(57)【要約】      （修正有）【課題】電池の寿命及び安全性を向上させた機械的及び熱的パッケージングシステムをフレキシブル素子と組み合わせた電池を提案する。【解決手段】フレキシブル密閉エンベロープに詰め込まれた電気化学セルによって形成される複数の電気エネルギー発電素子１を備え、さらに上記素子の機械的及び熱的な調節のためのシステムを備える電池において、上記調節システムが、熱伝導性物質からなる構造体９を形成し、上記構造体が、２つの縦長部材１０，１１と、上記縦長部材を接続する複数の交差部材１２を有し、各発電素子１を内部に有する交差部材ハウジング１３の間に形成し、上記構造体は、熱調節流体の循環路を有し、上記循環路は、それぞれ縦長部材１０，１１に設けられた上流チャンネル１４と下流チャンネル１５の２つと、各交差部材１２に設けられた通路１６とを有し、上記通路は上流チャンネル１４と下流チャンネル１５と流体連絡していることを特徴とする。【選択図】図２
2009252746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル密閉エンベロープ（３）に詰め込まれた少なくとも１つの電気化学セル（２）によって形成される複数の電気エネルギー発電素子（１）を備え、さらに上記素子の機械的及び熱的な調節のためのシステムを備える電池において、
上記調節システムは、熱伝導性物質からなる構造体（９）を形成し、
上記構造体は、２つの縦長部材（１０，１１）と、上記縦長部材を接続する複数の交差部材（１２）とを有し、
各発電素子（１）を内部に有する交差部材ハウジング（１３）を上記交差部材の間に形成し、
上記構造体は、熱調節流体の循環路を有し、
上記循環路は、それぞれ縦長部材（１０，１１）に設けられた上流チャンネル（１４）及び下流チャンネル（１５）の２つと、各交差部材（１２）に設けられた通路（１６）とを有し、
上記通路では、各側面がそれぞれ上流チャンネル（１４）及び下流チャンネル（１５）と流体連絡していることを特徴とする電池。
【請求項２】
上記交差部材（１２）は、それらの間にハウジング（１３）が形成されるように縦方向に隣接し、
上記上流チャンネル（１４）と下流チャンネル（１５）とは、それぞれ縦長部材（１０，１１）において縦方向に伸びていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
発電素子（１）は、交差部材（１２）に粘着接合されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
上記構造体（９）は、モジュール（１８）の密閉結合により形成され、
上記モジュールは、それぞれにチャンネル部（１４，１５）が形成される縦長部材（１０，１１）の２つの部分と、両端部にそれぞれ縦長部材（１０，１１）が結合され、且つ上記チャンネル部と流体連絡する通路（１６）を有する交差部材（１２）とを備え、
通路（１６）の各端部にそれぞれ上流チャンネル（１４）と下流チャンネル（１５）とが形成されるように、上記チャンネル部（１４，１５）が流体連絡するように、上記モジュールの結合が行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
【請求項５】
上記交差部材（１２）は、縦長部材（１０，１１）を形成する中空フレーム（１９）に各側面が固定される中空プレート（２１）を備える、請求項４に記載の電池。
【請求項６】
モジュール（１８）が雄中空フレーム（１９ａ）と雌中空フレーム（１９ｂ）とを有し、
上記雌中空フレームを上記中空フレームにはめ込むことによってモジュールの結合を行うことを特徴とする、請求項５に記載の電池。
【請求項７】
２つの雄中空フレーム（１９ａ）を有する第１タイプのモジュール（１８ａ）と、２つの雌中空フレーム（１９ｂ）を有する第２タイプのモジュール（１８ｂ）とを備え、
上記構造体（９）は、各タイプのモジュール（１８ａ、１８ｂ）を交互にはめ込むことにより形成されることを特徴とする、請求項６に記載の電池。
【請求項８】
各モジュール（１８）が雄中空フレーム（１９ａ）と雌中空フレーム（１９ｂ）とを有し、
上記構造体（９）は、上記モジュールをそれぞれが対向する方向にはめ込むことにより形成されることを特徴とする、請求項６に記載の電池。
【請求項９】
エンベロープ（３）の周辺の少なくとも一部が、上記エンベロープの内側で過圧が発生した場合に断裂領域（２９）を形成する、機械的にもろい部分を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１０】
上記断裂領域（２９）が排出チャンネルと連絡していることを特徴とする、請求項９に記載の電池。
【請求項１１】
上記調節システムはまた、ポリマー樹脂からなる構造マトリックス（２８）を備え、
上記マトリックスは、発電素子（１）を被覆するため、少なくとも部分的にハウジング（１３）に詰められることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１２】
各モジュール（１８）は、交差部材（１２）の各側面に粘着接合された１対の発電素子（１）を備え、
上記素子は少なくとも部分的に、構造マトリックス（２８）によって被覆されることを特徴とする、請求項３、４、または１１に記載の電池。
【請求項１３】
流体を上流チャンネル（１４）に供給する手段と、
流体が交差部材（１２）を通過した後、下流チャンネル（１５）における流体（２５）を排出する手段と、
を備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１４】
各交差部材（１２）の通路（１６）が、上流チャンネル（１４）によって平行に備えられることを特徴とする、請求項１３に記載の電池。
【請求項１５】
内部に構造体（９）と発電素子（１）とが配置される密閉容器（１７）を備え、
上記容器の内側に真空状態を作ることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に電機あるいはハイブリッド自動車、すなわち、駆動輪を駆動する熱エンジンと組み合わされる駆動輪、あるいはその他の駆動輪を駆動する電気モーターを有する自動車のトラクションを与える電池に関する。
【０００２】
特に、本発明は、トラクションチェーンが完全に充電される限りは走行するであろう熱車両の高いハイブリッド性に適用される。この場合、電池は加速段階で車両を単に補助するのみでなく、多少の距離ならば独立して車両を走行させることもできる。
【背景技術】
【０００３】
ここでとりあげる適応分野に必要とされる電力やエネルギーのレベルを保障するのに、複数の電気エネルギー発電素子を有する電池を作る必要がある。
【０００４】
しかしながら、これらの素子が充電および放電されると、熱を発生してしまい、制御しなければ、素子の寿命を短くしてしまうという影響を及ぼす場合もあり、極端な状態のもとでは、素子の化学部品の熱上昇の危険性を招来するものであり、結果、電池の劣化をもたらす。
【０００５】
従って、電池の性能や寿命を最適化するため、素子のサーマルコンディショニング（熱調節）システムが電池と一体化される。特に、熱調節システムは、熱調節液の循環路を有していてもよく、該循環路は必然的に発電素子の周辺に形成される。
【０００６】
さらに、予想される自動車への適応において、当該システムの有効性は高くなければならない。それは、熱散逸ピーク（thermal dissipation peak）は、電流密度とその変化に依存するからであり、特に、高加速時、回生ブレーキ時、電池の急速な放電時、あるいは電気モードでの高速道路機能などの場合には、熱散逸ピークは非常に高い値に達することがある。
【０００７】
発電素子は従来、例えばリチウムイオンあるいはリチウムポリマータイプの、少なくとも１つの電気化学セルを有し、連続してカソード及びアノードの役割を果たす電気活性層を積層することにより形成されるものであり、上記層は電解液を介して接触している。
【０００８】
これらの電気化学セルは、外部の衝撃から保護するため、一般的に、硬い密閉された容器に詰め込まれている。特に、積み重なった層を曲がりくねらせた後でカバーの溶接により閉じることができるカップを形成するために、これらの容器は深絞り金属シート（deep down metal sheet）から作製されることがある。
【０００９】
この種の詰め込みにはいくつかの欠点があり、それは、コスト高に加え、金属カップの電極の少なくとも１つを電気的に絶縁する必要があることや、素子の過充電あるいは過熱が起こった場合に圧力を解除する放電バルブを追加する必要があることなどが挙げられる。
【００１０】
これらの欠点を解決するため、密閉したフレキシブルなエンベロープに、平らな電気活性層の積層体を詰め込むことによって発電素子を形成することが提案されている。さらに、この種の発電素子は典型的には、熱調節液との交換表面を増やすように多角的な形状を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このようなエンベロープでは、素子の機械的強度は著しく低下してしまい、自動車産業における現在の制約に逆行することとなり、特に、衝突に関してそうである。
【００１２】
さらに、特に層が互いに動くことにより、積層体は変形しやすい。特に、リチウムイオン挿入率によってアノードになったりカソードになったりする活性材料の容積の変化によって、このような変形が起こりうる。
【００１３】
これらの動きによって、層間接触抵抗が変化し、その変化によって、早期老朽化、活用できるエネルギーの制限、熱上昇の引き金となる危険が生じうる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、発電素子を使用する際の有利な点と、電気化学反応及び直面する自動車産業上の制約、特に衝突に関する自動車産業上の制約といった観点から、電池の寿命及び安全性を向上させた機械的及び熱的パッケージングシステムをフレキシブル素子と組み合わせた電池を提案することにより、従来技術を改良させることである。
【００１５】
この目的を達するため、本発明は、フレキシブル密閉エンベロープに詰め込まれた少なくとも１つの電気化学セルによって形成される複数の電気エネルギー発電素子を備え、さらに上記素子の機械的及び熱的な調節のためのシステムを備える電池において、上記調節システムが、熱伝導性物質からなる構造体を形成し、上記構造体が、２つの縦長部材と、上記縦長部材を接続する複数の交差部材とを有し、各発電素子を内部に有する交差部材ハウジングを上記交差部材の間に形成し、上記構造体は、熱調節流体の循環路を有し、上記循環路は、それぞれ縦長部材に設けられた上流チャンネル及び下流チャンネルの２つと、各交差部材に設けられた通路とを有し、上記通路は、各側面がそれぞれ上流チャンネル及び下流チャンネルと流体連絡していることを特徴とする電池を提案する。
【００１６】
本発明のその他の特徴や優れた点は、添付の図面による以下の説明で明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態に係る電池の部分的断面図であり、特に発電素子の配置とともに、機械的及び熱的パッケージングシステムの構造体を示すものである。
【図２】図２は、図１の電池の部分的斜視図であり、結合されたバスバーと電子カードとともに、発電素子を分解図として示すものである。
【図３】図３は、図１の電池の横断面図であり、保護容器に配置された構造体を示すものである。
【図４】図４は、図１の電池の縦方向部分断面図であり、保護容器に配置された構造体を示すものである。
【図５】図５は、図１に係る電池の電気化学セルの縦方向断面図である。
【図６】図６は、図１に係る電池の構造体の１つのモジュールの斜視図である。
【図７】図７は、図６に係る２つのモジュールの間の発電素子の構成を示す分解斜視図である。
【図８】図８は、図７に係る発電素子の斜視図であり、構造マトリックスによる上記素子の被覆加工を示すものである。
【図９】図９は、実施形態に係るハウジングに配置される発電素子を、正面図（図９における（ａ））、Ａ−Ａ断面図（図９における（ｂ））、及び変形に係るＡ−Ａ断面図（図９における（ｃ））に示す。
【図１０】図１０は、排出チャンネルとつながっている断裂領域を示す拡大図である。
【図１１】図１１は、本発明の１つの実施形態に係る電池のための単一構造体の斜視図である。
【図１２】図１２は、交互のはめ込みにより構造体を形成するための２種類のモジュールの斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２に係るモジュールの断面図であり、上記モジュールは１対の発電素子と構造マトリックスとを有する。
【図１４】図１４は、図１３に係るモジュールの交互のはめ込みの断面図であり、この断面は発電素子（図１４における（ａ））と上流チャンネル（図１４における（ｂ））のそれぞれを示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書において、「配置」と「空間」という言葉は、図１に示す電池の配置を参照して使用する。しかし、電池を密閉することで、異なる方向にその配置を認識することもできる。
【００１９】
これらの図に関連して、以下に、フレキシブル密閉エンベロープ３に詰め込まれる少なくとも１つの電気化学セル２から形成される電気エネルギー発電素子１を備える電池について説明する。特に、電気化学セル２は、リチウムイオンあるいはリチウムポリマータイプのものである。
【００２０】
電池は、より詳細にはモーター車両トラクション電気モーターに電力を供給するものであり、電気車両に適用するか、電気／熱ハイブリッドタイプに適用するかのいずれかである。しかしながら、本発明に係る電池は、他の運送形態における電気エネルギーの蓄積へ適用することも可能である。また、本発明に係る電池は、風車など、据え付け型に適用することも有利に行うことができる。
【００２１】
図５に関して、電気化学セル２は、多面的形状を有し、平らに積層された、カソード及びアノードとしてうまく機能する電気活性層４を備え、上記層は電解液を介して接触している。さらに、エンベロープ３の上面を越えて、２つの端子５が伸びていて、上記セルの電気的接続が可能となっている。
【００２２】
エンベロープ３は、２つのシートと、互いに熱溶接される上面６と側端部７と、上記エンベロープの底面を形成するように折り曲げられる底面端部８とを備える。特に、シートは、多層フィルムが電気活性層における積層体の周辺に配置されるように形成され、上記シートは上記積層体を囲み、特に、熱溶接の前にエンベロープ３の内側を真空状態にする。
【００２３】
さらに、電解液及び溶剤の作用に対抗するためにフィルムが最適化され、上記熱溶接は、電気化学セル２の寿命を確保するため空気及び湿気の作用に対抗するよう構成されている。これは、リチウムイオンあるいはリチウムポリマーセルの化学反応は水と空気に敏感であり、早すぎる酸化を促し、エンベロープ３の内部抵抗および内側の圧力の増加につながるからである。
【００２４】
上記電池は、発電素子の機械的及び熱的パッケージング用システムを備え、上記システムにより、まず、上記素子の温度を調節することが可能であり、第二に、素子を補強構造の中に保持することが可能である。従って、上記システムは、電池が直面する温度に関するリスクにおける電気的安全性をもたらし、最適な温度範囲で電池を機能させ、衝突のリスクに関する安全性を実現する。これらの問題は、特に考えられる適応分野において固有の問題である。
【００２５】
機械的パッケージングを提供するため、上記システムは、特に、軽量であるという長所を有するアルミニウムなどの金属など、導電性物質からなる構造体９を形成する。「構造」は、構造体９が、特に自動車産業における現在のテスト衝突における制約のみならず、自動車において電池が受ける機械的ストレスの他の形態に対する、発電素子１の機械的強度を提供することを意味している。
【００２６】
構造体９は、２つの縦長部材１０及び１１を有し、これらは縦長に伸び、電池のそれぞれの側面に沿って配置される。構造体９はまた、上記縦長部材を接続しつつ横に伸びる複数の交差部材１２を、それぞれ発電素子１が配置される交差部ハウジング１３の間に形成されるように備えている。
【００２７】
さらに、熱調節を行うために、構造体３は、熱調節液の循環路を有し、上記循環路は、縦長部材１０、１１においてそれぞれ形成された上流チャンネル１４及び下流チャンネル１５の２つのチャンネルと、各交差部材１２に形成された通路１６とを有し、上記通路は、各側面において、それぞれ上流チャンネル１４及び下流チャンネル１５と流体連絡している。従って、交差部材１２は、発電素子１間に熱交換を生じさせ、同じチャンネル１４及び１５のうちの１つが、全ての交差部材１２における通路１６の流体の供給及び放出をそれぞれ行う。
【００２８】
ここに説明する実施形態において、交差部材１２は縦方向に隣接し、それらの間にハウジング１３を形成し、上流チャンネル１４及び下流チャンネル１５はそれぞれ縦長部材１０及び１１において縦方向に伸びる。さらに、１つのハウジング素子１３は、２つの隣り合う交差部材１２の間に形成される。
【００２９】
さらに、電池には、特にプラスチックからなり、構造体９と発電素子１とを配置する流体密性容器１７を設けることができ、上記容器は車両に搭載可能なように構成されている。さらに、熱絶縁性及び発電素子の寿命を、素子上における空気及び湿気の循環を制限することによって向上させるため、容器１７の内部を真空状態とすることができる。
【００３０】
上記電池はまた、上記流体を循環させ、発電素子の熱調節を行うための機器（図示せず）を備える。例えば、閉じた循環路の流体を加圧するポンプや、熱交換機なども考えられる。
【００３１】
より正確には、上記電池は、上流チャンネル１４に流体を供給する手段と、流体が交差部材１２を通過した後で、流体を下流チャンネル１５から放出する手段とを備える。特に、各交差部材１２の通路１６は、１つの上流チャンネル１４に平行して備えることができ、各交差部材１２を通過する流体が、前もって他の交差部材１２を通過する必要なく、直接上流チャンネル１４から供給される。その結果、熱交換機の連続に関わる熱の蓄積を避け、優れた均一性を実現する。
【００３２】
上記流体は、気体、特に空気、あるいは液体、特に低蒸気圧の誘電液、あるいは水（グリコール酸も考えられる）などでもよい。熱調節手段は、加熱及び放熱の両方を行い、最適な温度操作範囲において発電素子１を維持する。特に、調節システムにより、素早く効果的に、電池において加熱あるいは放熱を行うことが可能であり、使用状況に関係なく、熱規制を確実に行うことができる。
【００３３】
特に図６〜７及び１２〜１４に示す実施形態によると、構造体９は、モジュール１８の密閉結合によって形成することができる。従って、モジュール１８と発電素子１の数とを調節することにより、特に簡便に電池の電力を調節することができる。
【００３４】
このため、モジュール１８は、それぞれにチャンネル部１４，１５が形成される縦長部材１０，１１の２つの部分と、両端部にそれぞれ縦長部材１０，１１が結合され、上記チャンネル部と流体連絡する通路１６を有する交差部材１２とを備える。
【００３５】
上記モジュールの結合は、通路１６の各端部にそれぞれ上流チャンネル１４と下流チャンネル１５が形成されるように、上記チャンネル部１４，１５が流体連絡するように、構成されている。
【００３６】
図１１に示す変形において、構造体９は単一の部材でもよく、例えば、内部に発電素子１が配置されたハウジング１３を形成する輪郭溶接構造を形成するものであってもよい。特に、縦長部材と交差部材、及び一体化されたチャンネル及び流路の構成は、モジュラー体と関連して以下に説明するものと同様な構成であってもよい。この単一部材構造には、特に、電池の容積の変更にかかる膨大な出費を避けることが可能な輪郭部を使用するという有利な点がある。
【００３７】
図６〜７及び１２〜１４において、交差部材１２は、縦長部材１０、１１の部分を形成するフレーム１９のそれぞれの側面にて固定される中空プレート２１を備え、上記フレームは、内側のチャンネル部１４，１５を形成するために中空となっている。より具体的には、フレーム１９の端部を通るスロット２０に、プレート２１の側端部が挿入され、プレート２１の内側をフレーム１９の内側と連絡する。フレーム１９の空洞は矩形部を有し、プレート２１の空洞は、流体が１つのフレーム１９から他方のフレーム１９へ横断するように循環する通路１６を形成するチャンネルをそれらの間に形成する横断リブ２２を備える。
【００３８】
さらに、２つの隣接する交差部材１２の間にハウジング１３を形成するため、フレーム１９の厚さはプレート２１の厚さより大きい。また、発電素子１との熱交換を促進し、電池の小型化に貢献するため、中空プレート２１の厚さは、例えば約０．５mmに限定される。
【００３９】
図７は、図６に係るモジュール１８の縦長積層体の設計を示すが、隣接するフレーム１９のそれぞれの面が互いに隣接するようにし、プレート２１の各側面に縦長のチャンネル１４、１５を形成する。さらに、モジュール１９間の流体不透は、フレーム１９の面の間にシール２３を設けることによって達成される。
【００４０】
次に、モジュール１９は互いに結合され、特に、フレーム１９に結合手段が形成される。図７に示す実施形態において、フレーム１９に備えられる開口部をスクリューで貫通することによって、結合が行われる。さらに、プレート２４は、モジュール１９の積層体の各端部において結合され、チャンネル１４，１５を閉じ、各プレートには、流体供給・回復手段２５が備えられる。
【００４１】
図示しない変形において、モジュールは、各側面において開口部が取り囲む中央部分を有するようにプレスされたプレートを備えていてもよく、他のプレートは、中央部分に固定され、上記プレートの間に流路を形成する。
【００４２】
図１２〜１４の実施形態によれば、モジュール１８は、雄中空フレーム１９ａと雌中空フレーム１９ｂとを有し、上記雌中空フレームを上記雄中空フレームにはめ込むことによりモジュールの結合を行う。
【００４３】
より具体的には、雄中空フレーム１９ａの空洞の大きさは、雌中空フレーム１９ｂの外径と等しく、これにより上記雌フレームは上記空洞にはめ込むことができ、チャンネル部１４，１５を流体連絡させる。
【００４４】
特に、これにより構造体９を作製することが可能であり、構造体９は、経時的にスクリューがゆるむ危険性がなく、自動車の振動ストレスに対する抵抗に都合のよい高い剛性を有し、本質的に流体不透性を有し、長期にわたる抵抗については改善の余地があり、厳しい機械的ストレスを受けている間は密閉性の有効性を保障することの難しいシールの追加を必要とせず、スクリューを追加する必要なく小型且つ軽量で、組み立て時間を大幅に短縮するものである。
【００４５】
モジュール１８の解体を可能にするため、特定の道具（例えば車輪引き抜き型のもの）を、上記モジュールを切断するのに充分なトラクションをアセンブリに与えるのに使用できる。さらに、フレーム１９の間の界面においてプラスチックリング４１を有利に追加することができる。これは、例えば各解体後の切断により除去されるものであり、これにより再組み立て後の構造体の機械的品質を再び保証する新しい部材と交換できる。
【００４６】
ここに示される実施形態は、２つの雄中空フレーム１９ａを有する第１タイプのモジュール１８ａと、２つの雌中空フレーム１９ｂを有する第２タイプのモジュール１８ｂとを備え、上記構造体９は各タイプのモジュール１８ａと１８ｂとを交互にはめ込むことにより形成される（図１４参照）。
【００４７】
図示しない変形において、各モジュール１８は、雄中空フレーム１９ａと雌中空フレーム１９ｂとを有し、上記構造体９は、上記モジュールをそれぞれ対抗する方向にはめ込むことによって形成される。
【００４８】
ここに示される実施形態において、発電素子１は、互いに固定され、特に、一方と他方とを粘着接合して固定された、図５に係る２つの電気化学セル２を有し、各端子５は平行に溶接される。
【００４９】
さらに、発電素子１は、特に熱接着剤により、交差部材１２と接合させることができ、これにより上記素子と上記交差部材との間の熱伝達を補助しつつ、ハウジング１３における発電素子１の機械的保持を向上させることができる。さらに、発電素子１を、電気活性層４が互いに対して移動することを制限するようにハウジング１３中に構成することができる。
【００５０】
図２に示すように、電池の電子パッケージングは、特に発電素子１の端子５が溶接されるバスバー２６を設けることにより達成でき、上記バスバーは、フレーム１９に固定される。さらに、発電素子１の電子カード２７は、特にいくつかの隣接する発電素子１に共通する電子カード２７を設けることによって、バスバー２６と結合することができる。
【００５１】
パッケージングシステムはまた、ポリマー樹脂からなる構造マトリックス２８を有し、上記マトリックスを少なくとも部分的にハウジング１３に詰め、上記発電素子１を被覆加工する。従って、発電素子１は、マトリックス２８によって構造体９において保持され、これはまた、全体の機械的強度に貢献するものである。
【００５２】
さらに、マトリックス２８は、発電素子１の変形を制限する役割を持ち、それゆえ内部強度の向上にもつながるものである。マトリックス２８はまた、エンベロープ３の流体不透性に貢献するものであり、それゆえ、外的環境（湿気の混入や電解液の漏れ）に対して電気活性層４を保護することにも貢献する。
【００５３】
さらに、マトリックス２８は、発電素子１と流路を循環する流体の間の熱伝達を行う機能も実現させるため、熱導電性とすることができ、そして／または上記素子間の電気的安全を確保する機能のため、電気的に絶縁する。熱伝達については、重要な特徴は伝導力であり、これはマトリックス２８の熱伝導率とその厚さの比である。１つの実施形態において、マトリックス２８は、約１Ｗ／ｍ／℃の熱伝導率と、約２ｍｍの厚さとを有する。
【００５４】
マトリックス２８のポリマー樹脂として、構造的特性と、特に電池の剛性を高め、電池における発電素子１の保持に都合のよい接着剤を有する全ての種類のポリマー物質を用いることができる。上記接着剤は、例えば、エポキシ、シリコーン、ポリウレタン、あるいはアクリル系に属するもので、熱伝導特性を有する無機成分を加えることのできるもので、Al2O3、AlN、MgO、ZnO、BeO、BN、Si3N4、SiC及び／またはSiO2などである。１つの実施形態の例において、３Ｍ社のタイプリファレンス２６０５の２成分エポキシ樹脂を使用することができる。
【００５５】
それを使用するため、発電素子１をハウジング１３に配置した後、流体樹脂を上記ハウジングの中に配置し、構造マトリックス２８を形成するため、上記樹脂を固化する。電池の再生利用可能性を高めるため、移動性の物質を含むプライマーのコーティングを発電素子１の表面に塗布することができる。この移動性物質は、低結合層を生成するために１つの接続界面上を移動できることが必要である。この移動は、熱活性によって可能であるが、これはまた結合したアセンブリを解体することも可能とする。この移動性物質はまた、プライマーにおいて使用可能であり、樹脂そのものにおいても使用可能である。この移動性物質は、例えばポリオレフィンでもよく、あるいはより詳細にはＰＴＳＨ（パラ-トルエンスルフォヒドラジン）でもよく、これは特にWO-2004/087829に説明されているように、加熱により分離を行うものとして知られている。
【００５６】
さらに、マトリックス２８は、発電素子１の温度条件を向上させる温度範囲において相変化特性を有することができる。さらに、マトリックス２８はまた、自己消火特性を有することができる。
【００５７】
図１２〜１４の実施形態において、各モジュール１８は、接着剤４２の層を介して、交差部材１２の各側面にそれぞれ結合された１対の発電素子１を含み、上記素子は構造マトリックス２８により少なくとも部分的に被覆される。さらに、１対の素子１は、例えば接続部にねじ込まれた接続びょう４０を有する中間バスバーと接続することによって、直列あるいは並列に電気的に接続される。
【００５８】
図８に関して、エンベロープ３の周辺の少なくとも一部は、エンベロープ３の内側に過圧が発生した場合には断裂領域２９を形成する、機械的にもろい部分を有している。従って、熱上昇や短絡の場合、発電素子１から発生される余剰ガスが、上記素子の外へ局所的な断裂を通じて放出され、これらのガスは断裂領域２９とつながっている放出チャンネルを通じて電池から放出され、上記放出チャンネルは、容器１７に形成されるバルブ３０を備える（図１０参照）。
【００５９】
過圧の放出により、電池の熱上昇につながりかねない付加的過熱を防ぐことができる。さらに、発電素子１が、内部抵抗の増加を減らし、寿命の向上を可能とする堅固な環境にある場合、ガスを放出させてしまう可能性は、さらに重要なこととなってくる。
【００６０】
ここに示される実施形態において、底面８の周辺の側端部７に位置する断裂領域２９を形成するように、エンベロープ３の周辺部分は樹脂に被覆されておらず、この補強は屈曲を行うことによってなされる。さらに、エンベロープ３の底面には、樹脂の被覆はなされていない。変形において、図示しないが、例えばエンベロープ及び／または樹脂を折り込むことによって、あるいはエンベロープ３を全体的に囲む樹脂の被覆の厚さを局所的に薄くすることによって、断裂領域を機械的に形成することができる。
【００６１】
図９に関して、発電素子１は、互いに固定された２つの電気化学セル２を備える。図９ｂにおいて、発電素子１は交差部材１２と接合され、被覆の間、マトリックスフィルム２８が電気化学セル２を互いに固定する。本実施形態において、非常に薄い接着剤を発電素子１と交差部材１２との間に位置させる。従って、熱伝導率はまた厚さに依存するので、仮に接着剤の熱伝導があまりよいものでなかったとしても、発電素子１と交差部材１２との間における熱交換を確実にすることができる。
【００６２】
図９ｃにおいて、あらかじめ電気化学セル２を互いに接合し、マトリックス２８は発電素子１と交差部材１２との隙間を埋める。本実施形態において、発電素子１と交差部材１２との間に配置されるマトリックス２８は大きな厚みを有するので、良好な熱伝導率を有するマトリックス２８を使用することができる。
【００６３】
本発明によれば、電池における温度の優れた均一性によって、発電素子１間の均衡の度合いを向上させることと、寿命を損ねることなく発電素子１の内部抵抗をできるだけ減じるためにかなりの正確さで電池の熱調節をすることとが可能である。熱管理を最適化すると、さらに発電素子１を追加しなくても、電池のエネルギーと電力を増大させることができる。
【００６４】
さらに、上記調節システムは、熱上昇現象の拡大につながるおそれのある割合で隣接する発電素子１に伝達される熱が過剰となることなく、熱パッケージングからの熱エネルギーを散逸させることができる。このように熱を制限する役割により、電池全体に熱上昇の危険性が広がることを防止することができ、これは高エネルギー電池には非常に重要なことである。
【００６５】
さらに、上記パッケージングシステムは、チャンネル１４，１５、あるいは通路１６を塞いでしまう危険性がなく、熱湯で機能することができる。これは、電池の保護においては非常に有利である。これは、発電素子１の出火や熱上昇の場合、水の蒸発現象によって電池の温度を一定の値に維持することができ、広範な上昇現象の発生を防ぐからである。この蒸発温度は、用いられる流体の性質に依存し、それが水であるか、あるいはより低い沸点の流体であるかに依存する。
【図１】
2009252746.tif 000003
【図２】
2009252746.tif 000004
【図３】
2009252746.tif 000005
【図４】
2009252746.tif 000006
【図５】
2009252746.tif 000007
【図６】
2009252746.tif 000008
【図７】
2009252746.tif 000009
【図８】
2009252746.tif 000010
【図９】
2009252746.tif 000011
【図１０】
2009252746.tif 000012
【図１１】
2009252746.tif 000013
【図１２】
2009252746.tif 000014
【図１３】
2009252746.tif 000015
【図１４】
2009252746.tif 000016