JP2012518870A - ガルバニセル - Google Patents

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Abstract

略平らなハウジングを有するガルバニセルの導体は、セルのハウジングの窓状の、セルの平らなハウジング表面に対して略平行な平面に配置された凹部を通じて、外部から電気的接触のためにアクセス可能である。

Description

本発明はガルバニセルに関する。このようなガルバニセルは、技術の様々な領域において、様々な用途に必要とされ、用いられている。ほとんどの利用において、その他の目標設定に加えて、空間に関するエネルギー密度、すなわち、ガルバニセルの体積に関する貯蔵エネルギーを最大化することも重要である。ガルバニセルは、このようなセルを複数用いてバッテリを構成するのに適しているので、バッテリセルと呼ばれることもある。
知られているのは、平型でかつ長方形に構成されたガルバニセルである。当該ガルバニセルの電気化学的に有効な中身は、大部分はいわゆるホイルスタックであり、大抵はツーピースのホイル状の外装で囲まれている。当該ホイル状の外装を、板状の電気接続部（「導体」または「導体板」）が通っている。当該ホイルはしばしば、両側に電気的に絶縁するプラスチックがコーティングされたアルミニウムホイルから構成されている。このように構成されたバッテリセルは、しばしばパウチセルもしくはコーヒーバッグセルと呼ばれる。電圧は、しばしば形状接続的、力接続的、または材料接続的に導体板に接続された接触要素によって得られる。当該接触要素は、片側または両側で導体に接続され得る。当該接触要素は、個別のセルの場合は、直接もしくは間接に、電流消費物もしくは電源に連結されているか、または、バッテリもしくはセルブロックの場合は、セルの直列または並列での電気的接続に用いられる。
このようなセルの、他の型のセルと異なる重要な特徴は、外装が通電性ではなく、電気的に中性であるということである。導体は絶縁状態において、当該外装を貫通する。
空間に関するエネルギー密度を最大化するという目標に鑑みると、導体を側部において（「径方向」、すなわちセル外装の平らな部分に対して平行に向けられて）、溶接箇所を通って外装を貫通させることによって、構成に利用可能な空間が失われることは、しばしば不利である。
本発明の課題は、このようなガルバニセルの装置の、空間に関するエネルギー効率の最大化に資することにある。本課題は、請求項１に記載のガルバニセルによって解決される。
略平らなハウジングを１つ、および、ガルバニセル内に貯蔵されたエネルギーを伝導するための、逆の電気極性の電気的導体を少なくとも２つ有する、本発明に係るガルバニセルにおいて、当該導体または当該ハウジングは、当該導体が、当該ハウジングの窓状の、セルの平らなハウジング表面に対して略平行な平面に配置された凹部を通じて、外部から電気的接触のためにアクセス可能であるように構成されている。
このとき、本発明においてガルバニセルとは、あらゆる種類の電気的セルであると理解される。特に、コンデンサまたは電気化学的セルも含まれる。後者の場合、特に一次タイプおよび／または二次タイプのセルである。このようなガルバニセルのハウジングからは、当業者が一般的に導体または導体板とも呼ぶ、少なくとも２つの接続要素または電極が外側に向かって誘導されており、これらはガルバニセル内に貯蔵されたエネルギーの伝導に用いられる。当該導体はしばしば、数箇所においてのみ、当該ハウジングから突出する。
この関連において、ハウジングの窓状の、セルの平らなハウジング表面に対して略平行な平面に配置された凹部とは、導体がセルの平らな面の方から接触のためにアクセス可能になるようなあらゆる構造であると理解される。好ましくは、当該構造は、当該導体が、狭いハウジングの縁の方から、ハウジング材料の絶縁特性によって、例えば規定に反する接触に対して保護されるように構成される。
本発明の有利なさらなる構成は、従属請求項の対象である。以下に、本発明を好ましい実施例を基に、図を用いて詳細に説明する。
本発明の第１の実施例に係る、平型のガルバニセルを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るガルバニセルのホイルスタックの分解図である。 本発明の第１の実施例に係るガルバニセルの分解図である。 本発明の第１の実施例に係るセルの断面の部分を示す図である。 本発明の第２の実施例を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す図である。 本発明の第３の実施例に係るガルバニセルのホイルスタックの分解図である。 本発明の第３の実施例に係るガルバニセルの分解図である。 本発明の第３の実施例に係るセルの断面の部分を示す図である。 本発明の第４の実施例を示す図である。 本発明の第４の実施例に係るセルから成るセルブロックを示す図である。
図１に示したように、セル１０１の導体１０４は、側部では絶縁性の外装１０２から突出してはおらず、外装内の窓状の凹部１０３を除いて、外部からアクセス可能である。このとき、導体を外装の一部によって包囲し、当該外装内に封入することも可能である。導体１０４は、外装ホイル１０２の窓状凹部１０３に接して露出して配置されている。本発明のこのような実施形態、およびその他の実施形態においては、導体は平板として構成されていても良いし、または、図５において本発明のその他の実施形態について図示しているように、付加的に接触スリーブ５２０もしくはリッジを有していても良い。これらの付加的な接触スリーブまたはリッジは、例えばセルブロックの隣のセルとの間隔を埋めることができる。
窓が、好ましくは溶接ゾーンの外側の領域において、導体と電極スタック（陽極および陰極ホイル）の端部との間に配置される場合、当該導体はセルの前面および背面に向かって露出している。これによって、セルの接触および固定が容易になる。なぜなら、この場合、多数のガルバニセルから成るセルブロックを構成するためのタイロッドおよび類似の装置のための穴が、導体を通じて設けられるからである。
図１から図５は、本発明の第１の実施例を示しており、当該実施例においては、導体がセルのそれぞれ１つの側から（上からまたは下から）アクセス可能である。図６から図１０は、本発明のさらなる実施形態を示しており、当該実施形態では、外装には、導体端部の領域において上と下とに窓が設けられており、当該導体は両側からアクセス可能である。本発明の当該実施形態に係るセルは、例えばセルブロックを構成する場合などに、特に良好に、当該導体において機械的に固定される。なぜなら、特に図１１に示したように、当該導体は完全に、それゆえ支承可能にセルの外装内に位置しているからである。
図２は、本発明の図１に図示された実施例に係るガルバニセルのホイルスタックの拡大図である。電極スタック２０７の電極２０６は、一般的な方法では、電極スタックの端部において外側に向けて誘導されている。当該例においては、導体板２０４、２０５が、機械的安定化のために電極に載置される。
図３は、当該実施例のセルの構成を、上側および下側ハウジング部分もしくは外装部分を付加して示している。下側ハウジング部分３１０は窓状の凹部３０８を有し、上側ハウジング部分３１１は電極スタックのもう一方の端部に対応して設けられた窓状の凹部３０３を有している。当該凹部を通じて、導体３０６と、当該導体に電気的に接続された電極スタック３０７の電極３０６とは、窓状凹部３０３を通じて外部からアクセス可能である。
図４には、本発明の図１から図３に示した実施例に係るセルの断面の部分が示されている。外装（ハウジング）の下側部分４１０と当該外装の上側部分４１１との間には、セル４１２が導体と共に、略完全に封入されている。導体板４１４は、ハウジングの窓状凹部４０３における開口部４０４を通じてのみ外部からアクセス可能である。
図５には、本発明の第２の実施例として、第１の実施例の変型例が示されている。当該変型例では、少なくとも１つの導体５０４に、その接触を支援するための構造要素５２０が備えられている。このとき、当該構造要素は、セルの平らなハウジング表面に対して平行な面に対して垂直に向けられた方向において、無視できない広がりを有している。図５に示したノブまたは接触スリーブ５２０の代わりに、対応して形成されたリッジまたはその他の構造も、同じ目的を果たすことができる。
図６は、本発明の第３の実施例を示している。当該実施例では、外装には、導体端部の領域において、上と下とに窓が設けられており、当該導体は両側からアクセス可能である。当該導体には開口部６０３が設けられており、当該開口部は、セルブロックを構成する際に、セルを導体において機械的に固定するために用いられ得る。
図７は、本発明の当該実施形態の対応する分解図であり、セルスタック７０７、当該スタックから突出している電極７０６、対応する導体板７０４、７０５、およびこの場合、導体板内に設けられた丸い開口部７３０が含まれている。
図８は、対応する分解図であり、下側ハウジング部分８１０と上側ハウジング部分８１１とが含まれている。当該ハウジング部分には、やはり対応する開口部８０３が設けられており、当該開口部を通じて、電極スタック８０７の導体板８０４は、その開口部８３０によって、外部から電気的にアクセス可能である。
図９は、このようなセルの対応する断面図である。本発明のその他の実施形態に類似して、ここでも、電極スタックは導体板９０４と共に、略完全に外装の下側部分９１０と上側部分９１１とによって封印される。当該封印９１２は、外装の窓状凹部９０５の領域においてのみ破られており、当該凹部を通じて、導体板９０４はその開口部９３０によって外部からアクセス可能になる。
当該実施形態も、図１０に示したように、変型例において実施可能である。当該変型例においては、セル１００１の導体板に、付加的な構造要素１０２０が設けられており、当該構造要素は、導体板の接触を支援する。これらの構造要素も、好ましくは接触スリーブ、ノブ、リッジ、または、セルの平らなハウジング表面に対して平行な面に対して垂直な方向において、無視できない広がりを有する類似の構造である。
図１１は、本発明の当該実施例に係るセルから成るセルブロックを示す図である。当該セルブロックにおいては、導体板の付加的な構造は、隆起した極の形態を有している。このとき、機械的に安定したブロックを形成し、直列の電気的接続を形成するためのセルの固定は、好ましくは当該図に示されていないタイロッドを用いて行われる。
当業者が本明細書からすぐに認識できるように、本発明の様々な実施形態を互いに組み合わせることも可能である。
１０１ セル
１０２ 外装
１０３ 凹部
１０４ 導体
２０４ 導体板
２０５ 導体板
２０６ 電極
２０７ 電極スタック
３０３ 凹部
３０６ 導体
３０７ 電極スタック
３０８ 凹部
３１０ 下側ハウジング部分
３１１ 上側ハウジング部分
４０３ 凹部
４０４ 開口部
４１０ 外装の下側部分
４１１ 外装の上側部分
４１２ セル
４１４ 導体板
５０４ 導体
５２０ 接触スリーブ、構造要素
６０３ 開口部
７０４ 導体板
７０５ 導体板
７０６ 電極
７０７ セルスタック
７３０ 開口部
８０３ 開口部
８０４ 導体板
８０７ 電極スタック
８１０ 下側ハウジング部分
８１１ 上側ハウジング部分
８３０ 開口部
９０４ 導体板
９０５ 凹部
９１０ 外装の下側部分
９１１ 外装の上側部分
９１２ 封印
９３０ 開口部
１００１ セル
１０２０ 構造要素

Claims (4)

  1. 略平らなハウジング（１０２）を１つ、および、ガルバニセル内に貯蔵されたエネルギーを伝導するための、逆の電気極性の電気的導体（１０４、２０４、２０５、３０６、４１４、５０４）を少なくとも２つ有するガルバニセル（１０１、５０１、６０１、１００１）において、
    前記導体または前記ハウジングは、前記導体が、前記ハウジングの窓状の、セルの平らなハウジング表面に対して略平行な平面に配置された凹部（１０３、３０３、３０８、４０３、５０３、９０４）を通じて、外部から電気的接触のためにアクセス可能であるように構成されていることを特徴とするガルバニセル（１０１、５０１、６０１、１００１）。
  2. 少なくとも１つの導体（５０４、６０４、７０４、７０５、８０４、９０５）を有し、前記導体はその接触を支援するための構造要素（５２０、６０４、７３０、８３０、９３０、１０２０、１１２０）を具備しており、前記構造要素は前記セルの平らなハウジング表面に対して平行な面に対して垂直な方向において、無視できない広がりを有することを特徴とする請求項１に記載のガルバニセル。
  3. 窓状の構造（９０４）が、前記平らなハウジングの両側（９１０、９１１）に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガルバニセル。
  4. 複数のセルから成るバッテリを構成するためのタイロッドまたは類似の構成要素を貫通させるための穴（７３０、８０３、８３０）を有する導体（７０４、７０５）またはハウジングを備える請求項１から３のいずれか一項に記載のガルバニセル（１００１、１１０１）。
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