(57)【要約】  本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つのガルバニセルを備える。さらに当該電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つのガルバニセルに配設されている少なくとも１つの導体装置と、少なくとも１つの導体装置に配設されている少なくとも１つの接続装置とを備える。電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つの接続装置に少なくとも１つの熱交換装置が配設されていることを特徴とし、少なくとも１つの熱交換装置は、少なくとも１つの接続装置と熱エネルギーを交換するように構成されている。
2012518873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）であって、
少なくとも１つのガルバニセル（２）と、
少なくとも１つの該ガルバニセル（２）に配設されている少なくとも１つの導体装置（３）と、
少なくとも１つの該導体装置（３）に配設されている少なくとも１つの接続装置（４）とを備える電気化学的エネルギー貯蔵装置において、
少なくとも１つの前記接続装置（４）に少なくとも１つの熱交換装置（５）が配設されており、
少なくとも１つの該熱交換装置（５）は、少なくとも１つの前記接続装置（４）と熱エネルギーを交換するように構成されていることを特徴とする電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項２】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、第１表面領域（６）と第２表面領域（７）とを備え、
前記第１表面領域（６）は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの前記接続装置（４）と特に熱伝導的に接するために構成されており、かつ
前記第１表面領域（６）の面積は、前記第２表面領域（７）の面積よりも大きくないことを特徴とする請求項１に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）に、少なくとも１つの測定装置（１２）、特に少なくとも１つの温度測定装置が配設されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）、特に少なくとも１つの該熱交換装置（５）の前記第２表面領域（７）は、第１流体（８）が流れるよう意図されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、少なくとも１つの第１流体流路（９）を備え、該第１流体流路（９）は、第１流体（８）が貫流するよう意図されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項６】
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）に、特に第１流体（８）を搬送するための搬送装置（１０）が配設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項７】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、所与の条件で相転移を通過するよう意図されている少なくとも１つの第１の物質（１１）を備え、
該第１の物質（１１）の相転移の温度は、少なくとも１つの前記熱交換装置（５）の駆動温度に適合されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項８】
前記熱交換装置（５）は、電気的に加熱あるいは冷却されるよう構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項９】
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）が少なくとも１つの電極、好適には少なくとも１つのカソードを備え、該カソードは、化学式ＬｉＭＰＯ４の化合物を備え、Ｍは、元素周期表の第１列の、少なくとも１つの遷移金属カチオンであり、該遷移金属カチオンは、好適にはマンガン、鉄、ニッケル、チタンから成るグループから、あるいはこれらの元素の組み合わせから選択されており、化合物は好適には、オリビン構造を備え、好適には上質のかんらん石であり、鉄が特に好ましいこと、および／あるいは前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）が少なくとも１つの電極、好適には少なくとも１つのカソードを備え、該カソードは、マンガン酸リチウム好適にはスピネル型のＬｉＭｎ２Ｏ４、コバルト酸リチウム好適にはＬｉＣｏＯ２、あるいはニッケル酸リチウム好適にはＬｉＮｉＯ２、あるいはこれらの酸化物の２つあるいは３つから成る混合物、あるいは、マンガン、コバルト、ニッケルを含むリチウム混合酸化物を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項１０】
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）は、電子を伝導しないかあるいはあまり伝導せず、かつ少なくとも部分的に物質透過性のある支持体から成る少なくとも１つのセパレータを備え、前記支持体は、好適には、少なくとも１つの側面に、無機質材料がコーティングされており、
好適には、少なくとも部分的に物質透過性のある支持体として、好適には不織のフリースとして構成されている有機質材料が用いられ、該有機質材料は、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）とを備えており、
前記有機質材料は、無機質の、好適にはイオン伝導性のある材料でコーティングされており、該材料は、さらに好適には−４０度から２００度の温度範囲でイオンを伝導し、前記無機質材料は、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から成る少なくとも１つの化合物、特に好ましくは酸化ジルコンを含み、無機質でかつ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から９のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）と、空調装置（２１）とを有する自動車において、少なくとも１つの前記熱交換装置、特に少なくとも１つの該熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）は、前記空調装置（２１）の冷却剤（２２）が貫流するよう意図されており、
前記空調装置（２１）は、少なくとも１つの前記熱交換装置（５）、特に少なくとも１つの該熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）と、好適には少なくとも１つの可動式の導管を介して接合されていることを特徴とする自動車。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）、特に少なくとも１つの該熱交換装置（５）の前記第２表面領域は、所与の条件で第１流体（８）が流れることを特徴とする請求項４に記載の装置の駆動方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）は、第１流体（８）が貫流することを特徴とする請求項５に記載の装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記搬送装置（１０）は、予め決められた条件でスイッチが切り換えられることを特徴とする請求項６に記載の装置の駆動方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、予め決められた条件で電気的に加熱あるいは冷却されることを特徴とする請求項８に記載の装置の駆動方法か、あるいは少なくとも１つの前記熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）は、前記空調装置（２１）の冷却剤（２２）が貫流し、冷却剤の流れは、伝達されるべき熱出力に依存して調節されることを特徴とする請求項１２に記載の装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、少なくとも１つの導体装置を有するバッテリーに関する。本発明は、自動車駆動装置に供給するための、再充電可能なリチウムイオンバッテリーとの関連で記述される。本発明は、バッテリーの構造、もしくはバッテリーのガルバニセル、バッテリーの化学的性質に関係なく、また供給される駆動装置の種類にも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、自動車駆動装置に供給するための、複数のガルバニセルを有する再充電可能なバッテリーが知られている。そのようなバッテリーの駆動の間、当該バッテリーのガルバニセルは変質し、その結果ガルバニセルもしくはバッテリーの充電容量が次第に減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それゆえ本発明の課題は、バッテリーのガルバニセルの充電容量を、より多くの充電周期の間維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、本発明に従えば、独立請求項の対象によって達成される。本発明の、好まれ得るさらなる形態は、従属請求項の対象である。
【０００５】
本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つのガルバニセルを備える。さらに当該電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つのガルバニセルに配設されている少なくとも１つの導体装置と、少なくとも１つの導体装置に配設されている少なくとも１つの接続装置とを備える。電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つの接続装置に少なくとも１つの熱交換装置が配設されていることを特徴とする。少なくとも１つの熱交換装置は、少なくとも１つの接続装置と熱エネルギーを交換するように構成されている。
【０００６】
本発明の意味において、電気化学的エネルギー貯蔵装置とは、少なくとも１つのガルバニセルを備える装置と理解され得る。当該装置はまた、少なくとも１つのガルバニセルの駆動に使われるさらなる装置も備える。その際、少なくとも１つのガルバニセルと補足の装置とは、共通のハウジングに設けられていてよい。ガルバニセルがある一定の数以上だと、電気化学的エネルギー貯蔵装置が複数のユニットから成っていてもよい。
【０００７】
本発明の意味において、ガルバニセルとは、電気エネルギーの伝達と、化学エネルギーから電気エネルギーへの変換とに使われる装置と理解され得る。そのためにガルバニセルは、極性の異なる少なくとも２つの電極と、電解質とを備える。構造に応じてガルバニセルは、充電時に電気エネルギーを受け入れ、化学エネルギーに変換して貯蔵することもできる。電気エネルギーから化学エネルギーへの変換には損失が生じ、不可逆の化学反応が伴う。ガルバニセルへのあるいは当該ガルバニセルからの電気の流れは、電気的熱出力を引き起こす。この電気的熱出力は、ガルバニセルの温度上昇をもたらしかねない。上昇温度によって、不可逆の化学反応が増す。このような不可逆の化学反応は、エネルギーの変換および／あるいは貯蔵のための、ガルバニセルの領域が、もはや使用不可能となることを引き起こしかねない。充電プロセス数の増加によって、このような領域が範囲を増す。それによってガルバニセルもしくは装置の利用可能な充電容量が減る。
【０００８】
本発明の意味において、導体装置とは、放電時にガルバニセルから電気消費物の方向へ、電子を放出する装置と理解され得る。好適には、少なくとも１つの導体装置が、ガルバニセルの電極の１つに配設されており、この電極と特に導電的に接合されている。導体装置によって、電流を逆方向にも流すことが可能である。好適には、少なくとも１つの導体装置は、ガルバニセルと熱伝導的にも接合されている。対応する温度格差の場合には、本発明の意味での導体装置は、ガルバニセルからの熱エネルギーの移送も行う。好ましくは、導体装置は金属を備える。特に好ましくは、導体装置は銅あるいはアルミニウムを備える。
【０００９】
本発明の意味において、少なくとも１つの導体装置とは、様々なガルバニセルの複数の導体装置から成るユニットとも理解され得、当該導体装置はたとえば通電接合装置によって接合されている。その際ガルバニセルは、直列接続あるいは並列接続で、好適には現存の複数の通電接合装置によって接合されている。本発明に係る装置をそのように形成する場合、少なくとも１つの接続装置は、導体装置の少なくとも１つの通電接合装置と導電的かつ熱伝導的に接合されている。好適には通電接合装置は、その熱抵抗が予め決められた値を超えないように構成されている。
【００１０】
本発明の意味において、接続装置とは、導体装置から電気消費物へ電子も供給する装置と理解され得る。接続装置は、逆の流れ方向にも作用し得る。好適には接続装置は、耐曲性を有して形成されている。好適には接続装置は、電気ケーブルあるいは電気ベルトとして可動式に形成されている。特に、接続装置の駆動中に、移動あるいは振動が見込まれ得る場合、少なくとも１つの接続装置は、好適には可動式に形成される。電気ベルトは、ホイルベルト、薄片ベルトあるいは編ベルトとして形成されていてよい。接続装置の構造は、使用場所の構造上の所与状況と、電気化学的エネルギー貯蔵装置の駆動中にも見込まれる負荷とに依存する。接続装置は、少なくとも１つの導体装置と、好適には螺着あるいは鋲着されている。しかし別の方法の接合も可能である。
【００１１】
本発明の意味において、熱交換装置とは、接続装置から熱エネルギーも排出する装置と理解され得る。その際熱の流れの配向は、熱交換装置と、接続装置もしくは電気化学的エネルギー貯蔵装置のガルバニセルとの間の温度格差に依存する。好適には熱交換装置は、熱伝導性の高い材質特に銅あるいはアルミニウムを備える。好適には熱交換装置の本体は、ごくわずかな熱容量しか備えていない。好適には熱交換装置の本体の外側面には、表面積を大きくするための突起、好適には任意の断面を有するリブあるいはピンが設けられている。好適には突起は、本体から離れるにつれ、先細りする。
好適には少なくとも１つの熱交換装置は、複数の部分から形成されている。好適には熱交換装置は、接続装置を少なくとも部分的に取り囲んでいる。
好適には、少なくとも１つの熱交換装置は、ガルバニセルの温度上昇に対抗する。
好適には、ガルバニセルへのあるいは当該ガルバニセルからの電気の流れによる熱出力の一部は、少なくとも１つの熱交換装置によって排出される。
好適には、少なくとも一時的に、少なくとも１つのガルバニセルに供給されるあるいは当該ガルバニセルから排出される電気の流れの電気的熱出力は、少なくとも１つの熱交換器から取り去られる熱出力よりも小さい。
【００１２】
本発明に係る熱交換装置を使った、ガルバニセルからの熱出力の排出は、間接的に熱伝導体を介して、特に、ガルバニセルと本発明に係る熱交換装置との間に設けられている導体装置と接続装置とを介して行われる。この各物体は、ガルバニセルの温度と熱交換装置の温度との駆動温度差に対抗する熱抵抗となる。熱交換装置によってガルバニセルから熱出力が取り去られる限りでは、ガルバニセルと熱交換装置との間の道程に沿って温度が低下する。ガルバニセルの許容駆動温度は、熱交換装置の許容駆動温度と相違する。好適には、熱交換装置の許容駆動温度は、熱流バランスによって決定される。好適には、熱交換装置の最大許容駆動温度は、熱伝導的に接合されたガルバニセルの最大許容駆動温度よりも低い。
【００１３】
熱交換装置の温度が、少なくとも１つのガルバニセルの温度よりも低い限りでは、熱流は、ガルバニセルから熱交換装置の方向に生じる。そうしてガルバニセル中の温度を下げることができる。それによって、不可逆の化学反応が軽減される。エネルギー変換とエネルギー貯蔵とに使われる、ガルバニセルの領域は、充分に維持される。そうして、バッテリーのガルバニセルの変質の進行が軽減し、より長期間にわたって充電容量が維持され、基になった課題が解決される。
【００１４】
以下に、本発明の好ましいさらなる形態が記述される。
【００１５】
有利には、少なくとも１つの熱交換装置が、少なくとも１つの第１表面領域と第２表面領域とを備える。その際、表面領域は、少なくとも１つの熱交換装置の少なくとも１つの外側面に設けられている。好適には、少なくとも１つの熱交換装置は、少なくとも１つの接続装置に対して電気的に絶縁されている。特に第１表面領域は、電気的に絶縁するコーティングを備えてよい。好適には、第１表面領域の面積と第２表面領域の面積との商は、０，９より小さい。好適にはこの商は、０，４よりも小さい。特に好ましくは、この商は０，０５よりも小さい。商の下限は、経済的な考慮から決定され、かつ利用可能な空間にも依存する。
【００１６】
有利には、少なくとも１つの熱交換装置は、少なくとも１つの測定装置を備える。好適には、少なくとも１つの測定装置が、熱交換装置の温度を検出する。好適には、少なくとも１つの測定装置が、少なくとも１つの熱交換装置の第２表面領域に空間的に近傍の温度を検出する。特に好ましくは、少なくとも１つの測定装置が、少なくとも１つの熱交換装置の第２表面領域の温度を算出する。
【００１７】
好適には、測定装置は複数の測定センサを備え、当該測定センサは、特に様々な熱交換装置に配設されている。好適には、少なくとも１つの測定装置は、本発明に係る装置を補足する制御装置によって処理され得る測定値を、少なくとも一時的に利用することができる。
【００１８】
有利には、熱交換装置は少なくとも一時的に、第１流体が流される。第１流体の温度と少なくとも１つの熱交換装置の温度との差、いわゆる温度差は、熱流の配向をも決定する。好適には、第１流体の冷却能力は、温度差と質量流量との適合によって調節される。
好適には、第１流体とは、周囲空気のことである。
【００１９】
有利には、少なくとも１つの熱交換装置は、少なくとも１つの第１流体流路を備える。この第１流体流路は、特定の温度と流速とを有する第１流体が少なくとも一時的に貫流する。好適には、第１流体とは、周囲空気あるいはその他の冷却剤のことである。好適には、第１流体流路は、熱交換装置内部の第１表面領域に空間的に近傍に設けられている。好適には、少なくとも１つの熱交換装置は、複数の第１流体流路を備える。
【００２０】
有利には、電気化学的エネルギー貯蔵装置に、搬送装置が配設されている。この搬送装置は好適には、特に熱交換装置を冷却するための第１流体を輸送するために使われる。その際搬送装置の輸送性能は、伝達されるべき熱出力にも適合される。好適には、搬送装置は、本発明に係る装置を補足する制御装置によってスイッチが切り換えられる。好適には、搬送装置は、電気化学的エネルギー貯蔵装置によって、エネルギーを供給される。好適には、搬送装置とは、送風機あるいは冷却剤のためのポンプのことである。
【００２１】
有利には、熱交換装置は、所与の条件で位相遷移を通過するよう意図されている第１の物質を備える。好適には第１の物質は、その相転移温度の１つが、少なくとも１つの熱交換装置の最大許容駆動温度と、当該熱交換装置の最小駆動温度との間にあるように、選択される。特に好ましくは、第１の物質は、その相転移温度の１つが、少なくとも１つの熱交換装置の最大許容駆動温度よりもわずかなケルビン低くなるように、選択される。
その際、少なくとも１つの熱交換装置の最大許容駆動温度も、熱伝導的に接合されたガルバニセルの最大許容駆動温度に依存する。
好適には、熱交換装置はさらに、さらなる第１の物質を備える。特に好ましくは、さらなる第１の物質は、その相転移温度の１つが、少なくとも１つの熱交換装置の最小駆動温度よりもわずかなケルビン高くなるように、選択される。
好適には、第１の物質は、少なくとも１つの熱交換装置の中空室に設けられている。好適には、第１の物質は、いわゆる「熱管」内に設けられている。この熱管は、熱管の受熱する端部が第１表面領域の近傍にあるように、熱交換装置にはめ込まれる。熱管の放熱する端部は、第２表面領域の近傍にあるか、あるいは熱交換装置から突出している。
【００２２】
有利には、少なくとも１つの熱交換装置は、電気的に、特に抵抗加熱装置によって加熱される。特にコールドスタートの後に、少なくとも１つの熱交換装置は、間接的に熱的に接合されたガルバニセルに熱エネルギーを供給するために用いられ得る。好適には、抵抗加熱装置には、電気化学的エネルギー貯蔵装置によって供給がなされる。
有利には、少なくとも１つの熱交換装置は、電気的に冷却されている。特に、好適には電気化学的エネルギー貯蔵装置によって供給がなされる、少なくとも１つのペルチェ素子が、そのために用いられる。
【００２３】
有利には、自動車は、本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵装置を装備されている。当該自動車はさらに、空調装置を備える。空調装置の冷却剤は必要な場合には、特に、少なくとも１つの熱交換装置の少なくとも１つの第１流体流路を貫流する。
好適には、熱交換装置には、少なくとも１つの第１流体流路を通る冷却剤の流れを制限するための弁が配設されている。
【００２４】
有利には、電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つの熱交換装置に、少なくとも一時的に第１流体が流されるよう、駆動される。その際第１流体の温度と流れは、伝達されるべき熱出力に依存して選択されている。第１流体の温度も質量流量も、時間によって不安定であってよい。
【００２５】
有利には、電気化学的エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つの熱交換装置の少なくとも１つの第１流体流路が、一時的に第１流体に貫流されるよう、駆動される。第１流体の温度と流れは、伝達されるべき熱出力に適合されている。
【００２６】
有利には、電気化学的エネルギー貯蔵装置は、当該貯蔵装置に配設された搬送装置が、予め決められた条件でスイッチが切り換えられるよう、駆動される。好適には、搬送装置は、少なくとも１つの熱交換装置の所与の温度を上回るかあるいは下回った場合に、スイッチが入れられるかあるいはスイッチが切られる。
好適には、少なくとも１つの熱交換装置の温度は、少なくとも１つの測定装置、特に熱電素子によって検出される。好適には、装置を補足する制御装置が、少なくとも１つの測定装置によって得られた値を処理し、搬送装置のスイッチを切り換える。
【００２７】
有利には、電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの熱交換装置は、必要な場合には、電気的に加熱あるいは冷却される。そのために、好適には、少なくとも１つの測定装置の信号が、装置を補足する制御装置によって処理される。
【００２８】
有利には、空調装置を有する自動車を有する電気化学的エネルギー貯蔵装置は、空調装置の冷却剤が、少なくとも１つの熱交換装置を適温調節するために使用されるよう、駆動される。伝達されるべき熱出力に依存して、冷却材の流れが調節される。好適には、冷却剤と少なくとも１つの熱交換装置との間の温度差も、考慮される。
【００２９】
有利には、電気化学的エネルギー貯蔵装置は、熱交換装置が少なくとも１つの接続装置に熱エネルギーを供給するよう、駆動される。そのために、熱交換装置の温度は、接続装置の温度よりも高い。この熱エネルギーは、間接的に少なくとも１つのガルバニセルに供給され、当該ガルバニセルの温度が上昇する。これは、特にコールドスタートの場合に、電気化学的エネルギー貯蔵装置のエネルギー放出を上昇させるためにも有利である。
【００３０】
好適には、電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの電極、特に好ましくは少なくとも１つのカソードが、化学式ＬｉＭＰＯ４の化合物を備え、Ｍは、元素周期表の第１列の、少なくとも１つの遷移金属カチオンである。遷移金属カチオンは、好適にはマンガン、鉄、ニッケル、チタンから成るグループから、あるいはこれらの元素の組み合わせから選択されている。化合物は好適には、オリビン構造を備え、好適には上質のかんらん石である。
【００３１】
さらなる実施形態において、好適には、電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの電極、特に好ましくは少なくとも１つのカソードは、マンガン酸リチウム好適にはスピネル型のＬｉＭｎ２Ｏ４、コバルト酸リチウム好適にはＬｉＣｏＯ２、あるいはニッケル酸リチウム好適にはＬｉＮｉＯ２、あるいはこれらの酸化物の２つあるいは３つから成る混合物、あるいは、マンガン、コバルト、ニッケルを含むリチウム混合酸化物を備える。
【００３２】
好適には、電気化学的エネルギー貯蔵装置の負極と正極とは、１つあるいは複数のセパレータによって互いに分離されている。そのようなセパレータ材料は、たとえば多孔質の無機質材料から成っていてもよく、当該多孔質の無機質材料は、セパレータ層に対して垂直にセパレータを通る物質輸送は行われ得るが、他方セパレータ層に対して平行な物質輸送は妨害されるかあるいは抑制すらされるような性質がある。
【００３３】
特に好ましいのは、粒子が混ざっている、あるいはそのような粒子を少なくとも表面に備える多孔質の無機質材料から成るセパレータ材料であって、当該粒子は、温度閾値に達した場合、あるいはそれを超えた場合溶解し、セパレータ層の細孔を少なくとも局部的に縮小しあるいは閉じる。そのような粒子は、好適には、ポリマー、あるいはポリマーの混合物、ワックス、あるいはこれらの材料の混合物を含む材料のグループから選択される、材料から成る。
【００３４】
特に好ましいのは、セパレータ層が、その細孔が毛管効果によって、試薬として化学反応に関与する可動の構成要素で充填され、その結果、セパレータ層の細孔外部には、電気化学的エネルギー貯蔵装置内に存在する、可動の構成要素の総量の比較的わずかな部分のみがあるように、構成されている、本発明の実施形態である。この関連において、電気化学的エネルギー貯蔵装置にある電解質あるいはその化学的な構成要素の１つあるいはそのような構成要素の混合物が、特に好ましい試薬であり、本発明の特に好ましい実施例に従えば、できる限りすべての多孔質のセパレータ層を濡らすかあるいは浸すが、しかしながらセパレータ層の外では見つけられ得ないか、あるいは無視できる量かあるいはかなり少量しか見つけられ得ない。そのような構成は、電気化学的エネルギー貯蔵装置を製造する際に、多孔質のセパレータが、電気化学的エネルギー貯蔵装置にある電解質あるいは、適切に選択された化学反応の別の試薬をしみ込まされ、その結果この試薬は、もっぱら充分にはセパレータにしかないようにすることによって、達成され得る。
【００３５】
化学反応により、気泡の形成あるいは局部的な加熱によって、おそらくはまず局部的な圧力上昇に至れば、この試薬は、別の領域から反応領域へ流れて行くことはできない。流れていくことができる限りにおいて、この試薬の、別の場所での使用可能性は、それに応じて減少される。反応は最終的に収まるか、あるいは少なくとも、好適には小さな範囲に限定されて留まる。
【００３６】
本発明に従えば、好適には、電子を伝導しないかあるいはあまり伝導せず、かつ少なくとも部分的に物質透過性のある支持体から成るセパレータが用いられる。支持体は、好適には、少なくとも１つの側面に、無機質材料がコーティングされている。好適には、少なくとも部分的に物質透過性のある支持体として、好適には不織のフリースとして構成されている有機質材料が用いられる。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）とを備える有機質材料は、無機質の、好適にはイオン伝導性のある材料でコーティングされており、当該材料は、さらに好適には−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から成る少なくとも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、無機質でかつ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。
【００３７】
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）」の商品名でドイツにおいて販売されている。
【００３８】
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】
【００３９】
【図１】複数のガルバニセルを有する、本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵装置の概略図である。
【図２】流体流路と熱電素子とを有する、本発明に係る複数の部分から成る熱交換装置の断面図である。
【図３】中空室に設けられている第１の物質を有する、本発明に係る熱交換装置と、抵抗加熱装置とである。
【図４】平型ケーブルのために構成された、本発明に係る熱交換装置である。
【図５】自動車の空調設備によって冷却される熱交換装置を有する、本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵装置である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、複数のガルバニセル２を有する、本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵装置１を示している。ガルバニセル２は、共通の導体装置３の通電接合装置と、導電的かつ熱伝導的に接合されている。ガルバニセル２は、並列に接続されている。ガルバニセル２は、直列に接続されていてもよい。直列接続と並列接続との組み合わせも可能である。共通の導体３の通電接合装置と、接続ケーブル４が接合されている。ガルバニセルの逆の極性の電極を電気的に接触させるための導体とケーブルとは、表されていない。接続ケーブル４は、電気消費物へ通じている。導体３の近傍では、熱交換装置５が接続ケーブル４に配設されている。熱交換装置５は、接続ケーブル４に熱伝導的に接している。熱交換装置５は、第２表面領域７を大きくするためのリブを備えており、２つのリブのみが表されている。熱交換装置５は接続ケーブル４を取り囲んでおり、導体３と接続ケーブル４とが接合されているすぐ近傍に設けられている。熱交換装置５の配置によっても、排出されるべき熱出力に関する熱的抵抗に対する影響を取り除くことができる。導体もしくはガルバニセルからより遠く離れれば熱交換装置は、本発明に係るエネルギー貯蔵装置のガルバニセルからの熱出力の伝達をますます利用できなくなる。
【００４１】
図２は、熱交換装置５の断面図を示している。熱交換装置５は、２つの部分から形成されている。熱交換装置５の２つの半分の部分は、右側に示されている蝶番と接合されている。熱交換装置５は、表されていない接続ケーブルと熱伝導的に接するために備わっている２つの第１表面領域６を備える。熱交換装置５の第２表面領域７は、冷却リブを備える。さらに、２つの部分から成る熱交換装置５の半分は、第１流体流路９を備える。熱交換装置５はまた、熱電素子１２を装備されている。２つの部分から成る熱交換装置５には、開いた後に、２つの接続ケーブル４がはめ込まれ得る。接続ケーブル４のための空洞は、半分の部分を閉じた後にプレスばめされるように、形成されている。そうして、接続ケーブル４と第１表面領域６との間で良好な熱的接触が保証される。半分の部分が意図せず開くのを防ぐ閉鎖装置は、表されていない。
【００４２】
図３は、接続ケーブル４を領域的に取り囲む、本発明に係る熱交換装置５を示している。熱交換装置５の第２表面領域７はリブを備え、そのうち２つが図中に表されている。さらに熱交換装置５は、第１の物質１１を有する中空室を備える。この第１の物質は、その溶融温度が、熱交換装置５の最大許容駆動温度より２ケルビン低くなるように、選択されている。熱交換装置５の最大許容駆動温度は、間接的に接合されたガルバニセル２と熱交換装置５との間の温度差が、ガルバニセル２へのあるいはガルバニセル２からの電気の流れによって引き起こされる熱出力の一部を取り去ることができるように選択されている。熱交換装置５の最大許容駆動温度は、ガルバニセル２と、熱的に接合された熱交換装置５との間の、熱伝導体の合計熱抵抗にも依存する。さらに熱交換装置５は、第２表面領域７の近傍に設けられている熱電素子１２を備える。
【００４３】
図４は、本発明に係るさらなる熱交換装置５を示している。これは、電気ベルト４を取り囲むように構成されている。第１表面領域６の幾何学形状は、電気ベルト４の形態に適合されている。電気ベルト４は、プレスばめによって、熱交換装置５に収容されている。
【００４４】
図５は、空調装置２１と、本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵装置とを有する自動車を示している。空調装置２１は、電気化学的エネルギー貯蔵装置１の機能を説明するために必要な範囲のみにおいて表されている。電気化学的エネルギー貯蔵装置１は、いくつかのガルバニセル２を備える。これらは、共通の導体装置３の通電接合装置と、並列に接続されている。接続装置４は、導体装置３と接合されている。接続装置４は、熱交換装置５を通って延在し、当該熱交換装置５の第２表面領域７は、リブを備える。熱交換装置５は、同時に２つの接続ケーブル４を収容する。接続ケーブル４から、様々な消費物への様々な給電線が分岐されている。特に、自動車の車輪を駆動するための電気モータ２３と、第１搬送装置１０と、空調装置２１の冷却剤ポンプ用駆動装置２４とが、表されている。
【００４５】
エネルギー貯蔵装置１は、ガルバニセル２もしくは熱交換装置５の最大許容駆動温度に達する前に、搬送装置１０および冷却剤ポンプ２４のスイッチが入るように、駆動される。搬送装置１０は、第２表面領域７に流れる空気の流れを引き起こす。冷却剤ポンプ２４は、空調装置２１の冷却剤２２を搬送する。冷却材２２はその際、第１流体流路９を貫流し、同様に熱交換装置５の冷却にも寄与する。そうして、熱交換装置５と、当該熱交換装置５と間接的に接合されているガルバニセル２との間の温度差を作り出すことができ、ガルバニセル２もしくは熱交換装置５から熱出力を取り去ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  電気化学的エネルギー貯蔵装置
２  ガルバニセル
３  導体装置
４  接続装置／接続ケーブル
５  熱交換装置
６  第１表面領域
７  第２表面領域
８  第１流体
９  第１流体流路
１０  搬送装置
１１  第１の物質
１２  熱電素子
２１  空調装置
２２  冷却剤
２３  電気モータ
２４  冷却剤ポンプ用駆動装置
【図１】
2012518873.tif 000003
【図２】
2012518873.tif 000004
【図３】
2012518873.tif 000005
【図４】
2012518873.tif 000006
【図５】
2012518873.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月25日(2011.10.25)
【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】
電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）であって、
少なくとも１つのガルバニセル（２）と、
少なくとも１つの該ガルバニセル（２）に配設されている少なくとも１つの導体装置（３）と、
少なくとも１つの該導体装置（３）に配設されている少なくとも１つの接続装置（４）とを備える電気化学的エネルギー貯蔵装置において、
少なくとも１つの前記接続装置（４）に少なくとも１つの熱交換装置（５）が配設されており、
少なくとも１つの該熱交換装置（５）は、少なくとも１つの前記接続装置（４）と熱エネルギーを交換するように構成されていることを特徴とし、かつ
前記熱交換装置は、少なくとも１つの接続装置を少なくとも部分的に取り囲んでいることを特徴とする電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項２】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、少なくとも１つの前記接続装置に対して電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）に、少なくとも１つの測定装置（１２）、特に少なくとも１つの温度測定装置が配設されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、第１表面領域（６）と第２表面領域（７）とを備え、
前記第１表面領域（６）は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの前記接続装置（４）と特に熱伝導的に接するために構成されており、かつ前記第１表面領域（６）の面積は、前記第２表面領域（７）の面積よりも大きくなく、かつ少なくとも１つの前記熱交換装置（５）の前記第２表面領域（７）は、第１流体（８）が流れるよう意図されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、少なくとも１つの第１流体流路（９）を備え、該第１流体流路（９）は、第１流体（８）が貫流するよう意図されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項６】
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）に、特に第１流体（８）を搬送するための搬送装置（１０）が配設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項７】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、所与の条件で相転移を通過するよう意図されている少なくとも１つの第１の物質（１１）を備え、
該第１の物質（１１）の相転移の温度は、少なくとも１つの前記熱交換装置（５）の駆動温度に適合されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項８】
前記熱交換装置（５）は、電気的に加熱あるいは冷却されるよう構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項９】
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）が少なくとも１つの電極、好適には少なくとも１つのカソードを備え、該カソードは、化学式ＬｉＭＰＯ４の化合物を備え、Ｍは、元素周期表の第１列の、少なくとも１つの遷移金属カチオンであり、該遷移金属カチオンは、好適にはマンガン、鉄、ニッケル、チタンから成るグループから、あるいはこれらの元素の組み合わせから選択されており、化合物は好適には、オリビン構造を備え、好適には上質のかんらん石であり、鉄が特に好ましいこと、および／あるいは前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）が少なくとも１つの電極、好適には少なくとも１つのカソードを備え、該カソードは、マンガン酸リチウム好適にはスピネル型のＬｉＭｎ２Ｏ４、コバルト酸リチウム好適にはＬｉＣｏＯ２、あるいはニッケル酸リチウム好適にはＬｉＮｉＯ２、あるいはこれらの酸化物の２つあるいは３つから成る混合物、あるいは、マンガン、コバルト、ニッケルを含むリチウム混合酸化物を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項１０】
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）は、電子を伝導しないかあるいはあまり伝導せず、かつ少なくとも部分的に物質透過性のある支持体から成る少なくとも１つのセパレータを備え、前記支持体は、好適には、少なくとも１つの側面に、無機質材料がコーティングされており、
好適には、少なくとも部分的に物質透過性のある支持体として、好適には不織のフリースとして構成されている有機質材料が用いられ、該有機質材料は、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）とを備えており、
前記有機質材料は、無機質の、好適にはイオン伝導性のある材料でコーティングされており、該材料は、さらに好適には−４０度から２００度の温度範囲でイオンを伝導し、前記無機質材料は、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から成る少なくとも１つの化合物、特に好ましくは酸化ジルコンを含み、無機質でかつ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から９のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置（１）と、空調装置（２１）とを有する自動車において、少なくとも１つの前記熱交換装置、特に少なくとも１つの該熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）は、前記空調装置（２１）の冷却剤（２２）が貫流するよう意図されており、
前記空調装置（２１）は、少なくとも１つの前記熱交換装置（５）、特に少なくとも１つの該熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）と、好適には少なくとも１つの可動式の導管を介して接合されていることを特徴とする自動車。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）、特に少なくとも１つの該熱交換装置（５）の前記第２表面領域は、所与の条件で第１流体（８）が流れることを特徴とする請求項４に記載の装置の駆動方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）は、第１流体（８）が貫流することを特徴とする請求項５に記載の装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記搬送装置（１０）は、予め決められた条件でスイッチが切り換えられることを特徴とする請求項６に記載の装置の駆動方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記熱交換装置（５）は、予め決められた条件で電気的に加熱あるいは冷却されることを特徴とする請求項８に記載の装置の駆動方法か、あるいは少なくとも１つの前記熱交換装置（５）の少なくとも１つの前記第１流体流路（９）は、前記空調装置（２１）の冷却剤（２２）が貫流し、冷却剤の流れは、伝達されるべき熱出力に依存して調節されることを特徴とする請求項１２に記載の装置の駆動方法。
【国際調査報告】
2012518873.tif 000008
2012518873.tif 000009
2012518873.tif 000010
2012518873.tif 000011