JP2016538684A5 - - Google Patents

Description

本発明の好ましい実施形態およびその多様性の例のみを、本開示で示し記述する。本発明は、様々なその他の組合せおよび環境で使用することが可能であり、本明細書で表されるような本発明の概念の範囲内で変更または修正することが可能であることを理解されたい。したがって例えば、当業者なら、通常の実験方法を使用するだけで、本明細書に記述される特定の物質、手順、および配置構成の数多くの均等物を認識しまたは確認することができるであろう。そのような均等物は、本発明の範囲内にあると見なされかつ下記の特許請求の範囲により包含される。
なお、本発明には以下の態様が含まれることを付記する。
〔１〕
オーミック変調される再充電可能バッテリー。
〔２〕
第１の温度（Ｔ _１ ）から第２の温度（Ｔ _２ ）の間の前記バッテリーの温度範囲全体にわ たる１つのレベルの内部抵抗（Ｒ _１ ）と、Ｔ _１ またはＴ _２ のいずれかの外側での第２のレ ベルの内部抵抗（Ｒ _２ ）とを有し、
Ｔ _１ よりも約２℃低い温度でのＲ _２ の値が、Ｔ _１ でのＲ _１ の値の２倍以上５００倍以下 の間の値を含み、または、Ｔ _２ よりも約２℃高い温度でのＲ _２ の値が、Ｔ _２ でのＲ _１ の値 の２倍以上５００倍以下の間の値を含む、〔１〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔３〕
Ｔ _２ が、約４５℃から約１３０℃の間の範囲内の値を有する温度である、〔２〕に記載 の再充電可能バッテリー。
〔４〕
前記バッテリーは、前記バッテリーが第３の温度（Ｔ _３ ）に達したときに第３のレベル の内部抵抗（Ｒ _３ ）を有し、Ｔ _３ よりも約２℃高い温度でのＲ _３ の値が、Ｔ _３ でのＲ _２ の 値の少なくとも２倍であり、Ｔ _３ が、８０℃から１３０℃の間の範囲内の値を有する温度 である、〔２〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔５〕
Ｒ _１ で前記バッテリーを動作させるための少なくとも１つの負端子および少なくとも１ つの正端子と、
Ｒ _２ で前記バッテリーを動作させるための少なくとも１つの高抵抗端子と、
前記バッテリーの温度がＴ _１ またはＴ _２ のいずれかの外側にあるときに、Ｒ _２ を能動化 するスイッチと
を含む、〔２〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔６〕
前記少なくとも１つの高抵抗端子が、前記バッテリーのセル内または前記バッテリーの セル間の少なくとも１つの抵抗器シートに電気接続される、〔５〕に記載の再充電可能バ ッテリー。
〔７〕
Ｒ _２ で前記バッテリーを動作させるための前記少なくとも１つの高抵抗端子が、追加の 負端子である、〔５〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔８〕
前記スイッチが、Ｒ _１ で前記バッテリーを動作させるための前記端子とＲ _２ で前記バッ テリーを動作させるための前記端子との間で切り換わるために、温度センサーによって駆 動される、〔５〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔９〕
前記スイッチが、Ｒ _１ で前記バッテリーを動作させるための前記端子とＲ _２ で前記バッ テリーを動作させるための前記端子との間で切り換わるために、熱によって自己能動化す る、〔５〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１０〕
前記自己能動化スイッチが、凍結によって膨張しかつ前記スイッチを押して開放する水 をベースにしたカプセル、Ｔ _１ もしくはＴ _２ またはその両方で相転移および目に見えるほ どの体積変化を受ける相変化材料、バイメタルスイッチ、または、温度Ｔ _１ もしくはＴ _２ またはその両方でその体積が目に見えるほど膨張する固体材料の中から選択されるスイッ チである、〔９〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１１〕
前記スイッチが、電気化学的継電器および温度制御器で構成され、または、温度センサ ーを備えた固体継電器、温度センサーを備えたパワーＭＯＳＦＥＴ、もしくは温度センサ ーを備えた高電流スイッチで構成される、〔５〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１２〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、黒鉛、高配向熱分解黒鉛（ＨＯＰＧ）、ステン レス鋼、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、アルミニウム、チタン、またはこれらの組合 せで作製される、〔６〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１３〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、０．１から５の間の数値を、アンペア・時（Ａ ｈ）を単位とするバッテリーの容量で割った値に等しい、オームを単位とする抵抗を有す る、〔６〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１４〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、電極−セパレーター積層体またはジェリーロー ルの内側に挟まれ、前記少なくとも１つの抵抗器シートが、ポリマーまたは酸化物の薄層 で任意選択でコーティングされて、前記抵抗器シートを前記バッテリー内の電解質から隔 離する、〔６〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１５〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、バッテリーセルのタブの間、もしくはバッテリ ーのタブのサブグループの間、または多数のバッテリーセルのタブの間に介在する、〔６ 〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１６〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、バッテリーモジュール内のセルの間に位置付け られる、〔６〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１７〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、２つのタブを有するように構成され、一方のタ ブが、前記バッテリー内のその他の電極タブに電気接続されて低抵抗端子を形成し、前記 少なくとも１つの抵抗器シートの他方のタブが、前記少なくとも１つの高抵抗端子を形成 する、〔６〕に記載の再充電可能バッテリー。
〔１８〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、バッテリーセルで使用される２つの金属集電器 のいずれかもしくは両方、または前記２つの金属集電器の一部と同じである、〔６〕に記 載の再充電可能バッテリー。
〔１９〕
前記少なくとも１つの抵抗器シートが、銅またはアルミ箔で作製される、〔１８〕に記 載の再充電可能バッテリー。
〔２０〕
１つまたは複数の正の温度係数（ＰＴＣ）の材料を含む電極を含む〔１〕または〔２〕 に記載の再充電可能バッテリー。
〔２１〕
電極を作製する際の結合剤、または界面活物質および集電箔用の伝導性ニカワを作製す る際の結合剤、もしくは多孔質電極用の細孔充填剤のいずれかとして、１種または複数の 熱膨張性ポリマーを含む電極を含む、〔１〕または〔２〕に記載の再充電可能バッテリー 。
〔２２〕
リチウムイオンバッテリーである〔１〕または〔２〕に記載の再充電可能バッテリー。 〔２３〕
〔２〕に記載のオーミック変調されるバッテリーと、Ｒ _１ での前記バッテリーの動作と Ｒ _２ での前記バッテリーの動作との間で切り換わることができる制御器とを含むバッテリ ーシステム。
〔２４〕
Ｔ _１ およびＴ _２ の温度を決定するための温度センサーをさらに含む〔２３〕に記載のバ ッテリーシステム。
〔２５〕
再充電可能バッテリーを動作させる方法であって、
第１の温度（Ｔ _１ ）から第２の温度（Ｔ _２ ）の間の前記バッテリーの温度範囲全体にわ たる１つのレベルの内部抵抗（Ｒ _１ ）を含むバッテリーを動作させるステップと、
前記バッテリーの温度がＴ _１ またはＴ _２ のいずれかの外側にあるときに、Ｒ _２ を能動化 するスイッチを能動化することによって、Ｔ _１ またはＴ _２ のいずれかの外側での第２のレ ベルの内部抵抗（Ｒ _２ ）で前記バッテリーを動作させるステップと
を含む前記方法。

Claims (19)

1. オーミック変調される再充電可能バッテリーであって、
   第１の温度（Ｔ _１ ）から第２の温度（Ｔ _２ ）の間の前記バッテリーの温度範囲にわたる １つのレベルの内部抵抗（Ｒ _１ ）と、Ｔ _１ またはＴ _２ のいずれかの外側での第２のレベル の内部抵抗（Ｒ _２ ）とを有し、
   Ｔ _１ よりも２℃低い温度でのＲ _２ の値が、Ｔ _１ でのＲ _１ の値の２倍以上５００倍以下の 間の値を含み、または、Ｔ _２ よりも２℃高い温度でのＲ _２ の値が、Ｔ _２ でのＲ _１ の値の２ 倍以上５００倍以下の間の値を含む、前記再充電可能バッテリー。
2. Ｔ_２が、４５℃から１３０℃の間の範囲内の値を有する温度である、請求項２に記載の再充電可能バッテリー。
3. Ｒ_１で前記バッテリーを動作させるための少なくとも１つの負端子および少なくとも１つの正端子と、
   Ｒ_２で前記バッテリーを動作させるための少なくとも１つの高抵抗端子であって、前記 バッテリーのセル内または前記バッテリーのセル間の少なくとも１つの抵抗器シートに電 気接続される前記少なくとも１つの高抵抗端子と、
   前記バッテリーの温度がＴ_１またはＴ_２のいずれかの外側にあるときに、Ｒ_２を能動化するスイッチと
   を含む、請求項１または２に記載の再充電可能バッテリー。
4. Ｒ_２で前記バッテリーを動作させるための前記少なくとも１つの高抵抗端子が、追加の負端子である、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
5. 前記スイッチが、Ｒ_１で前記バッテリーを動作させるための前記端子とＲ_２で前記バッテリーを動作させるための前記端子との間で切り換わるために、温度センサーによって駆動される、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
6. 前記スイッチが、Ｒ_１で前記バッテリーを動作させるための前記端子とＲ_２で前記バッテリーを動作させるための前記端子との間で切り換わるために、熱によって自己能動化する、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
7. 前記スイッチが、電気化学的継電器および温度制御器、または、温度センサーを備えた固体継電器、または、温度センサーを備えたパワーＭＯＳＦＥＴ、または、温度センサーを備えた高電流スイッチ、または、バイメタルスイッチで構成される、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
8. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、黒鉛、高配向熱分解黒鉛（ＨＯＰＧ）、ステンレス鋼、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、アルミニウム、チタン、またはこれらの組合せで作製される、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
9. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、０．１から５の間の数値を、アンペア・時（Ａｈ）を単位とするバッテリーの容量で割った値に等しい、オームを単位とする抵抗を有する、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
10. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、電極−セパレーター積層体またはジェリーロールの内側に挟まれている、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
11. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、その表面上に、ポリエチレン、ポリプロピレン 、塩素化ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ナイロン、 またはこれらのコポリマーから選択される保護コーティングを有し、電極−セパレーター 積層体またはジェリーロール内側の電解質からおよび前記バッテリ内の電解質から前記抵 抗器シートを隔離する、請求項１０に記載の再充電可能バッテリー。
12. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、バッテリーセルのタブの間、もしくはバッテリーのタブのサブグループの間、または多数のバッテリーセルのタブの間に介在する、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
13. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、バッテリーモジュール内のセルの間に位置付けられる、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
14. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、２つのタブを有するように構成され、一方のタブが、前記バッテリー内のその他の電極タブに電気接続されて低抵抗端子を形成し、前記少なくとも１つの抵抗器シートの他方のタブが、前記少なくとも１つの高抵抗端子を形成する、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
15. 前記少なくとも１つの抵抗器シートが、銅またはアルミで作製されている、請求項３に記載の再充電可能バッテリー。
16. リチウムイオンバッテリーである請求項１〜１５のいずれか１項に記載の再充電可能バッテリー。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載のオーミック変調される再充電可能バッテリーと、Ｒ_１での前記バッテリーの動作とＲ_２での前記バッテリーの動作との間で切り換わることができる制御器とを含むバッテリーシステム。
18. Ｔ_１およびＴ_２の温度を決定するための温度センサーをさらに含む請求項１７に記載のバッテリーシステム。
19. 再充電可能バッテリーを動作させる方法であって、
    第１の温度（Ｔ_１）から第２の温度（Ｔ_２）の間の前記バッテリーの温度範囲にわたる１つのレベルの内部抵抗（Ｒ_１）を含むバッテリーを動作させるステップと、
    前記バッテリーの温度がＴ_１またはＴ_２のいずれかの外側にあるときに、Ｒ_２を能動化するスイッチを能動化することによって、Ｔ_１またはＴ_２のいずれかの外側での第２のレベルの内部抵抗（Ｒ_２）で前記バッテリーを動作させるステップと
    を含む前記方法。