(57)【要約】  本発明に係るガルバニセル（１）は、ほぼ角柱形の電極積重物（６）と電解質とハウジングとを備える。ハウジングは、電極積重物を少なくとも部分的に取り囲むよう意図されている。電極積重物は多層で形成されており、少なくとも１つのアノード層（２）とカソード層（３）とセパレータ層（４）とを備える。セパレータ層（４）は、少なくとも部分的にアノード層（２）とカソード層（３）との間に設けられている。セパレータ層（４）は、電解質を少なくとも部分的に受容する。少なくとも１つのアノード層（２）と、少なくとも１つのカソード層（３）と、少なくとも１つのセパレータ層（４）とは、特に少なくとも１つの分離可能な接合装置によって、少なくとも１つの接合領域において分離可能に互いに接合されているよう、意図されている。
2012522340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ角柱形の電極積重物（６）と電解質と、前記電極積重物（６）を少なくとも部分的に取り囲むよう意図されているハウジング（５）とを有するガルバニセル（１）であって、
前記電極積重物（６）は多層で形成されており、かつ少なくとも１つのアノード層（２）とカソード層（３）とセパレータ層（４）とを備え、少なくとも１つの前記セパレータ層（４）は、少なくとも部分的にアノード層（２）とカソード層（３）との間に設けられており、少なくとも１つの前記セパレータ層（４）は、前記電解質を少なくとも部分的に受容し
少なくとも１つの前記アノード層（２）と、少なくとも１つの前記カソード層（３）と、少なくとも１つの前記セパレータ層（４）とは、特に少なくとも１つの分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）によって、少なくとも１つの接合領域（７，７ａ）において分離可能に互いに接合されているよう、意図されていることを特徴とするガルバニセル（１）。
【請求項２】
前記ハウジング（５）は、少なくとも領域的に前記電極積重物（６）に当接し、かつ、
前記ハウジング（５）は、特に封着領域（８）において特に材料接続的に前記電極積重物（６）と接合されており、および／あるいは、
前記ハウジング（５）は、少なくとも１つの薄部（１４）を備えることを特徴とする請求項１に記載のガルバニセル（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの分離可能な前記接合領域（７，７ａ）もしくは少なくとも１つの分離可能な前記接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、所定の条件で分離するよう意図されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のガルバニセル（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの分離可能な前記接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、前記ハウジング（５）に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの分離可能な前記接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、少なくとも１つの端子接触部（１２，１２ａ）および／あるいはフレーム要素（１３）を備え、該フレーム要素（１３）は、前記電極積重物（６）を少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項６】
所定の条件で前記ハウジング（５）を開放するよう意図されている、少なくとも１つの開放装置（１５，１５ａ、１５ｂ）が、前記ハウジング（５）に配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項７】
前記電極積重物（６）は、少なくとも１つの境界縁部を備え、かつ、前記電極積重物（６）は、特に分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）によって、少なくとも部分的に前記境界縁部に沿って分離可能に接合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項８】
前記ガルバニセル（１）には、少なくとも１つの測定装置（１６）および／あるいは少なくとも１つの冷却装置（１１）が配設されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項９】
前記セパレータ層（４）が、導電性のない繊維から成るフリースによって形成されており、該フリースは少なくとも１つの側が、無機質の材料でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項１０】
前記ガルバニセル（１）は、分離可能な接合領域（７，７ａ）もしくは分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）を分離するための少なくとも１つの手段（１６）を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記セパレータが、材質を透過させる担体、好適には部分的に材質を透過させる、すなわち、少なくとも１つの材料に対してほぼ透過性があるが、少なくとも１つの別の材料に対してはほぼ透過性がないような担体から成り、
該担体は少なくとも１つの側が、無機質の材料でコーティングされており、
材質を透過させる担体として好適には、好適には不織のフリースとして構成されている有機質の材料が用いられ、
該有機質の材料は、好適にはポリマーと特に好ましくはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）を備え、
前記有機質の材料は、好適には−４０度〜２００度の温度範囲でイオンを伝導する、無機質の、イオン伝導性のある材料でコーティングされており、
前記無機質の、イオン伝導性のある材料は、好ましくは、ジルコニウム、アルミニウム、リチウムの少なくとも１つの元素の、酸化物、リン酸塩、硫酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩のグループの少なくとも１つの化合物、特に好ましくは酸化ジルコンであり、
前記無機質の、イオン伝導性のある材料は、好ましくは、最大直径が１００ｎｍより小さい粒子を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項１２】
特に少なくとも１つの分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）によって、少なくとも１つの接合領域（７，７ａ）において分離可能に互いに接合されている、少なくとも１つのアノード層（２）と、カソード層（３）と、セパレータ層（４）とを有するガルバニセル（１）を駆動するための方法であって、
少なくとも１つの接合領域（７，７ａ）および／あるいは接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、所定の条件で分離されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
ハウジング（５）と少なくとも１つの開放装置（１５，１５ａ、１５ｂ）とを有するガルバニセル（１）を駆動するための方法において、
少なくとも１つの前記開放装置が、前記ハウジング（５）を所定の条件で開放することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のおいて書きに記載のガルバニセルに関する。本発明は、自動車に電気供給するためのリチウムイオンバッテリーと関連して記述される。本発明は、ガルバニセルの化学的性質や構造あるいは電気供給される駆動装置の種類に関係なく使用され得ることが指摘される。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から、たとえば機械的な損傷の場合あるいは温度が高すぎる場合、貯蔵されたエネルギーがひょっとすると制御されずに放出されるガルバニセルが知られている。それによって周囲が危険に晒されかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、ガルバニセルをより安全に構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１の特徴を有するガルバニセルによって解決される。好ましくかつ有利なさらなる形態は、従属請求項の対象である。本発明に係るガルバニセルの好ましい使用は、並立する請求項の対象である。
【０００５】
本発明に係るガルバニセルは、ほぼ角柱形の電極積重物と電解質とハウジングとを備える。ハウジングは、電極積重物を少なくとも部分的に取り囲むよう意図されている。電極積重物は多層で形成されており、少なくとも１つのアノード層とカソード層とセパレータ層とを備える。
【０００６】
少なくとも１つのセパレータ層は、少なくとも部分的にアノード層とカソード層との間に設けられている。少なくとも１つのセパレータ層は、電解質を少なくとも部分的に受容する。少なくとも１つのアノード層と、少なくとも１つのカソード層と、少なくとも１つのセパレータ層とは、特に少なくとも１つの分離可能な接合装置によって、少なくとも１つの接合領域において分離可能に互いに接合されているよう、意図されている。
【０００７】
本発明の主旨においては、ガルバニセルとは、化学エネルギーを貯蔵しかつ電気エネルギーを放出するためにも用いられる装置と理解され得る。そのために本発明に係るガルバニセルは、電極積重物と電解質も有する。ガルバニセルは、充電時に電気エネルギーを受容するよう構成されていてもよい。二次セルあるいは蓄電池とも言う。
【０００８】
本発明の主旨においては、電極積重物とは、ガルバニセルの構成要素群として、化学エネルギーを貯蔵しかつ電気エネルギーを放出するためにも用いられる装置と理解され得る。電気エネルギーを放出する前に、貯蔵された化学エネルギーが電気エネルギーに変換される。充電中には、電極積重物もしくはガルバニセルに供給された電気エネルギーは化学エネルギーに変換され、貯蔵される。そのために電極積重物は、複数の層すなわち、少なくとも１つのアノード層とカソード層とセパレータ層とを備える。層は互いに重ね合わされもしくは積重されており、セパレータ層は少なくとも部分的にアノード層とカソード層との間に設けられている。好適には、電極積重物内で層のこのような連続が何重にも繰り返される。好ましくはいくつかの電極は、互いに、特に電気的に接合されており、特に並列に接続されている。好適には、層は、電極巻回体として巻回されている。以下においては、「電極積重物」という用語は、電極巻回体にも用いられる。
【０００９】
本発明の主旨においては、アノード層もしくはアノードとは、充電時に電子および／あるいは正に（positiv）荷電されたイオンを受容し、特に格子間位置に蓄積させる装置と理解され得る。好適には、アノードは薄壁状に形成されており、特に好ましくは、アノードの厚さはその外周の５％よりも小さい。好適にはアノードは、金属箔あるいは金属製の網構造を備える。好適にはアノードは、ほぼ長方形に形成されている。
【００１０】
本発明の主旨においては、カソード層もしくはカソードとは、放電時もしくは電気エネルギーの放出中に、電子および／あるいは正に荷電されたイオンも受容する装置と理解され得る。好適には、カソードは薄壁状に形成されており、特に好ましくは、カソードの厚さはその外周の５％よりも小さい。好適にはカソードは、金属箔あるいは金属製の網構造を備える。好適にはカソードの形態は、電極積重物のアノードの形態にほぼ相当する。カソードは、アノードもしくは電解質との電気化学的相互作用のためにも備わっている。
【００１１】
本発明の主旨においては、セパレータ層もしくはセパレータとは、アノードをカソードから隔離し間隔を空ける、電気的に絶縁する装置とも理解され得る。好適にはセパレータ層は、アノード層および／あるいはカソード層に塗布されている。セパレータ層もしくはセパレータは電解質も少なくとも部分的に受容し、電解質は好適にはリチウムイオンを含む。電解質は、電極積重物の隣り合う層とも電気化学的に作用結合されている。好適にはセパレータの形態は、電極積重物のアノードの形態にほぼ相当する。好適には、セパレータ層もしくはセパレータは、少なくとも領域的に、少なくとも１つの特に隣り合う電極の境界縁部にわたって延伸している。特に好ましくは、セパレータ層もしくはセパレータは、特に隣り合う電極の境界縁部全体を超えて延伸している。
【００１２】
本発明の主旨においては、ハウジングとは、電極積重物も周囲から隔離する装置と理解され得る。そのためにハウジングもしくはケーシングは、電極積重物をほぼ完全に内壁で取り囲んでいる。特に上位にあるバッテリーの異なった電極積重物もしくはガルバニセルが、個別に包まれもしくは封止をされていることは、これと矛盾しない。好ましくは、ハウジングは電極積重物と少なくとも領域的に材料接続的に接合されている。好ましくは、ハウジングは接合箔として形成されている。好ましくは、ハウジングは少なくとも２つの筐体から形成されており、当該筐体は、電極積重物の周りで互いに特に材料接続的に接合されている。少なくとも２つの筐体は、幾何学的に互いに適合されている。好ましくは少なくとも２つの筐体のうち少なくとも１つは、少なくとも１つの導電性物質特に金属を備える。
【００１３】
本発明の主旨においては、接合領域とは、電極積重物の１つの層が、少なくとも１つのさらなる層、特に隣り合う層と分離可能に接合されている領域と理解され得る。好ましくは複数の接合領域が、少なくとも部分的に一致する。好適には、接合領域内の隣り合う層は、特に材料接続的におよび／あるいは力接続的に互いに分離可能に接合されている。好適には、分離可能な接合領域は、端部領域においておよび／あるいは電極積重物の１つの層の境界縁部に沿って設けられている。好適には、電極積重物の隣り合う層は、複数の接合領域を備える。
【００１４】
本発明の主旨においては、接合装置とは、電極積重物の少なくとも２つの隣り合う層を、接合領域において互いに分離可能に接合するよう意図されている装置と理解され得る。好適には、異なった分離可能な接合領域には、それぞれ１つの接合装置が配設されている。好適には、電極積重物の隣り合う２つの層の、分離可能な複数の接合領域に、１つの共通の分離可能な接合装置が配設されている。好適には、接合装置は、以下の装置群、すなわち特に保持装置、クリップ、留め糸、接着剤の箇所、接着筋、クランプ装置、クランプ、紐、布地からできた環状のベルトを備える装置群から取り出される。
【００１５】
ガルバニセルの電極積重物の領域の温度上昇とともに、当該領域では電解質の活性も上昇する。それで電極積重物のこの領域は、上昇した電流を放出あるいは受容することができる。温度とともに、当該導電体の抵抗も上昇するので、なおさら、上昇したこの電流は熱出力の上昇を引き起こす。それでガルバニセルの当該領域の温度上昇が強められる。この相互作用は、ガルバニセルの発火をもたらしかねない。
【００１６】
これに対して本発明に係るガルバニセルは、少なくとも１つの分離可能な接合領域もしくは分離可能な接合装置が利かなくなることによって優れている。本発明に従えば、電極積重物の隣り合う層は、少なくとも領域的に互いに離れる。互いに離れたこれらの領域の電気化学的相互作用は、減少するかもしくは停止される。さらなる温度上昇あるいは貯蔵されたエネルギーの制御されない放出が、有利に阻止される。それで基となる課題が解決される。
【００１７】
以下に、本発明の好ましいさらなる形態が記述される。
【００１８】
有利には、ハウジングは大部分が電極積重物に当接する。好適にはハウジングは、電極積重物を少なくとも部分的に、形状接続的に取り囲み、電極積重物を支持し、かつその個々の層を１つにまとめる。好適にはハウジングは予応力がかけられ、電極積重物の層を互いに押し付け合う。その際ハウジングは特に、分離可能な接合装置として作用する。好適にはハウジングは、所定の条件で利かなくなる、特に軟化する、破断するおよび／あるいは透過させるようになる材質から形成されている。好適にはハウジングは、少なくとも１つの接合部を備え、当該接合部は、所定の条件で、特にある温度および／あるいは圧力を超えた場合に、少なくとも部分的に利かなくなる。材質が軟化した後もしくはハウジングあるいは接合部が少なくとも部分的に破壊された後、電極積重物に対する、ハウジングの押し付ける作用が減少する。それで、少なくとも部分的に分離可能な接合領域が分離し、特に、電極積重物内部の電気化学的相互作用が減少する。好適には、少なくとも１つの薄部を有するハウジングが形成され、当該薄部は、所定の条件で、特にある温度および／あるいは圧力を超えた場合にだめになる。封着領域において、ハウジングは電極積重物と領域的に、特に材料接続的に接合されている。好適には封着領域は、ガルバニセルの駆動からの要求、特に生じる剪断応力に適合されている。好適には封着領域は部分的に薄くなっており、設定破断箇所を備える。好適には電解質に添加物が加えられており、当該添加物は、ハウジングおよび／あるいは封着領域を所定の条件で軟化させ、もしくは密度を減少させる。好適には、電解質もしくは添加物は、所与の温度より上で反応成分特にハフニウムを放出する。反応成分は特に、化学作用によってハウジングを少なくとも部分的に破壊するよう意図されている。好適には反応成分は、ハウジングに穴を開け、軟化させ、および／あるいは透過させる。好適には少なくとも１つの開放装置は、熱で変形可能な材料もしくは複合材料から成るインサートとして形成されている。複合材料は、好適には、異なる熱膨張の領域を備える。それで、複合材料から成るインサートは、温度変化に依存してその形態を変化させる。インサートの形態に依存して、当該インサートは、好適にはハウジングに対して力を及ぼし、当該力は、特にハウジングを少なくとも部分的に破壊する。このインサートは好ましくは、角の尖ったあるいは鋭い要素を備えており、当該要素は、所与の温度より上でハウジングを破壊あるいはハウジングに穴を開ける。好適にはこのインサートは、反応成分との化学反応の結果、特にガスが存在する際に溶解あるいは湾曲し、その結果開口部を作る材料から製造されている。
【００１９】
有利には、少なくとも１つの分離可能な接合領域もしくは少なくとも１つの分離可能な接合装置は、所定の条件で、特に所定の圧力および／あるいは所定の温度を超えた場合に、利かなくなる。好ましくは、材料接続的および／あるいは形状接続的な接合は、関係する少なくとも１つの層の軟化および／あるいは変形によって利かなくなる。好ましくは、保持装置あるいはクランプ装置は、所定の条件で、特に所与の温度より上で軟化しおよび／あるいは利かなくなる材質を備える。好適には、クランプ装置は、所与の条件で、特に所与の温度より上で特にその強固さを失う材質を有する部材を備える。好適には、クランプ装置は、ばね負荷がかけられている。
【００２０】
有利には、分離可能な接合装置は、ハウジングに配設されている。好適には、少なくとも１つの分離可能な接合装置は、ハウジングと接合されている。好適には、少なくとも１つの分離可能な接合装置は、ハウジングとジョイント式に接合されている。好適には、少なくとも１つの分離可能な接合装置は、ばね負荷がかけられている。好適には、少なくとも１つの分離可能な接合装置には、開放装置が配設されている。それで電極積重物は、特に、ハウジング内での望ましくない移動から保護される。
【００２１】
有利には、少なくとも１つの分離可能な接合装置は、少なくとも１つの端子接触部を備え、当該端子接触部は、特に、電極積重物を電気的に接触させるために用いられる。有利には、少なくとも１つの分離可能な接合装置は、電気的に互いに絶縁されている少なくとも２つの領域を備え、当該領域は、異なる極性の電極と作用結合されている。好適には、分離可能な接合装置のこれらの領域の各々が、電極積重物を電気的に接触させるための、固有の端子接触部を備える。分離可能な接合装置が開放されている場合、本発明に従えば、特に電極積重物の接触は少なくとも部分的に遮断される。好適には、分離可能な接合装置が開放された後、少なくとも１つの接合領域が分離し、付属する層が少なくとも部分的に互いに離れる。好適には、少なくとも１つの端子接触部が、ハウジングの内壁を通って通されており、ハウジングの外部で少なくとも電気的に接触されている。好適には、分離可能な接合装置は、少なくとも１つのフレーム要素を備える。好適には、少なくとも１つのこのフレーム要素は、ハウジングと接合されている。好適にはフレーム要素は、ハウジングの内壁の一部を構成する。
【００２２】
有利には、ハウジングには、少なくとも１つの開放装置が配設されている。当該開放装置は、所定の条件で、特に所与の温度および／あるいは所与の圧力より上でハウジングを開放するよう意図されている。本発明に従えば、ハウジングもしくはハウジングの接合部の開放は、特に、少なくとも１つの接合領域の分離をもたらす。電極積重物の付属する層が、少なくとも領域的に互いに離れ、それらの電気化学的相互作用は少なくとも減少する。開放装置は好ましくは、外部操作なしにハウジングを開放するように形成されている。好適には、少なくとも１つの開放装置は、ハウジングの一部である。好適には、少なくとも１つの開放装置は、鋭いおよび／あるいは角の尖った幾何学形状を備える。好適には開放装置は、所定の変形時にハウジングの内壁を突き破るもしくは開放するよう、設けられている。好適には、少なくとも１つの開放装置は、刃あるいは針として、特に中空針として形成されている。好適には、流体が中空針を通って、そのために備えられた、ハウジング内の空間もしくは場所に誘導される。好適には、少なくとも１つの開放装置は、圧力安全弁として形成されている。好適には、少なくとも１つの開放装置にはアクチュエータが配設されており、当該アクチュエータは、機械装置、バッテリーマネジメントシステムおよび／あるいは制御装置によって操作される。好適にはアクチュエータは、開放装置の一部である。好適にはアクチュエータは、電気パルス、機械エネルギー、電気エネルギーおよび／あるいはその他のエネルギーによって駆動されている。好適には、少なくとも１つの開放装置は、特にハウジングの表面の温度が６０度を超えるとすぐに、ハウジングを開放する。好適には開放装置は、ハウジングの開放後に抜け出た物質が、車両の冷却設備および／あるいはそのために備えられた空間、特に凝縮カートリッジに供給されるよう、設けられている。好適には凝縮カートリッジは、メンテナンス作業の枠内で交換可能である。好適には、ハウジングは複数の開放装置を備え、当該開放装置は、異なる条件でハウジングを開放する。それで、圧力および／あるいは温度の上昇とともに、さらなる開放装置が、ハウジングの付加的な開放をもたらす。好適には、ハウジングは設定破断箇所が備えられており、当該設定破断箇所は、特に封着領域に設けられている。好適には、ハウジングもしくは封着領域は、設定破断箇所において薄くなっている。好適には、決められた破断負荷を調整するための封着領域は、特に当該領域が作られた後に、電磁気の放射によって処理され、熱的および／あるいは機械的に弱められている。好適には、少なくとも１つのさらなる材料が、封着領域が作られる前に、ハウジングと電極積重物との間に挿入され、あるいは作られた封着領域に外側で固定される。
【００２３】
さらなるこれらの材料は、所定の条件で、化学物質によって特にハウジングの内部から弱められ、および／あるいは当該ハウジングの幾何学形状を変化させるよう、意図されている。この化学物質は好ましくは、電極積重物に添加されている。好適には化学物質は、所定の条件で、ハウジングの内室もしくはその内壁に注射針で供給される。この化学物質は、ハウジングの材料を弱めるよう意図されている。好適には、開放装置は車両のエアコンと接合されており、ハウジングから抜け出た物質は、冷却設備特にエアコンの冷却剤に受容される。好適には、ハウジングから抜け出た物質は、１つの空間に導かれる。好適には、ハウジングから抜け出た物質は、その空間で冷却されもしくは凝縮される。好適には冷却は、熱管を使って行われる。好適には、ハウジングから抜け出た物質を受容するための空間は、凝縮カートリッジとして形成されている。好適には凝縮カートリッジは、メンテナンス作業の枠内で交換される。好適には、複数の開放装置が、共通の凝縮カートリッジに接合されている。好適には開放装置は、回転留め具あるいはネジ留め具として形成されている。好適には開放装置は、詰め物が規定の力で接続用部材から押圧され、当該接続用部材はハウジングの一部であるように形成されている。好適には開放装置は、ハウジングの脆弱部として形成されており、当該脆弱部は、線状の薄部もしくは刻み目を備える。好適には薄部はハウジング特に封着領域に型押しされている。好適には開放装置は、ばね負荷がかけられたレバー（Hebel）を備える。
【００２４】
有利には、少なくとも１つの分離可能な接合領域は、電極積重物の少なくとも１つの境界縁部に沿って長く延びて形成されている。好適には少なくとも１つの分離可能な接合領域は、電極積重物の１つの境界縁部に沿って長く延びて形成されている。好適には、電極積重物は、ほぼ直方体状に形成されており、かつ、互いにほぼ平行に延在し、直方体の残りの境界縁部よりも長い４つの縁部を備える。好適には、少なくとも１つの接合領域は、少なくとも１つのそのようなより長い境界縁部に沿って延在する。好適には、少なくとも１つの分離可能な接合装置は、当該接合装置が少なくとも１つの長めの接合領域を作り出しかつそれをほぼ覆うように、電極積重物に対して設けられている。好適にはガルバニセルは、少なくとも２つの分離可能な接合装置を備え、当該接合装置は、電極積重物の、向かい合う２つの境界縁部に沿って設けられている。電極積重物は、少なくとも２つの分離可能な２つの長めの接合領域を備える。好適には少なくとも１つの分離可能な接合装置は、ガルバニセルのハウジングと接合されている。好適には、少なくとも１つの分離可能な接合装置は、所与の条件で電極積重物を解放し、もしくは少なくとも１つの接合領域の分離を可能にする。
【００２５】
有利には、ガルバニセルには、特にガルバニセルの温度および／あるいは圧力を検出するために、少なくとも１つの測定装置が配設されている。測定装置は、ガルバニセルに付属していない制御装置によって処理されるよう決められている信号を、少なくとも一時的に利用することができる。好適にはガルバニセルは、少なくとも１つの冷却装置を備え、当該冷却装置は、所定の条件で、ガルバニセルに熱エネルギーを供給するか、あるいは取り去る。好適には少なくとも１つの冷却装置は、切り換え可能である。好適には、少なくとも１つの冷却装置の切り換えプロセスのために、少なくとも１つの測定装置の信号が、考慮される。
【００２６】
有利には、ガルバニセルは、分離可能な接合領域もしくは分離可能な接合装置を分離するための少なくとも１つの手段を備える。好適にはそのような手段は、所定の条件で、特に、所与の温度および／あるいは所与の圧力を超えた場合に操作される。その際手段は、以下の手段群、すなわち特にレバー、楔、ネジ、規定の破断負荷もしくは軟化のための規定の条件を有する成形品を備える手段群から取り出される。
【００２７】
好適にはこれらの手段もしくは成形品は、所与の条件で、少なくとも１つの分離可能な接合領域が分離されるよう、分離可能な接合領域もしくは分離可能な接合装置と作用結合されている。
【００２８】
本発明に従えば好適には、材質を透過させる担体、好適には部分的に材質を透過させる、すなわち、少なくとも１つの材料に対してほぼ透過性があるが、少なくとも１つの別の材料に対してはほぼ透過性がないような担体から成るセパレータが用いられる。担体は少なくとも１つの側が、無機質の材料でコーティングされている。材質を透過させる担体として好適には、好適には不織のフリースとして構成されている有機質の材料が用いられる。有機質の材料、好適にはポリマーと特に好ましくはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）は、好適には−４０度から２００度の温度範囲でイオンを伝導する、無機質の、イオン伝導性のある材料でコーティングされている。無機質の、イオン伝導性のある材料は、好ましくは、ジルコニウム、アルミニウム、リチウムの少なくとも１つの元素を有する、酸化物、リン酸塩、硫酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩のグループの少なくとも１つの化合物、特に好ましくは酸化ジルコンを含む。好ましくは、無機質の、イオン伝導性のある材料は、最大直径が１００ｎｍより小さい粒子を備える。そのようなセパレータは、たとえばエボニック株式会社（Evonik AG）の「セパリオン（Separion）」（登録商標）の商品名でドイツにおいて販売されている。
【００２９】
有利には、電極とセパレータとが、少なくとも１つの分離可能な接合領域において分離可能に互いに接合されているガルバニセルは、所定の条件を超えた場合、特に温度および／あるいは圧力を超えた場合に、少なくとも１つの分離可能な接合領域が分離されるよう、駆動される。好適には、少なくとも１つの分離可能な接合領域を分離するための手段が使われる。少なくとも１つの接合領域の分離後、電極積重物の少なくとも２つの層は、少なくとも部分的に互いに離れる。それで、これらの２つの層の間の電気化学的相互作用は減少する。接合装置の分離後、電極積重物の少なくとも２つの層は、少なくとも部分的に互いに離れ、および／あるいは電極積重物の接触が遮断される。
【００３０】
有利には、ハウジングと少なくとも１つの開放装置とを有するガルバニセルは、少なくとも１つの開放装置が、所定の条件で、特に所定の圧力および／あるいは所定の温度を超えた場合に、ハウジングを開放するよう、駆動される。好適にはその際、少なくとも１つの開放装置を操作するための手段が用いられる。
【００３１】
有利には、本発明に係るガルバニセルは、電気駆動装置あるいはハイブリッド駆動装置を有する自動車の駆動装置に電気供給するために用いられる。
【００３２】
本願発明のさらなる利点と特徴と適用の可能性とは、図との関連で、以下の例示された記述からもたらされる。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るガルバニセルの電極積重物である。
【図２】分離可能な接合領域と封着領域とを有する、本発明に係るガルバニセルである。
【図３】分離可能な１つの接合領域を有する、本発明に係るガルバニセルのさらなる実施形態の電極積重物である。
【図４】分離可能な複数の接合領域を有する、本発明に係るガルバニセルのさらなる実施形態の電極積重物である。
【図５】分離可能な２つの接合装置を有する、本発明に係るガルバニセルのさらなる実施形態の電極積重物である。
【図６】分離可能な異なる接合装置を有する、本発明に係るガルバニセルのさらなる実施形態の電極積重物である。
【図７】端子接触部を有する分離可能な１つの接合装置を有する、本発明に係るガルバニセルのさらなる実施形態の電極積重物である。
【図８】分離可能な２つの接合装置とフレーム要素とを有する、本発明に係るガルバニセルのさらなる実施形態の電極積重物である。
【図９】本発明に係るガルバニセルのさらなる実施形態である。
【図１０】本発明に係るガルバニセルのインサートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下においては、同一あるいは同一作用の成分もしくは要素は統一して同じ符号を付けられている。
【００３５】
図１は、複数のアノード層２と複数のカソード層３と複数のセパレータ層４とを有する、展開された電極積重物６を示している。
【００３６】
セパレータ層４は、電極層２，３の周囲からはみ出すよう、定められている。このセパレータ層４は、イオン液で湿らされている。表されていないが、同じ極性の電極層が、導電的に互いに接合されている。
【００３７】
図２は、ハウジング５内の電極積重物を有する、本発明に係るガルバニセル１を示している。電極積重物は、アノード２とカソード３とセパレータ４とを備える。異なる層が、接合領域７，７ａ（破線）で接合されている。ハウジング５は、封着領域８で電極積重物と材料接続的に接合されている。ハウジング５は接合部５１を備え、当該接合部は、所定の条件で利かなくなるよう形成されている。封着領域８が作られる前に、ハウジング５内部で低圧が作られる。それで、ハウジング５は、電極積重物と密接に当接し、これらを押し付け合う。接合部５１が利かなくなることで、電極積重物に対する、ハウジング５の押し付ける作用が減少する。続いて、接合領域７ａが分離し、電極積重物の付属の層が、少なくとも部分的に互いに離れる。それでそれらの電気化学的相互作用が、少なくとも部分的に遮断される。
【００３８】
図３は、２つの電極層２，３と、１つのセパレータ層４とを有する電極積重物６を示している。これらの層は、分離可能な接合領域７と接合されている。接合領域７は、環状の布地ベルト９によって作られ、当該布地ベルト９は、所与の温度より上で軟化し、特に目立って伸びる。続いて、接合領域７が分離し、電極積重物の付属の層が、少なくとも部分的に互いに離れる。それでそれらの電気化学的相互作用が、少なくとも部分的に遮断される。
【００３９】
図４は、２つの電極層２，３と、１つのセパレータ層４とを有する電極積重物６を示している。これらの層は、分離可能な接合領域７，７ａで、クランプレール９ａ、９ｂによって接合されている。クランプレール９ａ、９ｂはばね負荷がかけられているが、ばねは表されていない。ばねは、そのばね定数が温度上昇とともに次々に低下するよう、形成されている。それで、温度上昇とともにクランプレール９ａ、９ｂはますます柔軟になり、接合領域７，７ａはより一層分離し、電極積重物の付属の層は少なくとも領域的に互いに離れる。層の電気化学的相互作用は、減少もしくは遮断される。
【００４０】
図５は、電極積重物６の側面図を示している。アノード２とカソード３とは、電極２，３の面を超えて延伸するセパレータ４を取り囲んでいる。複数の接合領域（印は付けられず）において、レールは、接合装置９，９ａ、１０によって接合されている。さらに、電極積重物６には、熱を排出するための冷却装置１１が配設されており、当該冷却装置は、電極積重物６に熱伝導的に接触している。冷却装置は、領域的に、表面を大きくするための幾何学形状を備えてよい。温度の増加とともにクランプ装置９，９ａは軟化し、それによって接合領域が分離する。導電性のない保持装置１０は、末端部で脆弱部を有して形成されている。電解質には、添加物が加えられている。所与の温度より上で、添加物は、保持装置１０の材質に損傷作用を及ぼす。保持装置の脆弱部は、好ましくはだめになり、付属の接合領域を分離させる。選択的には、クランプ装置９，９ａは、異なる熱膨張係数の領域を備える複合材料、たとえばバイメタルから形成されている。
【００４１】
図６は、２つの電極層２，３と１つのセパレータ層４とを有する電極積重物６を示している。これらの層は、分離可能な接合領域７，７ａ、７ｂ、７ｃにおいて互いに接合されている。分離可能な領域７，７ａは、所与の温度より上で利かなくなる接着剤によって形成されている。導電性のない接合リベット１０は、所与の温度より上で利かなくなる。同様に導電性のないクリップ１１は、所与の温度より上で放出される、電解質の添加物の損傷作用の結果、利かなくなる。留め糸は、特に、熱作用の結果脆くなるかもしくは裂ける。表されていない活性剤は、電極積重物に対して力を及ぼし、その結果紐あるいは留め糸が破れる。
【００４２】
図７と図８は、電極積重物がハウジング５によって取り囲まれているガルバニセル１を示している。電極積重物の層２，４は、接合領域７において分離可能に接合されている。クランプ装置９，９ａは、電極積重物の層を接合する。クランプ装置９，９ａの脚部は互いに電気的に絶縁されており、それぞれ１つの端子接触部１２，１２ａを備える。クランプ装置９，９ａの脚部は、電極積重物に接触している。端子接触部１２，１２ａは、ハウジング５から突出している。端子接触部１２，１２ａには、それぞれ１つのパッキングが備わっている。表されていない、クランプ装置９のばねは、そのばね定数が温度上昇とともにより一層軟化するよう、形成されている。それで、クランプ装置９，９ａが電極積重物に及ぼす力は、温度上昇とともに低下する。代わりとして、電解質の添加物によって、所定の温度より上でより一層弱まる材質から、ばねが形成されている。クランプ装置９，９ａが開放された後もしくは利かなくなった後、電極積重物の接触が遮断される。表されていないが、分離のためのクランプ装置は特にレバーを備える。このレバーは、特に活性剤によって操作される。表されていないが、クランプ装置は、特に、ばね負荷がかけられたトグルレバーによって閉鎖されている。ばね負荷がかけられたトグルレバーは、特に所与の温度および／あるいは所与の圧力より上で開放するよう意図されている。
【００４３】
図８は、ばね負荷がかけられた複数のクランプ装置９，９ａを有するガルバニセルを示している。これらのクランプ装置は、フレーム要素１３と、特に材料接続的に接合されている。表されていないが、クランプ装置９，９ａは回転運動可能にフレーム要素１３に接合されており、閉鎖ばねがフレーム要素１３で支えられている。フレーム要素１３はハウジング５の一部であり、当該ハウジングと特に材料接続的に接合されている。ばね負荷がかけられたクランプ装置は、特に熱によって引き起こされる厚さの変化を補償する。特に活性剤によって電極積重物に及ぼされる力は、クランプ装置からの積重物の移動をもたらす。それによって、特に電極積重物の接触が遮断される。
【００４４】
図９は、アノード２とカソード３とハウジング５と封着領域８とを有する、本発明に係るガルバニセル１を示している。封着領域８は、薄部１４として形成されている領域を備える。所与の圧力で薄部１４はだめになり、特に、ハウジング５内にある過剰圧力が取り除かれる。さらに、異なる開放装置１５，１５ａ、１５ｂを有するガルバニセル１が構成されており、当該開放装置は、所定の条件でハウジング５を開放するよう意図されている。圧力安全弁１５ａは、開放後、セルの内圧と周囲との間の圧力差を取り除くことができる。好適にはハウジング５は、異なる圧力差で開放される複数の安全弁１５ａを備える。刃部１５は、ハウジングに対してある程度の間隔で設けられている。ハウジング５が膨らむと、ハウジング５の領域が刃部１５に達する。この刃部は、ハウジングを開放する。好ましくは、複数の刃部１５が異なる位置におよび／あるいはハウジング５から様々な間隔で、設けられている。開放装置１５は、尖ったものとして形成されていてもよい。針１５ｂは、ハウジングに対してある間隔で設けられている。膨れたハウジング５は、針１５ｂと接触し、当該針がハウジング５を開放する。針１５ｂは、チューブ片で取り囲まれており、当該チューブ片は発生したガスを凝縮カートリッジに導く。そこに電解質が集められ、場合によっては液化される。凝縮カートリッジは、メンテナンス作業の枠内で交換され得る。好ましくは複数のチューブ片もしくは開放装置が、同一の凝縮カートリッジと接合されている。表されていないが、ハウジングは電極積重物のほかにインサートも受容する。インサートは、少なくとも一時的に、ハウジングに対して力を及ぼすよう意図されている。所定の条件では、インサートによってハウジングに及ぼされた力は、ハウジングが利かなくなるほど大きくなる。それによって、少なくとも１つの接合領域が分離し、電極積重物の付属する層が少なくとも領域的に互いに離れる。
【００４５】
図１０は、インサート１６として形成されている開放装置を示している。インサート１５は、異なる熱膨張係数を有する領域１６ａ、１６ｂを備える複合材料から作られている。さらに、インサート１６はトゲ１７を備える。温度に依存して、インサート１６ｃ、１６ｄはその幾何学形状を変化させ、表されていないハウジングに特に力を及ぼす。本発明に従えば、ハウジングは、特に目打ち箇所、脆弱部もしくは接合部で利かなくなり、および／あるいはトゲに突き破られる。
【００４６】
電極積重物の電気的内部接触を遮断するための、上述の可能性は、好ましくは手動あるいは自動のバッテリー緊急スイッチと組み合わせられ得る。
【００４７】
電極積重物をフレームに保持するためかつクランプするための、上述の可能性は、本発明の主旨において、互いに組み合わせられ得る。電極積重物をフレームに、本発明に従ってクランプおよび／あるいは保持することは、同時に保持および／あるいはクランプされる複数の電極積重物にも適用されてよい。同様に、個々のセパレータ、電極あるいはそれらの導体のみがクランプおよび／あるいは保持されてもよい。
【００４８】
上で説明された実施形態のヴァリエーションで、本発明は、巻回型セルでも実施され得る。
【符号の説明】
【００４９】
１  ガルバニセル
２  アノード
３  カソード
４  セパレータ
５  ハウジング
６  電極積重物
７  接合領域
７ａ  接合領域
７ｂ  接合領域
７ｃ  接合領域
８  封着領域
９  布地ベルト／クランプ装置
９ａ  クランプレール／接合装置／クランプ装置
９ｂ  クランプレール／接合装置
１０  接合装置／保持装置／接合リベット
１１  冷却装置／クリップ
１２  端子接続部
１２ａ  端子接続部
１３  フレーム要素
１４  薄部
１５  開放装置／刃部
１５ａ  開放装置／圧力安全弁
１５ｂ  開放装置／針
１６  インサート
１６ａ  異なる熱膨張係数を有する領域
１６ｂ  異なる熱膨張係数を有する領域
１６ｃ  インサート
１６ｄ  インサート
１７  トゲ
５１  接合部
【図１】
2012522340.tif 000003
【図２】
2012522340.tif 000004
【図３】
2012522340.tif 000005
【図４】
2012522340.tif 000006
【図５】
2012522340.tif 000007
【図６】
2012522340.tif 000008
【図７】
2012522340.tif 000009
【図８】
2012522340.tif 000010
【図９】
2012522340.tif 000011
【図１０】
2012522340.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【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】
ほぼ角柱形の電極積重物（６）と電解質と、前記電極積重物（６）を少なくとも部分的に取り囲むよう意図されているハウジング（５）とを有するガルバニセル（１）であって、
前記電極積重物（６）は多層で形成されており、かつ少なくとも１つのアノード層（２）とカソード層（３）とセパレータ層（４）とを備え、少なくとも１つの前記セパレータ層（４）は、少なくとも部分的にアノード層（２）とカソード層（３）との間に設けられており、少なくとも１つの前記セパレータ層（４）は、前記電解質を少なくとも部分的に受容し、
少なくとも１つの前記アノード層（２）と、少なくとも１つの前記カソード層（３）と、少なくとも１つの前記セパレータ層（４）とは、分離可能な接合領域が利かなくなった場合に、前記電極積重物の隣り合う層が少なくとも領域的に互いに離れるように、特に少なくとも１つの分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）によって、少なくとも１つの接合領域（７，７ａ）において分離可能に互いに接合されているよう、意図されているガルバニセル（１）。
【請求項２】
前記ハウジング（５）は、少なくとも領域的に前記電極積重物（６）に当接し、かつ、
前記ハウジング（５）は、特に封着領域（８）において特に材料接続的に前記電極積重物（６）と接合されており、および／あるいは、
前記ハウジング（５）は、少なくとも１つの薄部（１４）を備えることを特徴とする請求項１に記載のガルバニセル（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの分離可能な前記接合領域（７，７ａ）もしくは少なくとも１つの分離可能な前記接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、所定の条件で分離するよう意図されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のガルバニセル（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの分離可能な前記接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、前記ハウジング（５）に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの分離可能な前記接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、少なくとも１つの端子接触部（１２，１２ａ）および／あるいはフレーム要素（１３）を備え、該フレーム要素（１３）は、前記電極積重物（６）を少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項６】
所定の条件で前記ハウジング（５）を開放するよう意図されている、少なくとも１つの開放装置（１５，１５ａ、１５ｂ）が、前記ハウジング（５）に配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項７】
前記電極積重物（６）は、少なくとも１つの境界縁部を備え、かつ、前記電極積重物（６）は、特に分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）によって、少なくとも部分的に前記境界縁部に沿って分離可能に接合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項８】
前記ガルバニセル（１）には、少なくとも１つの測定装置（１６）および／あるいは少なくとも１つの冷却装置（１１）が配設されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項９】
前記セパレータ層（４）が、導電性のない繊維から成るフリースによって形成されており、該フリースは少なくとも１つの側が、無機質の材料でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項１０】
前記ガルバニセル（１）は、分離可能な接合領域（７，７ａ）もしくは分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）を分離するための少なくとも１つの手段（１６）を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記セパレータが、材質を透過させる担体、好適には部分的に材質を透過させる、すなわち、少なくとも１つの材料に対してほぼ透過性があるが、少なくとも１つの別の材料に対してはほぼ透過性がないような担体から成り、該担体は少なくとも１つの側が、無機質の材料でコーティングされており、材質を透過させる担体として好適には、好適には不織のフリースとして構成されている有機質の材料が用いられ、該有機質の材料は、好適にはポリマーと特に好ましくはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）を備え、前記有機質の材料は、好適には−４０度〜２００度の温度範囲でイオンを伝導する、無機質の、イオン伝導性のある材料でコーティングされており、
前記無機質の、イオン伝導性のある材料は、好ましくは、ジルコニウム、アルミニウム、リチウムの少なくとも１つの元素の、酸化物、リン酸塩、硫酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩のグループの少なくとも１つの化合物、特に好ましくは酸化ジルコンであり、
前記無機質の、イオン伝導性のある材料は、好ましくは、最大直径が１００ｎｍより小さい粒子を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガルバニセル（１）。
【請求項１２】
多層で形成されており、かつ、特に少なくとも１つの分離可能な接合装置（９，９ａ、９ｂ）によって、少なくとも１つの接合領域（７，７ａ）において分離可能に互いに接合されている、少なくとも１つのアノード層（２）と、カソード層（３）と、セパレータ層（４）とを備える電極積重物（６）を有するガルバニセル（１）を駆動するための方法であって、
少なくとも１つの接合領域（７，７ａ）および／あるいは接合装置（９，９ａ、９ｂ）が、前記電極積重物の隣り合う層が少なくとも領域的に互いに離れるように、所定の条件で分離される方法。
【請求項１３】
ハウジング（５）と少なくとも１つの開放装置（１５，１５ａ、１５ｂ）とを有するガルバニセル（１）を駆動するための方法において、少なくとも１つの前記開放装置が、前記ハウジング（５）を所定の条件で開放することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2012522340.tif 000013
2012522340.tif 000014
2012522340.tif 000015
2012522340.tif 000016
2012522340.tif 000017
2012522340.tif 000018