特許 6054985 電気エネルギー貯蔵セル、及び、電気エネルギー貯蔵セルを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6054985

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】電気エネルギー貯蔵セル、及び、電気エネルギー貯蔵セルを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/26 20060101AFI20161219BHJP

   H01M 2/30 20060101ALI20161219BHJP

   H01M 2/34 20060101ALI20161219BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20161219BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20161219BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20161219BHJP

   H01M 2/06 20060101ALI20161219BHJP

   H01G 11/76 20130101ALI20161219BHJP

   H01G 11/84 20130101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/26 A

   H01M2/30 D

   H01M2/34 B

   H01M10/0585

   H01M10/0587

   H01M2/02 A

   H01M2/06 A

   H01G11/76

   H01G11/84

【請求項の数】10

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-547793(P2014-547793)

(86)(22)【出願日】2012年11月14日

(65)【公表番号】特表2015-507324(P2015-507324A)

(43)【公表日】2015年3月5日

(86)【国際出願番号】EP2012072574

(87)【国際公開番号】WO2013092009

(87)【国際公開日】20130627

【審査請求日】2014年8月5日

(31)【優先権主張番号】102011089088.2

(32)【優先日】2011年12月19日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】501125231

【氏名又は名称】ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100128587

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 一騎

(72)【発明者】

【氏名】ケスラー、マルティン

(72)【発明者】

【氏名】デーゲ、フォルカー

(72)【発明者】

【氏名】ティーフェンバッハ、アンディ

(72)【発明者】

【氏名】シュミット、アレクサンダー

【審査官】 正 知晃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２４６００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６１００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２４５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３５３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８００８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３５８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９３４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７５３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２００８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８２４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２２７２６７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２０３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６８６２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／０２ − ２／０８

Ｈ０１Ｍ ２／２０ − ２／３４

Ｈ０１Ｍ １０／０５８−１０／０５８７

Ｈ０１Ｇ １１／７６

Ｈ０１Ｇ １１／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

面的に互いに平行な複数の第１の電極要素（１）と、
前記第１の電極要素（１）に対して面的に平行に伸び前記第１の電極要素（１）とは直流電気的に分離された、面的に互いに平行な複数の第２の電極要素（２）と、
前記複数の第１の電極要素（１）と電気的に接触する第１の平坦な接触要素（３）と、
前記複数の第２の電極要素（２）と電気的に接触する第２の平坦な接触要素（４）と、
前記第１の平坦な接触要素（３）と電気的に接触し、前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）に対して面的に平行に伸びる少なくとも１つの第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と、
前記第２の平坦な接触要素（４）と電気的に接触し、前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）に対して面的に平行に伸び、かつ、前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）に対して面的に平行に、隣り合う電極要素（１；２）間の間隔よりも小さい所定のコネクタ間隔を取って伸びる少なくとも１つの第２の平坦な接触式コネクタ（５ｂ）と、
前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と電気的に接触する第１の極接触子（８）と、
前記第２の平坦な接触要素（４）と電気的に接続され、前記第２の平坦な接触式コネクタ（５ｂ）と電気的に接触し、前記第１の極接触子（８）と平行に案内される第２の極接触子（９）と、を備え、
前記第１の平坦な接触要素（３）は、前記複数の第１の電極要素（１）の一端の全体に対して接触し、前記第２の平坦な接触要素（４）は、前記複数の第２の電極要素（２）の一端の全体に対して接触する、電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項2】

前記電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）は、前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と前記第２の平坦な接触式コネクタ（５ｂ）との間に配置され前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と前記第２の平坦な接触式コネクタ（５ｂ）とを互いに直流電気的に分離する第１の絶縁層を更に備える、請求項１に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項3】

前記第１の極接触子（８）及び前記第２の極接触子（９）は平坦に形成される、請求項１又は２に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項4】

前記電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）は、前記第１の極接触子（８）と前記第２の極接触子（９）との間に配置され前記第１の極接触子（８）と前記第２の極接触子（９）とを互いに直流電気的に分離する第２の絶縁層を更に備える、請求項３に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項5】

前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）は、電極スタックとして構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項6】

前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）は、螺旋状に巻かれる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項7】

前記電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）は、前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）と、前記第１の平坦な接触要素及び前記第２の平坦な接触要素（３；４）と、前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と、を収容するハウジング（７）を更に備え、
前記第１の極接触子及び前記第２の極接触子（８；９）は、前記電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）の電気接続部として、前記ハウジング（７）から出されて案内される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項8】

前記第１の平坦な接触要素（３）と、前記第２の平坦な接触要素（４）と、前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と、という構成要素のうちの少なくとも１つの構成要素は、前記ハウジング（７）の一部として構成される、請求項７に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）。

【請求項9】

面的に互いに平行な複数の第１の電極要素（１）の一端の全体と、第１の平坦な接触要素（３）と、を電気的に接触させる工程（４１）と、
前記第１の電極要素（１）に対して面的に平行に伸び前記第１の電極要素（１）とは直流電気的に分離された、面的に互いに平行な複数の第２の電極要素（２）の一端の全体と、第２の平坦な接触要素（４）と、を電気的に接触させる工程（４２）と、
前記第１の平坦な接触要素（３）と、前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）に対して面的に平行に伸びる少なくとも１つの第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と、を電気的に接触させる工程（４３）と、
前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と、第１の極接触子（８）と、を電気的に接触させる工程（４４）と、
前記第２の平坦な接触要素（４）と、前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）に対して面的に平行に伸び、かつ、前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）に対して面的に平行に、隣り合う電極要素（１；２）間の間隔よりも小さい所定のコネクタ間隔を取って伸び、前記第２の平坦な接触要素（４）に対して電気的に接触する少なくとも１つの第２の平坦な接触式コネクタ（５ｂ）と電気的に接触して前記第１の極接触子（８）と平行に案内される第２の極接触子（９）と、を電気的に接続する工程（４５）と、
を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）を製造する方法（４０）。

【請求項10】

前記方法（４）は、
前記第１の電極要素及び前記第２の電極要素（１；２）と、前記第１の平坦な接触要素及び前記第２の平坦な接触要素（３；４）と、前記第１の平坦な接触式コネクタ（５ａ）と、をハウジング（７）内に収容する工程を更に有し、
前記第１の極接触子と前記第２の極接触子（８；９）は、互いに平行に案内され、前記電気エネルギー貯蔵セル（１０；２０；３０）の電気接続部として前記ハウジング（７）から出されて案内される、請求項９に記載の方法（４０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気エネルギー貯蔵セル、及び電気エネルギー貯蔵セルを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常は、電気エネルギー貯蔵セルから直流電流が取得され、又は、電気エネルギー貯蔵セルに直流電流が供給される。従って、従来公知のエネルギー貯蔵セルの構造は、エネルギー貯蔵セルのオーム内部抵抗、及び、固有のエネルギー密度又は電力密度の最適化を目指して決定される。

【0003】

米国特許公開第２００７／０１４８５４２号明細書は、例えば、組み込まれた極接触子を介して電極面を介して接続された電極スタックによるバッテリ電極の設計を開示している。

【0004】

米国特許公開第２００９／００２９２４０号明細書は、それぞれがバッテリの末端で接触片（Ｋｏｎｔａｋｔｔａｂ）を介して互いに接続された電極コイルを有する円筒形状のバッテリセルを開示している。

【0005】

電気エネルギー貯蔵セルの多くの適用において、総電圧、電圧範囲、エネルギー含有量、又は電力密度のような所望の出力パラメータを設定するために、貯蔵セルは、直列構成又は並列構成でバッテリモジュールへと互いに接続される。このようなエネルギー貯蔵セルから、交流成分が増大した電流が取得される場合には、周波数に依存して、エネルギー貯蔵セルの誘導性の影響が大きくなる。エネルギー貯蔵セルの誘導損失は、電極と、極接続部と、ハウジング内での電極構成と、の損失寄与の個別部分から成る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って、高周波数の交流電流の取得に関して損失がより少なく、エネルギー貯蔵セルを使用するシステムの効率を改善するエネルギー貯蔵セルに対する必要性が生じる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ある観点によれば、本発明は、面的に互いに平行な複数の第１の電極要素と、第１の電極要素に対して面的に（ｆｌａｅｃｈｉｇ）平行に伸び第１の電極要素とは直流電気的（ｇａｌｖａｎｉｓｃｈ）に分離された、面的に互いに平行な複数の第２の電極要素と、複数の第１の電極要素と電気的に接触する第１の平坦な接触要素と、複数の第２の電極要素と電気的に接触する第２の平坦な接触要素と、第１の接触要素と電気的に接触する少なくとも１つの第１の平坦な接触式コネクタと、第１の平坦な接触式コネクタと電気的に接触する第１の極接触子と、第２の平坦な接触要素と電気的に接続された第２の極接触子と、を備えた電気エネルギー貯蔵セルを創出する。

【0008】

他の観点によれば、本発明は、面的に互いに平行な複数の第１の電極要素と、第１の平坦な接触要素と、を電気的に接触させる工程と、第１の電極要素に対して面的に平行に伸び第１の電極要素とは直流電気的に分離された、面的に互いに平行な複数の第２の電極要素と、第２の平坦な接触要素と、を電気的に接触させる工程と、第１の接触要素と少なくとも１つの第１の平坦な接触式コネクタとを電気的に接触させる工程と、第１の平坦な接触式コネクタと第１の極接触子とを電気的に接触させる工程と、第２の平坦な接触要素と第２の極接触子とを電気的に接続する工程と、を有する、電気エネルギー貯蔵セルを製造する方法を創出する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の思想は、電気エネルギー貯蔵セルの駆動時の誘導損失を、内部のセルの誘導性が可能な限り小さいエネルギー貯蔵セルの適切な構造によって低減するということである。このために、エネルギー貯蔵セルの内部の通電導体要素は、一方では、通電導体要素が可能な限り小さな面を包囲し、他方では、電流経路が、電流密度が最大限に均等に分散した状態で可能な限り短くなるように、適切な形態で配置され、従って、エネルギー貯蔵セルの誘導性の内部インピーダンスが最小化される。

【0010】

大きな利点は、特にエネルギー貯蔵セルから高周波の交流電流を取得する際の、損失エネルギーが著しく削減されうることである。特に、インバータ、即ち、電圧を変更するためのバッテリモジュールによって電流供給の変更を迅速に行う所謂バッテリダイレクトインバータ（ＢＤＩ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）が組み込まれたバッテリシステムでは、この損失エネルギーの低減は大きな利点である。

【0011】

更なる別の利点は、エネルギー貯蔵セルのエネルギー出力又は負荷放電の遅延が負荷変動の後で最小化されることで、このようなエネルギー貯蔵セルの超高速ダイナミクス（Ｋｕｒｚｚｅｉｔｄｙｎａｍｉｋ）が改善されることにある。これにより有利に、例えばバッファコンデンサのような、他の可能な形態で平滑化を行う構成要素を省略することが可能であり、エネルギー貯蔵セル又はエネルギー貯蔵セルを使用する構成要素の製造コスト及び必要な設置空間を削減することが可能となる。

【0012】

更に、エネルギー貯蔵セルによる誘導損失の部分を予防することによって、電磁両立性（ＥＭＶ）が改善される。なぜならば、発せられる電磁場が低減されて、隣接する電子部品への干渉の影響が低下するからである。

【0013】

本発明に係るエネルギー貯蔵セルの一実施形態によれば、第１の極接触子と第２の極接触子とは、互いに平行に案内されてもよい。

【0014】

本発明に係るエネルギー貯蔵セルの他の実施形態によれば、第１の平坦な接触式コネクタは、第１の電極要素及び第２の電極要素に対して面的に平行に伸びていてもよい。

【0015】

更なる別の実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵セルは、第２の接触要素と電気的に接触し第１の電極要素及び第２の電極要素に対して面的に平行に伸びる少なくとも１つの第２の平坦な接触式コネクタを更に有してもよい。その際に、第２の極接触子は、第２の平坦な接触式コネクタと電気的に接触してもよい。第２の平坦な接触式コネクタによって、有利に、大きな面を創出することが可能であり、この大きな面を介して、電流が、エネルギー貯蔵セル内で、第１の平坦な接触式コネクタと第２の平坦な接触式コネクタとに沿って平行に流れる。これにより、エネルギー貯蔵セルの電気的な内部抵抗が低減される。更にこれにより、例えば表皮効果のような望まぬ効果の影響が低減される。

【0016】

本発明に係るエネルギー貯蔵セルの他の実施形態によれば、第２の平坦な接触式コネクタは、第１の平坦な接触式コネクタに対して面的に平行に、所定のコネクタ間隔を取って伸びていてもよい。例えば、一実施形態において、所定のコネクタ間隔は、隣り合う電極要素間の間隔よりも小さくてもよい。コネクタ間隔を縮小することによって、エネルギー貯蔵セルの誘導的な内部インピーダンスと関連する、通電導体要素の間の起磁力面を有利に縮小することが可能である。

【0017】

更なる別の実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵セルは、第１の平坦な接触式コネクタと第２の平坦な接触式コネクタとの間に配置され第１の平坦な接触式コネクタと第２の平坦な接触式コネクタとを互いに直流電気的に分離する第１の絶縁層を更に備えてもよい。これにより、所定の間隔を維持した状態で、簡単なやり方で、エネルギー貯蔵セル内部の接触式コネクタ間の電気的遮断を保証することが可能である。

【0018】

本発明に係るエネルギー貯蔵セルの更なる別の実施形態によれば、第１の極接触子及び第２の極接触子は、平坦に形成されてもよい。これには、エネルギー貯蔵セルの入力インピーダンス又は出力インピーダンスが小さいという利点がある。

【0019】

更なる別の実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵セルは、第１の極接触子と第２の極接触子との間に配置され第１の極接触子と第２の極接触子とを互いに直流電気的に分離する第２の絶縁層を更に備えてもよい。この第２の絶縁層は、第１の絶縁層と一体に構成されてもよく、所定の極接触子間隔を維持した状態で、簡単なやり方で極接触子間の電気的遮断を保証する。

【0020】

本発明に係るエネルギー貯蔵セルの更なる別の実施形態によれば、第１の電極要素及び第２の電極要素は、電極スタックとして構成されてもよい。本発明に係るエネルギー貯蔵セルの代替的な実施形態によれば、第１の電極要素と第２の電極要素とは、螺旋状に巻かれてもよい。これにより、円筒形状の捲回型セル（Ｗｉｃｋｅｌｚｅｌｌｅ）又はポーチセルのような、流通している様々な貯蔵セルの形状のために、誘導性の内部インピーダンスが小さいエネルギー貯蔵セルを実現することが可能である。

【0021】

更なる別の実施形態によれば、本発明に係るエネルギー貯蔵セルは、第１の電極要素及び第２の電極要素と、第１の接触要素及び前記第２の接触要素と、第１の接触式コネクタと、を収容するハウジングを更に備えてもよい。その際に、第１の極接触子及び第２の極接触子は、エネルギー貯蔵セルの電気接続部としてハウジングから出されて案内されてもよい。

【0022】

本発明に係るエネルギー貯蔵セルの更なる別の実施形態によれば、第１の接触要素と、第２の接触要素と、第１の接触式コネクタと、という構成要素のうちの少なくとも１つの構成要素は、ハウジングの一部として構成されてもよい。これにより、エネルギー貯蔵セルを、有利な形態によりコンパクトに、機械的に安定させて、外界に対して直流電気的に分離して形成することが可能である。

【0023】

本発明の実施形態の更なる別の特徴及び利点は、添付の図面に関連する以下の明細書の記載から明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係る電気エネルギー貯蔵セルの概略図である。

【図2】本発明の更なる別の実施形態に係る電気エネルギー貯蔵セルの概略図を示す。

【図3】本発明の更なる別の実施形態に係る電気エネルギー貯蔵セルの概略図を示す。

【図4】本発明の更なる別の実施形態に係る電気エネルギー貯蔵セルの概略図を示す。

【図5】本発明の更なる別の実施形態に係る電気エネルギー貯蔵セルを製造する方法の概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の意味における電気エネルギー貯蔵セルは、所定の期間に渡って電気エネルギーを蓄え、更なる別の期間に渡って当該電気エネルギーを再び出力することが可能な全ての装置を含む。その際に、本発明の意味におけるエネルギー貯蔵セルは、全ての形態による二次的エネルギー貯蔵器及び一次的エネルギー貯蔵器を含み、特に、電気容量的な貯蔵器、電気化学的（ファラデー的、ｆａｒａｄａｙｓｃｈ）貯蔵器、及び、これらが組み合わさって機能するタイプの貯蔵器を含む。その際に、検討される期間は、数秒から数時間、数日、数年を含んでもよい。電気エネルギー貯蔵セルは、例えば、リチウムイオンセル、リチウムポリマーセル、ニッケル・メタルハイドライドセル、ウルトラキャパシタ、スーパーキャパシタ、パワーキャパシタ、ＢａｔＣａｐ、蓄電池（鉛、亜鉛、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、硫黄、又は、他の金属、元素、若しくは合金を使用）、又は、類似したシステムを含んでもよい。その際に、本発明が内包する電気エネルギー貯蔵セルの機能は、水性電解質、非プロトン性電解質、又は高分子電解質と組み合わされた挿入電極、反応性電極、合金電極に基づいてもよい。

【0026】

その際に、本発明の意味における電気エネルギー貯蔵セルの構造は、例えば、角柱形状、円筒形状又は所謂「ポーチ」（Ｐｏｕｃｈ）形状のような様々な外形の構造形態、及び、例えば、巻回された構造、積み重ねられた構造、折り畳まれた構造、又はその他の構造のような、様々な電極構造を含んでもよい。

【0027】

本発明の意味における電極要素は、導電性の様々な材料、例えば金属材料で製造されてもよい。本発明の意味における電極要素は、層状に積み重ねられてもよく、三次元的に充填されてもよく、及び／又は、大きな活性表面を有して製造されてもよい。その際に、平坦な電極要素は、貯蔵器の技術に応じて様々な寸法を有してもよく、例えば、電極要素の厚さは、数μｍから数ｍｍであってもよい。電極要素は、折り畳まれてもよく、積み重ねられてもよく、又は巻回されてもよく、電極要素を互いに直流電気的に分離する絶縁層又は分離層を、電極要素の間に形成することが構想されうる。両極性の形態による電極要素を構成するということも可能でありうる。電極要素の平坦な形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、又は任意の他の形状により構成されてもよい。

【0028】

図１は、電気エネルギー貯蔵セル１００の概略図を示す。エネルギー貯蔵セル１００は、面的に互いに平行な複数の第１の電極要素１と、第１の電極要素１に対して面的に平行に伸び第１の電極要素１とは直流電気的に分離された、面的に互いに平行な複数の第２の電極要素２と、を備える。電極要素１及び電極要素２は、例えば、導電性材料から成る平坦な層であって、くし形状の構造により面的に（ｆｌａｅｃｈｉｇ）互いに噛み合った上記平坦な層であってもよい。層状の電極要素のテープが巻回され又は折り畳まれることにより、電極要素１及び電極要素２が、図１に示されるように交互に重ねられた形態になっているということも可能でありうる。例えば、第１の電極要素１及び第２の電極要素２は、電極スタックとして形成されてもよい。代替的に、第１の電極要素１及び第２の電極要素２は、螺旋状に巻かれていてもよい。その際に、電極要素１と電極要素２とを互いに関連させて配置するための選択肢は種々あり、構成の選択は、利用される貯蔵器の技術、エネルギー貯蔵セル１００の外形に関する限定条件、及び／又は、エネルギー貯蔵セル１００の実現すべき電気的特徴に依存しうるということは明確であるべきであろう。例えば、エネルギー貯蔵セル１００の内部容積が最大限に利用されるように電極要素１及び電極要素２を配置することは有利でありうる。

【0029】

エネルギー貯蔵セル１００は、複数の第１の電極要素１と電気的に接触する第１の平坦な接触要素３を有する。同様に、複数の第２の電極要素２と電気的に接触する第２の平坦な接触要素４が設けられる。接触要素３及び接触要素４は、例えば、面的に互いに平行な層の対向するサイドで電極要素１又は電極要素２と接触する、導電性材料から成る平坦なテープ又は層であってもよい。このような形態の接触によって、効果的な電力経路のための最小の長さ、及び／又は、電極要素１又は電極要素２の層構造に渡る最大限に均等な電流密度が得られる。接触要素３及び接触要素４の面的な接触は、例えば、電極要素１又は電極要素２との溶接処理、噴霧処理、スパッタリング処理、又は接着処理によって実現されてもよい。代替的に、電極要素１及び電極要素２、並びに、接触要素３及び接触要素４の形状を構成するために、しっかりした外面を有する三次元的に充填された特別な構造を使用してもよい。その際に、余剰の電流経路を予防するために、電極要素１又は２の各層の垂直方向の伸長を超える接触要素３及び接触要素４の突出を可能限り小さく抑えることが構想されうる。

【0030】

図２は、エネルギー貯蔵セル１０の概略図を示す。エネルギー貯蔵セル１０は、第１の接触要素３と電気的に接触し第１の電極要素１又は第２の電極要素２に対して面的に平行に伸びる第１の平坦な接触式コネクタ５ａが設けられるという趣旨で、図１のエネルギー貯蔵セル１００とは異なっている。第１の平坦な接触式コネクタ５ａは、例えば、導電性材料から成る層であって、電極要素１と直接的には直流電気的に接触していないが、第１の接触要素３を介して電極要素１と間接的に直流電気的に接触する上記層であってもよい。その際に、第１の接触要素３と第１の平坦な接触式コネクタ５ａとは、別々の構成要素で構成されてもよく、例えば、電気的に互いに接続された２個以上の構成要素を有する調整された導線区間（Ｌｅｉｔｕｎｇｓｓｔｒｅｃｋｅ）で構成されてもよい。エネルギー貯蔵セル１０は、第１の平坦な接触式コネクタ５ａと電気的に接触する第１の極接触子８を更に有する。同様に、第２の平坦な接触要素４と電気的に接続された第２の極接触子９が設けられる。第１の極接触子８と第２の極接触子９とは、互いに平行に案内される。第１の極接触子８と第２の極接触子９とは、例えば、層領域６内で互いに平行に案内される平坦な層又は平らな層状要素を有してもよい。第１の極接触子８と第２の極接触子９との間には、例えば、第１の極接触子８と第２の極接触子９とを直流電気的に分離する第１の絶縁層（図示せず）が配置されてもよい。これは、例えば、気体区間（Ｇａｓｓｔｒｅｃｋｅ）であってもよいが、固体絶縁層を利用することを構想してもよい。

【0031】

図２に示される構成要素は、図２で示されるエネルギー貯蔵セル１０の投影面（Ｚｅｉｃｈｅｎｅｂｅｂｅ）へと、面的に互いに平行に、奥に向かって伸びていてもよい。このことは、例えば、エネルギー貯蔵セル１０の全幅に渡って生じてもよく、その際に原則的に、極接触子８又は９の部分範囲のみを、面的に重ねて奥に向かって案内するということが可能であってもよい。その際に、極接触子８と極接触子９とは、エネルギー貯蔵セル１０の予め定められた区間内で、外に向かって案内されてもよい。エネルギー貯蔵セル１０は、第１の電極要素１及び第２の電極要素２と、第１の接触要素３及び第２の接触要素４と、第１の接触式コネクタ５ａと、を収容するハウジング７を有してもよい。その際に、第１の極接触子８及び第２の極接触子９は、エネルギー貯蔵セル１０の電気接続部として、ハウジング７から出されて案内されてもよい。例えば、第１の極接触子８と第２の極接触子９とは、又は代替的に、この２つの第１の極接触子８と第２の極接触子９とのうちの少なくとも１つは、ハウジング７に対して電気的に絶縁されてもよい。ハウジング７が導電性材料から成り又は少なくとも導電性の部分領域を有する場合には、この２つの第１の極接触子８と第２の極接触子９とのうちの少なくとも１つをハウジング７と接触させるということが可能であってもよい。ハウジング７が絶縁材料、例えばプラスチックから成る場合には、第１の極接触子８と第２の極接触子９との両方が直接的に、即ち、更なる絶縁無しに、ハウジング７のハウジング壁を貫通して案内されてもよい。

【0032】

その際に、例えば、エネルギー貯蔵セル１０の内部に存在する構成要素の少なくとも１つを、ハウジング７の一部として構成することが可能であってもよい。例えば、ハウジング７は、電極要素１及び電極要素２の上方の領域の部分領域内に導電性を有して形成されてもよく、従って、例えば、別体の第１の接触式コネクタ５ａの代わりに、ハウジング７の一部としての第１の接触式コネクタ５ａが形成されてもよい。類似したやり方で、例えば、ハウジング７の側面に隣接する層領域６内で、１個以上の極接触子８又は９を形成するためにハウジング７の部分領域を利用することが可能である。その際には、エネルギー貯蔵セル１０全体の機能を保証するために、ハウジング７自体が、対応する導電性の部分領域間で、直流電気的に十分な絶縁を有することに注意されたい。

【0033】

図３は、電気エネルギー貯蔵セル２０の概略図を示している。エネルギー貯蔵セル２０は、第２の接触要素４と電気的に接触し第１の電極要素１及び第２の電極要素２に対して面的に平行に伸びる第２の平坦な接触式コネクタ５ｂが設けられるという趣旨で、図２のエネルギー貯蔵セル１０とは異なっている。その際に、第２の極接触子９は、第２の平坦な接触式コネクタ５ｂと電気的に接触する。第２の平坦な接触式コネクタ５ｂは、第１の平坦な接触式コネクタ５ａに対して面的に平行に、所定のコネクタ間隔を取って伸びている。例えば、所定のコネクタ間隔は、隣り合う電極要素１と電極要素２との間の間隔よりも短くてもよい。対応して、接触式コネクタ５ａと５ｂとを直流電気的に互いに分離する第２の絶縁層（図示せず）が、第１の平坦な接触式コネクタ５ａと第２の平坦な接触式コネクタ５ｂとの間に配置されてもよい。

【0034】

極接触子８及び極接触子９は、エネルギー貯蔵セル２０のハウジング７から出されて、互いに平行に案内される。例えば、極接触子９と第１の平坦な接触式コネクタ５ａとの間の対応する直流電気的な絶縁を保証しうるために、第２の平坦な接触式コネクタ５ｂを、電気的に絶縁させるように（ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈ ｉｓｏｌｉｅｒｔ）貫き通す（ｄｕｒｃｈｓｔｏｓｓｅｎ）ことが必要となる可能性がある。極接触子８及び極接触子９は、例えば、互いに所定の極接触間隔を取った平坦な層状要素、テープ、又は導線であってもよい。この場合、極接触子８及び９は、ハウジング７を通る極（Ｐｏｌ）の貫通部（Ｄｕｒｃｈｆｕｅｈｒｕｎｇ）であって、対応するハウジング側面の全長に渡って又は部分領域に渡って引き出されて案内される上記貫通部と見なしてもよい。

【0035】

図４は、斜視図により電気エネルギー貯蔵セル３０を概略的に示す。エネルギー貯蔵セル３０は基本的に、極接触子８及び極接触子９が、平坦な極コネクタ５ａ及び平坦な極コネクタ５ｂのレベルにおいて、分かり易さという理由から示されないエネルギー貯蔵セル３０のハウジングから出されて案内されているという趣旨で、図３のエネルギー貯蔵セル２０とは異なっている。その際に、極接触子８及び極接触子９は、例えば真ん中に、エネルギー貯蔵セル３０の奥行き方向の伸長（Ｔｉｅｆｅｎｅｒｓｔｒｅｃｋｕｎｇ）に沿って配置されているが、極接触子８及び極接触子９を、エネルギー貯蔵セル３０の２つの長辺（Ｂｒｅｉｔｓｅｉｔｅ）のうちの一方の方向に移動させることも可能であり、又は、複数箇所で若しくは長辺全体に沿って、極接触子８及び極接触子９を貫通させることも可能である。

【0036】

以上、図１〜図４は、エネルギー貯蔵セルの実施形態を例示的に示している。その際に、目的に適った構造基準を考慮して変更又は修正を行うことが可能である。一般に、２つの極性の通電要素の間の間隔を、当該通電要素により包囲される活性の起磁力面を最小化するために、可能な限り小さく保つことが有利である。このことは、通電要素の誘導性インピーダンスが、エネルギー貯蔵セルの内部で最小に抑えられることを意味している。更に、電流密度を可能な限り均等に分散させるために、可能な限り大きな面で通電要素を形成することが有利である。理想的には平坦な、電極要素の活性領域にぴったりと隣接する極接触子が、例えば安全性要求又は技術的な必然性のような特定の限定条件下においてのみ可能である場合には、少なくとも、異なる極性の通電要素を互いに小さく間隔をとって結合することを保証することに注意されたい。

【0037】

記載されたエネルギー貯蔵セルを、例えば、好適に、高周波数の交流電流がエネルギー貯蔵セルから取り出されるシステム内で、例えば、駆動周波数が約１００Ｈｚを上回るバッテリダイレクトインバータ内で使用することが可能である。このシステム内では、エネルギー貯蔵セルの構造形態に基づいて、高い交流電流周波数による誘導損失を最小に抑えることが可能である。同時に、超高速範囲内でのエネルギー貯蔵セルの応答動作が改善され、これにより、システムのダイナミクス（Ｄｙｎａｍｉｋ）及び信頼性が著しく改善される。

【0038】

一般に、エネルギー貯蔵セルは、駆動周波数がより小さいシステム内での適用のためにも、例えば、切り替えの際に対応して高周波成分を有しうる秒範囲内での分散的な切り替えプロセスを有するシステム内でも有利である。

【0039】

図５は、電気エネルギー貯蔵セル、特に図２〜図４で概略的に示されたエネルギー貯蔵セル１０、２０、又は３０のうちの１つを製造する方法４０が概略的に示されている。第１のステップ４１において、面的に互いに平行な複数の第１の電極要素１と、第１の平坦な接触要素３と、が電気的に接触させられる。第２のステップ４２において、第１の電極要素１に対して面的に平行に伸び、第１の電極要素１とは直流電気的に分離された複数の第２の電極要素２と、第２の平坦な接触要素４と、が電気的に接触させられる。その際に、第１の接触要素３及び第２の接触要素４を、例えば、溶接処理、噴霧処理、スパッタリング処理、又は接着処理によって電極要素と接触させてもよい。その際に好適に、各接触要素３、４と電極要素１、２との間の接合箇所の電気抵抗は、可能な限り小さく保たれる。

【0040】

面的に互いに平行な第１の電極要素１と第２の電極要素２とは、例えば、各接触要素３又は４との接触の前に、適切なやり方で、所望のセルトポロジに応じて積み重ねられ、折り畳まれ、又は巻回されてもよい。例えば、円筒形状のセルのためには、面的に互いに平行な第１の電極要素１と第２の電極要素２とは、絶縁セパレータ層によって分離されて、所謂「ゼリーロール」（ｊｅｌｌｙ ｒｏｌｌ）トポロジにおいて、即ち、横断面において異なる電極層又はセパレータ層が順々に交互に入った円筒形状のコイルとして捲き上げられてもよい。代替的に、所謂ポーチセルのためには、面的に互いに平行な第１の電極要素１と第２の電極要素２とを、絶縁セパレータ層を利用して、蛇行状の軌跡を描いて上下に折り畳み、又は層状に重ねてもよい。角柱状のセルを形成するためには、例えば、「レーストラックパンケーキ（ｒａｃｅｔｒａｃｋ ｐａｎｃａｋｅ）」トポロジ、又は、「レーストラックダブルパンケーキ（ｒａｃｅｔｒａｃｋ ｄｏｕｂｌｅ ｐａｎｃａｋｅ）」トポロジを利用することが可能であり、即ち、「レーストラック（ｒａｃｅｔｒａｃｋ）」形状を獲得するために、即ち、短い（ｅｎｇ）外側の半径部分を介して接続され基本的に平行して伸びるコイル軌道を獲得するために、生成されるコイルの横方向に沿って押し潰し又は圧縮することが可能な、面的に互いに平行な第１の電極要素１又は第２の電極要素２の平坦な螺旋状のコイルを利用することが可能である。

【0041】

第３のステップ４３において、第１の接触要素３と、第１の電極要素１及び第２の電極要素２に対して面的に平行に伸びる少なくとも１つの第１の平坦な接触式コネクタ５ａと、が電気的に接触させられる。第４のステップ４４において、第１の平坦な接触式コネクタ５ａと、第１の極接触子８と、とが電気的に接触させられる。最後に、第５のステップ４５において、第２の平坦な接触要素４と、第２の極接触子９と、が電気的に接触させられる。その際に、第１の極接触子８と第２の極接触子９とは互いに平行に案内されうる。

【0042】

任意に、ハウジング７への第１の電極要素１及び第２の電極要素２と、第１の接触要素３及び第２の接触要素４と、第１の接触式コネクタ５ａと、の収容が行われてもよい。その際に、第１の極接触子８及び第２の極接触子９は、エネルギー貯蔵セルの電気的接続部としてハウジング７から出されて案内されてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】