く折り曲げることにより、シールシームの幅を減少させる必要無しに、側方構成空間をパウチ形電池のために利用することができるようになっており、これにより、改良された空間利用が達成され得、しかも、対応面としてケーシングを利用することに基づき、省スペース化も重ねて得られ、更に、特に冷却されるケーシング壁が金属又は良好に熱伝導する材料から成っている場合には、パウチ形電池の直接冷却が生ぜしめられる。
【図１９】個々の成形部を組み合わせて１つの櫛状の成形部を形成可能であることを概略的に示す図であって、櫛状の成形部は、個々のパウチ形電池の各シールシーム用の複数の切欠きを有しており、この場合、成形部が櫛状に形成されることによって、個々の成形部を後で１つのスタックに組み立てることが省かれており、この場合、シールシームに対する的確な加圧を達成するために、シールシームを取り囲む成形部の切欠きの片側又は両側に、付加的に複数の長手方向突起が設けられていてよい。
【図２０】パウチ形電池用の概略的な位置固定構想図である。
【図２１】成形部が集電体の貫通案内部をも覆っている、複数の接合の概略図である。
【図２２】成形部が集電体の貫通案内部をも覆っているが、シールシームの所定の領域は露出させている、複数の接合の概略図である。
【００４４】
本発明の実施の形態
図１には、パウチ形電池、つまりフレキシブルなカバーを備えた電池の概略図が示されており、このパウチ形電池は、電極‐セパレータ積層体を内蔵する本来の電池体１と、周方向に延びるシールシーム２と、カバーフィルム間で電池から突出しており、付加的に１枚のフィルムによりシールされた複数の集電体３とから成っており、シールシーム２の領域において、上側のカバーフィルムと下側のカバーフィルムとは、互いに溶接されている。この場合、集電体３は、それぞれ同じ側においてケーシングから突出しているか、又は異なる側に位置していてもよい。
【００４５】
電池の作動に際して、つまり充電及び／又は放電に際して、電池体１の厚さは充電状態と放電状態との間で、典型的には５〜１０％だけ変化する。更に、老朽化した電池は、新品の電池よりも約５％厚くなっている。よって、充電された状態の老朽化した電池は、充電されていない新品の電池に比べ、約１０〜１５％厚くなっている。
【００４６】
目下使用されているグラファイトキャリアに比べて、より高いパーセンテージのリチウム貯蔵容量を可能にする、特に新しい負極材料、例えばケイ素を基礎とした材料は、より一層大きな仕事を行う。より高容量の電池を可能にする新しい負極材料において、電池の仕事量はより一層重要になる。
【００４７】
図２には、複数のパウチ形電池を支持するための支持部材４が示されており、この支持部材４は、基体５を有しており、この場合、基体５は、シールシーム２に当て付けられる当接面５ａを備えた成形部として形成されている。成形部は、連続的な押出し成形法により製造可能である。成形部は、エラストマから製造されている。
【００４８】
図３ａ及び図３ｂには、図２に示した成形部が、パウチ形電池のシールシーム２を受容するために切欠き６を有していることが示されている。切欠き６は、２つの向かい合った当接面５ａを有している。
【００４９】
この点において、図２に示したユニット、つまり積層体又はスタックは、少なくとも２つの支持部材４と、少なくとも１つのパウチ形電池とを有しており、この場合、パウチ形電池のシールシーム２は、成形部内に配置されている。成形部は、パウチ形電池のシールシーム２の両面を加圧している。支持部材４は、パウチ形電池の少なくとも２つの辺を取り囲んでいる。
【００５０】
成形部には、複数の平行なシールリップを有するシールリップ構造７が設けられている。
【００５１】
パウチ形電池間には所定のギャップが存在しており、これにより、充電に際して、並びに耐用年数にわたって厚さ変化を補償するか、又はパウチ形電池間の空気流又はファンによる冷却を達成することができるようになっている。
【００５２】
択一的に、ギャップには圧縮可能な要素、特に発泡材又は不織布が装備されていてよい。これらは、熱伝導コンポーネントとして働くことができる。択一的には耐火性の材料、特に「ファイヤーブロッカー」不織布も考えられる。このような耐火性の材料は、スタック内での火災の発生と、特に広がりとを防止するか、又は減少させることができる。
【００５３】
更に、集電体における接触冷却によって、又は成形部の側方接触冷却によって、冷却を行うことができるようになっている。
【００５４】
図４に示したユニットでは、成形部が角隅部の周囲を巡って案内されており、且つ集電体３のスペースは空けてある。
【００５５】
図５に示したユニットは、少なくとも２つの支持部材４と、少なくとも１つのパウチ形電池とを有しており、この場合、パウチ形電池のシールシーム２は、２つの隣接した成形部間に配置されている。
【００５６】
図４及び図５に示した各ユニットの場合、エラストマから成る成形部に、ねじ又はねじ山を後から形成する若しくは取り付けることにより、個々のパウチ形電池の直列接続を可能にする導体レールを成形部に取り付けることができるようになっている。
【００５７】
図６ａ及び図６ｂには、図５に示した成形部の詳細図が示されている。成形部には、複数の平行なシールリップを有するシールリップ構造７が設けられている。更に成形部は、爪部材８と、爪部材受容部９とを有している。積層体又はスタックを組み立てるために、爪部材８は、別の成形部の爪部材受容部９に、形状接続的に係合することができるようになっている。
【００５８】
図７に示すユニットでは、支持部材４が、パウチ形電池の３つの辺を包囲している。
【００５９】
このユニットの場合も、エラストマから成る成形部にねじ又はねじ山を後から形成する若しくは取り付けることにより、各パウチ形電池の直列接続を可能にする導体レールを成形部に取り付けることができるようになっている。
【００６０】
図８には、特に好適には水平なスタック構造において使用される成形部の断面図が示されている。このような成形部は、簡単な組立てを可能にすると共に、衝撃又は振動に対する良好な耐性を示す。
【００６１】
図９に示す成形部は、２つの材料から製造されており、この場合、第２の材料は、第１の材料よりも硬い。この成形部は、第２の材料から製造された剛性の背面１０を有している。
【００６２】
図１０には、金属、熱可塑性樹脂、又は第１のエラストマとは異なるショア硬さを有する第２のエラストマから成る挿入ロッド１１を備えた成形部の断面図が示されている。
【００６３】
図１１には、ばね金属薄板１２を備えた成形部の断面図が示されており、ばね金属薄板１２により、成形部は補強されているが、それにもかかわらず良好な加圧が可能である。
【００６４】
図１２には、金属、熱可塑性樹脂、又は第１のエラストマとは異なるショア硬さを有する第２のエラストマから成っていてよい硬質のコア１３を備えた成形部の断面図が示されている。
【００６５】
図１３には、２成分構成部材として形成された成形部の断面図が示されている。この成形部の剛性の背壁１４は、爪部材８と爪部材受容部９とを有している。
【００６６】
つまり、シールシーム２の一方の側には硬質の成形部が当接するのに対し、他方の側には軟質の成形部が当接可能である。このことは特に、硬質の成形部が付加的な載置支持部として機能し得る場合、つまりパウチ形電池の下側に配置されている場合に有意である。
【００６７】
図１４には、Ｕ字形レール１５を備えた成形部の断面図が示されており、Ｕ字形レール１５により、重量削減と、他の構造体や構成部材を受容する手段とが供与されている。
【００６８】
図１５には、閉鎖された中空室１６を備えた成形部の断面図が示されている。
【００６９】
図１６には、管１７を備えた成形部の断面図が示されている。この管１７は、成形部に冷却システムを組み込むために、例えば冷却管として形成されていてよい。
【００７０】
図１７には、Ｚ字形の横断面を備えた成形部の断面図が示されており、この場合、側方のシールシーム２を高く折り曲げることにより、シールシーム２の幅を減少させる必要無しに、側方構成空間をパウチ形電池のために利用することができるようになっている。この成形部の場合も、既に述べた成形部補強手段が考えられる。
【００７１】
図１８には、Ｚ字形の横断面を備えた成形部の断面図が示されており、この成形部は、ケーシング壁１８を対応部材として利用した状態で使用可能であり、この場合、側方のシールシーム２を高く折り曲げることにより、側方構成空間をパウチ形電池のために利用することができるようになっている。対応面としてケーシング壁１８を使用することに基づき、省スペース化が得られると共に、特に冷却されるケーシング壁１８が金属又は良好に熱伝導する材料から成っていると、パウチ形電池の直接冷却を生ぜしめることができるようになっている。
【００７２】
図１９には、複数のパウチ形電池のシールシーム２を受容するために成形部が櫛状に形成された、つまり複数の切欠き６を有する支持部材４が示されている。
【００７３】
図２０には左から右に向かって、支持部材４無しのパウチ形電池、向かい合った集電体３を備えており且つ支持部材４が、集電体３を有さない各辺に位置しているパウチ形電池、集電体３が一方の辺だけに位置しており且つ支持部材４は残りの３つの辺に位置しており、この場合、パウチ形電池の角隅部が切り欠かれていることにより迅速且つ簡単な組立てが可能になるパウチ形電池、及び、集電体３が一方の辺だけに位置しており且つ支持部材４は残りの３つの辺に位置しているパウチ形電池、が示されている。右側に示す３つのユニットでは、成形部がパウチ形電池のシールシーム２の少なくとも片面を、弾性的に加圧している。
【００７４】
右側のユニットにおいて、各角隅部は、各１つの成形部によって覆われている。このことは、機械的な防護の向上、並びにこれらの領域において減少されたガス又は液体の浸透の利点を有している。この場合は図示のように、各成形部を相接して配置することが考えられる。また、留め切り部を付与することにより、各成形部を４５°の角度で、又はパウチ形電池の幾何学形状に基づいて予め設定された別の角度で相接するように配置することも考えられる。各成形部間に存在するシームは、任意に接着剤を用いてシールされてよく、このことは特に、シールシーム２に対する浸透を減少させることができる。外側に対して開いた側方領域は、任意に接着剤を用いてシールされてよく、このことは特に、シールシーム２に対する浸透を減少させることができる。
【００７５】
このような背景において、シールシーム２は、２つの成形部の間に容易に配置することが可能である。シールシーム２を支持する成形部を使用した場合には、成形部に切欠き又は切れ込みを付与することにより、類似の構造を実現することができる。
【００７６】
図２１には複数の接合が概略的に示されており、この場合、成形部は集電体３の貫通案内部をも覆っている。シールシーム２を受容する１つの成形部を使用する場合には、集電体３の領域に切欠き又は切れ込みを付与することにより、集電体３が成形部を貫通して突出することを可能にする構成を実現することができる。図２１には、成形部により集電体３の領域も加圧されていることが示されている。
【００７７】
図２２には複数の接合が概略的に示されており、この場合、成形部は集電体３の貫通案内部も覆っているが、シールシーム２の所定の領域は露出させている。露出した領域は、バーストディスクとして機能することができる。不都合な内部過剰圧力が生じると、パウチ形電池のこの領域が開放される。放出されるガス、分解生成物又は電解質は、制御されて導出され得る。これらが電流案内部と接触することは回避され得る。これにより、火災や爆発を回避することができるようになっている。
【００７８】
この点において図２２には、集電体３に直ぐ隣接しては位置していないシールシームの領域が、この領域を、内部過剰圧力が生じた場合の目標破断箇所として形成するために、成形部によって加圧されていないことが示されている。
【００７９】
ここに図示した各ユニットでは、成形部が積層体部分として両面側で、複数のシールシーム２を加圧しており、この場合、ユニット自体は、少なくとも部分的に形状接続式にケーシングに配置されていてもよく、この場合はケーシングが、積層体を加圧する機能を引き受ける。
【００８０】
フレームを装備した複数のパウチ形電池を１つの積層体又はスタックに組み立てるためには、複数の実施形態が考えられる。クリップ、緊締ベルト、成形部を貫通するねじ山付きロッド又はねじを用いてスタックを固定することが考えられる。同様に、ケーシングにスタックを入れた後に加圧を保証する蓋を被せて固定することも考えられる。
【００８１】
同様に、棚内で固定し、棚の壁により加圧を保証することも、やはり考えられる。この場合、棚は前後に開いていてよいか、後ろにだけ又は前にだけ、少なくとも部分的に開いていてよい。このことは、電気的な接触接続部若しくは冷却部の簡単な取付けを可能にする。特に送風機を用いた空冷が可能である。各成形部を取り囲んでつなぎ合わせる金属クリップを用いた固定も、やはり考えられる。
【００８２】
スタックを包囲するケーシングに、成形部の切欠きと同じ位置に設けられる開口を付与することも、やはり考えられる。ケーシングのこの開口を介して、パウチ形電池の開放時に放出される有害ガスを確実に除去することができるようになっている。この場合、エラストマシールは、ガスの大部分が前記開口を通って流出可能であり、せいぜいごく少量しか、成形部とケーシング内壁との間の望ましくない漏れ経路に逃げる恐れはない、ということを保証する。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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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１６】
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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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【外国語明細書】
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