KR20140129109A - 전기 에너지를 저장하는 유닛을 제조하는 방법 - Google Patents

전기 에너지를 저장하는 유닛을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 에너지를 저장하는 유닛을 제조하는 방법에 관한 것이며, 상기 유닛은 커버 및 외부 케이싱을 포함하고, 상기 방법은 상기 저장 유닛을 형성하는 부분들 중 하나에 압력을 접촉없이 인가하여, 상기 커버 및 외부 케이싱이 이들의 모양들의 맞물림(engagement)에 의해 상기 커버를 이용하여 상기 외부 케이싱을 폐쇄하도록 서로에게 기계적으로 맞추어지도록(fit) 하는 것으로 이루어진 폐쇄 단계(400)를 포함한다.

Description

전기 에너지를 저장하는 유닛을 제조하는 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A UNIT FOR STORING ELECTRICAL ENERGY}
본 발명은 전기 에너지-저장 유닛들의 기술 분야에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 이러한 저장 유닛들의 제조를 위한 디바이스 및 방법, 그리고 결과적인 저장 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 범위 내에서, 전기 에너지-저장 유닛은 커패시터(즉, 두 개의 전극들 및 절연체를 포함하는 수동 시스템) 또는 울트라-커패시터(즉, 적어도 두 개의 전극들, 전해질(electrolyte) 및 적어도 하나의 격리물을 포함하는 수동 시스템) 또는 예컨대, 리튬 배터리 타입의 배터리(즉, 애노드, 캐소드 및, 상기 애노드와 캐소드 사이의 전해질 용액을 포함하는 시스템)를 의미한다.
도 1은 튜브형 울트라-커패시터 타입의 에너지-저장 유닛의 예를 도시한다.
이 에너지-저장 유닛(10)은 다음의 요소들:
- 두 개의 단부들에서 개방된 튜브형 엔벨로프(envelope)(20),
- 액상 전해질로 침지된 용량성 권선(capacitive winding)과 같은 코일형 요소(30), 및
- 튜브형 엔벨로프(20)의 개방된 단부들을 덮도록(crown) 설계된 두 개의 커버들(40)을 포함한다.
이러한 저장 유닛의 여러 가지 제조 방법들이 알려져 있다. 이러한 여러 가지 방법들 각각은 커버로 튜브형 엔벨로프를 폐쇄하는 것으로 이루어진 단계를 포함한다. 이 폐쇄 단계는 세 개의 기법들:
- 기계 압착(crimping)이나,
- 기밀 용접(tight welding)이나, 또는
- 접착(adhsion)에 기초할 수 있다.
기계 압착
문서 EP 2 104 122에는 커버(40)에 대해 튜브형 엔벨로프를 폴딩하기 위해 상기 튜브형 엔벨로프(20)를 변형하는 것으로 이루어진 기계 압착 또는 해딩(heading) 단계가 기술되어 있다. 조인트(45)와 같은 엘라스토머(elastomer) 타입의 실링 피스(sealing piece)가 액체 및 가스에 대한 실링을 보장하기 위해 압축(compressed)된다.
압착 기법의 단점은 엘라스토머 타입의 실링 피스를 사용할 필요성에 관계된다. 사실상, 누출(leak)의 위험들이 이러한 실링 피스의 압축에 링킹되는 바, 상기 실링 피스는 비균일하게 분포될 수 있는, 이 실링 피스 상의 압착 동안 생성되는 스트레스들을 제어하기 어렵다.
다른 단점은 압착 동작의 지속 기간에 관계된다. 사실상, 압착을 수행하기 위해 사용되는 툴(tool)은 튜브형 엔벨로프를 에워싸야(circumvent) 하는 바, 이는 폐쇄 단계의 지속 기간을 증가시킨다. 변형 예로서, 튜브형 엔벨로프 및 커버를 압착하기 위해 저장 유닛의 전체 원주(circumference)에 걸쳐 접촉 압력을 동시에 인가하기 위한 툴을 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 이 경우, 튜브형 엔벨로프 및 커버의 각각의 직경에 대해 상이한 툴을 가지는 것이 필요하며, 이는 비용이 많이 드는 투자를 요한다.
또 다른 단점은 기계 압착 단계를 수행함으로써 만들어지는 저장 유닛의 제한된 수명 지속 기간에 관계된다. 저장 유닛의 에이징(ageing) 동안 상기 저장 유닛의 내부 압력은 상승한다. 이러한 압력의 상승은 압착이 개방되게 할 수 있는 바, 이는 저장 유닛의 서비스 수명을 상당히 감소시킨다.
마지막으로, 압착 동작은 결과적인 저장 유닛의 초기 성능을 저하시키는, 코일형 요소(30) 상의 스트레스를 불러일으킬 수 있다.
기밀 용접
용접은 TIG(Tungsten Inert Gas)를 통해, 레이져를 통해 또는 다른 종래의 용접 기법들에 의해 행해질 수 있다. 용접의 경우, 튜브형 엔벨로프와 커버 사이의 엘라스토머 타입의 실링 피스는 더이상 필요하지 않으며, 이는 저장 유닛의 서비스 수명을 연장시킨다.
그러나, 기밀 용접은 많은 단점들을 가진다.
사실상, 용접 단계는 튜브형 엔벨로프가 가열되게 하는 바, 이는 열가소성 절연체(thermoplastic insulation), 격리물들 또는 코일형 요소(30)를 구성하는 바인더 필름들을 태울 수 있다. 또한, 전해질이 인화성(inflammable)이기 때문에 용접에 앞서 코일형 요소(30)의 침지를 수행하는 것은 불가능하다.
용접 단계를 이용하는 것은 또한, 충분한 레벨의 실링을 보장하기 위해 - 튜브형 엔벨로프 및/또는 커버의 세정, 정련(scouring) 및 건조와 같은 - 용접될 표면들의 준비 단계들을 수행하는 것을 의미한다. 이 동작은 실행하기 어렵기 때문에 비용이 많이 든다.
또한, 레이져 빔 또는 TIG에 의한 용접의 경우, 튜브형 엔벨로프의 전체 원주에 걸쳐 상기 튜브형 엔벨로프를 용접하기 위해 상기 튜브형 엔벨로프를 바이패스할 필요가 있으며, 이는 폐쇄 단계를 연장시킨다.
마지막으로, 용접 단계를 시행하는 것은 높은 제조 비용들(소모성 가스, 추가되는 금속, ...)을 수반한다.
접착
접착 단계 동안, 튜브형 엔벨로프 상의 커버의 조립체(assembly)는 때때로 금속으로 충전된 접착제(adhesive), 일반적으로는 에폭시(epoxy)를 이용함으로써 실현된다.
접착 단계에 기초한 조립 기법들은 다음의 이유로 번거롭다. 먼저, 접착 단계는 실링의 레벨들 및 충분한 기계적 저항성을 보장하기 위해 - 탈지(degreasing) 및 건조와 같은 - 접착될 표면들의 사전 준비 단계들을 시행하는 것을 의미한다. 예비(preparatory) 접착 단계는 또한, 접착(adherence) 및 접착성(adhesiveness)을 향상시키기 위해 접착될 표면들을 거칠게 만들도록(roughen) 수행될 수 있다. 이 예비 단계들은 수행하기 어렵기 때문에 비용이 많이 든다. 그리고, 연결 기능을 가지는 접착제는 또한, 전기적 절연 기능을 가진다. 증착되는 접착제의 두께(volume)는 결과적으로 상대적으로 크며, 내전단성(resistance to shear)은 신뢰성이 낮다(접착제의 미세한 비드(bead)가 두꺼운 비드보다 저항성이 크다). 이러한 결함을 보상하기 위해, 특정한 그리고 매우 비싼 접착제들을 사용하는 것이 일반적이다. 또한, 접착성 용매 증기(adhesive solvent vapour)는 생산 오퍼레이터들을 자극하지 않도록 취급되어야 하며, 이는 추가의 비용을 만들어 낸다. 마지막으로, (30분 정도의) 긴 중합 시간(long polymerisation time)은 이러한 방법의 생산 수율을 제한한다.
접착 단계에 기초한 조립 기법들은 또한, 다음의 이유로 결과적인 저장 유닛의 품질을 저하시킬 수 있다. 접착제의 중합은 일반적으로, 뜨거운 상태로 행해진다(에폭시 접착제). 열 쇼크(thermal shock) 및 접착제와 알루미늄 사이의 상대적인 팽창(relative dilation)은 커버 및 코일형 요소가 전기적으로 연결해제되게 할 수 있다.
본 발명의 목적은 상기 단점들 중 적어도 하나를 제거하는, 전기 에너지 저장 유닛의 제조 방법을 제시하는 것이며, 특히 기존 방법들보다 단순하고 비용이 덜 드는 방법을 제시하는 것이다.
이러한 목적으로, 커패시터 또는 울트라커패시터와 같은 전기 에너지 저장 유닛의 제조 방법이 제시되는 바, 상기 저장 유닛은:
- 커플링 구역을 포함하는 외부 엔벨로프 - 상기 외부 엔벨로프는 자신의 단부들 중 적어도 하나에서 개방되어 있고 - 와,
- 커플링 구역을 포함하는 적어도 하나의 커버 - 상기 커버는 상기 커플링 구역들이 서로 대향 되도록 상기 외부 엔벨로프의 개방된 단부의 레벨에 위치되도록 의도되며 - 와,
- 돌출부(projection) 또는 공동(cavity)과 같은 적어도 하나의 릴리프 부분을 포함하는 상기 커플링 구역들 중 적어도 하나를 포함하여 구성되고,
상기 방법은 상기 저장 유닛을 구성하는 피스들 중 적어도 하나에 비접촉 압력을 인가하여서, 형태의 협력(cooperation of form)에 의해 상기 외부 엔벨로프의 개방된 단부를 상기 커버로 폐쇄하기 위해 릴리프(relief)의 부분 또는 부분들의 레벨에서 상기 커버 및 외부 엔벨로프가 서로와 접촉하게 되고, 특히 서로에게 기계적으로 맞추어지게(fit) 하는 것으로 이루어진 폐쇄 단계를 포함한다.
주목할 점으로서, 릴리프 부분은 요소의 기준 부분에 비해 적어도 부분적으로 돌출되고 그리고/또는 침강(depression)된 부분이다. 요소의 측벽 상에 위치된 이 릴리프 부분은 요소의 축 방향 섹션에서 상기 요소의 규모(dimension)들이 수정(증가 및/또는 감소)되게 한다.
바람직하게는, 상기 폐쇄 단계는 저장 유닛을 구성하는 피스들 중 적어도 하나에 - 예컨대, 인덕터를 사용하여 - 비접촉 자기-기계력(magneto-mechanical force)을 인가하여서, 형태의 협력에 의해 상기 외부 엔벨로프의 개방된 단부를 상기 커버로 폐쇄하기 위해 릴리프의 부분 또는 부분들의 레벨에서 커버 및 외부 엔벨로프가 서로와 접촉하게 되도록 하는 것으로 이루어진다.
제조 동안 사용되는 파라미터들에 따라, 이 방법은:
상기 커버 및 외부 엔벨로프를 압착하거나, 또는
상기 외부 엔벨로프 및 상기 커버를 용접하며, 이 경우, 두 개의 피스들의 물질들의 연속성 및 일 피스로부터 타 피스로의 원자들의 확산이 존재한다.
그러므로, 상기 방법은 특히, 상이한 녹는점들을 가진 전기적으로 전도성인 물질들로 이루어진 피스들이 조립되게 하는 바, 이는 종래의 용접 디바이스들로는 불가능하다.
본 발명에 따른 방법의 장점들은 다음과 같다.
- 폐쇄 단계의 지속 기간이 매우 짧은 바, 전형적으로는 1초 미만이며, 이는 상기 방법이 대량 생산에 적응되도록 한다.
- 저장 유닛을 구성하는 피스들의 열이 매우 낮은 바, 이는 한편으로는 외부 엔벨로프 내에 위치된 코일형 요소 또는 코일형 요소들에 손상을 입히지 않고, 다른 한편으로는 폐쇄 단계에 앞서 침지와 같은 어떤 단계들을 취하기 위한 옵션(option)을 주는 바, 이는 유닛의 추가적인 폐쇄 단계들을 회피한다.
- 폐쇄 단계의 실행 동안, 커버와 외부 엔벨로프 사이의 인터페이스에서 생성되는 이완(relaxation)은 이러한 이완이 조립될 표면들을 샌딩(sand off)하는 - 플라즈마에 필적하는 - 가스 젯(gas jet)을 야기하도록 하는 바, 그러므로, 폐쇄 단계에 앞서 외부 엔벨로프 및 커버들의 표면들을 준비하는 것은 불필요하다.
- 방법을 실행하는 것과 관련된 비용들이 적은 바, 그 이유는 한편으로는 폐쇄 단계를 수행하기 위해 사용되는 툴이 상이한 직경들로 이루어진 외부 엔벨로프들 및 커버들과 함께 이용될 수 있고, 다른 한편으로는 이 툴이 어떠한 움직이는 파트(moving part)도 포함하지 않기 때문에 이 툴의 유지 관리 작업(maintenance operation)이 제한되어, 툴의 마모를 제한하기 때문이다.
본 발명에 따른 방법의 바람직하지만 비-제한적인 양상들은 다음과 같다.
- 자기-기계력은 자기 펄스의 생성 디바이스에 의해 인가되고, 방법은 엔벨로프 및 커버가 상기 생성 디바이스, 특히 상기 디바이스의 인덕터에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 하는 상기 엔벨로프 및 커버의 포지셔닝 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 커버 및 엔벨로프는, 비접촉 압력이 커플링 구역들의 레벨에서 상기 커버 및 엔벨로프에만 인가되도록 포지셔닝되며, 이는 엔벨로프 상으로의 상기 엔벨로프의 벽들의 압축에 의한 상기 엔벨로프에 포함된 코일형 요소의 성능저하(degradation)의 위험들을 제한한다. 인덕터는 특히, 상기 커버 및 엔벨로프의 커플링 구역들의 레벨에서 저장 유닛을 부분적으로 둘러싸도록 배치된 코일을 포함한다.
- 펄스는 바람직하게는 5 내지 20 kJ 사이의 에너지에서 생성된다. 인덕터에는 특히, 5 내지 6 kV 사이의 전압 및,
압착을 수행하기 위해 150A 내지 250A 사이,
용접을 수행하기 위해 450A 내지 600A 사이의 전류가 피딩된다.
- 방법은 폐쇄 단계에 앞서, 상기 커버 및 엔벨로프의 포지셔닝 단계를 포함한다. 특히, 제1 요소, 특히 엔벨로프는 다른 요소, 특히 커버 주위에, 상기 제1 요소의 커플링 구역이 상기 다른 요소의 커플링 구역을 둘러싸도록 포지셔닝되며, 릴리프 부분은 상기 다른 요소의 커플링 구역에 배치된다.
- 릴리프의 부분 또는 부분들은 상기 요소가 반대 방향들로 지향된 적어도 두 개의 숄더(shoulder)들을 나타내도록 구성된다. 상기 요소는 또한, 압력이 상기 숄더들의 법선(normal)에 본질적으로 수직인 방향이 되도록 인덕터에 포지셔닝된다. 상기 두 개의 숄더들은 본질적으로 축 방향의 (또는 상기 엔벨로프의 개구면에 본질적으로 수직인) 법선을 가지는 반면, 압력은 본질적으로 반경 방향으로(radially) 가해진다. 이 방식으로, 유닛의 수명 동안 내부 압력이 가해질 때 유닛이 개방되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 제조 방법 동안 용량성 요소가 커버 및/또는 엔벨로프에 인가되는 압력의 영향 하에서 손상되지 않게 하기 위하여, 양 방향들에 따른 외부 엔벨로프에 대한 커버의 축방향 이동이 방지된다.
- 바람직한 실시예에서, 릴리프의 복수의 부분들은 커버에 배치되며, 상기 커버는 적어도 하나의 측벽 및 두 개의 단부벽(end wall)들을 포함하고, 릴리프의 부분들은 측벽 및 일 단부벽 상에서 개방된 적어도 하나의 제1 공동 및 측벽 및 다른 단부벽 상에서 개방된 적어도 하나의 제2 공동을 포함한다. 그 다음, 제1 공동 또는 제1 공동들은 측벽의 제1 부분 또는 제1 부분들 상에 개방될 수 있고, 제2 공동 및 제2 공동들은 측벽의 제2 부분 또는 제2 부분들 상에 개방되어 있으며, 측벽의 제1 및 제2 부분들은 분리되어 있다. 다시 말해, 공동들은 엇갈려 있다(staggered). 공동들은 커버의 높이의 절반을 초과하여 만들어질 수 있다. 상기 커버는 예컨대, 일반적인 실린더 형태로 이루어질 수 있고, 단부벽들은 이 실린더의 토대(base)들을 형성한다. 이는 또한, 평행육면체(parallelepipedic) 모양일 수 있다. 이 실시예는 특히, 커버 상의 릴리프의 부분들의 존재로 인해 (축 방향으로 또는 반경 방향으로) 상기 커버의 벌크를 과도하게 증가시키지 않기 때문에 장점적이다. 또한, 공동들은 단부벽 상에서 각각 개방되어 있기 때문에, 이러한 커버는 특히 성형(moulding)에 의해 만들기 수월할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 커버는, 일반적으로는 현행 기술보다 복잡한 LASER 용접을 통해 커버 및 용량성 요소의 조립체를 만들지 않는 바, 그 이유는 공동이 전혀 없는 단부면(end face)의 일부 부분들은 현행 기술에 따른 구성과 동일한 구성을 가지며 코일형 요소의 단부로 확장되기 때문이다. 마지막으로, 이러한 구성은 상기 유닛의 동작에 관한 필요성에 양호하게 적응한다. 사실상, 유닛 상에 가해질 가능성이 높은 힘들에 따른 단부벽들 상에 위치된 공동들의 사이즈 및 수는 비대칭적(asymmetrical)이게 구성될 수 있다. 그러므로, 외부 단부면에는 내부 단부면 상에서보다 많은 공동들이 제공될 수 있는 바, 그 이유는 유닛의 수명 동안 유닛의 과압(overpressure)으로 인한 힘들은 잠재적으로 상당하기 때문이다.
- 적어도 하나의 릴리프 부분은 또한 또는 대안적으로는,
주변 비드(peripheral bead), 예컨대 고리형(annular) 주변 비드, 및/또는
복수의 치형들(teeth), 및/또는
홈(groove)을 포함하며, 상기 홈은 다음의 규모들을 가진다:
외부 엔벨로프 상의 커버의 기계적 저항성을 향상시키는 일 밀리미터보다 큰, 바람직하게는 3 밀리미터보다 큰 깊이,
커버의 두께를 감소시키고 그러므로 저장 유닛의 벌크의 두께를 감소시키는 3 밀리미터보다 작은, 바람직하게는 2 밀리미터보다 작은 너비,
상기 홈이 자기 펄스에 의해 생성되는 (초-가소성(hyper-plasticity)) 물질로 이루어진 특별한 구성으로 인한 이러한 규모들을 가지는 경우에도 피스들 사이에서 접촉하는 것은 명확하게 가능하다. 이러한 규모들은 또한, 일반적으로 커버 및 유닛의 벌크를 감소시킨다.
- 다른 실시예에서, 제1 요소는 엔벨로프에 의해 구성되고, 다른 요소는 커버에 의해 구성되며, 상기 커버는 엔벨로프 내에 하우징된 용량성 요소의 가까에 위치될 자신의 단부에서 주변 플랜지(flange)를 포함하고, 커플링 구역은 상기 플랜지의 레벨에서 적어도 부분적으로 위치된다. 용량성 요소는 이 요소가 플랜지가 구비된 커버의 단부를 상보하는(complementary) 형태를 가지도록 폐쇄 단계에 앞서 절단될 수 있다. 상기 커버는 경사면(oblique surface)을 포함할 수 있고, 용량성 요소는 모따기(chamfer)될 수 있다. 이 구성은 유닛의 벌크를 감소시킨다.
- 방법은 폐쇄 단계에 앞서, 커버 및 외부 엔벨로프의 커플링 구역들 사이에 - 예컨대, 플라스틱 물질(예컨대, 폴리머 또는 엘라스토머 또는 폴리머 및 엘라스토머의 혼합) 또는 세라믹으로 구성된 - 조인트를 위치시키는 것으로 이루어진 단계를 포함하며, 이 조인트는 다음의 두 가지 기능들 중 적어도 하나를 보장한다.
1. 커버와 외부 엔벨로프 사이의 인터페이스를 실링하는 기능,
2. 특히 외부 엔벨로프 및 커버 둘 모두가 전기적으로 전도성인 물질로 구성될 때, 상기 커버 및 외부 엔벨로프의 전기적 절연.
상기 위치시키는 단계는 특히, 커버 및 외부 엔벨로프로부터 분리된 피스의 포지셔닝 단계 또는 상기 피스와 일체로 된 조인트를 형성하기 위해 상기 커버 및 엔벨로프의 피스들 중 하나 상에 상기 언급된 물질들과 같은 물질을 증착하기 위한 단계일 수 있다.
상기 조인트의 존재는 특히, 커버 및 외부 엔벨로프가 전기적으로 전도성일 때 필요하다.
- 방법은 폐쇄 단계에 앞서, 커플링 구역들 주위에 전기적으로 전도성인 링을 포지셔닝하는 것으로 이루어진 단계를 포함하며, 상기 폐쇄 단계는 커버 및 외부 엔벨로프가 형태의 협력에 의해 상기 엔벨로프의 개방된 단부를 상기 커버로 폐쇄하기 위해 릴리프 부분의 레벨에서 서로와 접촉하게 되도록 - 예컨대, 인덕터를 이용하여 - 링에 비접촉 자기-기계력을 인가하는 것으로 이루어진다. 이 실시예는 자기 펄스에 의해 변형되는 피스가 전기적으로 전도성인 피스가 아닐 때 - 따라서, 상기 피스는 자력에 의해 직접적으로 변형될 수 없다 - 특히 장점적이다.
- 방법은 폐쇄 단계에 앞서, 엔벨로프 및 커버의 요소들 중 적어도 하나의 요소의 외주면 상에 - 전기적으로 전도성인 페인트와 같은 - 전기적으로 전도성인 물질의 층을 증착하는 것으로 이루어진 단계를 포함하고, 특히 상기 하나의 요소는 다른 요소를 둘러싸며, 상기 층은 적어도 상기 하나의 요소의 커플링 구역의 대향 구역 상에 증착된다. 바람직하게는, 상기 하나의 요소는 엔벨로프이고, 이 엔벨로프는 조인트의 도움 없이 유닛의 두 개의 단자들을 전기적으로 절연하는 전기적으로 절연성인 물질로 이루어진다. 대안적으로는, 이 단계는 적어도 하나의 전기적으로 절연성인 내부 층 및 다른 전기적으로 전도성인 층을 포함하는 다중층 물질을 이용하여 조인트의 존재를 회피함으로써 생략될 수 있다.
- 저장 유닛은, 용량성 요소 내에서 길이방향으로(longitudinally) 확장되고 상기 유닛을 측으로(from side to side) 통과하는 내부 코어를 포함하며, 상기 방법은 또한, 폐쇄 단계 동안, 커버 및/또는 엔벨로프가 상기 코어의 레벨에서 에너지-저장 유닛을 폐쇄하기 위해 상기 내부 코어와 접촉되게 변형되도록 하는 상기 유닛의 적어도 일 피스 상으로의 비접촉 압력의 인가 단계를 포함한다.
- 상기 방법은 폐쇄 단계에 앞서, 외부 엔벨로프에 하우징되도록 의도된 용량성 요소의 침지 단계를 포함한다.
본 발명은 또한, 전기 에너지-저장 유닛에 관한 것인 바, 상기 전기 에너지-저장 유닛은,
- 커플링 구역을 포함하는 외부 엔벨로프 - 상기 외부 엔벨로프는 자신의 단부들 중 적어도 하나에서 개방되어 있고 - 와,
- 커플링 구역을 포함하는 적어도 하나의 커버를 포함하여 구성되며, 상기 커버는 커플링 구역들이 서로 대향되도록 상기 외부 엔벨로프의 개방된 단부의 레벨에 포지셔닝되도록 의도되며, 커플링 면들 중 적어도 하나는 릴리프 부분을 포함하고,
- 두 개의 커플링 구역들 각각은 적어도 하나의 릴리프 부분을 포함하고, 각각의 릴리프 부분은 상기 외부 엔벨로프 및 상기 커버가 형태의 협력에 의해 적어도 일 방향에 따라, 특히 축 방향으로 서로에 대하여 고정되도록(immobilised) 다른 요소의 릴리프 부분과 접촉된다.
특히, 상기 전기 에너지-저장 유닛은 상기 기술된 방법에 의해 획득될 가능성이 높다. 상기 전기 에너지-저장 유닛은 또한, (예컨대, 기계적 압착에 의해 연결될 수 있는) 커버 및 외부 엔벨로프를 본딩하기 위한 다른 방법에 의해 획득될 수 있다. 저장 유닛은 또한 또는 대안적으로는, 상기 저장 유닛에 관한 그리고 상기에 기술된 특성들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 저장 유닛의 바람직하지만, 비-제한적인 양상들은 다음과 같다.
- 전기 에너지-저장 유닛은 커버와 외부 엔벨로프 사이의 인터페이스의 기복(undulation)들을 포함한다.
- 커버와 외부 엔벨로프 사이의 인터페이스에는 압착을 위해 사용되는 툴의 흔적들이 전혀 없다.
본 발명의 다른 목적은 에너지-저장 유닛을 위한 커버이며, 상기 커버는 적어도 하나의 측벽 및 두 개의 단부벽들을 포함하고, 상기 커버는 또한, 릴리프의 복수의 부분들을 포함하며, 릴리프의 이 부분들은 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나 및 일 단부벽 상에서 개방된 적어도 하나의 제1 공동 및, 상기 측벽 또는 상기 측벽들 적어도 하나 및 다른 단부벽 상에 상에서 개방된 적어도 하나의 제2 공동을 포함한다.
이러한 커버는 또한, 상기에 기술된 그리고 상기 커버에 관한 특성들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 바, 이러한 특성들에는 예를 들어, 공동들은 엇갈려 있고, 그리고/또는 상기 커버의 측벽의 높이 절반을 초과하여 확장되며, 상기 커버는 금속으로 이루어지는 점 등이 있다.
본 발명의 다른 특성들, 목적들 및 장점들이 다음의 상세한 설명으로부터 나타날 것이며, 상세한 설명은 순전히 예시적인 것이고 비-제한적인 것이며, 첨부 도면들과 연계하여 고려되어야만 한다.
도 1은 전기 에너지-저장 유닛의 예의 블록도이다.
도 2는 선행 기술의 압착 방법으로부터 획득되는 에너지-저장 유닛의 부분적인 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 단계들을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예로부터 획득되는 저장 유닛의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 제조용 디바이스의 예를 개략적으로 도시한다.
도 6, 7 및 9는 본 발명에 따른 방법의 변형들로부터 획득되는 에너지-저장 유닛들의 예들을 도시한다.
도 8은 여러 가지 서로 다른 타입의 저장 유닛들의 도 5의 제조용 디바이스를 부분적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유닛의 커버의 사시도이다.
도 11은 도 9의 커버로부터 본 발명에 따른 방법으로 조립된 유닛의 부분 섹션도이다.
이제, 본 발명에 따른 제조를 위한 방법 및 디바이스는 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 기술될 것이다. 이 상이한 도면들에서, 방법 및 디바이스의 균등한 요소들은 동일한 도면 부호들을 유지한다.
도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시한다. 이 방법은 코일형 요소(30), 자신의 단부들 중 하나에서 개방된 외부 엔벨로프(20) 및 커버(40)를 포함하는 전기 에너지-저장 유닛을 만든다.
제1 단계(도면부호 100)는 커버(40) 및 코일형 요소(30)를 연결하는 단계로 이루어진다. 커버(40)는 코일형 요소(30) 상에 위치되고, - 투명성에 의한 레이져 용접과 같은 - 용접이 커버(40)와 코일형 요소(30) 사이의 인터페이스에서 수행된다.
제2 단계(도면부호 200)는 전해질에서, 상기 커버에 연결된 코일형 요소를 침지시키는 단계로 이루어진다.
제3 단계(도면부호 300)는 상기 외부 엔벨로프에, 상기 커버에 연결된 코일형 요소를 위치시키는 단계로 이루어진다.
제4 단계(도면부호 400)는 상기 커버로 외부 엔벨로프의 개방된 단부를 폐쇄하는 단계로 이루어진다. 방법은 예컨대, 커버 및 외부 엔벨로프를 구성하는 물질에 따라, 폐쇄 단계의 여러 가지 변형을 포함할 수 있다.
이러한 여러 가지 변형들은 하기에 기술될 것이며, 모든 경우들에서, 상기 커버 및 외부 엔벨로프가 서로에게 기계적으로 맞추어지도록 하는, 저장 유닛을 구성하는 피스들 중 하나로의 비접촉 압력의 인가를 포함한다. 압력의 인가는 예컨대, 자기 펄스를 생성함으로써 획득될 수 있다.
이 기술 분야의 숙련자들은 침지 단계가 폐쇄 단계에 앞서 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 사실상, 폐쇄 단계는 (거의) 차가운 상태로(cold) 수행되어서, 전해질에 열이오르게 하는(inflam) 위험들이 제한된다. 그러나, 이는 또한 폐쇄 단계 후에 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예를 실행함으로써 만들어지는 에너지-저장 유닛을 도시한다.
저장 유닛은 외부 엔벨로프(20), 코일형 요소(30), 두 개의 커버들(40)을 포함한다.
외부 엔벨로프(20)는 자신의 두 개의 단부들에서 개방된 튜브이다.
각각의 커버(40)는 완전한 디스크(full disc)의 형태를 가진다. 이는 코일형 요소(30)를 수용하도록 설계된 크래들(cradle)(41)을 형성하는 비어있는 면을 포함할 수 있다. 다시 말해, 유닛의 내부를 향해 터닝되는 커버의 단부면은 주변 플랜지(peripheral flange)를 포함하며, 이 플랜지는 코일형 요소를 수용하기 위한 크래들의 경계를 정한다(delimiting). 이 플랜지는 경사벽을 포함할 수 있다. 코일형 요소는 크래들 내로 삽입되도록 모따기될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 커버(40) 내의 비어있는 면(41)의 존재는 커버들(40)이 비어있는 부분을 가지지 않는 저장 유닛(81)에 비해 저장 유닛(80)의 축 방향 및 반경 방향의 벌크 모두를 제한한다.
비어있는 면(41)에 대향하는 면(42)은 두 개의 인접한 저장 유닛들의 직렬 또는 병렬의 전기적 연결을 위한 핀(43)을 포함한다. 커버(40)의 주변 면은 홈(44)을 포함한다. 상기 홈의 존재는 유닛의 에이징 및 압력의 상승 동안 외부 엔벨로프와 커버 사이의 링크를 강화시킨다. 이러한 목적을 위해, 상기 홈은 본질적으로는 U로 구성되고, 이러한 U의 두개의 암(arm)들은 커버 및 엔벨로프의 축방향의 고정을 위한 대향 숄더들을 형성한다. 장점적으로는, 상기 홈은 다음의 규모들을 가질 수 있다:
- 폐쇄 단계 후 외부 엔벨로프 상의 커버의 기계적 저항성을 향상시키는, 일 밀리미터보다 크고, 바람직하게는 3 밀리미터보다 큰 깊이,
- 커버의 두께를 감소시키고, 그러므로 저장 유닛의 벌크의 두께를 감소시키는, 3 밀리미터보다 작은, 바람직하게는 2 밀리미터보다 작은 너비.
커버들(40) 및 외부 엔벨로프(20)는 금속과 같은 전기적으로 전도성인 물질로 이루어진다.
도 4에 도시된 예에서, 외부 엔벨로프의 두 개의 단부들은 동일하게 폐쇄되어 있지 않다. 사실상, 저장 유닛은 커버(40)와 외부 엔벨로프(20)의 상단(21)과의 사이에 고리형 조인트(45)를 포함하지만, 상기 저장 유닛은 커버(40)와 외부 엔벨로프(40)의 하단(22)과의 사이에는 조인트를 포함하지 않는다.
도 4에 도시된 저장 유닛을 생성하기 위해 수행되는 방법은 다음과 같다.
- 코일형 요소(30) 상에 커버들(40)을 연결(포지셔닝 및 용접)하는 단계,
- 전해질에서 커버들(40)에 연결된 코일형 요소(30)를 침지시키는 단계,
- 외부 엔벨로프(20)에, 커버(40)에 연결된 코일형 요소(30)를 배치하는 단계, 그리고
- 외부 엔벨로프(20)의 상단(21)에 대해,
커버(40)의 홈(44)에 (또는 외부 엔벨로프와 커버 사이에) 고리형 조인트(45)를 포지셔닝하는 단계,
외부 엔벨로프가 커버(40)의 주변 면의 형태와 매치되고 상기 커버에 기계적으로 맞추어지도록 상기 외부 엔벨로프를 변형하기 위해 상기 외부 엔벨로프(20)의 상단(21)의 레벨에서 펄스화된 자기력을 생성하는 단계,
- 외부 엔벨로프(20)의 하단(22)에 대해,
외부 엔벨로프가 커버(20)의 주변 면의 형태와 매치되고 상기 커버에 용접되도록 상기 외부 엔벨로프를 변형하기 위해 하단(22)의 레벨에서 펄스화된 자기력을 생성하는 단계.
상단(21)의 레벨에서 이루어진 커버/엔벨로프 본딩(bond)은 자기 펄스에 의한 압착이며, 하단(22)의 레벨에서 이루어진 커버/엔벨로프 본딩은 자기 펄스에 의한 용접이다. 이 기술분야의 숙련자들은, 하단(22)의 레벨에서 이루어진 커버/엔벨로프 본딩이 심지어 조인트의 존재 없이도, 자기 펄스에 의한 압착일 수 있음을 이해할 것이다. 사실상, 압착 또는 용접 타입의 본딩을 하는 것은 연결(liaison)을 생성하기 위해 사용되는 에너지에 좌우된다. 주목할 점으로서, 오직 엔벨로프만이 변형되는 바, 그 이유는 힘이 유닛 곳곳에 인가되며 커버는 고체 피스이기 때문에, 중앙 갭을 가지고 그러므로 이 갭의 레벨에서 수축할 수 있는 엔벨로프와는 반대로, 상기 커버는 실질적인 변형을 겪지 않기 때문이다.
도 5를 참조하면, 도 5는 이전에 기술된 방법을 실행하기 위한 디바이스의 실시예를 도시한다. 상기 디바이스는 에너지-저장 유닛을 구성하는 피스들 중 하나에 비접촉 압력을 인가하기 위한 압축기를 포함한다. 이는 외부 엔벨로프와 커버 사이의 형태의 협력에 의해 저장 유닛을 폐쇄하기 위해 커버 및 외부 엔벨로프의 기계적 맞춤(fitting)을 만들어 낸다.
도 5에 도시된 실시예에서, 압축기는 비접촉 자기-기계력을 인가할 수 있는 - 코일과 같은 - 인덕터로 구성된다. 인덕터는 예컨대 코일이다.
상기 디바이스는 코일(50)에 연결된 생성기(미도시)를 포함한다. 폐쇄될 저장 유닛은 코일(50)의 중앙에 위치되도록 의도되어서 코일의 권선들은 이를 부분적으로 둘러싼다.
이제, 상기 디바이스의 동작 원리가 저장 유닛을 참조하여 기술될 것이며, 상기 저장 유닛은,
- 커플링 면(23)을 포함하는 외부 엔벨로프(20) - 상기 외부 엔벨로프(20)는 자신의 단부들 중 하나에서 개방되어 있고 - 와,
- 공동(44)을 포함하는 커플링 면(46)을 포함하는 커버(40)를 포함하여 구성되며, 상기 커버(40)는 외부 엔벨로프의 개방된 단부의 레벨에서 포지셔닝되도록 의도된다.
커플링 면들(23, 46)은 저장 유닛의 폐쇄가 이루어지도록 서로에게 대향하여 위치된다.
커버(40) 및 외부 엔벨로프(20)는 서로에 대해 잠정적으로(provisionally) 고정된다. 이러한 고정은 잠정적인 고정의 다양한 수단에 의해 실행될 수 있는 바, 상기 잠정적인 고정의 다양한 수단은 예컨대, 도 4를 참조하여 기술된 조인트와 같은 것이며, 외부 엔벨로프(20) 상의 커버(40)의 충분한 접착을 할 수 있게 한다.
커버(40) 및 외부 엔벨로프(20)는 코일(50)의 중앙에 포지셔닝된다. 장점적으로는, 오직 대향하는 커플링 면들(23, 46)만이 코일의 중심에 위치될 수 있다. 다시 말해, 이는 외부 엔벨로프 및 커버의 주변 표면들이 겹쳐지는 상기 엔벨로프의 그 영역만을 코일 내에 갖도록 배치될 수 있다. 사실상, 이는 외부 엔벨로프(20)가 코일형 요소(30)에 대해 압축되는 것을 방지하고, 가능하게는 상기 코일형 요소를 손상시키는 것을 방지한다.
일단, 저장 유닛이 포지셔닝되면, (충전된) 생성기(generator)는 매우 짧은 시간에 걸쳐 코일(50)에서 상당한 에너지를 방전시킨다. 상기 코일은 힘이 본질적으로 반경 방향을 가지도록 지향된다.
외부 엔벨로프(20)의 커플링 구역(23)은 커버(40)의 커플링 면(46)의 방향으로 상당한 속도로 돌출된다. 외부 엔벨로프(20)의 커플링 면(23)은 커버(40)의 커플링 면(46) 상에 배치된 공동(44)의 모양에 부합한다.
도 5를 참조하여 기술된 디바이스는 150 내지 600 m/s의 속도로 외부 피스를 내부 피스 상으로 돌출시킨다.
펄스의 생성 디바이스의 동작에 관한 일반적인 정보는 다음과 같다.
- 최대 에너지: 25 kJ
- 주파수: 15 kHz
- 커패시턴스: 300 내지 800 μF
- 전압: 5 내지 6 kV.
자기-기계 펄스의 생성 디바이스는 압착 또는 용접의 사용의 파라미터들에 따라, 압착 또는 용접하기 위해 사용될 수 있다.
- 파워:
압착: 8 kJ
용접: 15 내지 18 kJ
- 전류의 세기(Amperage)
압착: 150A 내지 250A
용접: 450 내지 600A
이 디바이스는 도 6에 도시된 바와 같은 전기 에너지-저장 유닛의 여러 가지 서로 다른 피스들을 조립하기 위해 사용될 수 있다. 이 에너지-저장 유닛은,
- 자신의 단부들 중 하나에서 개방된 외부 튜브형 엔벨로프(20),
- 개방된 단부의 레벨에 위치되도록 의도된 디스크 형태의 커버(30), 및
- 외부 튜브형 엔벨로프(20)의 대칭 축에 공통된 축을 가지고(coaxially) 포지셔닝되도록 의도된 막대(rod) 형태의 코어(60)를 포함하여 구성된다.
커버(40), 코어(60) 및 외부 엔벨로프(20)는 금속과 같은 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 코어(60)는 단락-회로의 위험을 회피하기 위해 전기 절연체에 의해 커버(40)및 외부 엔벨로프(20)로부터 절연된다. 변형으로서, 코어는 플라스틱과 같은 전기적으로 절연성인 물질로 구성될 수 있다. 외부 엔벨로프(20) 및 커버(40)는, 특히 커버(40) 및 외부 튜브형 엔벨로프의 배면(back) 각각 상에 코일형 요소(30)의 용접을 할 수 있게 하기 위해 코어를 수용하기 위한 플랜지를 각각 포함한다.
본 발명에 따른 디바이스 및 제조 방법은,
- 조립체, 특히 코어 및 커버의 용접부(61)
- 조립체, 특히 커버 및 외부 엔벨로프의 용접부(62), 및
- 조립체, 특히 코어 및 외부 엔벨로프의 용접부(63)를 위해 사용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 7은 본 발명에 따른 방법의 다른 변형 실시예를 사용함으로써 획득되는 다른 타입의 저장 유닛을 도시한다. 이 저장 유닛은,
- 코일형 요소(30),
- 플라스틱과 같은 전기적으로 절연성인 물질로 이루어진 외부 튜브형 엔벨로프(20) - 상기 엔벨로프는 자신의 개방된 상단(21) 및 하단(22)의 레벨에서 두 개의 커플링 면들을 포함하고 - ,
- 전기적으로 전도성인 물질로 이루어진 두 개의 커버들(40) - 각각의 커버는 고리형 홈(44)을 가진 커플링 면을 포함하고 - ,
- 외부 엔벨로프(20)의 상단(21)의 레벨에서의 압착 링(70)(또는 압착 와이어),
- 외부 엔벨로프의 하단(22)의 레벨에서의 전기적으로 전도성인 물질의 층(71)을 포함하여 구성된다.
압착 링(70)은 외부 엔벨로프와 커버 사이의 충격을 유발하기 위해, 폐쇄 단계 동안 생성된 자기 에너지가 변위(displacement) 운동 에너지로 전환(transfer)되게 한다. 링 전도체의 변형은 자력이 작용하지 않는 절연 엔벨로프의 변형을 야기한다.
도 7에 도시된 저장 유닛을 획득하기 위해 실행되는 방법은 다음과 같다.
- 코일형 요소(30) 상에 커버들(40)을 연결(포지셔닝 및 용접)하는 단계,
- 전해질에서 커버들(40)에 연결된 코일형 요소(30)를 침지시키는 단계,
- 외부 엔벨로프(20)에, 커버들(40)에 연결된 코일형 요소(30)를 위치시키는 단계,
- 외부 엔벨로프(20)의 상단(21)에 대해,
외부 엔벨로프의 커플링 면 주위에 압착 링을 포지셔닝하는 단계,
커버(40)에 기계적으로 외부 엔벨로프를 맞추기 위해 상기 외부 엔벨로프에 대해 압착 링을 돌출시키기 위한 펄스화된 자력을 외부 엔벨로프(20)의 상단(21)의 레벨에서 생성하는 단계,
- 외부 엔벨로프(20)의 하단(22)에 대해,
외부 엔벨로프의 접촉면의 레벨에서 전기적으로 전도성인 물질의 층을 증착하는 단계,
외부 엔벨로프의 변형에 의해 커버와 외부 엔벨로프 사이의 긴밀한 접촉을 이루기 위해 전기적으로 전도성인 물질의 층의 레벨에서 외부 엔벨로프(20)에 자기-기계력을 인가하도록 하단(21)의 레벨에서 전자기 펄스를 생성하는 단계.
방법은 또한, 다른 타입의 저장 유닛들 상에서 실행될 수 있다.
예를 들어, 방법은 육각형, 삼각형, 팔각형, 직사각형 횡단면 등으로 이루어진 저장 유닛과 같은 비-실린더형 저장 유닛을 만들기 위해 사용될 수 있다.
또한, 커버는 커플링 면을 형성하는 자신의 주변 면 상에 (도 8a에 도시된 바와 같은) 고리형 홈(44)보다는 (도 8b에 도시된 바와 같은) 고리형 비드(47)를 가질 수 있다. 변형으로서, 커버의 주변 면은 (도 8c에 도시된 바와 같은) 들쑥날쑥한(indented) 형태를 포함할 수 있다.
또한, 커버는 도 1에 도시된 바와 같이 자신의 주변에 턴 아웃된 에지(turned-out edge)(48)를 포함할 수 있다. 주변의 턴 아웃된 에지(48)는 커버(40)가 외부 엔벨로프를 덮을 때 상기 외부 엔벨로프의 단부를 둘러싸도록 제공된다. 이 경우, 외부 엔벨로프는 일반적으로, 돌출부 또는 공동과 같은 릴리프 부분을 포함할 수 있는 외부 엔벨로프이다.
커버(40)는 또한, 일정한 단부면을 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 커버는, 자신의 주변에 숄더를 형성하는 하나 이상의 리세스된 부분들을 포함하는 실린더일 수 있고, 이 리세스된 부분들은 상기 커버의 마루(ridge)들 중 일 마루 또는 다른 마루 상에서 각지게 오프셋되고 교대로 연장될 수 있다. 커버는 특히, 도 10에 도시된 바와 같이, 두 개의 단부벽들(141, 142) 및 측벽(143)을 갖는 일반적인 실린더 형태를 가진다. 이 커버는 측벽 및 단부벽(141) 상에서 동시에 개방된 제1 시리즈의 공동(146) 및 측벽(143) 및 단부벽(142) 상에서 동시에 개방된 제2 시리즈의 공동(148)을 포함한다. 도 10으로부터 분명할 바와 같이, 이 공동들은 커버의 전체 원주에 걸쳐 확장되지 않고, 엇갈려 있거나 또는 각지게 오프셋되며, 특히, 제1 시리즈의 공동들은 측벽의 제1 부분으로 확장되고, 제2 시리즈의 공동들은 중첩 없이 제1 시리즈로부터 분리된 측벽의 제2 부분으로 확장된다. 이 방식으로, 제1 시리즈의 공동들(46)의 하부벽(147)은 제1 축 방향의 숄더를 형성하며, 제2 시리즈의 공동들(48)의 하부벽(149)은 제2 대향 축 방향의 숄더를 형성하는 바, 도 11에 도시된 바와 같은 이 숄더들은, 유닛이 하기에 상세히 기술되는 본 발명에 따른 방법을 겪었을 때 그리고 엔벨로프(20)가 커버의 모양과 매치되기 위해 변형되었을 때, 외부 엔벨로프 및 커버를 적어도 축의 방향으로 서로에 대하여 고정시킨다. 이 실시예는 커버의 벌크를 감소시키고 커버의 제조를 간략화하기 때문에 장점적이다.
본 발명에 따른 방법을 실행하는 것은 용접, 압착 또는 접착에 기초한 이전의 제조 방법들로부터 획득되는 저장 유닛에서 발견되지 않은 특별한 기술적 특성들을 가지는 저장 유닛을 제조할 수 있게 한다. 특히, 본 발명에 따른 방법 및 디바이스를 이용함으로부터 획득되는 저장 유닛은 기계적 압착을 수행하기 위해 사용되는 툴과의 어떠한 접촉 흔적(traces of contact)도 가지지 않는다. 사실상, 자기 펄스에 의한 압착은 (롤링과는 반대로) 툴들이 없이 그리고 (용접 및 납땜(brazing)과 반대로) 금속들의 상태(state)의 변경 없이 행해진다.
또한, 자기-기계력으로 폐쇄 단계를 시행함으로부터 비롯되는 저장 유닛의 금속 조직학(metallography)에 의한 면밀한 분석은 용접 또는 압착의 인터페이스에서 쇼크웨이브의 전파에 내제된 작은 웨이블릿(wavelet)들이 관찰되게 한다.
또한, 기계적 압착을 이용하는 선행 기술의 방법과는 반대로, 용접 또는 압착 인터페이스의 레벨에서 그레인(grain)들의 지향(orientation)의 어떠한 수정도 존재하지 않는다.
앞서 기술된 저장 유닛의 제조를 위한 방법 및 디바이스는 많은 장점들을 가진다.
이들은 결과적인 저장 유닛의 벌크를 감소시킨다. 사실상, 양호한 기계적 저항성을 보증하기 위해 턴 아웃된 에지를 포함하는 커버로 외부 엔벨로프를 덮는 것은 더 이상 필요하지 않다. 본 발명에 따른 방법 및 디바이스 때문에, 외부 엔벨로프의 측벽이 커버의 주변 면을 둘러싸도록 상기 외부 엔벨로프의 직경보다 작은 직경으로 이루어진 커버를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 방법 및 디바이스는 또한, 사용될 가능성이 높은 중간 절연 피스들의 압축을 양호하게 제어한다. 사실상, 외부 엔벨로프의 변형을 야기하기 위해 상기 외부 엔벨로프에 인가되는 압력은 주변의 모든 포인트에서 균일하게(homogeneously) 그리고 동일하게 분산된다. 그래서, 조인트가 외부 엔벨로프와 커버 사이에 위치될 때, 이의 압축은 양호하게 제어되며, 실링이 양호하게 보장된다.
이들은 또한, 결과적인 저장 유닛들의 실링을 개선한다. 사실상, 자기 펄스의 생성은 외부 엔벨로프 및 커버의 원자 접착(atomic adhesion)을 만들어내는 바, 이는 종래의 화학적 접착제들(에폭시...)보다 훨씬 양호하다. 장점적으로는, 이 원자 접착은 플라스틱/알루미늄 또는 세라믹/알루미늄 또는 엘라스토머/알루미늄과 같은 이종(heterogeneous) 물질들에 적용될 수 있다. 그러므로, 방법은 보다 플렉서블(flexible)하다.
이 기술분야의 숙련자들은, 많은 수정들이 본 명세서에 제시된 새로운 개념들로부터 실질적으로 벗어남이 없이 상기 기술된 디바이스 및 방법에 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 상기에 주어진 예들은 단지 특별한 예들일 뿐이며, 어떤 방식으로도 제한적인 것이 아님이 분명하다. 결과적으로, 이러한 타입의 모든 수정들은 첨부된 특허 청구 범위 내에 통합되도록 의도된 것이다.

Claims (17)

  1. - 커플링 구역(23)을 포함하는 외부 엔벨로프(20) - 상기 외부 엔벨로프는 자신의 단부들 중 적어도 하나(21)에서 개방되어 있고 - 와,
    - 커플링 구역(46)을 포함하는 적어도 하나의 커버(40) - 상기 커버는 상기 커플링 구역들(23, 46)이 서로 대향하도록 상기 외부 엔벨로프의 개방된 단부의 레벨에 포지셔닝되도록 의도되며 - 와,
    - 적어도 하나의 릴리프(relief) 부분(44, 47; 146, 148)을 포함하는 커플링 구역들(46) 중 적어도 하나를 적어도 포함하여 구성되는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법에 있어서,
    상기 방법은 상기 저장 유닛의 피스(piece)들(20, 40, 70) 중 적어도 하나에 비접촉 압력을 인가하여서, 형태의 협력(cooperation of form)에 의해 상기 외부 엔벨로프의 개방된 단부를 상기 커버로 폐쇄하기 위해 릴리프의 부분 또는 부분들의 레벨에서 상기 커버 및 상기 외부 엔벨로프가 서로와 접촉하게 되도록 하는 것으로 구성된 폐쇄 단계(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폐쇄 단계는 상기 저장 유닛을 구성하는 피스들 중 적어도 하나에 비접촉 압력을 인가하여서, 형태의 협력에 의해 상기 엔벨로프의 개방된 단부를 상기 커버로 폐쇄하기 위해 릴리프의 부분 또는 부분들의 레벨에서 상기 커버 및 상기 외부 엔벨로프가 서로와 접촉하게 되도록 하는 것으로 이루어지고, 상기 피스는 적어도 복수의 전기적으로 전도성인 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  3. 선행하는 청구항에 있어서,
    자기-기계력이 자기 펄스의 생성을 위한 디바이스(50)에 의해 인가되고, 상기 방법은 상기 엔벨로프(20) 및 상기 커버(40)가 상기 생성 디바이스에 의해, 특히, 상기 디바이스의 인덕터에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 하는 상기 엔벨로프 및 상기 커버의 포지셔닝 단계(300)를 포함하며, 상기 펄스는 바람직하게는 5 내지 20 kJ 사이의 에너지에서 생성되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 단계에 앞서 상기 커버 및 상기 엔벨로프의 포지셔닝 단계(300)를 포함하며, 상기 커버(40) 및 상기 엔벨로프(20)는, 비접촉 압력이 상기 커플링 구역들(23, 46)의 레벨에서 상기 커버 및 상기 엔벨로프에만 인가되도록 상기 생성 디바이스에 포지셔닝되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 단계에 앞서, 제1 요소, 특히 상기 외부 엔벨로프(20)는 다른 요소, 특히 상기 커버(40) 주위에, 상기 제1 요소의 커플링 구역(23)이 상기 다른 요소의 커플링 구역(46)을 둘러싸도록 포지셔닝되며, 상기 릴리프 부분은 상기 다른 요소의 커플링 구역에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    릴리프의 부분 또는 부분들은, 상기 요소가 반대 방향들로 지향된 적어도 두 개의 숄더(shoulder)들(147, 149)을 가지도록 그리고 상기 요소가 압력이 상기 숄더들의 법선에 본질적으로 수직인 방향이 되게끔 인덕터에 포지셔닝되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  7. 선행하는 청구항에 있어서,
    릴리프의 복수의 부분들은 상기 커버에 배치되며, 상기 커버는 적어도 하나의 측벽(143) 및 두 개의 단부벽(end wall)들(141, 142)을 포함하고, 상기 릴리프의 부분들은 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나 및 일 단부벽 상에 개방된 적어도 하나의 제1 공동(cavity)(146) 및, 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나 및 다른 단부벽 상에 개방된 적어도 하나의 제2 공동(148)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  8. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 제1 공동 또는 제1 공동들(146)은 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나(143)의 제1 부분(part) 또는 제1 부분들 상에서 개방되고, 상기 제2 공동 또는 제2 공동들(148)은 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나의 제2 부분 또는 제2 부분들 상에서 개방되며, 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나의 상기 제1 및 제2 부분들은 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 릴리프 부분은
    주변 비드(bead peripheral)(47), 및/또는
    복수의 치형들(teeth), 및/또는
    바람직하게는 1mm보다 큰 깊이, 특히 3mm보다 큰 깊이를 갖는 홈(groove)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 단계에 앞서, 상기 커버와 상기 외부 엔벨로프의 커플링 구역들 사이에 조인트(joint)(45)를 포지셔닝하는 것으로 이루어진 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 단계에 앞서, 상기 커플링 구역들 주변에 전기적으로 전도성인 링(70)을 포지셔닝하는 것으로 이루어진 단계를 포함하고, 상기 폐쇄 단계는, 상기 링에 비접촉 자기-기계력을 인가하여서 형태의 협력에 의해 상기 엔벨로프의 개방된 단부를 상기 커버로 폐쇄하기 위해 릴리프 부분의 레벨에서 상기 커버 및 상기 외부 엔벨로프가 서로에게 기계적으로 맞추어지도록(fit) 하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 단계에 앞서, 상기 외부 엔벨로프 및 상기 커버의 요소들 중 적어도 하나의 외주면(external peripheral face)에 전기적으로 전도성인 물질(71)의 층을 증착하는 것으로 이루어진 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 단계에 앞서, 상기 외부 엔벨로프에 하우징되도록 의도된 용량성 요소(30)의 침지 단계(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장 유닛은, 상기 용량성 요소 내에서 길이방향으로(longitudinally) 확장되고 상기 유닛을 측으로(from side to side) 통과하는 내부 코어(60)를 포함하며, 상기 방법은 상기 폐쇄 단계 동안, 커버(40) 및/또는 엔벨로프(20)가 상기 코어의 레벨에서 상기 에너지-저장 유닛을 폐쇄하기 위해 상기 내부 코어와 접촉되게 변형되도록 하는, 상기 유닛의 적어도 일 피스로의 비접촉 압력의 인가 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛의 제조 방법.
  15. 전기 에너지-저장 유닛으로서,
    - 커플링 구역(23)을 포함하는 외부 엔벨로프(20) - 상기 외부 엔벨로프는 자신의 단부들(21, 22) 중 적어도 하나(21)에서 개방되어 있고 - 와,
    - 커플링 구역(46)을 포함하는 적어도 하나의 커버(40)를 포함하여 구성되며, 상기 커버는 상기 커플링 구역들(23, 46)이 서로 대향하도록 상기 외부 엔벨로프의 개방된 단부의 레벨에 포지셔닝되도록 의도되며,
    - 상기 두 개의 커플링 구역들 각각은 적어도 하나의 릴리프 부분(44, 47; 146, 148)을 포함하고, 각각의 릴리프 부분은, 상기 외부 엔벨로프 및 상기 커버가 형태의 협력에 의해 적어도 일 방향에 따라, 특히 축 방향으로 서로에 대하여 고정되도록 다른 요소의 릴리프 부분과 접촉되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛.
  16. 선행하는 청구항에 있어서,
    릴리프의 복수의 부분들(146, 148)은 상기 커버에 배치되고, 상기 커버는 적어도 하나의 측벽(143) 및 두 개의 단부벽들을 포함하고, 상기 릴리프의 부분들은 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나 및 일 단부벽 상에 개방된 적어도 하나의 제1 공동(146), 및 상기 측벽 또는 상기 측벽들 중 적어도 하나 및 다른 단부벽 상에 개방된 제2 공동(148)을 포함하고, 상기 엔벨로프는 적어도 릴리프의 자신의 부분들의 레벨에서 상기 커버의 윤곽을 따라 상기 커버를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전기 에너지-저장 유닛.
  17. 청구항 제15항 또는 제16항 중 어느 한 항에 따른 조립체(assembly)에 있어서,
    상기 전기 에너지-저장 유닛은 청구항 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 획득될 가능성이 높은 것을 특징으로 하는 조립체.
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