(57)【要約】  本発明の電気エネルギー貯蔵セルは、外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気エネルギーを外部に放出するように構成され適合されている活性部分と、フィルム材料からなり、活性部分を気密かつ液密に被覆する被覆と、活性部分と接続されており、外部から活性部分に電流を供給し、活性部分から放出される電流を外部に放出するように構成され適合されている少なくとも２つの集電体とを備えており、被覆に包まれた部分は実質的に直方体の形状の角柱状構造をなし、その１空間方向の長さは、残りの２つの空間方向の長さに比べて実質的に小さく、実質的に対向する実質的に平行な２つの主面と、両方の主面を結合する４つの側面とが規定されており、第１の集電リードおよび第２の集電リードは両方の主面の平面に平行に、被覆の互いに対向する２つの側面から逆方向に突出する。その際、第１の集電リードおよび第２の集電リードの、これらがそこから突出した側面に沿った長さが、これらの側面の長さの半分より大きい。
2012516009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気エネルギーを外部に放出するように構成され適合されている活性部分と、
フィルム材料からなり、前記活性部分を気密かつ液密に包む被覆と、
前記活性部分に接続されており、外部から活性部分に電流を供給し、活性部分から放出される電流を外部に放出するように構成され適合されている少なくとも２つの集電体と、
を備える、電気エネルギー貯蔵セルであって、
前記被覆に包まれた部分は実質的に直方体の形状の角柱状構造をなし、その１空間方向の長さが、残りの２つの空間方向の長さに比べて実質的に小さく、したがって実質的に対向する実質的に平行な２つの主面と、前記両方の主面を結合する４つの側面とが規定されており、
第１の集電リードおよび第２の集電リードが、前記両方の主面の平面に平行に、被覆の互いに対向する２つの側面から逆方向に突出する、電気エネルギー貯蔵セルにおいて、前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リードの、これらがそこから突出した側面に沿った長さが、これらの側面の長さの半分より大きいことを特徴とする電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項２】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リードの、これらが突出した側面に沿った前記長さが、これらの側面の前記長さの少なくとも３分の２、好ましくは少なくとも４分の３であることを特徴とする、請求項１に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項３】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リードの少なくとも１つが、それぞれの側面に関して中心から外れて配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項４】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リードの少なくとも１つが、それぞれの側面に関して中心に配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項５】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リードが、それらがそこから突出した側面の実質的に全長にわたって延びていることを特徴とする、請求項１または請求項４に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項６】
前記被覆が好ましくはラミネートされたフィルムからなり、電極および隔離層からなる積層体を気密かつ液密に包むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項７】
前記被覆が、第１の絶縁層、導電層、第２の絶縁層からなり、前記絶縁層が好ましくは合成樹脂からなり、前記導電層が好ましくはアルミニウムもしくはアルミニウム合金、または他の金属もしくは他の金属の合金からなることを特徴とする、請求項６に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項８】
前記被覆が、少なくとも１本の溶接継目を、好ましくは対向する側面に沿って延びる２本の溶接継目を、特に好ましくは、２つの前記主面の一方を越えて延びる、または第３の側面に沿って延びる１本の溶接継目をも有することを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項９】
前記被覆が２つの部分フィルムを有し、前記２つの部分フィルムが前記側面に沿って互いに溶接されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１０】
前記集電リードの少なくとも１つが、前記被覆の内側に存在する内部部分と、前記被覆の外側に存在する外部部分とからなり、前記集電リードの前記内部部分が貯蔵セルの前記活性部分と結合され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電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの集電リードが、前記被覆の前記溶接継目を貫通して導かれることを特徴とする、請求項１０に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１２】
前記集電リードの少なくとも１つが、前記被覆の外側に載置されており、前記被覆を貫通して前記活性部分と接触されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１３】
前記集電リードの少なくとも１つが、突出した領域に少なくとも１つの孔を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１４】
前記集電リードの少なくとも１つが、突出した領域に複数の孔を有し、好ましくは前記孔の少なくとも１つが、他の孔と異なる直径を有することを特徴とする、請求項１３に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１５】
前記集電リードの１つが、突出した領域で、ある幅方向の位置に少なくとも１つの孔を有し、もう１つの集電リードが、突出した領域に孔を有さないことを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１６】
電気エネルギーの貯蔵および放出が、それぞれ電気化学反応によって生じることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１７】
ガルバニ電池、とりわけガルバニ二次電池であることを特徴とする、請求項１６に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１８】
前記活性部分が、２種類の電極を複数有し、第１の種類の電極がそれぞれ、第２の種類の電極と隔離層で分離されており、第１の種類の電極と、第２の種類の電極が、それぞれ互いに、また前記集電リードの１つと接続されていることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項１９】
各電極が、少なくとも２層の化学的に活性な材料の層と、少なくとも１層の電気伝導性の材料の層とを備え、電解質材料で含浸された積層体であり、前記電気伝導性材料の層が、それぞれの化学的に活性な材料の前記層より長さが長く、前記積層体の１側端より突出しており、間にそれぞれ隔離層を挟んだ電極の積層体は、１方の種類の電極の電気伝導性材料の前記層が１方の側端で突出しそこで相互に結合されており、他方の種類の電極の電気伝導性材料の前記層が突出しそこで相互に結合されている側端と長さ方向に対向するように、配置され、好ましくはラミネートされることを特徴とする、請求項１８に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項２０】
少なくとも１つの電極の前記化学的に活性な材料がリチウム化合物を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項２１】
少なくとも１種の電極の前記化学的に活性な材料が黒鉛を含むことを特徴とする、請求項１９または請求項２０に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項２２】
前記隔離層が、電解質材料を含むことを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【請求項２３】
前記活性部分が脱気されることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の電気化学的エネルギー貯蔵セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気的エネルギーの貯蔵には、１つまたは複数の貯蔵セルから構成されるバッテリー（一次電池）および蓄電池（二次電池）が知られており、これらでは充電電流を加えると、カソードとアノードの間での電気化学的充電反応により電気的エネルギーが電解質中または電解質間で化学的エネルギーに変換され、したがって貯蔵され、電気的負荷をかけたとき、化学的エネルギーが、電気化学的放電反応により電気的エネルギーに変換される。その際、一次電池は、通常ただ一度だけ充電され放電後は廃棄されるが、二次電池は多数（数百〜一万以上）サイクルの充放電が可能である。付言すると、蓄電池も、周知のように多数の充電サイクルを繰り返す自動車用バッテリーのように、時としてバッテリーと呼ばれる。
【０００３】
近年、リチウム化合物をベースとする一次および二次電池が重要になってきた。これらは、エネルギー密度および耐熱性が高く、自己放電が少なくて定電圧を供給し、いわゆるメモリー効果が見られない。
【０００４】
エネルギー貯蔵器、とりわけリチウムバッテリーおよび同蓄電池を薄い板状に作ることが知られている。非特許文献１は、例えば、銀行カード、さらにはスマートカードの形態のリチウムイオンポリマーセルを示している。リチウムイオンセルの作用機序については、例えば前記非特許文献１を参照されたい。そうしたセルにおいては、薄いフィルム形状の、カソードおよびアノード材料、電極およびセパレータを適切な方法で重ね（積層し）、複合材製の被覆フィルムで包み、集電リードをセルの側端から側方に突出させる。具体的には、まず延伸金網（銅）製の集電フィルムを、２枚の黒鉛製アノードフィルムの間に入れ、ラミネートし、同様に２枚の延伸金網（アルミニウム）製の集電フィルムをＬｉＣｏＯ２製のそれぞれ２枚のカソードフィルムの間に入れ、ラミネートする。ここでこれらのカソードフィルムは、それぞれ１枚のアノードフィルムの半分の容量を有する。次いで、２枚のセパレータフィルムの間にこのアノードの３枚組フィルムをラミネートし、続いてこのパケット上に２組のその半カソードの３枚組フィルムをラミネートする。その後、このセルを、抽出してから乾燥し、炭酸エチレン１：炭酸ジメチル１中のＬｉＣｌＯ４の１Ｍ溶液からなる電解質で含浸し、アルミニウム複合フィルム中に溶封し、それも集電フィルムのそれぞれの延長部が片側で溶接継目を貫通し、接続部または集電リードとして外部に突出するように溶封する。
【０００５】
同様な構成が欧州特許出願公開第１４７５８５２号明細書にも記載されている。この場合は、アノード側の２組の３枚組フィルムと、カソード側の３組の３枚組フィルムが設けられ、それぞれ交互に配置され、セパレータフィルムにより互いに分離されている。アノード・カソード対の数を変えることにより、このようなセルの容量を必要に応じて調整することができる。さらに、外部に導かれる集電体の構造が上述の非特許文献１に示されるものとは異なっている。すなわち、この場合は、集電フィルムの各延長部がまとめられて一緒に複合フィルムの溶接継目を貫通して外部に導かれるのでなく、集電フィルムの端部が、被覆フィルムの内部でまとめられ、被覆フィルムを垂直に貫通する例えば鋲のような結合手段によって、外側で被覆フィルム上にのった棒状の集電リードと結合される。受け部として、被覆フィルムの内部で、これと、重ねられたそれぞれの電極の端部との間に金属片が設けられ、一緒に鋲留めされる。さらに内部および外部において、被覆フィルムと集電リードまたは金属片との間に、絶縁材料が配置され一緒に鋲留めされる。このとき、外部にある集電リードはやはり平型セルの側端から突出する。
【０００６】
欧州特許出願公開第１５６２２４２号明細書では、やはり集電フィルムの端部とは分離した棒状の集電リードが設けられるが、しかしこれは被覆フィルムの内部で既に集電フィルムの端部と結合され、やはり被覆フィルムの溶接継目を貫通して外部に導かれている。その際にこの棒状集電リードは任意選択で平型セルの１つの側端から、または互いに対向する両側端から突出する。ただしこの文献は集電リードの形成よりは、セパレータフィルムのシワ発生の防止に重点を置いている。
【０００７】
欧州特許出願公開第１５６２２４２号明細書に、明白な技術的理由や技術的実現方法についての言及なしに示唆されている、平型セルの対向するセル側端での接続は、あまり通例ではない。ＥＤＰ用途では小型バッテリーは、カード形状で、通常は、接点は列をなしているメス型またはオス型多点コネクタに差し込まれる。一方、目的とするより大きな電圧および容量のために、例えば自動車のバッテリーの場合におけるように、複数の平型セルが、セルパケットとして重ねられる場合は、例えば、国際公開第２００８／１２８７６４号パンフレット、国際公開第２００８／１２８７６９号パンフレット、国際公開第２００８／１２８７７０号パンフレット、国際公開第２００８／１２８７７１号パンフレット、あるいは特開平７−２８２８４１号明細書に示されるように、個々のセルの接続は、やはり通常は片側で行われる。
【０００８】
平型セルを対向する側端で接触させるのは、保持機能も伴うのなら有利となり得る。しかし欧州特許出願公開第１５６２２４２号明細書におけるように、集電リードが棒状であると、棒状集電リードによって定められる軸の周りでの姿勢安定性が得られず、集電リードの安定性、すなわち得られる保持力が乏しい。上記の他の文献に示されている、どちらかというとストリップ状の集電リードのうちの１つが対向する側端から突出したとしても、望ましい姿勢安定性は得られないであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４７５８５２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１５６２２４２号明細書
【特許文献３】国際公開第２００８／１２８７６４号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００８／１２８７６９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００８／１２８７７０号パンフレット
【特許文献６】国際公開第２００８／１２８７７１号パンフレット
【特許文献７】特開平７−２８２８４１号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＴＵ  Ｇｒａｚの無機化学工学演習の講義録Ｄｒ．  Ｋ．  Ｃ．  Ｍｏｌｌｅｒ、Ｄｒ．  Ｍ．  Ｗｉｎｔｅｒ、「Ｐｒｉｍａｒｅ  ｕｎｄ  ｗｉｅｄｅｒａｕｆｌａｄｅｂａｒｅ  Ｌｉｔｈｉｕｍ−Ｂａｔｔｅｒｉｅｎ」、Ｆｅｂｒｕａｒ  ２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、同時に集電機能を伴いながら姿勢が安定してセルの対向する側端で保持できる平型の電気化学的セルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的は、請求項１の特徴によって解決される。本発明の有利な発展形態は従属請求項の対象である。
【００１３】
本発明の電気エネルギー貯蔵セルは、外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気エネルギーを外部に放出するように構成され適合されている活性部分と、フィルム材料からなり、活性部分を気密かつ液密に包む被覆と、活性部分に接続されており、外部から活性部分に電流を供給し、活性部分から放出される電流を外部に放出するように構成され適合されている少なくとも２つの集電体と、を備えており、前記被覆に包まれた部分は実質的に直方体の形状の角柱状構造をなし、その第１の空間方向の長さは、残りの２つの空間方向の長さに比べて実質的に小さく、したがって実質的に対向する実質的に平行な２つの主面と、両方の主面を結合する４つの側面とが規定されており、第１の集電リードおよび第２の集電リードは、両方の主面の平面に平行に、被覆の互いに対向する２つの側面から逆方向に突出する。その際、第１の集電リードおよび第２の集電リードの、これらがそこから突出している側面に沿った長さが、これらの側面の長さの半分より大きい。具体的には、前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リードの、これらがそこから突出している側面に沿った長さが、これらの側面の長さの少なくとも３分の２、好ましくは少なくとも４分の３である。
【００１４】
本発明に従って十分な長さを有する、対向している集電リードにより、平型セルの対向する側端における接触が、満足な保持機能をも可能にする。この可能な保持力は、セルを安定にその位置および姿勢に保つのに十分である。
【００１５】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リードを、それぞれの側面に関して中心から外れて配置するのが、例えばセルを吊り下げて配置する場合には有利である。この場合は既に重力によって姿勢が基本的に定められ、一方、集電リードの拡がりによって、角度のずれが吸収される。これに反し、セルを主として横たえて配置する場合は、中心に配置することが好ましい。
【００１６】
第１の集電リードおよび第２の集電リードが、それらがそこから突出している側面の実質的に全長にわたって延びている場合に、最も安定な保持が得られ、したがってセル中に導入される力およびモーメントが最小となる。
【００１７】
被覆は、好ましくはラミネートフィルム製であり、電極および隔離層からなる積層体を気密かつ液密に包む。具体的には、被覆は、第１の絶縁層、導電層、第２の絶縁層からなるものでよく、絶縁層は好ましくは合成樹脂からなり、導電層は好ましくはアルミニウム、もしくはアルミニウム合金、または他の金属もしくは他の金属の合金からなる。こうすると、例えば溶接性、機械的強度、電気的、磁気的遮蔽、外からの液体、蒸気およびガス、特に水、水蒸気および空気に対する耐密性、内からの酸および電解質に対する耐性といった被覆のさまざまな機能および特性を充足することができる。
【００１８】
被覆は具体的には、少なくとも１本の溶接継目を、好ましくは対向する側面に沿って延びる２本の溶接継目を、特に好ましくは、２つの主面の一方を越えて延びる、または第３の側面に沿って延びる１本の溶接継目をも有するように、または２つの部分フィルムを有し、側面に沿って互いに溶接されるように、構成される。
【００１９】
一実施形態では、集電リードの少なくとも１つが、被覆の内側に存在する内部部分と、被覆の外側に存在する外部部分とからなり、集電リードの内部部分が貯蔵セルの活性部分と結合されるように構成されている。特に前記少なくとも１つの集電リードを、被覆の溶接継目を貫通して導いてもよい。
【００２０】
この構成は、特に平滑かつ平坦なセル輪郭を実現する。
【００２１】
その代りに、集電リードの少なくとも１つが、被覆の外側に載置されており、被覆を貫通して活性部分と接触してもよい。この構成は、頑強さをもたらす。
【００２２】
セルは、前記集電リードの少なくとも１つが、突出した領域に少なくとも１つの孔を有するように構成することができる。また、前記集電リードの少なくとも１つが、突出した領域に複数の孔を有し、好ましくは孔の少なくとも１つが、他の孔と異なる直径を有していてもよい。さらに、前記集電リードの１つが、突出した領域で、ある幅方向の位置に少なくとも１つの孔を有し、もう１つの集電リードは、突出している領域に孔を有さなくてもよい。こうした構成により、一方では、心出し、および集電リードの表面に平行なすべりに対する追加的固定が、他方では、極を逆にした組込みを防止する極性のコード化が可能となる。
【００２３】
本発明は、それぞれの電気化学的反応により電気的エネルギーの貯蔵および放出が行われる全ての種類の電気エネルギー貯蔵セルに適している。実質的にセルの厚さを規定する活性部分の特に平坦な実施形態は、適当に層化された、化学的に活性な材料、電気伝導性の材料、および隔離材料のフィルムを備える積層された構成によって達成される。したがって活性部分は、２種類ある複数の電極を有することができ、第１の種類の電極はそれぞれ、第２の種類の電極と隔離層で分離されており、第１の種類の電極と第２の種類の電極は、それぞれ互いに、また集電リードの１つと接続されている。
【００２４】
本発明は、特に、ガルバニ電池、とりわけリチウムイオン系のガルバニ二次電池に適している。
【００２５】
有利なことに、このセルは脱気して、活性部分に空気や湿気が無いようにすることができる。
【００２６】
本発明の上述したおよびさらなる特徴、目的、効果が、添付された図面に関して行う以下の説明からさらに明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態の貯蔵セルの斜視図である。
【図２】図１に図示された貯蔵セルの図１の平面ＩＩに沿った断面図である。
【図３】図１および２に図示された貯蔵セルの細部の図２の線ＩＩＩに沿った拡大図である。
【図４】本発明の好ましい第２の実施形態の貯蔵セルの平面図である。
【図５】図４に図示された貯蔵セルの、図４の平面Ｖに沿って部分的に切断した側面図である。
【図６】図４および５に図示された貯蔵セルの未完成の組立て状態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ここで、各図中の図示は模式的なものであり、本発明の理解のために特に重要な性質の描写に限定されていることに留意されたい。また、各図に示された寸法、および寸法比は、図を明瞭にするために示したものにすぎず、いかなる意味でも限定的または強制的なものと理解すべきではないことにも留意されたい。特に、いくつかの図面において、寸法が他の空間方向に比べて著しく誇張して図示されている。
【００２９】
図１〜３において、本発明による電気エネルギー貯蔵セルの好ましい第１の実施形態として、リチウムイオン蓄電セル１００が図示されている。ここで、図１は、リチウムイオン蓄電セル１００全体の斜視図であり、図２は、その、図１の一点鎖線で示される平面ＩＩに沿って、矢印方向に見たときの縦断面図であり、図３は、図２に一点鎖線で示される細部ＩＩＩの拡大図である。
【００３０】
図１に示されるように、リチウムイオン蓄電セル１００は、実質的に角柱形の基体２および２枚の板状の集電リード４、６を有する。
【００３１】
基体２は、図１では見えない貯蔵セル１００の活性部分を収容し、長さＬ、幅Ｗ、厚さＴとされる。ここで、厚さＴは、幅Ｗおよび長さＬに比べて明らかに小さいことに留意されたい。幅Ｗは、図示した具体的な例示的実施形態においては、長さＬより小さく描かれている。しかしこれは必須ではなく、長さＬと幅Ｗが実質的に同じであっても、あるいは長さＬが幅Ｗより小さくてもよい。
【００３２】
集電リード４は、基体２の主面２’上に平行に載置されており、固定手段１６ａ、１６ｂによって一縁部で基体２に固定され、長さＬ方向に突出長さＬ４だけ（図２参照）基体２から突出している。集電リード４と基体２との間には、絶縁板２０ａが配置されている。集電リード４は基体２の幅方向に幅Ｗ４を有し、これは幅Ｗより小さいが、幅Ｗの半分よりは大きい。また、集電リード４は、基体２の幅方向に、大きさＥ４だけ中心から外れて配置されている。
【００３３】
集電リード６は、基体２の集電リード４と同一の主面上に載置されており、集電リード４が載置されている縁部とは反対側の縁部で固定手段１６ｃ、１６ｄによって基体２に固定され、長さ方向に集電リード４とは反対側に、突出長さＬ６だけ（図２参照）基体２から突出している。集電リード６と基体２との間には、絶縁板２０ｂが配置されている。基体２の幅方向に、集電リード６は幅Ｗ６を有し、これは、幅Ｗより小さいが、幅Ｗの半分よりは大きい。また、集電リード６は、基体２の幅方向に、大きさＥ６だけ中心から外れて配置されている。図示された例示的実施形態において、集電リード６の幅Ｗ６、突出長さＬ６、中心とのずれＥ６は、集電リード４の幅Ｗ４、突出長さＬ４、中心とのずれＥ４と同一である。変形形態では、用途および組み付け状況に応じて異なる寸法を使用できることが理解される。
【００３４】
集電リード４は自由突出部に貫通孔３０を有し、一方、集電リード６は自由突出部に貫通孔３１を有する。これらの貫通孔３０、３１に、対応する突起が噛み合うことができ、これによりセルの長さＬ方向および幅Ｗ方向へのずれ、ならびに軸周りでの厚さＴ方向の捩れが防止され、接触が改善される。その際、集電リード４の貫通孔３０は、集電リード６の貫通孔３１と、幅方向の位置が異なる。貫通孔３１は、貫通孔３０と異なる直径を有する。貫通孔３０、３１の位置の非対称性と直径の相違により、極の間違いに対する防護のために、組み付け方向をコード化することができる。変形形態では、各集電リードに複数の貫通孔を設けることもできる。別の変形形態では、組み付け方向のコード化を、孔の直径の相違により行うこともできる。さらなる変形形態では、集電リード４、６における溝、ノッチ、面取り、丸み付け、あるいは、集電リード４、６の異なる幅、突出、または中心からのずれを利用することもできる。
【００３５】
蓄電セル１００の構成は図２の縦断面図からより明らかになる。図２の縦断面は、厚さＴおよび長さＬ方向に延び、固定手段１６ａ、１６ｃを通る、平面に沿って延びている。
【００３６】
図２に図示されているように、セル１００の基体２は、実質的に活性ブロック８から形成され、これが他の組込み部品と共に被覆フィルム１０で被覆される。
【００３７】
長さ方向で互いに反対側に、アノード側の接続タブ１２ａ、１２ｂと、カソード側の接続タブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが活性ブロック８から突出している。アノード側の接続タブ１２ａ、１２ｂは、片側でまとめられて、その上に活性ブロック８も配置されている絶縁体プレート２２と、内部の集電レール２４ａとの間に置かれる。カソード側の接続タブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、反対側でまとめられて、絶縁体プレート２２と内部の集電レール２４ｂとの間に置かれる。接続タブ１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、アノード側の集電レール２４ａ、およびカソード側の集電レール２４ｂの付いた活性ブロック８、ならびに絶縁体プレート２２が、一緒に被覆フィルム１０に包まれる。被覆フィルムは、適当な場所で融着され、脱気される。
【００３８】
アノード側の集電レール２４ａは、被覆フィルム１０を貫いて、固定手段１６ａ、１６ｂにより、集電リード４にしっかりと結合されている。同様に、カソード側の集電レール２４ｂは、固定手段１６ｃ、１６ｄにより被覆フィルム１０を貫いて、集電リード６にしっかりと結合されている。固定手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、図示された例示的実施形態においては、導電性材料でできた鋲であり、固く失われることの無い圧着および貫通接触を保証している。
【００３９】
絶縁板２０ａ、２０ｂおよび場合によっては絶縁体プレート２２も、固定手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの貫通部の密封に寄与する。アノード側の固定手段１６ａ、１６ｂと、カソード側の固定手段１６ｂ、１６ｃとの、被覆フィルム１０を介した短絡を防止するために、絶縁スリーブ２６ａ〜２６ｄが設けられ、絶縁板２０ａ、２０ｂ、被覆フィルム１０および絶縁体プレート２２の領域で、固定手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのシャフト上に配置される。この例示的実施形態の変形形態においては、固定手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのシャフトが絶縁性表面層を有する場合、この絶縁スリーブ２６ａ〜２６ｄはなくてもよい。絶縁スリーブ２６ａ〜２６ｄは、場合によってはシャフト径の小さくなった領域で例えば収縮させて被覆させることにより、失われないように固定手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのシャフトに結合することができる。さらなる変形形態では、絶縁体プレート２２の固定手段１６ａ〜１６ｄのための貫通穴の周りにカラー状の凸部を設けることができ、これが絶縁板２０ａ、２０ｂ側の対応する凹部と噛み合い、被覆フィルム１０を固定手段１６ａ〜１６ｄのシャフトから押しのける。凸部と凹部の配置は逆でもよい。
【００４０】
図３のアノード側の拡大図に詳細に図示されるように、活性ブロック８は、実質的に多様なフィルムの積層体からなり、被覆フィルム１０も多層からなっている。
【００４１】
すなわち、活性ブロック８は、３つのカソード層３６ａ、３６ｂ、３６ｃおよび２つのアノード層４４ａ、４４ｂから構成され、これらはそれぞれセパレータフィルムを間に挟んで交互に重ねられる。各アノード層４４ａ、４４ｂは、２枚のアノード活性フィルム４０、４０を備え、それらの間に配置された集電フィルム４２がアノード側の接続タブ１２ａ、１２ｂに移行する。各カソード層３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、２枚のカソード活性フィルム３２、３２を備え、それらの間に配置された集電フィルム３４がカソード側の接続タブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに移行する。この例示的実施形態において、カソード活性フィルム３２は、リチウム−酸化金属、またはリチウム−金属化合物からなり、アノード活性フィルム４０は、黒鉛からなり、セパレータフィルムは、微孔性電解質からなる。この例示的実施形態において、カソード側の集電フィルム３４は、アルミニウムからなり、アノード側の集電フィルム４２は、銅からなる。さらに、活性ブロックの最初と最後の層は、それぞれカソード層であり、その際、これら最初と最後の層はそれぞれ、それらの間にあるアノード層およびカソード層の半分の容量を有する。変形形態においては、所望のセル容量に応じて、上とは異なる数のカソード層およびアノード層を選択できることが了解される。
【００４２】
被覆フィルム１０は３層を有し、十分な機械的強度に加えて、電解質材料に対する耐性および良好な電気的、熱的絶縁を保証する。被覆フィルムは、それ自体公知の方法で、熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンまたはポリプロピレンからなる内層１０’、金属、例えばアルミニウムからなる中間層１０’’、および合成樹脂、例えばポリアミドからなる外層１０’’’を有する。ただし被覆フィルム１０の構造は本発明の構成要素ではない。
【００４３】
活性ブロック８を製造する例示的製造方法において、まず同じ長さの２枚のカソード活性フィルムまたはアノード活性フィルムからなる層を、より長い電極フィルムまたは集電フィルムとともにラミネートし、液体電解質に含浸し、乾燥させる。次に、ラミネートされ、含浸され、乾燥されたカソード層およびアノード層を、間にそれぞれ１枚のセパレータフィルムを挟んで、カソード層の集電フィルムが一方に、アノード層の集電フィルムが他方にそれぞれ突出するように交互に並べ、一緒にラミネートする。一変形製造方法においては、まず中間カソード層を２枚のセパレータフィルムの間に入れてラミネートし、次に両方のアノード層をこの芯ラミネートの両側にラミネートし、これをさらに２枚のセパレータフィルムの間に入れてラミネートし、最後に外側の２つのカソード層を外側にラミネートする。別の工程も考えられる。
【００４４】
図４〜６には、本発明による電気エネルギー貯蔵セルの第２の具体的な例示的実施形態としてのリチウムイオン蓄電セル２００が図示されている。ここで、図４は蓄電セル２００の平面図であり、図５は、図４の平面Ｖで部分切開したそのセルの側面図であり、図６は、未完成状態のセル２００の斜視図である。この実施形態において、第１の実施形態におけるのと同じ構成部品が使用される場合は、それらには同じまたは対応した参照符号が付されている。さらに、そうではないと明示的に言及され、あるいは技術的に明らかに不可能でない限り、第１の例示的実施形態に関連する記述は、この例示的実施形態にも援用される。
【００４５】
図４に図示されるように、この実施形態の蓄電セル２００は、同様に基体２、および互いに反対方向に突出する２つの集電リード４、６を備える。同図には、基体２中に収められている活性ブロック８が、破線で模式的に示唆されている。
【００４６】
蓄電セル２００の構造は、図５に示されている、中心平面Ｖで右側部分を切開した側面図により、より明瞭になる。ここで、視線方向は、図４の矢印に対応する。
【００４７】
第１の実施形態の蓄電セル１００とは異なって、この実施形態のセル２００の集電リード４は、基体２の被覆を貫通してその内部に達している。これは、被覆が下部被覆フィルム１０ａと上部被覆フィルム１０ｂからなり、基体の厚さＴの真中の高さで一巡する継目４６で融着されることによって可能になる。この継目４６を通して、集電リード４が気密かつ液密に基体２の内部に入り込む。活性ブロック８から突出するアノード側の２枚の接続タブ１２ａ、１２ｂが、集電リード４に接続されている。この実施形態のセル２００の活性ブロック８の構造は、第１の例示的実施形態のそれと同様であるが、この場合は、接続タブ１２ａ、１２ｂが、集電リード４の厚さＴ方向での対称性配置に対応し、活性ブロック８中の位置に応じて、上からまたは下から集電リード４を掴むので、集電リード４はアノード側の集電レールとしても働く。この具体的な例示的実施形態の変形形態では、接続タブ１２ａ、１２ｂをまず、被覆１０の内側でそれ自体が集電リード４と結合されている集電レールとしてまとめることができる。
【００４８】
同じことが、カソード側の集電リード６および接続タブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃにも当てはまる。
【００４９】
図６は、例示的製造方法による、本発明の第２の実施形態のセル２００の未完成な組立て状態の斜視図である。集電リード４に通電接続されたアノード側の２枚の接続タブ１２ａ、１２ｂと、集電リード６に通電接続されたカソード側の３枚の接続タブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、を備えるラミネーションが終了した積層フィルム８が、切り抜かれた下部被覆フィルム１０ａ上に置かれた状態が図示されている。さらなる製造過程で、続いて上部被覆フィルム１０ｂを載せ、内部空間を脱気し、両方の被覆フィルム１０ａ、１０ｂの縁を融着してまたは適当な方法で、気密かつ液密に集電リード４、６と結合する。適切な接着および脱気方法はそれ自体公知であり、本発明の構成要素ではない。
【００５０】
第２の実施形態においては、２枚の被覆フィルム１０ａ、１０ｂが設けられ、それが、フィルム縁を内側で互いに重ね合わせて一巡する継目４６のところで融着されるが、この構成は必須ではない。例えば、活性部分８を、接続タブ１２ａ、１２ｂ、１４ａ〜１４ｃおよび集電リード４、６の内部に在る部分とともに、ただ１枚の被覆フィルムに包み込み、３方だけで融着することも可能である。この例示的実施形態においては、セル２００の長手面に沿った継目が、フィルム縁の内側が重なるように構成されている。これは必須ではなく、長手方向に延びるセル２００の側面でフィルム縁が離れないように、重なり合った継目形状を設けてもよい。
【００５１】
図４に示されるように、第２の例示的実施形態においても、集電リード４、６の貫通穴３０ａ〜３０ｄの形のコード化・心出し手段が設けられる。より詳しく言えば、集電リード４中に、幅方向に対称に配置された貫通穴３０ａ、３０ｂが設けられ、集電リード６中に、幅方向に非対称に配置された貫通穴３０ｃ、３０ｄが設けられる。第１の例示的実施形態と同様の構成および変形形態も考えられる。
【００５２】
この具体的な例示的実施形態において、集電リード４、６は、セル２００のほぼ全幅方向にわたり対称的に延びる。この点に関しても、第１の例示的実施形態に対応した構成および変形形態も考えられる。同様に、ここに図示された構成も第１の例示的実施形態に適用可能である。
【００５３】
上記の例示的実施形態においては、リチウムイオン二次電池（蓄電池）型の電気エネルギー貯蔵装置が記述された。しかしながら、本発明は、いかなる型の電気エネルギー貯蔵装置にも適用できる。本発明は、一次電池（バッテリー）にも適用できる。同様に、電気エネルギーの貯蔵および放出のための電気化学的反応の種類は、リチウム酸化金属反応に限定されるものではなく、個々の貯蔵セルは、適切なあらゆる電気化学反応に基づくことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００、２００  蓄電セル
２  基体
２’  主面
４  集電リード（アノード側）
６  集電リード（カソード側）
８  活性ブロック
１０  被覆フィルム
１０’、１０’’、１０’’’  被覆フィルムの層
１０ａ、１０ｂ  上部、下部被覆フィルム
１２ａ、１２ｂ  接続タブ（アノード側）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  接続タブ（カソード側）
１６ａ〜１６ｄ  鋲（固定手段）
２０ａ、２０ｂ  外部絶縁板
２２  内部絶縁体プレート
２４ａ、２４ｂ  集電レール
２６ａ〜２６ｄ  絶縁スリーブ
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３１  貫通穴
３２  カソード材料製フィルム
３４  導電材料製フィルム（カソード側）
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ  カソード層
３８  セパレータフィルム
４０  アノード材料製フィルム
４２  導電材料製フィルム（アノード側）
４４ａ、４４ｂ  アノード層
４６  継目
上掲の符号の説明リストは、本明細書の一部であることを明示的に指摘しておく。
【図１】
2012516009.tif 000003
【図２】
2012516009.tif 000004
【図３】
2012516009.tif 000005
【図４】
2012516009.tif 000006
【図５】
2012516009.tif 000007
【図６】
2012516009.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月27日(2011.9.27)
【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】
外部から供給された電気的エネルギーを貯蔵し、貯蔵された電気エネルギーを外部に放出するように構成され適合されている活性部分と、
フィルム材料からなり、前記活性部分（８）を気密かつ液密に包む被覆（１０ａ、１０ｂ）と、
前記活性部分（８）と接続されており、外部から活性部分（８）に電流を供給し、活性部分（８）から放出される電流を外部に放出するように構成され適合されている少なくとも２つの集電体（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）と、
を備える、電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）であって、
前記被覆（１０ａ、１０ｂ）に包まれた部分が、実質的に直方体も形状の角柱状構造（２）をなし、その１空間方向（Ｔ）の長さが、残りの２つの空間方向（Ｗ、Ｌ）の長さに比べて実質的に小さく、実質的に対向する実質的に平行な２つの主面と、両方の主面を結合する４つの側面とが規定されており、
第１の集電リードおよび第２の集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が両方の主面の平面に平行に、被覆（１０ａ、１０ｂ）の互いに対向する２つの側面から逆方向に突出する電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）において、前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の、これらがそこから突出している側面に沿った長さが、これらの側面の長さの半分より大きく、
前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の少なくとも１つが前記被覆（１０ａ、１０ｂ）の外側に載置されており、前記被覆（１０ａ、１０ｂ）を貫通して前記活性部分（８）と接触されており、前記角柱状構造（２）と前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の間に絶縁板（２０ａ、２０ｃ）が配置されていることを特徴とする電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項２】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の、これらが突出した側面に沿った前記長さが、これらの側面の前記長さの少なくとも３分の２、好ましくは少なくとも４分の３であることを特徴とする、請求項１に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項３】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の少なくとも１つが、それぞれの側面に関して中心から外れて配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項４】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の少なくとも１つが、それぞれの側面に関して中心に配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項５】
前記第１の集電リードおよび前記第２の集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が、それらがそこから突出した側面の実質的に全長にわたって延びていることを特徴とする、請求項１または請求項４に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項６】
前記被覆（１０ａ、１０ｂ）が好ましくはラミネートされたフィルムからなり、このフィルムが、電極と隔離層とからなるラミネートを気密かつ液密に包むこと、および、とりわけ前記被覆（１０ａ、１０ｂ）が、第１の絶縁層、導電層、第２の絶縁層からなり、前記絶縁層が好ましくは合成樹脂からなり、前記導電層が好ましくはアルミニウムもしくはアルミニウム合金、または他の金属もしくは他の金属の合金からな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電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項７】
前記被覆（１０ａ、１０ｂ）が２つの部分フィルムを有し、前記２つの部分フィルムが前記側面に沿って互いに溶接されることを特徴とする、請求項６に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項８】
前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の少なくとも１つが、前記被覆（１０ａ、１０ｂ）の内側に存在する内部部分と、前記被覆（１０ａ、１０ｂ）の外側に存在する外部部分とからなり、前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の前記内部部分が貯蔵セル（１００、２００）の前記活性部分と結合され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電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項９】
前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の少なくとも１つが、前記被覆（１０ａ、１０ｂ）の溶接継目（４６）を貫通して導かれることを特徴とする、請求項８に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項１０】
前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の少なくとも１つが、突出した領域に少なくとも１つの孔（３０、３１）を有するか、または、前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の少なくとも１つが、突出した領域に複数の孔（３０、３１）を有し、好ましくは前記孔（３０、３１）の少なくとも１つが、他の孔（３０、３１）と異なる直径を有す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電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項１１】
前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の１つが、突出した領域で、ある幅方向の位置に少なくとも１つの孔（３０、３１）を有し、もう１つの集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が、突出した領域に孔（３０、３１）を有さないことを特徴とする、請求項１０に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項１２】
ガルバニ電池、とりわけガルバニ二次電池であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項１３】
前記活性部分（８）が、２種類の電極を複数有し、第１の種類（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）の電極がそれぞれ、第２の種類（４４ａ、４４ｂ）の電極と隔離層で分離されており、第１の種類（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）の電極と、第２の種類（４４ａ、４４ｂ）の電極が、それぞれ互いに、また前記集電リード（４、６、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の１つと接続されていることを特徴とする、請求項１２に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項１４】
各電極が、少なくとも２層の化学的に活性な材料の層と、少なくとも１層の電気伝導性の材料の層とを備え、電解質材料で含浸された積層体であり、前記電気伝導性材料の層が、それぞれの化学的に活性な材料の前記層より長さが長く、前記積層体の１側端より突出しており、間にそれぞれ隔離層を挟んだ電極の積層体は、１方の種類の電極の電気伝導性材料の前記層が１方の側端で突出しそこで相互に結合されており、他方の種類の電極の電気伝導性材料の前記層が突出しそこで相互に結合されている側端と長さ方向に対向するように、配置され、好ましくはラミネートされることを特徴とする、請求項１３に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１００、２００）。
【請求項１５】
少なくとも１つの電極の前記化学的に活性な材料がリチウム化合物を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の電気エネルギー貯蔵セル。
【国際調査報告】
2012516009.tif 000009
2012516009.tif 000010
2012516009.tif 000011
2012516009.tif 000012
2012516009.tif 000013
2012516009.tif 000014