(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-20
(54)【発明の名称】電気化学エネルギ蓄積セル
(51)【国際特許分類】
H01M 50/593 20210101AFI20220113BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20220113BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20220113BHJP
H01M 10/04 20060101ALI20220113BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20220113BHJP
H01M 10/659 20140101ALI20220113BHJP
【ＦＩ】
H01M50/593
H01M10/613
H01M10/6556
H01M10/04 W
H01M50/586
H01M10/659
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021530150
(86)(22)【出願日】2019-11-14
(85)【翻訳文提出日】2021-05-27
(86)【国際出願番号】 EP2019081295
(87)【国際公開番号】W WO2020109014
(87)【国際公開日】2020-06-04
(31)【優先権主張番号】102018130173.1
(32)【優先日】2018-11-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】501479868
【氏名又は名称】カール・フロイデンベルク・カーゲー
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈｏｅｈｎｅｒｗｅｇ ２－４， Ｄ－６９４６９ Ｗｅｉｎｈｅｉｍ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ペーター クリッツァー
(72)【発明者】
【氏名】マリナ ヌスコ
(72)【発明者】
【氏名】エルンスト オーゼン
(72)【発明者】
【氏名】アルミン シュトリーフラー
(72)【発明者】
【氏名】イェンス ホーフマン
【テーマコード（参考）】
5H028
5H031
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H028AA01
5H028BB01
5H028BB07
5H028CC01
5H028CC12
5H028EE06
5H028EE08
5H028HH08
5H031KK08
5H043AA04
5H043BA19
5H043CA03
5H043CA04
5H043CA05
5H043GA24
5H043KA24E
5H043KA45E
5H043LA21E
5H043LA41E
(57)【要約】
ケーシング（３）に収容された少なくとも１つの巻回型セル（２）を有する電気化学エネルギ蓄積セル（１）であって、ケーシング（３）は、少なくとも１つの端面（４）が、ケーシング（３）の一部を形成するカバー（５）によって閉じられており、巻回型セル（２）とケーシング（３）との間には少なくとも１つの絶縁要素（１１）が配置されており、少なくとも１つの絶縁要素（１１）は、電気絶縁性でありかつ熱伝導性である材料から構成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケーシング（３）に収容された少なくとも１つの巻回型セル（２）を有する電気化学エネルギ蓄積セル（１）であって、前記ケーシング（３）は、少なくとも１つの端面（４）が、前記ケーシング（３）の一部を形成するカバー（５）によって閉じられている、電気化学エネルギ蓄積セル（１）において、前記巻回型セル（２）と前記ケーシング（３）との間には少なくとも１つの絶縁要素（１１）が配置されており、少なくとも１つの前記絶縁要素（１１）は、電気絶縁性でありかつ熱伝導性である材料から構成されている、
電気化学エネルギ蓄積セル（１）。
【請求項2】
前記絶縁要素（１１）は、少なくとも０．５Ｗ／（ｍ Ｋ）の熱伝導率を有する、請求項１記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項3】
前記絶縁要素（１１）は、膨潤性材料から構成されている、請求項１または２記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項4】
前記絶縁要素（１１）は、ポリマー材料から構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項5】
前記絶縁要素（１１）は、エラストマー材料から構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項6】
前記絶縁要素（１１）は、シリコーンベースのエラストマーから構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項7】
前記絶縁要素（１１）は、ポリオレフィンベースのエラストマーから構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項8】
前記絶縁要素（１１）は、熱伝導性粒子を具備している、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項9】
前記ケーシング（３）は、底部（１３）を有し、前記底部（１３）と前記巻回型セル（２）との間には、絶縁要素（１１）が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項10】
前記絶縁要素（１１）は、蓄熱性粒子を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項11】
前記蓄熱性粒子は、相変化材料として構成されている、請求項１０記載の電気化学エネルギ蓄積セル。
【請求項12】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の複数の電気化学エネルギ蓄積セル（１）の装置を含む、バッテリシステム（２０）。
【請求項13】
前記エネルギ蓄積セル（１）を温度調節する装置（２１）は、前記エネルギ蓄積セル（１）に対応付けられている、請求項１２記載のバッテリシステム（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ケーシングに収容された少なくとも１つの巻回型セルを有する電気化学エネルギ蓄積セルに関し、ケーシングは、少なくとも１つの端面がカバーによって閉じられている。
【背景技術】
【0002】
このようなエネルギ蓄積セルは、例えば、独国特許出願公開第１０２００８０２５８８４号明細書から公知であり、技術において多様に使用されている。このようなエネルギ蓄積セルは、上から見ると円形に構成されていることが多く、したがって丸型セルという名称でも知られている。丸型セルは、例えば、バッテリ駆動のハンドツールを駆動するために使用される。しかしながら、多数の丸型セルを１つのユニットにまとめることも公知であり、このユニットそれ自体は、電動車両用のエネルギを供給するのに適している。さらに角型セルも公知である。丸型セルおよび角型セルでは、巻回型セルは、固体の材料から成る、多くの場合にアルミニウムまたはステンレス鋼から成る、円筒形状または直方体形状に構成されている固体のケーシングに設けられている。
【0003】
巻回型セルの内部における電気化学反応により、エネルギ蓄積セルを充電もしくは放電する際に熱が放出される。動作条件に応じて、巻回型セルの内部において発生する熱を排出しなければならないことがある。従来、これは、多くの場合にケーシングの底部または側壁の領域において外部に対応付けられている冷却装置によって行われている。
【0004】
しかしながら構造に起因して、巻回型セルの内部における熱流は、１つの層または特に複数の層を貫通するものよりも、層に沿うもの方が格段に多い。これにより、ケーシングにおいて垂直に立っている巻回型セルでは、熱流は、ケーシングの被覆部の方向における熱流よりも、ケーシングの底部およびカバーの方向の熱流の方が格段に多い。これにより、側壁に対応付けられている冷却装置を介する排熱の可能性が限定されてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の根底にある課題は、改善された排熱が行われるように電気化学エネルギ蓄積セルをさらに発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この課題は、請求項１の特徴的構成によって解決される。従属請求項は、有利な実施形態に関する。
【0007】
この課題を解決するために、本発明による電気化学エネルギ蓄積セルは、ケーシングに収容された少なくとも１つの巻回型セルを有し、ケーシングは、少なくとも１つの端面が、ケーシングの一部を形成するカバーによって閉じられており、巻回型セルとケーシングとの間には絶縁要素が配置されており、絶縁要素は、電気絶縁性でありかつ同時に熱伝導性である材料から構成されている。この点において、本発明における絶縁要素という用語の絶縁の構成要素は、電気的な絶縁だけに関係している。
【0008】
絶縁要素の電気絶縁特性により、巻回型セルの構成要素とケーシングとの間の電気的な短絡が阻止される。例えばケーシング構成部分であるカバーには多くの場合に、巻回型セルの導体に接続されている極部分が対応付けられている。この点において、絶縁要素は、カバーもしくはカバーの極部分と巻回型セルとの間の導電性の接続が、導体だけを介して行われるようにする。さらに絶縁要素により、巻回型セルの個々の層間の電気的な短絡が阻止される。
【0009】
絶縁要素を熱伝導性に構成することにより、巻回型セルに生じる熱を絶縁要素の方向に移送し、絶縁要素により、カバー、絶縁要素に対応付けられているケーシングの側壁、または底部の方向に転送することができる。エネルギ蓄積セルの対応する領域において外部に配置されている冷却装置を介し、絶縁要素によって移送された熱を排出することができる。巻回型セルの内部における熱流は、半径方向よりも軸線方向の方が格段に多いことにより、絶縁要素は、大きな熱量を吸収して転送することができる。これにより、巻回型セルの効率的な冷却が可能になる。
【0010】
丸型セルにおける巻回型セルの配置は、丸型セルの形状に起因して多くの場合に縦型である。この際に電気的な極部分は、２つの極部分およびそれらの端子が、一方向、例えばカバーの方向を向くように構成可能である。２つの極部分が、反対方向を向くことも考えられ、この際には一方の極部分がカバーの方向を向き、他方の極部分が底部の方向を向く。角型セルにおいて巻回型セルは、同様に縦型にケーシングに配置可能である。この場合、特に、比較的大型の角型セルでは２つの極部分は、多くの場合にカバー方向を向いている。この際には１つのケーシングに並列な複数の巻回型セルを配置することも可能である。択一的には、ケーシングにおいて横方向に巻回型セルを配置することも可能である。導体は、この場合、ケーシングの側壁の方向に突き出し、ケーシングの内部で、カバーに配置された極部分の方向に方向転換される。
【0011】
好適には絶縁要素は、巻回型セルとケーシングとの間、特に巻回型セルとカバーとの間の空間が充填されるように構成される。絶縁要素は、巻回型セルの端面にも、カバーの内側面およびケーシングの側壁にも接触する。これらの構成要素が直接に接触することにより、巻回型セルとケーシングもしくはカバーとの間で妨げられることのない熱流が得られる。
【0012】
好適には、絶縁要素は、少なくとも０．５Ｗ／（ｍ Ｋ）の熱伝導率を有する。特に好ましくは、熱伝導率は少なくとも１Ｗ／（ｍ Ｋ）である。このような熱伝導率を有する絶縁要素により、巻回型セルの効率的の温度調節、もしくは巻回型セルに発生する熱の効率な排熱が可能になる。
【0013】
外気温度が低い場合にはさらに、最適な能力の範囲に巻回型セルを温度調節できるようにするために、エネルギ蓄積セルの外部に配置された熱源により、絶縁要素を介して巻回型セルに熱を入れることも考えられる。加熱は、特に、比較的高い温度においてはじめてそのフルの性能を発揮するタイプのエネルギ蓄積セルにおいて関係していてよい。これは、例えば、固体バッテリの場合である。ここでは、固体電解質を通るイオン伝導率を改善するために、多くの場合に高い温度が必要である。
【0014】
セル内部とセル外部との間の温度調節の他に、本発明による絶縁要素は、セルそれ自体における温度の均一化にも役立つ。例えば、巻回型セルの外側の温度に、巻回型セルの内側の温度をより良好に合わせることができる。これにより、２つの領域の異なる経年変化を回避することができる。
【0015】
好適には絶縁要素は、膨潤性材料から構成されている。シール要素において従来、材料選択は一般に、シーリングされるべき媒体に鑑み、シール要素において可能な限りに膨れが生じないように行われている。
【0016】
しかしながらこの実施形態において、意外にも有利であると判明したのは、ケーシングに配置した後、また特に巻回型セルを包囲する電解質に接触した後、絶縁要素がある程度に膨潤することである。この膨潤過程によって実現することができるのは、絶縁要素により、巻回型セルとカバーとケーシングの側壁との間の空間が充填されることである。これにより、絶縁要素と隣接する構成要素との直接的な接触が得られ、熱流が改善される。
【0017】
絶縁要素は、エラストマー材料から構成可能である。エラストマー材料から成る絶縁要素は、隣接する構成要素の形状に適合可能であり、したがって、利用可能な空間を最適に充填可能である。
【0018】
絶縁要素は、シリコーンベースのエラストマーから構成されていてよい。有利なシリコーンベースのエラストマーは、例えば、シリコーンゴム（ＶＭＱ）またはフロロシリコーンゴム（Ｆ－ＶＭＱ）である。シリコーンベースのエラストマーは、一方において弾性材料であり、フレキシブルな絶縁要素の作製を可能にする。他方においてシリコーン材料は、電気化学エネルギ蓄積セルの多くの電解質、例えばリチウム・イオン蓄電池の電解質に接触した際に膨潤する。シリコーンベースのエラストマーと、巻回型セルに加えてケーシングに存在しかつ巻回型セルを包囲する電解質と、が接触することにより、絶縁要素は、膨れてその体積を増大させる。これにより、絶縁要素は、カバーと巻回型セルとケーシングの側壁との間の空間を完全に充填し形状結合を保証することができる。
【0019】
絶縁要素は、ポリオレフィンベースのエラストマーから構成されていてよい。特に好ましいポリオレフィンベースのエラストマーは、ブチル／イソブチレンゴム（ＩＩＲ）である。ＩＩＲは、特に電解質に関して化学的に安定である。さらにＩＩＲは、電解質などに接触する際に妨害物質、例えば可塑剤の放出を低減させるように構成可能である。別のポリオレフィンベースのエラストマーは、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）である。ＥＰＤＭも同様に電解質に関して化学的に安定である。
【0020】
基本的には絶縁要素が、ポリマー材料から構成されていると有利である。別の材料として、場合によってはさらに、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリアクリレートゴム（ＡＣＭ）ベースの材料が対象となる。基本的には、例えば、ポリオレフィン、ポリアミドまたはポリエステルベースの熱可塑性エラストマーを使用することも考えられる。
【0021】
さらに、絶縁要素は、膨潤過程が終了した後、予荷重を伴って隣接する構成要素に当接し、これにより、巻回型セルと絶縁要素とカバーもしくはケーシングの被覆面との間の熱伝導率が改善される。
【0022】
絶縁要素が熱伝導性粒子を具備している場合、絶縁要素の熱伝導率を改善することができる。熱伝導性粒子としては好適には、非導電性の鉱物粒子が対象となる。このような熱伝導性粒子は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、水酸化酸化アルミニウム（ＡｌＯＯＨ）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化ホウ素（ＢＮ）から成る粒子である。別の卑金属の酸化物、水酸化物または窒化物も考えられる。
【0023】
金属・水酸化物またはオキシ水酸化物の形態の熱伝導性粒子により、確かに一般に、酸化物に比べて熱伝導率がより小さくなるが、このような化合物の使用は有利になり得る。というのは、これらは、特定の温度を上回った際に、熱を吸収して吸熱分解し、その際に大きなエネルギ量を吸収し、水を放出するからである。この際には１ｋＪ／ｇよりも多くの、材料による吸熱が可能である。この反応は、熱を一時的に蓄えて熱がセルを通過することを阻止するのに役立つ。さらに、隣接セルに熱エネルギが不利に伝達されてしまう危険性を低減することができる。
【0024】
ケーシングは、底部であって、この底部と巻回型セルとの間に別の絶縁要素が配置されている底部を有していてよい。これにより、エネルギ蓄積セルの温度調節をさらに改善することできる。この実施形態では、巻回型セルは、熱伝導性の２つの絶縁要素の間にサンドイッチ状に配置される。絶縁要素によって移送される熱の排熱は、巻回型セルと絶縁要素とケーシング壁との間で行われる。
【0025】
別の有利な一実施形態によれば、絶縁要素は、巻回型セルを包囲することができる。この際に絶縁要素は、丸型セルでは円筒形壁である側壁と巻回型セルとの間に配置されている。これにより、エネルギ蓄積セルを側方から冷却する際には巻回型セルとケーシング壁との間の伝熱を改善することができる。
【0026】
絶縁要素は、蓄熱性粒子を有していてよい。特に急速充電過程では、殊に短時間内に大きな熱量が発生することがある。蓄熱性粒子は、この場合、巻回型セルを介して絶縁要素に持ち込まれる熱の一部を吸収して蓄積することができる。これにより、絶縁要素と、ケーシングもしくはカバー、底部およびケーシングの側壁と、の間の熱流を一様にすることができる。この際に考えられるのは、例えば、相間移動材料であり、この相間移動材料は、これがエネルギ蓄積セルの上方の動作温度領域において相変化を有するように選択される。相変化の間、相間移動材料は、エネルギ蓄積セルにおける温度上昇をさせることなく、熱エネルギを吸収することができる。
【0027】
絶縁要素は、熱緩衝部材として機能し、急速充電過程中に放出される熱を部分的に吸収し、引き続いてこの熱をエネルギ蓄積セルのケーシングに徐々に放出する。これにより、温度ピークの発生を少なくすることかできる。
【0028】
蓄熱の有利なこの作用は、特に蓄熱性粒子が、相変化材料として構成されている場合に得られる。相変化材料の形態の有利な蓄熱性粒子は、例えば、カプセルの形態をしたワックスまたは有機もしくは無機塩類である。相変化材料として構成された蓄熱性粒子は、好適には、３０℃～５０℃の範囲の、好適には４０℃の相変化温度を有する。
【0029】
基本的には絶縁要素は、独立した構成部材である。しかしながら択一的には、エネルギ蓄積セルの作製中にケーシング表面に絶縁要素の材料を直接に被着することも考えられる。これは、例えば、加硫または射出成形中に行うことが可能である。ここから絶縁要素とケーシングとから成る熱結合体が結果的に得られる。
【0030】
さらに、圧縮可能な構造から成る絶縁要素も考えられる。これは、例えば、母材にセラミック粒子が取り込まれている不織布であってよい。
【0031】
以下では複数の図に基づき、電気化学エネルギ蓄積セルのいくつかの実施形態を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】絶縁要素を有するエネルギ蓄積セルの断面図である。
【図2】２つの絶縁要素を有するエネルギ蓄積セルの断面図である。
【図3】角型セルの形態のエネルギ蓄積セルの第１実施形態を示す図である。
【図4】角型セルの形態のエネルギ蓄積セルの第２実施形態を示す図である。
【図5】角型セルの形態のエネルギ蓄積セルの第３実施形態を示す図である。
【図6】巻回型セルと絶縁要素との間の接触領域を詳細に示す図である。
【図7】第２実施例にしたがい、巻回型セルと絶縁要素との間の接触領域を詳細に示す図である。
【図8】エネルギ蓄積セルのカバー領域の詳細を示す図である。
【図9】棒状の中間部分を有する絶縁要素の詳細を示す図である。
【図10】固体材料から成る棒状の中間部分を有する絶縁要素を示す図である。
【図11】複数のエネルギ蓄積セルを有するバッテリシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
【0034】
上述の実施例においてエネルギ蓄積セル１は、ケーシング３に収容されている巻回型セル２を有する。エネルギ蓄積セル１がリチウム・イオン蓄電池として構成されている場合、巻回型セル２は、２つの導電体、すなわちアノード１５およびカソード１７と、２つのセパレータ１６、１８と、を有し、導電体１５、１７は、セパレータ１６、１８によって互いに分離されている。
【0035】
導電体１５、１７には活物質が被着されており、セパレータ１６、１８によって分離されている２つの導電体１５、１７は、１つの丸型の構成体（巻回型セル２）に巻回されている。
【0036】
ケーシング３は、金属製材料から構成されており、図１および図２による実施形態では円筒状に、図３による実施形態では直方体状に構成されている。一方の端面において、ケーシング３は、側壁１４と同一の材料でかつ一体に構成された底部１３を有する。底部１３とは反対側の端面４において、ケーシング３はカバー５によって閉じられている。
【0037】
カバー５は、ケーシング３にカバー５を固定するための固定部分６を有する。さらにカバー５は、巻回型セル２の導体８に接触接続する極部分７を有する。巻回型セル２の第２導体８’は、ケーシング３の底部１３に対応付けられている。
【0038】
カバー５は、ケーシング３にカバー５を固定するための固定部分６を有する。固定部分６と極部分７とは、補償要素９を介して互いに接続されている。補償要素９は、弾性的にかつ電気絶縁性に構成されている。これらの実施形態において補償要素９は、エラストマー材料から構成されている。
【0039】
図１による実施形態では、巻回型セル２とカバー５との間に絶縁要素１１が配置されている。絶縁要素１１は、絶縁性かつ熱伝導性の材料から構成されている。絶縁要素１１の基材は、これらの実施形態において、金属・水酸化物（ここではアルミニウム・水酸化物）から形成された熱伝導性粒子によって構成されているシリコーンゴムである。この実施形態により、絶縁要素１１は、１．５Ｗ／（ｍ Ｋ）の熱伝導率を有する。現在利用可能な材料をベースにすると、１０Ｗ／（ｍ Ｋ）の絶縁要素の熱伝導率が達成可能であり、７５Ｗ／（ｍ Ｋ）まで熱伝導率も考えられる。択一的には絶縁要素１１の基材は、ＩＩＲから構成される。
【0040】
急速充電過程において発生する温度ピークを受け止めるために、絶縁要素１１はさらに、粒子状の相変化材料を有する。この相変化材料は、ここでは有機塩類から構成されている。択一的な一実施形態において、絶縁要素１１は、有機ワックスをベースとするカプセル化された相変化材料を有する。
【0041】
特に、リチウム・イオン蓄電池の巻回型セル２に関連して、巻回型セル２を包囲する電解質と、絶縁要素１１のシリコーン・エラストマーと、の相互作用により、シリコーン・エラストマーの膨潤が生じる。この際に絶縁要素１１は、巻回型セル２とカバー５の内側面とケーシング３の側壁とに全面的に当接する。これによって保証されるのは、絶縁要素１１が、巻回型セル２、カバー５およびケーシング３に接触することである。これにより、巻回型セル２と絶縁要素１１とカバー５もしくはケーシング３との間の熱流が保証される。巻回型セル２は、ケーシング３の底部１３の上に直接に配置されている。
【0042】
図２には、巻回型セル２と底部１３との間に別の絶縁要素１１’が配置されている、図１によるエネルギ蓄積セル１の一実施形態が示されている。別の絶縁要素１１’は、巻回型セル２とカバー５との間に配置されている絶縁要素１１と同様に構成されている。２つの絶縁要素１１、１１’を貫通して、巻回型セル２と、カバー５および底部１３の極部分７、７’と、を接触接続するための導体８、８’が突き出ている。
【0043】
上から見てカバー５は円形に構成されている。極部分７は、カバー５において中央かつ中心に配置されており、補償要素９によって包囲されている。補償要素９は、形状結合かつ素材結合で極部分７に結合されている。固定部分６は、円盤状の部分を有し、その開口部には補償要素９および極部分７が配置されている。補償要素９は、固定部分６の開口部の縁部の領域において素材結合で固定されている。固定部分６はさらに、ケーシング３の端面側の縁部に載置される円筒形部分を有する。互いに接触する２つの縁部の領域では、カバー５およびケーシング３が、電磁パルス成形により、素材結合で互いに接合されている。
【0044】
図３には、角型セルの形態の電気化学エネルギ蓄積セル１の第１の択一的な実施形態が示されている。この実施形態では、２つの極部分７、７’がカバー５に配置されている。第１の絶縁要素１１’は、巻回型セル２と底部１３との間に配置されている。２つの極部分７、７’は、補償要素９、９’を介して、カバー５の固定部分６に接続されている。補償要素９、９’は、弾性的かつ電気絶縁性に構成されており、これにより、２つの極部分７、７’は互いに電気的に絶縁されている。
【0045】
図４には、角型セルの形態の電気化学エネルギ蓄積セル１の第２の択一的な実施形態が示されている。この実施形態では、２つの極部分７、７’がカバー５に配置されている。第１の絶縁要素１１は、巻回型セル２とカバー５との間に、また別の絶縁要素１１’は、巻回型セル２と底部１３との間に配置されている。２つの極部分７、７’は、補償要素９、９’を介して、カバー５の固定部分６に接続されている。補償要素９、９’は、弾性的かつ電気絶縁性に構成されており、これにより、２つの極部分７、７’は互いに電気的に絶縁されている。
【0046】
図５には、角型セルの形態の電気化学エネルギ蓄積セル１の第３の択一的な実施形態が示されている。この実施形態では、２つの極部分７、７’がカバー５に配置されている。第１の絶縁要素１１は、巻回型セル２とカバー５との間に、第２の絶縁要素１１’は、巻回型セル２と底部１３との間に、また第３の絶縁要素１１’’は、巻回型セル２とケーシングの側壁１４との間に配置されている。２つの極部分７、７’は、補償要素９、９’を介して、カバー５の固定部分６に接続されている。補償要素９、９’は、弾性的かつ電気絶縁性に構成されており、これにより、２つの極部分７、７’は互いに電気的に絶縁されている。
【0047】
図６には、巻回型セル２と絶縁要素１１との間の接触領域が詳細に示されている。巻回型セル２は、平坦に構成されたアノード１５と、平坦に構成された第１のセパレータ１６と、平坦に構成されたカソード１７と、平坦に構成された第２のセパレータ１８と、から成る螺旋状に巻回された配置構成を有する。これらの平坦に構成された構成部材は、１つの巻回型セル２に螺旋状に巻回される。材料選択に起因して、少なくともセパレータ１６、１８の熱伝導率は比較的良好でない。この点において、セパレータ１６、１８に対して横方向の熱伝導率は格段に劣る。上側の図に示した実施形態において、取り付け直後、絶縁要素１１は、端面側だけがセパレータ１６、１８に当接している。巻回型セル２を包囲する電解質に接触することにより、絶縁要素１１の材料は膨潤し、これにより、絶縁要素１１は、（下側の図に示したように）最終的に、アノード１５と、２つのセパレータ１６、１８と、カソード１７と、に端面側で接触する。ここでは、特に有利には、アノード１５およびカソード１７によって放出される熱が、絶縁要素１１に吸収されて排出されることが可能である。
【0048】
図７には、図４による巻回型セル２の択一的な一実施形態が示されている。この実施形態では、アノード１５は、端面側において第１のセパレータ１６を越えて突き出ている。このような一実施形態により、より良好な空間利用が可能になり、ひいてはエネルギ蓄積セル１の容量を増大させることが可能である。しかしながらこれが唯一可能になるのは、絶縁要素１１が、端面側においてアノード１５を包囲し、これにより、例えば、樹状突起形成によってアノード１５とカソード１７との間に短絡が生じることが阻止されるからである。巻回型セル２を包囲する電解質に接触することにより、絶縁要素１１の材料は膨潤し、これにより、絶縁要素１１は、（下側の図に示したように）最終的に、アノード１５と、２つのセパレータ１６、１８と、カソード１７と、に端面側で接触する。ここでは、特に有利には、アノード１５およびカソード１７によって放出される熱が、絶縁要素１１に吸収されて排出されることが可能である。この実施形態では、絶縁要素１１により、アノード１５が端面側において埋め込まれている。したがってこの実施形態により、熱伝導性のアノード１５と絶縁要素１１との直接的な熱的な接触が行われる。
【0049】
図８には絶縁要素１１の択一的な一実施形態が示されている。ここでは導体８が絶縁要素１１に一体化されている。有利な一実施形態によれば、導体８は金属製の挿入部材として構成されており、この挿入部材には、絶縁要素１１のエラストマー材料が噴霧されている。しかしながら、種々異なる材料の複合物から絶縁要素１１を構成することも考えられ、この際には導体８を形成する領域には導電性ポリマーが含まれる。
【0050】
図９には、基台１９および棒状の延長部１２を有する絶縁要素１１が示されている。延長部１２は、巻回型セル２のコアを形成し、巻回型セル２の作製を容易にする。さらに、延長部１２により、巻回型セル２のコアから、絶縁要素１１に隣接するケーシング３の構成要素への熱伝達が改善される。丸型セルの形態のエネルギ蓄積セル１では、延長部１２は好適には回転対称であり、角型セルの形態のエネルギ蓄積セル１では、延長部１２は好適には軸対称である。
【0051】
図１０には、図７による絶縁要素１１の一発展形態が示されており、上側の実施形態では、延長部１２の材料は、絶縁要素１１の基台１９とは異なっている。下側の実施形態において延長部１２は、別の材料、好適には固体材料から成るコアを有し、このコアは、基台１９のエラストマー材料によって包囲されている。
【0052】
図１１には、前に説明した実施形態による複数のエネルギ蓄積セル１を備えたバッテリシステム２０が示されている。エネルギ蓄積セル１は、エネルギ蓄積セル１を温度調節する装置２１に配置されている。エネルギ蓄積セル１は、装置２１に横に寝かせてまたは縦型に配置可能である。この実施形態において装置２１は、温度調節流体が通流するチャネルである。このチャネルは、プラスチックまたは金属から成る固体材料から構成される。チャネルとエネルギ蓄積セル１との間には、弾性材料から成る熱伝達要素２２が配置されている。これにより、巻回型セル２と、絶縁要素１１と、ケーシング３と、熱伝達要素２２と、チャネルおよび温度調節流体を有する装置２１と、の間で良好な熱伝達が行われる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】