(57)【要約】本発明は、セルハウジング（２）と、第１の極性を有する第１の電極と、第２の極性を有する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるための過電圧保護装置と、を備えたバッテリセル（１）であって、過電圧保護装置は、セルハウジング（２）の開口部（９）に組み込まれた第１の接触要素（６）であって、第１の電極と電気的に接続された上記第１の接触要素（６）と、第１の接触要素（６）から間隔を隔てて、第２の電極と電気的に接続された第２の接触要素（７）と、を含む、上記バッテリセル（１）に関する。第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるために第２の接触要素（７）に電気的に接触するよう構成される。さらに、第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、セルハウジング（２）の開口部（９）を少なくとも部分的に開放するよう構成される。【選択図】図１
2016537780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルハウジング（２）と、
第１の極性を有する第１の電極と、
第２の極性を有する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に短絡を生じさせるための過電圧保護装置と、
を備えたバッテリセル（１）であって、
前記過電圧保護装置は、
前記セルハウジング（２）の開口部（９）に組み込まれた第１の接触要素（６）であって、前記第１の電極と電気的に接続された前記第１の接触要素（６）と、
前記第１の接触要素（６）から間隔を隔てて、
前記第２の電極と電気的に接続された第２の接触要素（７）と、
を含み、
前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記第１の電極と前記第２の電極との間に短絡を生じさせるために前記第２の接触要素（７）に電気的に接触するよう構成される、前記バッテリセル（１１）において、
前記第１の接触要素（６）はさらに、セルハウジング内圧（１３）が第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記セルハウジング（２）の前記開口部（９）を少なくとも部分的に開放するよう構成されることを特徴とする、バッテリセル（１）。
【請求項２】
前記第１の接触要素（１）は、前記第２の閾値が前記第１の閾値よりも大きいように、形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリセル（１）。
【請求項３】
前記第１の接触要素（６）は、前記第１の閾値が０．１ＭＰａ〜０．３ＭＰａの間に存在するように、形成されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項４】
前記第１の接触要素（６）は、前記第２の閾値が０．３ＭＰａ〜０．５ＭＰａの間に存在するように、形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項５】
前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が前記第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合に開くよう構成された少なくとも１つの破損予定箇所（８）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項６】
前記第１の接触要素（６）は、電気的な接触領域を有する膜であり、前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が前記第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記第１の接触要素（６）の前記接触領域が前記第２の接触要素（７）に電気的に接触するよう構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項７】
前記第１の接触要素（６）は膜であり、前記第１の接触要素（６）は、前記セルハウジング（２）の内部に向かってアーチ形状をなしており、かつ、前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が上昇した際には外に向かってアーチ形状になり、従って、セルハウジング内圧（１３）が前記第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記第１の接触要素（６）は、外に向かってアーチ形状をなして前記第２の接触要素（７）に電気的に接触することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項８】
前記第１の接触要素（６）は膜であり、前記第１の接触要素（６）は、前記接触領域の外に少なくとも１つの破損予定箇所（８）を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載のバッテリセル（１）。
【請求項９】
前記バッテリセル（１）は、前記セルハウジング（２）の前記開口部（９）の領域で脱ガス装置（１１）に接続されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項１０】
前記バッテリセル（１）は、セル内部の安全装置（１０）を有し、前記セル内部の安全装置（１０）は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に短絡を生じさせるために前記第１の接触要素（６）が前記第２の接触要素（７）に電気的に接触する場合に、前記過電圧保護装置を焼損から護ることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルハウジングと、第１の極性を有する第１の電極と、第２の極性を有する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるための過電圧保護装置と、を備えたバッテリセルであって、過電圧保護装置は、セルハウジングの開口部に組み込まれた第１の接触要素であって、第１の電極と電気的に接続された上記第１の接触要素と、第１の接触要素から間隔を隔てて、第２の電極と電気的に接続された第２の接触要素と、を含み、第１の接触要素は、セルハウジング内圧が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるために第２の接触要素に電気的に接触するよう構成される、上記バッテリセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリセル、特に再充電可能なリチウムイオンセルは、エネルギー貯蔵器として、特に電動車両に関して非常に重要である。通常では、複数のバッテリセルが互いに電気的に接続されて１つ以上のバッテリモジュールとなる。外部からの影響、特に湿気からバッテリセルを護るために、個々のバッテリセルは通常、ほぼ気密に閉鎖される金属製のセルハウジングによって取り囲まれている。
【０００３】
このようなバッテリセルでは、特に再充電可能なリチウムイオンセルでは、クリティカルな温度値を超えてバッテリセルが加熱された際にバッテリセルの所謂ガス抜きが行われる可能性があることが問題となっている。バッテリセルの電極間の短絡、充電過程におけるバッテリセルの過充電、又は、極端に高い周囲温度のような障害によって、バッテリセルのクリティカルな加熱が引き起こされる可能性がある。このようなクリティカルな加熱の結果、所謂熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ  ｒｕｎａｗａｙ）を引き起こしうる望まれない化学変化がバッテリセルの中で始まる可能性がある。特に、バッテリセルの電極間のイオン転送のために必要な電解質が、クリティカルな加熱によって分解されて、気体状態に移行する可能性がある。このようなガス発生によって、バッテリセルの内部では短期間で高い圧力が生じる。強い圧力上昇によるバッテリの破裂を防止するために、特にリチウムイオンセルでは、安全弁を具備することが知られている。この安全弁を介して、バッテリセル内部で発生したガスと、場合によっては、液体としての、特にガス及び／又はエアゾールとしての、発生した他の分解生成物と、が逃がされる。このような安全弁を備えたリチウムイオンセルが、例えば、独国特許第１０３２８８６２号明細書に開示されている。
【０００４】
バッテリセルの過充電による、再充電可能なバッテリセルでのこのようなガス発生を回避するために、さらに、過充電安全装置（ＯＳＤ：Ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれる過電圧保護装置を有する冒頭で挙げたバッテリセルが公知である。このよう過電圧保護装置を備えるバッテリセルは、例えば、独国特許出願公開第１０２０１１００２６５９号明細書、及び独国特許出願公開第１０２０１２２００８６８号明細書に開示されている。
【０００５】
過電圧保護装置として、特に、バッテリセルのセルハウジングのカバーに組み込まれた膜であって、バッテリセルの陽極と電気的に接続された上記膜が開示されている。この膜は、正常の状態では、セルハウジングの中に向かってアーチ形状をなしている。バッテリセルの内部の圧力が上昇した場合には、膜は外に向かって押されて、バッテリの陰極に接して配置された接触ブリッジ（Ｋｏｎｔａｋｔｂｒｕｅｃｋｅ）と電気的に接触する。このように形成された、膜と接触ブリッジとの間の電気的接続は、セルの化学的に活性の部分、即ち所謂「ゼリーロール」(Ｊｅｌｌｙ  Ｒｏｌｌ)よりも電気抵抗が低く、これにより、電流はもはやバッテリセルを通っては流れず、バッテリセルのセルハウジングを介して流れ、即ち短絡が生じる。その際に、セルハウジングを介して流れる短絡電流が膜を破壊する可能性がある。このことを回避するために、ゼリーロールから陽極へ又はセルハウジングへの接続内に安全装置を設けることが公知であり、この安全装置によって、膜が破壊される前に短絡電流が遮断される。
【０００６】
バッテリセルのこのような安全機能を提供することは、製造時の時間及び費用の面でのコストと結びついている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような背景から、本発明の課題は、特に、上述の安全機能を提供する際にこのようなバッテリセルの製造コストを節約出来るという趣旨で、冒頭に挙げた形態によるバッテリセルを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題を解決するために、セルハウジングと、第１の極性を有する第１の電極と、第２の極性を有する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるための過電圧保護装置と、を備えたバッテリセルであって、過電圧保護装置は、セルハウジングの開口部に組み込まれた第１の接触要素であって、第１の電極と電気的に接続された上記第１の接触要素と、第１の接触要素から間隔を隔てて、第２の電極と電気的に接続された第２の接触要素と、を含み、第１の接触要素は、セルハウジング内圧が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるために第２の接触要素に電気的に接触するよう構成され、第１の接触要素はさらに、セルハウジング内圧が第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、セルハウジングの開口部を少なくとも部分的に開放するよう構成される、上記バッテリセルが提案される。特に、バッテリセルが再充電可能なリチウムイオンセルであることが構想される。さらに特に、バッテリセルが角柱形状のセルとして構成されることが構想される。バッテリセルのセルハウジングは、好適に金属製のセルハウジングであり、このセルハウジングは、好適にセルハウジングカバーを備え、このセルハウジングカバーによって、セルハウジングが有利にほぼ気密に閉鎖される。特に、第１の接触要素が感圧要素であり、特に弁又は膜であることが構想される。
【０００９】
本発明に係るバッテリセルでは、有利に、過電圧保護装置の機能と、有害な影響を及ぼす過剰圧力からバッテリセルを護るための安全弁の機能と、が１つの構成要素の中で一体化される。従って本発明によって、有利に、単体の構成による、過電圧保護装置を兼ね備えた圧力解放装置を有するバッテリセルが提供される。これにより有利に、製造コストを節約することが可能である。特に、バッテリセルの本発明に係る構成によって、有利に、セルハウジングの中に追加的な安全弁を設ける必要がないためである。このような安全弁を組み込むために必要な作業工程が有利に無くなり、これにより、このようなバッテリセルの製造時のコスト削減が実現可能である。さらに、有利に、バッテリセルハウジングのより少ない面積が設置空間として必要となる。これにより、例えば、複数のバッテリセルの電気的な接続に関して更なる利点が得られる。
【００１０】
本発明の特に好適な構成によれば、第１の接触要素は、第２の閾値が第１の閾値よりも大きいように、形成される。このような構成では、第１の接触要素は、バッテリセルの中で圧力が上昇した際に、自身の元々の位置を有利に以下のように変更し、即ち、第１の接触要素は、セルハウジング内圧がセルハウジングの外の周囲圧力を第１の閾値の分だけ上回る場合には、バッテリセルの第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるために第２の接触要素に電気的に接触する。セルハウジングの内部の圧力がさらに上昇し、セルハウジング内圧が、第１の閾値よりも大きい第２の閾値の分だけ、セルハウジングの外の周囲圧力を上回る場合には、第１の接触要素は、当該第１の接触要素が配置されたセルハウジングの開口部を少なくとも部分的に解放する。その後、セルハウジングの少なくとも部分的に解放された開口部を介して、有利に圧力補正が行われる。さらに有利に、セルハウジングの中で発生したガスが、接触要素によって少なくとも部分的に解放された開口部を介して、セルハウジングから逃がされる。
【００１１】
本発明に係るバッテリセルの有利な構成によれば、第１の接触要素は、第１の閾値が０．１ＭＰａ（ＭＰａ：Ｍｅｇａｐａｓｃａｌ、メガパスカル）〜０．３ＭＰａの間に存在するように形成されることが構想される。特に好適には、第１の閾値が約０．２ＭＰａであることが構想される。周囲圧力は通常では約０．１ＭＰａの圧力であるため、第１の接触要素は、有利に、セルハウジンングの内部の圧力が約０．３ＭＰａの値を上回る場合には、第２の接触子に接触する。
【００１２】
本発明に係るバッテリセルの更なる別の有利な構成によれば、第１の接触要素は、第２の閾値が０．３ＭＰａ〜０．５ＭＰａの間に存在するように、形成されることが構想される。特に好適には、第２の閾値が約０．４ＭＰａであることが構想される。約０．１ＭＰａの通常の周囲圧力が支配する際に、接触要素は、セルハウジング内圧が０．５ＭＰａの圧力を上回る場合には、このような構成によるセルハウジングの開口部を開放する。
【００１３】
本発明に係るバッテリセルの特に有利な構成によれば、第１の接触要素は、セルハウジング内圧が第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合に開くよう構成された少なくとも１つの破損予定箇所を有する。破損予定箇所が開くことによって、第１の接触要素は、有利にハウジング開口部を少なくとも部分的に解放する。特に、第１の接触要素が破損予定箇所の領域で開き、従って、第１の接触要素が配置されたセルハウジング開口部が、部分的に解放されることが構想される。その場合に、少なくとも部分的に解放されたセルハウジング開口部を介して、有利に、圧力補正、及び／又は、セルハウジングの内部に発生したガスの排流が行われうる。特に、破損予定箇所の領域が開いた状態において、第１の接触要素が引き続き第２の接触要素に電気的に接触しており、従って電流が引き続き第１の接触要素と第２の接触要素との間の電気的接続を介して流れうるように、破損予定箇所が形成されることが構想される。
【００１４】
本発明に係るバッテリセルの更なる別の特に有利な構成によれば、第１の接触要素は、電気的な接触領域を有する膜であり、セルハウジング内圧が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、膜の接触領域が第２の接触要素に電気的に接触することが構想される。特に、膜は導電性材料から成ることが構想される。膜の接触領域とは、特に、セルハウジング内圧が周囲圧力を第１の閾値の分だけ上回る場合に第２の接触要素に電気的に接触する膜の領域である。
【００１５】
本発明に係るバッテリセルの更なる別の有利な構成によれば、膜は、セルハウジングの内部に向かってアーチ形状をなしており、好適にセルハウジングの内部に向かって凸となるアーチ形状をなしており、膜は、セルハウジング内圧が上昇した際には外に向かってアーチ形状になり、従って、膜は、セルハウジング内圧が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、外に向かってアーチ形状をなして第２の接触要素に電気的に接触することが構想される。その際に特に、第１の接触要素が第２の接触要素に電気的に接触する場合には、第１の接触要素が外に向かって凸となるアーチ形状をなしていることが構想される。特に、第１の接触要素は機械的な圧力が掛かった状態でセルハウジングの内部に向かってアーチ形状をなしていることが構想され、その際、第１の閾値を上回るまでは膜は内部に向かってアーチ形状をなした状態にあり、即ち、実質的には膜の機械的な変形は起こらず、第２の閾値を上回った際に、膜がいわば、外部へとアーチ形状を成す向きを変えるということが構想される。
【００１６】
特に、膜が、接触領域の外に少なくとも１つの破損予定箇所を有することが構想される。この破損予定箇所において、有利に、第２の閾値を上回る際には、膜が組み込まれたセルハウジング開口部が部分的に解放され、従って、圧力補正、及び／又は、セルハウジングの内部で生成したガスの排流が、部分的に解放されたセルハウジング開口部を介して可能となる。有利に、破損予定箇所は、以下のように配置され、即ち、少なくとも膜の接触領域が引き続き第２の接触要素に電気的に接触しており、その際に上記接触領域が引き続きセルハウジングと電気的に接続されるように、配置される。
【００１７】
本発明の更なる別の有利な構成によれば、バッテリセルは、セルハウジングの開口部の領域で脱ガス装置に接続され、好適に脱ガス管路に接続されることが構想される。脱ガス装置を介して、有利に、少なくとも部分的に解放されたセルハウジング開口部を介して逃がされるガスが、制御されて排出されうる。
【００１８】
本発明の更なる別の有利な構成によれば、バッテリセルはセル内部の安全装置を有し、このセル内部の安全装置は、第１の電極と第２の電極との間に短絡を生じさせるために第１の接触要素が第２の接触要素に電気的に接触する場合に、過電圧保護装置を焼損から護ることが構想される。特に、安全装置はセルハウジングと所謂ゼリーロールとの間に配置されることが構想される。その際特に、巻回型の電極であって、電解質とセパレータとが間に配置された上記電極が、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ  Ｒｏｌｌ）と呼ばれる。
【００１９】
冒頭に挙げた課題を解決するために、さらに、本発明に係る少なくとも１つのバッテリセルを有するバッテリモジュールが提案される。特に、バッテリモジュールが、電気的に互いに接続された複数の本発明に係るバッテリセルを有することが構想される。その際に、バッテリモジュールは有利に、脱ガス装置、好適には脱ガス管路を有し、その際に、セルハウジング開口部を有する本発明に係るバッテリセルが、有利に脱ガス装置に接続されている。
【００２０】
本発明の更なる有利な個々の構成要素の詳細、特徴、及び構成の詳細が、図面に示される実施例との関連で詳細に解説される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るバッテリセルの一実施例の上面図を概略的に示す。
【図２】本発明に係るバッテリセルの一実施例の一部を切った側面図を概略的に示す。
【図３】セルハウジング内圧が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回った際の、本発明に係るバッテリセルの一実施例の一部を切った側面図を概略的に示す。
【図４】セルハウジング内圧が第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回った際の、本発明に係るバッテリセルの一実施例の一部を切った側面図を概略的に示す。
【図５】セルハウジング内圧が第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回った際の、本発明に係るバッテリセルの一実施例の上面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜図５の関連において、本発明に係るバッテリセル１の有利な構成が詳細に解説される。バッテリセル１は、特に、再充電可能なリチウムイオンセルでありうる。図１〜図５では、バッテリセル１は、角柱形状のセルハウジング２を有する。セルハウジング２は金属製であり、特に、ステンレス鋼又はアルミニウム合金から成る。バッテリセル１のセルハウジング２は、有利に、バッテリセル１への湿気の浸入を防止する。
【００２３】
図示される実施例において、バッテリセル１は各々、第１のセル端子３と第２のセル端子４とを有する。その際に、第１のセル端子３は、バッテリセル１の陽極と電気的に接続されている。その際、セルハウジング２は、バッテリセル１のセル端子３と同じ電位にある。バッテリセル１の第２のセル端子４は、バッテリセル１の陰極と電気的に接続され、かつ、絶縁要素５によって、セルハウジング２に対して電気的に絶縁されている。
【００２４】
図に示されるバッテリセル１はさらに、バッテリセル１の陽極と陰極との間に短絡を生じさせるための過電圧保護装置を備える。その際に、過電圧保護装置は、第１の接触要素６がセルハウジング開口部９に組み込まれているように実現され、その際に、第１の接触要素６は、本実施例では金属製のラプチャーディスク（破裂板）である。さらに、第２の接触要素７が、電気的に第２のセル端子４に接して配置され、その際に本実施例では、第２の接触要素７は、電気的な接触ブリッジである。バッテリセル１の正常動作時には、第１の接触要素６と第２の接触要素７とは互いに間隔が置かれており、即ち、第１の接触要素６から第２の接触要素７へは電流が流れられない。このような正常動作が、図１に提示されている。
【００２５】
バッテリセル１の第１の接触要素６は、セルハウジング内圧が好適に０．２ＭＰａの第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、バッテリセル１の陽極と陰極との間に短絡を生じさせるために、第２の接触要素７に電気的に接触するよう構成される。本構成では、第１の接触要素６は、外に向かって圧力が作用した際にアーチ形状になり、その際に、外に向かってアーチ形状になった第１の接触素子６が、第１の閾値を上回った際に、第２の接触素子７に電気的に接触する。その場合には、電流はもはや、バッテリセル１の内部の、当該バッテリセル１の化学的に活性の部分を介してではなく、セルハウジング２を介して、陽極から陰極へと流れる。
【００２６】
その際に、第１の閾値を上回った際に第１の接触要素６が第２の接触要素７に電気的に接触する領域が、第１の接触要素６の接触領域であり、即ち図１では、第２の接触領域７によって覆われる、第１の接触要素６の領域である。この接触領域の外に、図に示されるバッテリセル１の第１の接触要素６は、２つの破損予定箇所８を有する。セルハウジング内圧が、第１の閾値よりも大きい第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、破損予定箇所８で第１の接触要素６が開き、従ってセルハウジング開口部９が部分的に解放されるように、破損予定箇所８は形成される。好適には、第２の閾値は０．４ＭＰａである。
【００２７】
図２では、バッテリセルの正常動作時の本発明に係るバッテリセル１の一実施例の断面図が示されている。ここでは、セルハウジング内圧がほぼ周囲圧力に対応し、即ち特に、セルハウジング内圧と周囲圧力との差分値が第１の閾値よりも小さい。図２から分かるように、バッテリセル１のセルハウジング２は、側壁２’と、セルハウジングカバー２’’と、を有する。セルハウジングは、特に外部の影響から、特に湿気から所謂ゼリーロール１２を護る。図２にさらに概略的に示されるように、バッテリセル１の第１のセル端子３は、バッテリセル１の陽極と電気的に接続されている。バッテリセル１の第２の第２のセル端子４は、バッテリセル１の陰極と電気的に接続され、かつ、絶縁要素５によって、バッテリセル１のセルハウジングカバー２’’に対して電気的に絶縁されている。ゼリーロール１２と第１のセル端子３との間には、安全装置１０が組み込まれ、この安全装置１０によって有利に、過電圧保護部としての機能において第１の接触要素６に短絡電流が流れた場合に当該第１の接触要素６が破壊されることが防止される。
【００２８】
図２からさらに分かるように、示されるバッテリセル１では、セルハウジングの開口部に、即ちセルハウジングカバー２’’の開口部に第１の接触要素６が組み込まれており、その際に、第１の接触要素６は、本実施例では導電性の膜である。第１の接触要素６は、セルハウジングカバー２’’と電気的に接続されている。図２に示される正常動作の際には、第１の接触要素６は、バッテリセル１のセルハウジングの内部に向かって凸となるアーチ形状を成している。第１の接触素子６は、セル端子４と電気的に接続された第２の接触要素７から間隔が隔てられており、その際、第２の接触要素７は、本実施例では導電性の接触ブリッジである。図２でさらに概略的に示されるように、バッテリセル１は、セルハウジング開口部９の領域で脱ガス管路１１に接続されている。
【００２９】
図３及び図４は、正常動作とは異なる図２のバッテリセル１を示している。ここでは、セルハウジング内圧は、象徴的に矢印１３で示されている。
【００３０】
図３は、セルハウジング内圧１３が第１の閾値の分だけ、特に０．２ＭＰａの閾値の分だけ周囲圧力を上回る際のバッテリセル１を示している。セルハウジング内圧１３の上昇によって、セルハウジングカバー２’’の開口部９に組み込まれた第１の接触要素６は、外に向かって凸をなるアーチ形状をなし、従って、第１の接触要素６の接触領域が第２の接触要素７に電気的に接触し、これにより、バッテリセル１の陽極と陰極との間に短絡が生じる。
【００３１】
図４は、セルハウジング内圧の更なる別の上昇時のバッテリセル１を示し、ここでは、セルハウジング内圧は、第１の閾値よりも大きい第２の閾値の分だけ、周囲圧力を上回っている。特に、第２の閾値が０．４ＭＰａであることが構想される。図４に示されるように、第１の接触要素６は引き続き第２の接触要素７に接触し、従って、第２のセル端子４は、セルハウジングカバー２’’と引き続き電気的に接続され、これにより、バッテリセル１のセルハウジングと電気的に接続されている。さらに、第２の閾値を上回ったことによって、第１の接触要素６で破損予定箇所が開き、これにより、第１の接触要素６に開口部１４が形成され、セルハウジング開口部９が部分的に解放される。その際に、バッテリセル１のセルハウジング内で発生したガスが、この開口部１４を介してバッテリセル１のセルハウジングから逃される。
【００３２】
第２の閾値を上回った結果として第１の接触要素６の破損予定箇所８が開いた後の、バッテリセル１の内部で発生したガスの、セルハウジング２からの排流の例が、図５に示されている。ここでは、第１の接触要素６の破損予定箇所８が開くことによって、第１の接触要素６に開口部１４が形成され、この開口部１４によって、セルハウジング開口部９が部分的に解放される。この開いた破損予定箇所８から逃されるガス、又は、高圧が掛かって破損予定箇所８が開いたことにより形成された開口部１４から逃されるガスが、図５では概略的に矢印１５で示されている。好適に、図２〜図４で概略的に示したように、バッテリセル１は排ガス管路１１に接して配置され、従って、流出したガス１５が、制御されて、セルハウジング開口部９から脱ガス管路を介して排流される。
【００３３】
本発明の図示されない有利な変形例によれば、バッテリセル１の第１の接触要素６はその外縁部に破損予定箇所を有し、従って、第２の閾値を上回った際には、第１の接触要素６がセルハウジング開口部９から完全に外れ、セルハウジング開口部９が完全に解放されることが構想されうる。
【００３４】
図面に示され、図面との関連で解説された実施例は、本発明を解説するためのものであり、本発明は当該実施例に限定されない。
【図１】
2016537780.tif 000003
【図２】
2016537780.tif 000004
【図３】
2016537780.tif 000005
【図４】
2016537780.tif 000006
【図５】
2016537780.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月17日(2016.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルハウジング（２）と、
第１の極性を有する第１の電極と、
第２の極性を有する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に短絡を生じさせるための過電圧保護装置と、
を備えたバッテリセル（１）であって、
前記過電圧保護装置は、
前記セルハウジング（２）の開口部（９）に組み込まれた第１の接触要素（６）であって、前記第１の電極と電気的に接続された前記第１の接触要素（６）と、
前記第１の接触要素（６）から間隔を隔てて、
前記第２の電極と電気的に接続された第２の接触要素（７）と、
を含み、
前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記第１の電極と前記第２の電極との間に短絡を生じさせるために前記第２の接触要素（７）に電気的に接触するよう構成される、前記バッテリセル（１１）において、
前記第１の接触要素（６）はさらに、セルハウジング内圧（１３）が第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記セルハウジング（２）の前記開口部（９）を少なくとも部分的に開放するよう構成されることを特徴とする、バッテリセル（１）。
【請求項２】
前記第１の接触要素（６）は、前記第２の閾値が前記第１の閾値よりも大きいように、形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリセル（１）。
【請求項３】
前記第１の接触要素（６）は、前記第１の閾値が０．１ＭＰａ〜０．３ＭＰａの間に存在するように、形成されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項４】
前記第１の接触要素（６）は、前記第２の閾値が０．３ＭＰａ〜０．５ＭＰａの間に存在するように、形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項５】
前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が前記第２の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合に開くよう構成された少なくとも１つの破損予定箇所（８）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項６】
前記第１の接触要素（６）は、電気的な接触領域を有する膜であり、前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が前記第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記第１の接触要素（６）の前記接触領域が前記第２の接触要素（７）に電気的に接触するよう構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項７】
前記第１の接触要素（６）は膜であり、前記第１の接触要素（６）は、前記セルハウジング（２）の内部に向かってアーチ形状をなしており、かつ、前記第１の接触要素（６）は、セルハウジング内圧（１３）が上昇した際には外に向かってアーチ形状になり、従って、セルハウジング内圧（１３）が前記第１の閾値の分だけ周囲圧力を上回る場合には、前記第１の接触要素（６）は、外に向かってアーチ形状をなして前記第２の接触要素（７）に電気的に接触することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項８】
前記第１の接触要素（６）は膜であり、前記第１の接触要素（６）は、前記接触領域の外に少なくとも１つの破損予定箇所（８）を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載のバッテリセル（１）。
【請求項９】
前記バッテリセル（１）は、前記セルハウジング（２）の前記開口部（９）の領域で脱ガス装置（１１）に接続されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【請求項１０】
前記バッテリセル（１）は、セル内部の安全装置（１０）を有し、前記セル内部の安全装置（１０）は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に短絡を生じさせるために前記第１の接触要素（６）が前記第２の接触要素（７）に電気的に接触する場合に、前記過電圧保護装置を焼損から護ることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のバッテリセル（１）。
【国際調査報告】
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