▶ ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーの特許一覧
(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】2022-08-10
(54)【発明の名称】電池セル
(51)【国際特許分類】
H01M 10/058 20100101AFI20220803BHJP
H01M 10/04 20060101ALI20220803BHJP
H01M 50/178 20210101ALI20220803BHJP
H01M 50/105 20210101ALI20220803BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20220803BHJP
H01M 50/262 20210101ALI20220803BHJP
H01M 50/202 20210101ALI20220803BHJP
H01M 50/264 20210101ALI20220803BHJP
H01M 50/186 20210101ALI20220803BHJP
H01M 50/184 20210101ALI20220803BHJP
【ＦＩ】
H01M10/058
H01M10/04 Z
H01M50/178
H01M50/105
H01M50/211
H01M50/262 Z
H01M50/202 501P
H01M50/264
H01M50/186
H01M50/184 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021571020
(86)(22)【出願日】2020-05-27
(85)【翻訳文提出日】2022-01-27
(86)【国際出願番号】 GB2020051277
(87)【国際公開番号】W WO2020240175
(87)【国際公開日】2020-12-03
(31)【優先権主張番号】1907799.9
(32)【優先日】2019-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】590004718
【氏名又は名称】ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＪＯＨＮＳＯＮ ＭＡＴＴＨＥＹ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100138863
【弁理士】
【氏名又は名称】言上 惠一
(72)【発明者】
【氏名】クック，アシュリー
(72)【発明者】
【氏名】ロイド，ベン
(72)【発明者】
【氏名】クリアリー，ショーン
(72)【発明者】
【氏名】スウィアテック，アガタ
(72)【発明者】
【氏名】ガードナー，アラン
(72)【発明者】
【氏名】ナイト，アンソニー
【テーマコード（参考）】
5H011
5H028
5H029
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H011AA13
5H011CC02
5H011CC06
5H011CC10
5H011DD13
5H011EE04
5H011FF03
5H011GG05
5H028AA07
5H028CC01
5H028CC02
5H029AJ12
5H029AL04
5H029AL12
5H029AM02
5H029AM03
5H029AM04
5H029AM07
5H029AM09
5H029BJ04
5H040AA31
5H040AS04
5H040AT04
5H040AY03
5H040AY09
5H040CC34
(57)【要約】
電池セルは、可撓性ハウジング、第１の電極および第２の電極、電解質、および少なくとも１つのシール領域を含む。可撓性ハウジングは、ハウジングがその外周をシールされる外周シールを含む。第１の電極および第２の電極はそれぞれ、第１の領域と、第１の領域から突出した第２の領域とを含み、第１の電極および第２の電極の第１の領域および第２の領域は、可撓性ハウジング内に位置する。電解質は、第１の電極の第１の領域と第２の電極の第１の領域との間に位置する。第１の電極および第２の電極の第１の領域と電解質は、可撓性ハウジング内に収容された電気化学ゾーンを規定するように配置されている。第１の電極および第２の電極の第２の領域は、電気化学ゾーンから突出している。少なくとも１つのシール領域は、可撓性ハウジングの内面が共にシールされる領域を構成する。少なくとも１つのシール領域は、第１の電極および第２の電極の第１の領域と周囲のシールとの間に配置され、電解液が電気化学ゾーンから離れるのを抑制するように配置されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングがその周囲でシールされる周囲シールを含む可撓性ハウジング、第１の領域と、該第１の領域から突出した第２の領域とをそれぞれ含む第１の電極および第２の電極、
第１の電極の第１の領域と第２の電極の第１の領域との間に位置する電解質、並びに
該可撓性ハウジングの内面が互いにシールされる少なくとも１つのシール領域
を備え、
該第１の電極および第２の電極の第１の領域および第２の領域が、該可撓性ハウジング内に配置されており、
第１の電極および第２の電極の第１の領域と電解質とが、可撓性ハウジング内に収容された電気化学ゾーンを画定するように配置され、第１の電極および第２の電極の第２の領域が電気化学ゾーンから突出しており、
該少なくとも１つのシール領域は、該第１の電極および第２の電極の第１の領域と該周囲シールとの間に配置され、該電解液が該電気化学ゾーンから離れるのを抑制するように配置されている、電池セル。
【請求項2】
前記少なくとも１つのシール領域は、前記第１の電極および第２の電極の第１の領域と、前記周囲シールと、前記第１の電極および／または第２の電極の少なくとも１つの第２の領域との間に配置されたシール領域を含む、請求項１に記載の電池セル。
【請求項3】
前記少なくとも１つのシール領域は、前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域との間に配置されたシール領域を含む、請求項１または２に記載の電池セル。
【請求項4】
前記少なくとも１つのシール領域は、前記第１の電極の第２の領域と前記周囲シールとの間に配置されたシール領域を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項5】
前記少なくとも１つのシール領域は、前記第２の電極の第２の領域と前記周囲のシールとの間に配置されたシール領域を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項6】
前記少なくとも１つのシール領域は、前記周囲シール内、かつ前記第１の電極および前記第２の電極の外側範囲内に配置されたシール領域を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項7】
前記周囲シールは、シールされた境界を規定する、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項8】
前記少なくとも１つのシール領域は、電極が設置されていない前記シールされた境界の一部内に配置されたシール領域を含む、請求項７に記載の電池セル。
【請求項9】
前記第１の電極の第２の領域は、前記第２の電極の第２の領域からオフセットされている、請求項１～８のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項10】
前記少なくとも１つのシール領域は、前記シール領域に配置され、前記可撓性ハウジングの対向する内面に付着させたシーラントを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項11】
前記第１の電極および前記第２の電極が実質的に平板状であり、前記第１の電極が前記第２の電極と実質的に平行になるように配置されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項12】
前記第１の電極の第２の領域に電気的に結合された第１の接触タブと、前記第２の電極に電気的に結合された第２の接触タブとを更に備え、前記第１の接触タブおよび第２の接触タブは、前記可撓性ハウジングの周囲シールを通って延びている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項13】
前記第１のタブおよび第２のタブの少なくとも一部が、可撓性ハウジングの外側に突出し、電池セルの電気端子を構成している、請求項１２に記載の電池セル。
【請求項14】
前記第１の電極の第１の領域と前記第２の電極の第１の領域との間に配置された多孔質セパレータを更に含む、請求項１～１３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項15】
前記電池セルは、クランプ力を受けるように配置された複数のクランプ面を備え、前記クランプ面にクランプ力を加えることによって、電気化学ゾーンにクランプ圧力が加えられる、請求項１～１４のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項16】
少なくとも１つのシール領域が、クランプ面にクランプ力が加えられたときに電解液が電気化学ゾーンから離れるのを抑制するように配置されている、請求項１５に記載の電池セル。
【請求項17】
前記少なくとも１つのシール領域は、前記クランプ面の少なくとも１つの一部を形成するように配置されている、請求項１５または１６に記載の電池セル。
【請求項18】
請求項１５～１７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの電池セル、および前記少なくとも１つの電池セルのクランプ面にクランプ力を加えるように配置されたクランプ
を含む、電池セル配置。
【請求項19】
前記クランプは、少なくとも１つの電池セルの対向する側面に配置された第１のクランプ要素および第２のクランプ要素と、第１のクランプ要素および第２のクランプ要素を強制して少なくとも１つの電池セルにクランプ力を与えるように配置されたクランプ・デバイスとを備える、請求項１８に記載の電池セル配置。
【請求項20】
前記クランプ・デバイスは、前記第１のクランプ要素および第２のクランプ要素を互いに固定した関係で保持するように配置されている、請求項１９に記載の電池セル配置。
【請求項21】
前記クランプ・デバイスは、前記第１のクランプ要素および第２のクランプ要素を互いに押し付けるように配置されている、請求項１９に記載の電池セル配置。
【請求項22】
前記クランプは、前記クランプ面に一軸性の圧力を加えるように配置されている、請求項１８～２１のいずれか１項に記載の電池セル配置。
【請求項23】
前記クランプは、前記電解質の気化を抑制するのに十分なクランプ力を加えるように配置されている、請求項１８～２２のいずれか１項に記載の電池セル配置。
【請求項24】
前記クランプは、前記電解質の蒸気圧と電池セルに加えられる大気圧との差に実質的に等しいかそれより大きいクランプ圧を加えるように配置される、請求項２３に記載の電池セル配置。
【請求項25】
少なくとも１つの電池セルのクランプ面にクランプ力を加える工程を含む、請求項１５～１７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの電池セルをクランプする方法。
【請求項26】
前記クランプ力は、前記少なくとも１つの電池セルの対向する側面に加えられる、請求項２５に記載の方法。
【請求項27】
前記クランプ力を加える工程は、前記クランプ面に一軸性の圧力を加えることを含む、請求項２５～２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項28】
前記加えられたクランプ力は、前記電解質の気化を抑制するのに十分である、請求項２５～２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項29】
前記加えられるクランプ力は、電解質の蒸気圧と電池セルに加えられる大気圧との差に実質的に等しいか、またはそれよりも大きくなるようにする、請求項２５～２８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電池セル、および電池セルとクランプとを含む電池セル配置に関する。本明細書中に開示された装置は、リチウム硫黄電池などのリチウム電池の分野において、排他的ではないが、特定の用途を見出すことができる。
【背景技術】
【0002】
典型的な電気化学セルは、アノードおよびカソードの形態の電極と、アノードおよびカソードの間に配置された電解質とを備える。陽極、陰極および電解質は、ハウジング内に収容されてもよい。電気的接続部、例えば、接続タブは、セルの陽極および陰極との電気的接続を提供し、セルの端子として機能するように、ハウジングに結合されてもよい。
【0003】
電池セルのハウジングは、フレキシブルポーチなどの可撓性ハウジングの形態で提供されてもよい。可撓性ハウジングは、剛性ハウジングと比較して、一般的に軽量であってよい。したがって，可撓性ハウジングに収められた電池セルは，電池セルの重量が重要な分野で特に適用され得る。例えば、電池セルは、陸上車両、航空機および／または宇宙船などの乗り物の電源として使用される場合がある。このような用途（および／または他の用途）では、乗り物の総重量を減らすために、比較的軽量の電池セルを使用することが望ましく、したがって、可撓性ハウジングを有する電池セルが特に有用である場合がある。
【0004】
しかしながら、可撓性ハウジングを有する電池セルは、ハウジングの柔軟な性質のために、膨張しやすい場合がある。これは、電池が低圧条件および／または高温にさらされる可能性がある用途において、特に懸念される可能性がある。例えば、航空機や宇宙船に使用される電池セルは、高高度に発射される際に低圧状態にさらされる可能性がある。
【0005】
このような背景から、本願に含まれる主題が発明されたのである。
【発明の概要】
【0006】
本開示の第１の態様によれば、以下を含む電池セルが提供される。ハウジングがその周囲にシールされる周囲シールを含む可撓性ハウジングと、第１の領域および第１の領域から突出する第２の領域をそれぞれ含む第１の電極および第２の電極であって、第１の電極および第２の電極の第１の領域および第２の領域が、可撓性ハウジング内に位置する第１の電極および第２の電極と前記第１の電極の第１の領域と前記第２の電極の第１の領域との間に位置する電解質であって、前記第１の電極および前記第２の電極の第１の領域と前記電解質とが、前記可撓性ハウジング内に収容された電気化学ゾーンを画定するように配置され、前記第１の電極および前記第２の電極の第２の領域が前記電気化学ゾーンから突出している、電解質と、可撓性ハウジングの内面が互いにシールされる少なくとも１つのシール領域であって、少なくとも１つのシール領域は、第１の電極および第２の電極の第１の領域と周囲シールとの間に配置され、電解液が電気化学ゾーンから離れる（または抜けていく、または出ていく）のを抑制するように配置されている、シール領域とを備える。
【0007】
少なくとも１つのシール領域は、第１の電極および第２の電極の第１の領域と、周囲のシールと、第１の電極および／または第２の電極の少なくとも１つの第２の領域と、周囲のシールとの間に配置されたシール領域を含んでもよい。
【0008】
少なくとも１つのシール領域は、第１の電極の第２の領域と第２の電極の第２の領域との間に配置されたシール領域を含んでもよい。
【0009】
少なくとも１つのシール領域は、第１の電極の第２の領域と周囲のシールとの間に配置されたシール領域を含んでもよい。
【0010】
少なくとも１つのシール領域は、第２の電極の第２の領域と周囲のシールとの間に配置されたシール領域を含んでもよい。
【0011】
少なくとも１つのシール領域は、周囲のシール内で、第１の電極および第２の電極の外側範囲内に配置されたシール領域を含んでもよい。
【0012】
周囲シールは、シールされた境界を規定してもよい。
【0013】
少なくとも１つのシール領域は、電極が設置されていないシールされた境界の一部内に配置されたシール領域を含んでもよい。
【0014】
第１の電極の第２の領域は、第２の電極の第２の領域からオフセットされて（または、ずれて）いてもよい。
【0015】
少なくとも１つのシール領域は、シール領域内に配置され、可撓性ハウジングの対向する内面に付着させたシーラントを含んでもよい。
【0016】
第１の電極および第２の電極は、実質的に平板状であってもよい。第１の電極は、第２の電極と実質的に平行になるように配置されてもよい。
【0017】
電池セルは、第１の電極の第２の領域に電気的に結合された第１の接触タブと、第２の電極に電気的に結合された第２の接触タブとを更に含んでもよい。第１の接触タブおよび第２の接触タブは、可撓性ハウジングの周囲シールを通って延びていてもよい。
【0018】
第１のタブおよび第２のタブの少なくとも一部は、可撓性ハウジングの外側に突出していてもよく、電池セルの電気端子を構成していてもよい。
【0019】
電池セルは、第１の電極の第１の領域と第２の電極の第１の領域との間に配置された多孔質セパレータを更に含んでいてもよい。
【0020】
電池セルは、クランプ面にクランプ力を加えると電気化学ゾーンにクランプ圧力が加えられるように、クランプ力を受けるように配置された複数のクランプ面を含んでいてもよい。
【0021】
少なくとも１つのシール領域は、クランプ面にクランプ力が加えられたときに、電解質が電気化学ゾーンから離れるのを抑制するように配置されていてもよい。
【0022】
少なくとも１つのシール領域は、クランプ面の少なくとも１つの一部を形成するように配置されてもよい。
【0023】
例えば、シール領域に配置されたシーラントは、シール領域におけるセルの厚さを十分に増加させて、シール領域におけるクランプ要素と可撓性ハウジングとの間の接触を引き起こす役割を果たしてもよい。したがって、クランプ面に加えられるクランプ力は、シール領域の少なくとも１つにクランプ力を加える役割を果たすことができる。少なくとも１つのシール領域に加えられたクランプ力は、電解質がそのシール領域に入るのを抑制する役割を果たし、および／または、そのシール領域に存在する電解質の気化を抑制する役割を果たしてもよい。
【0024】
本開示の第２の態様によれば、第１の態様による少なくとも１つの電池セルと、少なくとも１つの電池セルのクランプ面にクランプ力を加えるように配置されたクランプと、を備える電池セル配置が提供される。
【0025】
クランプは、少なくとも１つの電池セルの対向する側面に配置された第１のクランプ要素および第２のクランプ要素と、第１のクランプ要素および第２のクランプ要素を強制して少なくとも１つの電池セルにクランプ力を及ぼすように配置されたクランプ・デバイスとを含んでもよい。
【0026】
クランプ・デバイスは、第１のクランプ要素および第２のクランプ要素を互いに押し付ける（ｕｒｇｅ）ように配置されていてもよい。
【0027】
クランプ・デバイスは、第１のクランプ要素および第２のクランプ要素を互いに向かって付勢するように配置されてもよい。
【0028】
クランプは、クランプ面に一軸性の圧力（ｕｎｉａｘｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を加えるように配置されてもよい。
【0029】
クランプは、電解質の気化を抑制するのに十分なクランプ力を加えるように配置されてもよい。
【0030】
クランプは、電解質の蒸気圧と電池セルが曝される大気圧との差に実質的に等しいか、それ以上のクランプ圧を印加するように配置されてもよい。
【0031】
例えば、約３０ｍｂａｒという低い大気圧までの電解液の蒸気圧の差に実質的に等しいか、それ以上のクランプ圧を適用してもよい。例えば、電池セルが曝される大気圧は、海面における大気圧よりも低くてもよく、例えば、約５００ｍｂａｒよりも低くてもよい。
【0032】
いくつかの例では、電解質の蒸気圧と、約５ｍｂａｒのように低い大気圧までの大気圧との差に実質的に等しいか、それ以上のクランプ圧力を加えられてもよい。例えば、電池セルは、いくつかのシナリオでは、３０ｍｂａｒ未満の大気圧にさらされてもよい。
【0033】
いくつかの例では、電解質の蒸気圧と５ｍｂａｒ未満の大気圧との間の差に実質的に等しいかそれ以上のクランプ圧力が加えられてもよい。
【0034】
いくつかの例では、電解質の蒸気圧と真空圧条件までの大気圧との差に実質的に等しいか、またはそれ以上のクランプ圧力を加えてもよい。例えば、電池セルは、実質的に０ｍｂａｒまでの真空圧条件（例えば、宇宙での使用）にさらされることがある。電池セルが真空圧力条件にさらされている場合でも、電解質の気化を抑制するのに十分なクランプ圧力を加えてもよい。そのような例では、クランプ圧力は、電解質の蒸気圧と実質的に等しいか、またはそれよりも大きくてもよい。
【0035】
電解質の蒸気圧への言及は、約２０℃における電解質の蒸気圧であると考えてよい。例えば、２０℃における電解質の蒸気圧と、電池セルが曝される大気圧（例えば、約５００ｍｂａｒ未満、約３０ｍｂａｒ未満、約５ｍｂａｒ未満、または実質的に完全な真空のように低くてもよい）との間の差に実質的に等しいか、またはそれ以上のクランプ圧力を加えてもよい。
【0036】
いくつかの例では、ゼロよりも大きく、約１０ＧＰａまでのクランプ圧力を加えることができる。
【0037】
本開示の第３の態様によれば、第２の態様による少なくとも１つの電池セルをクランプする方法が提供され、この方法は、少なくとも１つの電池セルのクランプ面にクランプ力を加えることを含む。
【0038】
クランプ力は、少なくとも１つの電池セルの対向する側面に適用されてもよい。
【0039】
クランプ力を加えることは、クランプ面に一軸性の圧力を加えることを含んでもよい。
【0040】
加えられたクランプ力は、電解質の気化を抑制するのに十分であってもよい。
【0041】
適用されるクランプ力は、適用されるクランプ圧力が、電解質の蒸気圧と電池セルが曝される大気圧との間の差に実質的に等しいか、またはそれよりも大きくなるようなものであってもよい。
【0042】
例えば、約３０ｍｂａｒという低い大気圧までの電解液の蒸気圧の差に実質的に等しいか、それ以上のクランプ圧力を加えてもよい。例えば、電池セルが曝される大気圧は、海面における大気圧よりも低くてもよく、例えば、約５００ｍｂａｒよりも低くてもよい。
【0043】
いくつかの例では、電解質の蒸気圧と、約５ｍｂａｒの低さの大気圧までの大気圧との差に実質的に等しいか、それ以上のクランプ圧力を加えてもよい。例えば、電池セルは、いくつかのシナリオでは、３０ｍｂａｒ未満の大気圧にさらされてもよい。
【0044】
いくつかの例では、電解質の蒸気圧と５ｍｂａｒ未満の大気圧との間の差に実質的に等しいかそれ以上のクランプ圧力が加えられてもよい。
【0045】
いくつかの例では、電解質の蒸気圧と真空圧条件までの大気圧との差に実質的に等しいかそれ以上のクランプ圧力を加えてもよい。例えば、電池セルは、実質的に０ｍｂａｒまでの真空圧条件（例えば、宇宙での使用）にさらされることがある。電池セルが真空圧力条件にさらされている場合でも、電解質の気化を抑制するのに十分なクランプ圧力を加えてもよい。そのような例では、クランプ圧力は、電解質の蒸気圧と実質的に等しいか、またはそれよりも大きくてもよい。
【0046】
電解質の蒸気圧への言及は、約２０℃における電解質の蒸気圧であると考えてよい。例えば、２０℃における電解質の蒸気圧と、電池セルが曝される大気圧（例えば、約５００ｍｂａｒ未満、約３０ｍｂａｒ未満、約５ｍｂａｒ未満、または実質的に完全な真空のように低くてもよい）との間の差に実質的に等しいか、またはそれ以上のクランプ圧力を加えてもよい。
【0047】
いくつかの例では、ゼロよりも大きく、約１０ＧＰａまでのクランプ圧力を加えることができる。
【0048】
本願の範囲内では、前の段落、特許請求の範囲、および／または以下の説明と図面に記載された様々な態様、実施形態、例、および代替案、特にその個々の特徴は、独立してまたは任意の組み合わせで取ることができることが明示的に意図されている。すなわち、すべての実施例および／または任意の実施例の特徴は、そのような特徴が相容れない場合を除き、任意の方法および／または組み合わせで組み合わせることができる。本出願人は、当初提出した請求項を変更する権利、またはそれに応じて新しい請求項を提出する権利を留保する。これには、当初提出した請求項を、そのような方法で請求されていないにもかかわらず、他の請求項の任意の特徴に依存し、および／またはそれを組み込むように修正する権利が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0049】
本発明の実施形態は、添付の図を参照して、例示としてのみ説明される。
【図1A】可撓性ハウジングを有する電池セルの模式図である。
【図1B】可撓性ハウジングを有する電池セルの模式図である。
【図4A】電池セルとクランプを含む電池セル配置を示す模式図である。
【図4B】電池セルとクランプを含む電池セル配置を示す模式図である。
【図5】シール領域を含む電池セルの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0050】
本発明の特定の実施例を説明する前に、本開示は本明細書中に記載された特定の電池セル、バッテリー、または方法に限定されるものではないことを理解されたい。また、本明細書中で使用される用語は、特定の実施例を説明するためにのみ使用され、特許請求の範囲を限定することを意図していないことを理解されたい。
【0051】
本発明の電池セル、バッテリー、および方法を説明および請求する際には、以下の用語が使用される：単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数形を含む。したがって、例えば、「電池セル」への言及は、このような要素の１つ以上への言及を含む。
【0052】
図１Ａは、可撓性ハウジング１０１を有する電池セル１００の概略図である。図１Ｂは、可撓性ハウジング１０１内に位置する電池セル１００の構成要素を示す、電池セル１００の断面の模式図である。電池セル１００は、任意の好適な電気化学セルを含んでいてもよい。例えば、セルは、リチウムセルを含んでいてもよい。好適なリチウムセルには、リチウムイオンセル、リチウム空気セル、リチウムポリマーセル、およびリチウム硫黄セルが含まれる。
【0053】
図１Ａおよび図１Ｂに描かれている電池セルは、当該技術分野で一般的に知られているようなパウチタイプのものである。電池セル１００は、可撓性ハウジング１０１（例えばパウチ）と、可撓性ハウジング１０１内に位置する第１の電極１１１および第２の電極１１４（そのうち図１Ｂでは第２の領域１１４ｂのみが見えている）とを備えている。電池セル１００は、可撓性ハウジング内および第１の電極および第２の電極１１１、１１４の間に位置する電解質（図１Ａおよび図１Ｂには示されていない）を更に備える。可撓性ハウジング１０１は、その周囲を周囲シール１０５でシールされている。周囲シールは、電極１１１、１１４および電解質が可撓性ハウジング１０１内にシールされるように、ハウジング１００がシールされることを保証する。
【0054】
図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ第１の電極１１１および第２の電極１１４の概略図である。図２Ａに示すように、第１の電極１１１は、第１の領域１１１ａと第２の領域１１１ｂとで構成されている。同様に、図２Ｂに示すように、第２の電極１１４は、第１の領域１１４ａと第２の領域１１４ｂとからなる。電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、電極の第１の領域１１１ａ、１１４ａから突出している。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａは、一般に、第２の領域１１１ｂ、１１４ｂよりも大きい。特に、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａの幅ｗａは、電極の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂの幅ｗｂよりも大きい。すなわち、第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、第１の領域１１１ａ、１１４ａの幅ｗａの全体にわたって第１の領域１１１、１１４ａから突出していない。
【0055】
通常、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａは、電気化学反応が起こる領域を構成し、電極の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、電極との電気的接続を形成するために設けられている。すなわち、通常、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂとの間に形成された接続部を介して、電極との間で電流が流される。
【0056】
電極１１１、１１４の一方は陰極であり、電極１１１、１１４の他方は陽極である。例えば、第１の電極１１１が陰極であり、第２の電極１１４が陽極であってもよいし、その逆であってもよい。典型的には、電極１１１、１１４は、少なくとも導電性の基板（例えば、集電体）で構成される。いくつかの例では、導電性基板の全部または一部に電気活性物質が配置されてもよい。例えば、電極１１１、１１４の第１の１１１ａ、１１４ａおよび第２の１１１ｂ、１１４ｂ領域の両方を形成するために、導電性基板を形成してもよい（例えば、基材から切り出してもよい）。いくつかの例では、導電性基板の少なくとも一部に電気活性物質を付着させてもよい。例えば、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａの全部または一部に電気活性物質を付着させてもよい。
【0057】
電極１１１、１１４は、電池セルの化学的性質に応じて、任意の好適な材料で形成されてもよい。例示的な例では、電池セル１００は、リチウム硫黄セルを含んでいてもよい。このような例では、第１の電極１１１は、電気活性物質が配置された集電体からなるカソードの形で提供されてもよい。集電体は、例えば、アルミニウム箔などの金属箔で構成されていてもよい。電気活性物質は、例えば、元素状硫黄、Ｌｉ２Ｓ、硫黄系有機化合物、硫黄系無機化合物、および硫黄含有ポリマーからなる電気活性硫黄物質を含んでいてもよい。
【0058】
電気活性硫黄材料は、導電性材料と混合してもよい。得られた混合物は、例えば、電気活性マトリックスとして集電体にコーティングされてもよい。導電性材料は、炭素で形成された固体材料のような任意の好適な材料であってよい。例えば、導電性材料は、カーボンブラック、炭素繊維、グラフェンおよび／またはカーボンナノチューブから構成されていてもよい。
【0059】
第２の電極１１４は、リチウムからなる導電性基板から形成された陽極の形で提供されてもよい。例えば、導電性基材は、リチウム金属またはリチウム金属合金のシートで形成されてもよい。
【0060】
以上、電池セル１００がリチウム硫黄電池である例示的な例を説明したが、他の例では、電池セル１００は異なる形態をとってもよく、他の材料から形成されてもよい。例えば、前述のように、電池セル１００は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、リチウム空気および／またはリチウムポリマーセルのような（これらに限定されない）任意の形態のセルであってもよく、それに対応して、（当技術分野で知られているような）任意の好適な材料で形成されてもよい。
【0061】
前述のように、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、典型的には、電極１１１、１１４との電気的接続を確立するために使用される。図１Ａおよび図１Ｂを再び参照すると、電池１００は、第１の電極１１１および第２の電極１１４にそれぞれ電気的に接続された第１の接触タブおよび第２の接触タブ１０８ａ、１０８ｂを更に備える。特に、接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂに電気的に結合されている。すなわち、第１の接触タブ１０８ａは、第１の電極１１１の第２の領域１１１ｂに電気的に結合され、第２の接触タブ１０８ｂは、第２の電極１１４の第２の領域１１４ｂに電気的に結合される。接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、例えば、導電性接着剤の使用、はんだ付け、リベット、圧着、クランプおよび／または溶接（例えば、超音波溶接またはレーザ溶接）などの任意の好適な結合を用いて、電極の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂに結合されてもよい。
【0062】
接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、任意の好適な導電性材料で形成されてもよい。例えば、接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、アルミニウム、ニッケルおよび／または銅などの金属で形成されてもよい。いくつかの例では、第１の接触タブおよび第２の接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、異なる材料で構成されていてもよい。例えば、例示的な実施例では、第１の接触タブ１０８ａはアルミニウムで構成され、第２の接触タブ１０８ｂはニッケルで構成されていてもよい。電池セル１００がリチウム硫黄セルを構成する例（電極に使用される材料を参照して前述した例など）では、カソード１１１（アルミニウム箔で形成された集電体を構成してもよい）に結合された第１の接触タブ１０８ａは、アルミニウムで構成されていてもよい。アノード１１４（これは、リチウム金属またはリチウム金属合金で構成されていてもよい）に結合された第２の接触タブ１０８ｂは、ニッケルで構成されていてもよい。
【0063】
図１Ｂに明確に示されているように、第１の電極および第２の電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、互いにオフセットされている。例えば、図１Ｂに示す透視図では、第１の電極および第２の電極１１１、１１４は、水平方向に互いにオフセットされて（または、ずらされて；ａｒｅ ｏｆｆｓｅｔ ｆｒｏｍ）おり、水平方向に互いに離間している。このオフセットにより、接触タブ１０８ａ、１０８ｂ間の電気的接触を危険にさらすことなく、接触タブ１０８ａ、１０８ｂを第１の電極および第２の電極１１１、１１４にそれぞれ結合することができる。したがって、接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、互いに分離され、第１の電極１１１および第２の電極１１４に独立した電気的接続を確立することができる。例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、可撓性ハウジング１０１から突出しており、電池セル１０１との外部接続を確立することができる。したがって、接触タブ１０８ａ、１０８ｂは、電池セル１０１の端子として機能する。
【0064】
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、図１Ａおよび図１Ｂの電池セル１００の断面を示す模式図である。図３Ａに示す断面は、図１Ａおよび図１Ｂに示す線Ａ－Ａに沿って撮影されている。図３Ｂに示される断面は、図１Ａおよび図１Ｂに示される線Ｂ－Ｂに沿って取られる。図３Ｃに示す断面は、図１Ａおよび図１Ｂに示す線Ｃ－Ｃに沿って撮影されている。図３Ａ～図３Ｃ（および他の図）に示されている構成要素は、縮尺通りに示されていないことが理解されよう。例えば、図に示された構成要素の１つまたは複数の寸法の少なくとも一部は、図示を容易にするために拡大または縮小されてもよい。
【0065】
図３Ａ～図３Ｃに示すように、第１の電極１１１と第２の電極１１４の間にセパレータ10が設けられている。特に、セパレータ１１９は、第１の電極１１１と第２の電極１１４との間の電気的接触を防止するように配置されている。前述したように、電池セル１００は、可撓性ハウジング１０１内で、第１の電極１１１と第２の電極１１４との間に位置する電解質を更に備えている。セパレータ１１９は、多孔質基板で構成されていてもよく、第１の電極および第２の電極１１１、１１４の間をイオンが移動することができる。電解質は、したがって、セパレータ１１９内に位置していてもよく、図３Ａ～図３Ｃにおいて１２１とラベル付けされた矢印で一般的に示されている。
【0066】
セパレータ１１９は、約３０％を超える空隙率を有していてもよい。例えば、セパレータ１１９の空隙率は、約５０％よりも大きく、更には約６０％よりも大きくてもよい。好適なセパレータ１１９は、例えば、ポリマー材料で形成されたメッシュを含んでもよい。好適なポリマーは、ポリプロピレン、ナイロンおよびポリエチレンを含む。
【0067】
任意の好適な電解質１２１を使用してもよい。電解質１２１は、有機溶媒とリチウム塩とを含んでいてもよい。好適な有機溶媒としては、エーテル、エステル、アミド、アミン、スルホキシド、スルファミド、オルガノホスフェート、イオン液体、カーボネート、スルホンなどが挙げられる。例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、テトラヒドロフラン、２‐メチルテトラヒドロフラン、メチルプロピルプロピオネート、エチルプロピルプロピオネート、酢酸メチル、１，２‐ジメトキシエタン、１，３‐ジオキソラン、ジグライム（２‐メトキシエチルエーテル）、トリグライム、テトラグライム、ブチロラクトン、１，４‐ジオキサン、１，３‐ジオキサン、ヘキサメチルホスホアミド、ピリジン、ジメチルスルホキシド、リン酸トリブチル、リン酸トリメチル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ‐テトラエチルスルファミド、スルホン類およびそれらの混合物などがある。
【0068】
好適な電解質塩には、リチウム塩が含まれる。好適なリチウム塩には、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ヘキサフルオロアルセネートリチウム、硝酸リチウム、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホンイミドリチウム、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム、リチウムビス（オキサレート）ボレートおよびトリフルオロメタンスルホン酸リチウムが含まれる。いくつかの例では、塩の組み合わせを採用してもよい。例えば、トリフラートリチウムを硝酸リチウムと組み合わせて使用してもよい。リチウム塩は、０．１～５Ｍ、好ましくは０．５～３Ｍの濃度で電解液中に存在してもよい。
【0069】
よく理解されるように、電池セルの動作中（例えば、セルの充電および／または放電）に、電解液中のイオンが電極間を移動し、電極１１１、１１４で電気化学反応が起こる。したがって、第１の電極および第２の電極１１１、１１４および電解液は、電池セル１００の動作中に電気化学反応が起こる電気化学ゾーン１０３を規定する。前述したように、典型的には、電解質１２１は、電極１１１、１１４の第１の１１１ａ、１１４ａ領域の間に位置する。更に、少なくともいくつかの例では、第１の電極および／または第２の電極１１１、１１４の電気活性物質は、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａに限定され、第２の領域１１１ｂ、１１４ｂには存在しなくてもよい。したがって、電極の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、電気化学ゾーン１０３の外側に位置していてもよい。すなわち、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、電気化学ゾーン１０３から突出している。
【0070】
前述のように、可撓性ハウジング１０１は、周縁シール１０５によってその周縁部をシールされている。したがって、可撓性ハウジング１０１は、電解質１２１および電極１１１、１１４を収容し、それらの構成要素を外部環境から保護する密閉型のハウジングである。なお、可撓性ハウジング１０１のシールは、シールされたポーチを形成すると考えてもよい。可撓性ハウジング１０１は、例えば、金属と高分子との複合材料で形成されていてもよい。例えば、可撓性ハウジング１０１は、ポリマー（例えば、可撓性ハウジングの内部に形成されたポリプロピレンと、可撓性ハウジングの外部に形成されたナイロン）でラミネートされたアルミニウムで構成されていてもよい。
【0071】
図に示す例から分かるように、電池セル１００は、一般的に、平板形状であってもよい。例えば、電池セルは、概ね長方形の形状であってもよい。そのような例では、可撓性ハウジング１０１は、それらの周囲をシールされた可撓性材料の対向するシートから形成されてもよい。例えば、可撓性材料の２つの部分は、電極１１１、１１４の両側に配置されてもよく、電極１１１、１１４がシールされたハウジングを形成するように、電極１１１、１１４の周囲の周りで共にシールされてもよい。
【0072】
前述のように、周囲シール１０５は、ハウジング１０１を形成するように、可撓性材料の表面を共にシールすることによって形成されてもよい。周囲シール１０５は、可撓性ハウジング１０の周囲の少なくとも一部の周りに形成されてもよい。周囲シール１０５は、例えば、熱処理、ヒートシールおよび／または接着剤／結合材を使用するなどの任意の好適な技術を用いて材料を共にシールすることによって形成されてもよい。
【0073】
前述のように、第１の電極および第２の電極１１１、１１４および電解質１２１は、電池セル１００を取り巻く雰囲気から隔離されるように、周囲シール１０５によって可撓性ハウジング１０１内に完全に封入されてもよい。例えば、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂは、電気化学ゾーン１０３から突出していても、可撓性ハウジング１０１内に収められている（すなわち、そこから突出していない）。
【0074】
示された例では、周囲シール１０５は、電極１１１、１１４の外側範囲の周りに形成されている。例えば、周囲シール１０５は、第１の電極１１１および第２の電極１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａおよび第２の領域１１１ｂ、１１４ｂの両方を囲む最小の矩形の周囲（本明細書中では、電極の外側範囲（ｏｕｔｅｒ ｅｘｔｅｎｔ）と呼ぶ）に実質的に形成されてもよい。外周シール１０５は、可撓性ハウジング１０１の外周をシールするものと考えることができる。例えば、周囲シール１０５は、一般的に、電極１１１、１１４の外側範囲と可撓性ハウジング１０１の外縁との間の領域に位置することができる。
【0075】
示された例では、周囲シール１０５は、可撓性ハウジング１０１の全周にわたって材料を共にシールすることによって形成されている。しかし、いくつかの例では、ハウジングを形成する材料をその全周にわたってシールすることなく、シールされた可撓性ハウジング１０１を形成することが可能であり得る。例えば、可撓性ハウジング１０１は、電極１１１、１１４の一方の側に材料のシートの第１の部分を形成し、電極１１１、１１４の対向する側に材料のシートの第２の部分を形成するように、電極１１１、１１４の一方の縁の周りに曲げられた可撓性材料の１枚のシートで形成されてもよい。その後、可撓性材料の第１の部分および第２の部分は、電極１１１、１１４が位置するシールされたハウジングを形成するように、電極の残りの３つのエッジの周りで共にシールされてもよい。このような例では、ハウジング１０１は依然として、ハウジング１０１がその周囲をシールされる周囲シール１０５を含んでいると考えられ、ここで、周囲シール１０５の一部は、ハウジング材料自体の継続によって形成される（例えば、材料が電極１１１、１１４の周囲に折り畳まれる縁部において）。
【0076】
以上、電池セル１００が第１の電極１１１および第２の電極１１４を含む例を説明したが、いくつかの例では、電池セル１００は２つ以上の電極を含んでいてもよい。例えば、電池セル１００は、カソードとして機能する複数の電極１１１と、アノードとして機能する複数の電極１１４とを含んでいてもよい。いくつかの例では、複数のカソードと複数のアノードとがスタックとして配置されてもよい。例えば、複数のカソードと複数のアノードとが交互に配置されてもよい。例えば、複数の陰極と複数の陽極が交互に配置されていてもよく、スタック内の各交互の電極が陰極であり、各陰極の間に陽極が位置していてもよい。また、２つ以上の電極を含む配列は、陽極として機能する２つの電極の間に位置する陰極として機能する電極と、陰極として機能する２つの電極の間に位置する陽極として機能する電極とを含んでいてもよい。以上のように、隣接する電極間を電気的に絶縁するために、隣接する電極の間にセパレータ１２１を配置してもよい。例えば、一対の隣接する電極の間にセパレータ１２１が設けられていてもよい。電解質１２１は、各対の電極の間に設けられてもよい。
【0077】
２つ以上の電極を含む配置では、同様のタイプの複数の電極が互いに電気的に接続されてもよい。例えば，陰極として機能する複数の電極が互いに電気的に接続されていてもよい。同様に、アノードとして機能する複数の電極が互いに電気的に接続されていてもよい。また、電極の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂを共に電気的に接続することで、電極を互いに電気的に接続してもよい。例えば、カソードとして機能する複数の電極の第２の領域１１１ｂを互いに接触させてもよい。同様に、アノード１１４ｂとして機能する複数の電極の第２の領域１１４ｂを互いに接触させてもよい。
【0078】
前述のように、第１の電極１１１の第２の領域１１１ｂは、第２の電極１１４の第２の領域１１４ｂからオフセットされていてもよい。いくつかの例では、前述の第１の電極１１１の形態の複数の電極が、カソードとして機能するように設けられてもよい。同様に、前述した第２の電極１１４の形態の複数の電極は、アノードとして機能するように設けられてもよい。すなわち、カソード１１１として機能する複数の電極１１１は、互いに実質的に整列した第２の領域１１１ｂを含んでいてもよい。また、アノード１１４として機能する複数の電極１１４は、互いに実質的に整列しているが、カソード１１１の第２の領域１１１ｂからオフセットして離間している第２の領域１１４ｂを含んでいてもよい。これにより、陰極１１１と陽極１１４との間の電気的絶縁を維持しつつ、陰極１１１の第２の領域１１１ｂを互いに接続し、陽極１１４の第２の領域１１４ｂを互いに接続することができる場合がある。第１の接触タブ１０８ａは、電池セルの端子を提供するように、陰極１１１の第２の領域１１１ｂに電気的に接続されてもよく、第２の接触タブ１０８ｂは、陽極１１４の第２の領域１１４ｂに電気的に接続されてもよい。
【0079】
前述のように、前述したタイプの電池セル１００は、第１の電極１１１および第２の電極１１４を含んでいてもよく、または、複数の第１の電極１１１および複数の第２の電極１１４を含んでいてもよい。本明細書中において、第１の電極１１１および第２の電極１１４を含む電池セル１００を参照して提供される任意の説明および教示は、複数の第１の電極１１１および複数の第２の電極１１４を含む電池セルにも適用されてもよく、その逆もまた同様であることが理解されるであろう。
【0080】
以上説明したように、電極１１１、１１４および電解質１２１が収容されたハウジング１００は、密閉されており、かつ、可撓性を有している。したがって、可撓性ハウジング１０１は、膨張しやすい可能性がある。ハウジングの大幅な膨張は、ハウジング１０１に負担をかけ、ハウジング１０１の損傷、漏出および／または破裂の危険性があるため、一般に望ましくない。更に、セルが他の構成要素に近接して位置する場合、可撓性ハウジングの膨張は望ましくない場合がある。例えば、いくつかのアプリケーションでは、複数のセルが互いに隣接して（例えば、セルのスタックで）位置する場合がある。このような配置では、１つまたは複数のセルの実質的な膨張により、隣接するセルが他のセルと接触し、互いに圧力を加えることがある。
【0081】
電池セル１００の膨張は、１つまたは複数の電池セルが海面における大気圧よりも低い圧力条件にさらされる用途において、特に懸念される可能性がある。例えば、前述したタイプの電池セル１００は、周囲の圧力が海面の大気圧よりも著しく低い高度で飛行される航空機および／または宇宙船に用途を見出すことができ、例えば、宇宙船の場合、周囲の圧力は、完全な真空に近いか、または完全な真空である可能性がある。低圧状態への曝露（例えば、高高度で航空機を飛行させる場合）は、可撓性ハウジング１０１のいくらかの膨張を引き起こす可能性がある。
【0082】
可撓性ハウジング１０１の膨張は、周囲の圧力が電解質１２１の気化圧に近いかそれよりも低い状況において、特に問題となり得る。筐体１０１の可撓性は、電池セル１０１が非拘束である場合、筐体１０１の内部の圧力は、筐体１０１をすぐに取り巻く大気の圧力とほぼ同じであってもよい。ハウジング１０１をすぐに囲む大気の圧力が、電解質１２１の気化圧力に近いか、それよりも小さい場合、電解質１２１は気化し、その結果、著しく膨張する可能性がある。電解質１２１の気化および膨張は、可撓性ハウジング１０１の著しい膨張を引き起こす可能性があることが理解されるであろう。
【0083】
低い周囲圧力で動作させたときの電解質１２１の気化のリスクは、電解質が比較的高い気化圧を有する電池セル１００に特に関連する可能性がある。例えば、リチウム硫黄電池は、他の電池化学物質と比較して、比較的高い気化圧を有する電解質を利用することができる。例えば、リチウム硫黄電池で使用される典型的な電解質の気化圧は、リチウムイオン電池で使用される典型的な電解質の気化圧よりも高くてもよい。
【0084】
例えば、電池セルの典型的な動作温度は、約２０℃であってもよい。純粋に例示的な例では、１，２‐ジメトキシエタンを含む電解質が、リチウム硫黄電池に使用されてもよい。１，２‐ジメトキシエタンからなる電解質は、約４８ｍｍＨｇ（２０℃）の気化圧を有していてもよい。別の例を挙げると、１，３‐ジオキソランを含む電解質は、リチウム硫黄電池に使用されてもよい。１，３‐ジオキソランからなる電解質は、約７０ｍｍＨｇ（２０℃において）の気化圧を有してもよい。
【0085】
リチウム硫黄電池に使用される電解質とは対照的に、リチウムイオン電池に使用される電解質の一例は、ジメチルカーボネートを含んでいてもよい。炭酸ジメチルは、（２１．１℃で）約１８ｍｍＨｇの蒸気圧を有していてもよい。リチウムイオン電池に使用する電解質の他の例としては、約１０ｍｍＨｇ（２３．８℃）の気化圧を有するジエチルカーボネート、０．１３ｍｍＨｇ（２０℃）の気化圧を有するプロピレンカーボネート、または０．０２ｍｍＨｇ（３６．４℃）の気化圧を有するエチレンカーボネートが挙げられる。
【0086】
一般に、リチウム硫黄電池で一般的に使用されるタイプの電解質は、したがって、リチウムイオン電池で一般的に使用される電解質の気化圧よりも高い気化圧を有していてもよい。したがって、リチウム硫黄電池は、リチウムイオン電池よりも低圧で作動させたときに、電解質の気化の危険性が高い可能性がある。
【0087】
低い周囲圧力での動作に加えて、または代わりに、電池セル１００は比較的高い温度で動作してもよい。電解質の気化圧は、典型的には温度の関数であり、一般的には温度の上昇とともに増加する。したがって、比較的高い温度での電池セル１００の動作は、電解質１２１の気化圧が比較的高い間に電池セル１００を動作させることを含む場合がある。したがって、比較的高い温度での動作は、大気圧であっても電解質１２１の気化のリスクを高める可能性がある。電池セルの低圧動作に関連して説明したように、高温も同様に、電解液の気化とそれに続く可撓性ハウジングの望ましくない膨張を引き起こす可能性がある。低圧での電池の動作に関連して本明細書中に示されたあらゆる教示は、高温での電池の動作にも同様に適用され得る。
【0088】
前述したように、前述したタイプの電池セル１００であって、可撓性ハウジング１０１内に収容されているものは、可撓性ハウジング１０１の膨張が起こりやすい場合がある。これは、特に、電池が、電池セル１００で使用される電解質の気化圧に近いかそれ以下の周囲の圧力条件に曝される場合であってもよい。更にまたは代わりに、これは、電池が比較的高い温度にさらされる場合であってもよい。
【0089】
本開示の例によれば、電池セルの可撓性ハウジング１０１の膨張は、電池セル１００に圧力を加えることによって低減または緩和されてもよい。例えば、ハウジング１０１の内部の圧力を増加させるために、可撓性ハウジング１０１を有する電池セル１００にクランプ圧力を加えてもよい。図４Ａは、電池セル１００と、電池セル１００にクランプ力を加えるように配置されたクランプ２０１とを備える本開示の一例による電池セル配置２００を示す概略図である。電池セル１００は、概して、前述し、図１～３に描かれている形態である。図４Ａでは、図１～３に関連して前述した構成要素と対応する構成要素を示すために、同じ参照数字が使用されている。したがって、図４Ａを参照して、電池セル１００の構成要素の詳細な説明は行われない。図４Ａに示される描写は、図３Ｂに示される断面B-Bに相当する、電池セル１００の断面図を提供する。
【0090】
図４Ａに描かれている例では、クランプ２０１は、第１のクランプ要素２０１ａ、第２のクランプ要素２０１ｂ、およびクランプ・デバイス２０２の形態で提供される。第１のクランプ要素および第２のクランプ要素２０１ａ、２０１ｂは、一般的に剛性の高い構造であり、例えば、剛性の高いプレート２０１ａ、２０１ｂの形態で提供されてもよい。クランプ要素２０１ａ、２０１ｂは、例えば、炭素繊維のような任意の好適な材料から構成されてもよい。
【0091】
クランプ・デバイス２０２は、少なくともいくつかの条件下で、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂが電池セル１００にクランプ力を発揮するように、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂを保持するように配置されている。クランプ・デバイス２０２は、例えば、第１のクランプ要素および第２のクランプ要素２０１ａ、２０１ｂの両方に接触する１つ以上の柔軟なストラップ、バネ、または剛性要素など、任意の好適な形態で提供されてもよい。図４Ａの描写では、クランプ・デバイス２０２は、第１の要素および第２の要素２０１ａ、２０１ｂを共にクランプするように配置された単一の要素の形態で提供される。いくつかの例では、クランプ・デバイス２０２は、複数のこのような要素を含んでいてもよい。
【0092】
本明細書中に記載のタイプの電池セル１００は、クランプ力を受けるように配置された複数のクランプ面を備えていてもよい。例えば、電池セル１００の形状は、クランプ面にクランプ力を加えると電気化学ゾーン１０３にクランプ圧力が加えられるように、クランプ力を加えることができる対向するクランプ面を含むような形状であってもよい。前述のように、本明細書中に記載されたタイプの電池セル１００は、概して平板形状で提供されてもよい。そのような例では、概して平板形状を有する対向する面は、クランプ力が適用され得るクランプ面として機能してもよい。
【0093】
クランプ要素２０１ａ、２０１ｂは、電池セル１００のクランプ面の同等の寸法と実質的に等しいか、それよりも大きい寸法を有していてもよい。例えば、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂの幅および／または高さは、電池セル１００のクランプ面の対応する幅および／または高さと実質的に等しいか、またはそれよりも大きくてもよい。これにより、電池セル１０１のクランプ面の大部分またはすべてにわたってクランプ力を加えることができ、電池セル１０１が膨張することが許される可能性のある領域を制限することができる。
【0094】
図４Ａに示す例では、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂは、電池セル１００の両側に配置され、電池セル１００のクランプ面に隣接している。クランプ要素２０１ａ、２０１ｂは、セル１００の電気化学ゾーン１０３にクランプ圧力を加えるように、クランプ面にクランプ力を加えてもよい。クランプ力の一般的な方向は、図４Ａの参照数字２１０で示された矢印によって示され、一軸性のクランプ圧力を及ぼしてもよい。
【0095】
いくつかの例では、クランプ・デバイス２０２は、電池セル１００が膨張しやすい状態ではない場合でも、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂをクランプして、電池セル１００にクランプ力を加えるように配置されてもよい。例えば、クランプ２０１は、海面上の大気の状態で電池セル１００にクランプ力を加えてもよい。このような例では、クランプ・デバイス２０２は、予め歪みを持たせて配置されていてもよい。例えば、クランプ・デバイス２０２は、１つまたは複数の張力のあるストラップおよび／またはバネで構成されていてもよい。
【0096】
他の例では、クランプ・デバイス２０２は、電池セル１００の膨張がない場合に、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂが電池セル１００に実質的なクランプ力を加えないように、事前ひずみなしで配置されてもよい。例えば、クランプ・デバイス２０２は、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂを互いに実質的に固定された関係で保持するように配置されてもよい。そのような配置では、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂは、電池セル１００と接触して、または電池セル１００に密接に隣接して配置されてもよい。電池セル１００が膨張を受け始めると（例えば、周囲圧力の低下および／または温度の上昇に起因して）、電池セルのクランプ面がクランプ要素２０１ａ、２０１ｂに膨張力を及ぼしてもよい。クランプ要素２０１ａ、２０１ｂは互いに実質的に固定された関係で保持されているので、電池セル１００の膨張力により、電池セル１００にクランプ力が加わり、これにより電気化学ゾーン１０３にクランプ圧力が加わる。
【0097】
クランプ２０１は、電池セル１００が動作するように構成されているすべての圧力条件において、電解質１２１の気化を防止する、または少なくとも抑制するのに十分なクランプ圧力を、電池セル１００、特に電気化学ゾーン１０３に加えるように配置されてもよい。例えば、クランプ２０１は、Ｐｃ≧Ｐｖ－Ｐｍｉｎによって与えられるクランプ圧力Ｐｃを加えるように配置されてもよく、ここで、ＰＶは電解質１２１の蒸気圧であり、Ｐｍｉｎは、電池セル１００が動作することになる最小大気圧である。例えば、電池セルは、大気圧から約３０ｍｂａｒ以下の圧力まで動作可能であってもよい。いくつかの例では、電池セルは、約＜５ｍｂａｒ以下のような更に低い圧力で動作してもよく、更には、全真空に近いまたは全真空の圧力で動作してもよい。
【0098】
電池セルに適用することができるクランプ圧力は、例えば、一定容積クランプの形で提供されてもよく、このクランプは、例えば、電池セルに積極的に圧力を加えず、単にセルの容積を制限することによってセルの膨張を抑制する。あるいは、非ゼロのクランプ圧を電池セルに適用してもよい。例えば、ゼロを超え、約１０ＧＰａまでのクランピング圧力を電池セルに加えてもよい。
【0099】
クランプ２０１が単一の電池セル１００にクランプ力を適用するように配置されている例が前述され、図４Ａに示されている一方で、いくつかの例では、クランプ２０１が複数の電池セル１００にクランプ力を適用するように配置されてもよい。図４Ｂは、複数の電池セル１００と、複数の電池セル１００にクランプ力を加えるように配置されたクランプ２０１とを備える本開示の一実施例による電池セル配置２００ｂを示す概略図である。図４Ｂに示す例では、複数の電池セル１０１は、互いに近接して（例えば、電池セル１０１のスタック内で）および／または互いに接触して配置されている。クランプ２０１は、複数の電池セル１０１にクランプ力を加えるように配置されている。例えば、クランプ２０１は、電池セル１０１のスタックの周囲に配置される。クランプ２０１は、図４Ａを参照して前述したクランプ２０１と同様であってもよいし、同じであってもよい。例えば、単一の電池セルをクランプするように配置されたクランプ２０１を参照して前述した特徴のいずれかが、複数の電池セル１０１をクランプするように配置されたクランプ２０１に同様に適用されてもよい。
【0100】
単一の電池セル１０１のクランプを参照して本明細書中に提示された任意の説明および教示は、クランプ２０１が複数の電池セル１０１にクランプ力を適用するように配置される例にも適用されてもよく、その逆もまた同様である。
【0101】
前述のように、電池セル１００へのクランプ力の適用は、電池セル１００の可撓性ハウジング１０１の膨張を防止または少なくとも抑制することができる。これにより、例えば、電池セル１００を低圧条件で動作させることができ、低気圧条件にさらされたときに電池セル１００または周囲の部品が損傷するリスクを低減することができる。特に、前述では、電気化学ゾーン１０３にクランプ圧力が加えられる例を説明した。例えば、図４Ａに見られるように、クランプ要素２０１ａ、２０１ｂは、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａのサイズおよび形状にほぼ対応する電池セル１０１のクランプ面に接触して配置されている。そのため、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａに対応する領域にクランプ力が加わる。その結果、電気化学ゾーン１０３および電気化学ゾーン１０３内に位置する電解質１２１にクランプ圧力が加えられる。
【0102】
更に、電池セル１００にクランプ力を加えることで、電池セル１００を高温条件下で動作させたときに、電池セル１００の可撓性ハウジング１０１の膨張を防止または抑制することができる。クランプ力は、高温条件にさらされたときに、電池セル１００または周辺の部品が損傷するリスクを低減してもよい。上で説明されたように、一定の圧力において、高温条件は、電解質の気化圧を上昇させ、大気圧においても、蒸気圧が電池セルの大気圧に匹敵するようになる可能性がある。これにより、電池セル１００の外部圧力を低下させることなく、電解質１２１の気化が行われる場合がある。
【0103】
電気化学ゾーン１０３（電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａの間）に位置する電解質１２１にクランプ圧が印加される場合がある一方で、いくつかの配置では、クランプ圧がほとんどまたは全く印加されない電池セル１００の領域が存在する場合がある。例えば、図４Ａに示された例では、ラベル付けされた第１の膨張領域１５１があり、この領域では、可撓性ハウジング１０１はクランプ要素２０１ａ、２０１ｂと接触していない。その結果、第１の膨張領域１５１には、ほとんどまたは全くクランプ圧力が加えられない可能性がある。図１～図４に示す電池セル１０１が低圧条件で動作する場合、第１の膨張領域１５１の圧力は、したがって、（この領域にクランプ圧力がない場合）電池セル１００が曝される周囲の圧力条件とともに低下する可能性がある。例えば、クランプ力の適用により電気化学ゾーン１０３がより高い圧力に維持される一方で、第１の膨張領域１５１の圧力は、電気化学ゾーン１０３の圧力よりも低下してもよい。
【0104】
その結果、一部の電解質１２１は、電気化学ゾーン１０３からこぶしの膨張領域１５１に引き出されてもよく（または、すでに第１の領域１５１に存在していてもよい）、第１の膨張領域１５１の圧力が電解質１２１の気化圧力以下になると気化してもよい。前述のように、電解質１２１が気化すると一般的に膨張し、可撓性ハウジング１０１の膨張を引き起こす可能性がある。
【0105】
図４Ａに示す例では、電池セル１００が電解質１２１の気化圧に近いまたはそれ以下の圧力条件で動作する場合、したがって、可撓性ハウジング１０１は、電解質１２１が位置する可能性があり、クランプ圧力を受けていない任意の領域（例えば、第１の膨張領域１５１）において膨張を強いられる可能性がある。前述のように、可撓性ハウジング１０１の膨張は、可撓性ハウジング１０１に負担をかけ、可撓性ハウジング１０１に損傷を与える可能性があるため、一般的に望ましくない。例えば、可撓性ハウジング１０１の膨張は、可撓性ハウジング１０１の破裂の原因となり得る。
【0106】
電解質１２１の気化の不利な点を可撓性ハウジング１０１の膨張との関連で前述したが、電解質１２１の気化は、電池セル１００の性能にも有害な影響を及ぼす可能性がある。例えば、気化した電解質１２１や、電気化学ゾーン１０３に位置しない電解質１２１は、一般に、電気化学セル内でその役割を果たすために利用できない。例えば、気化した電解質は、リチウム金属電池に含まれるリチウムアノードの表面における固体-電解質-界面（SEI）の形成に寄与するために利用できない。したがって、電解質１２１の気化は、一般に、電池セル１００のサイクル性を劣化させる可能性がある。
【0107】
前述した例では、可撓性ハウジング１０１が、第１の電極１１１の第２の領域１１１ｂと第２の電極１１４の第２の領域１１４ｂとの間に位置する第１の膨張領域１５１において膨張しやすいことを説明した。一般に、可撓性ハウジング１０１は、電池セル１００が保持される大気圧の低下に対応して、ハウジング１０１内の圧力の低下が許容される任意の領域において膨張しやすくなっていてもよい。例えば、可撓性ハウジング１０１の膨張は、クランプ圧力を受けていない領域で生じてもよい。
【0108】
前述し、図４Ａに描かれている（図１および図３Ｂにもラベル付けされている）第１の膨張領域１５１に加えて、電池セル１００は、低気圧条件にさらされたときに可撓性ハウジング１０１が膨張し得る追加の膨張領域を含んでもよい。例えば、図１Ｂにラベル付けされているように、クランプ圧力を受けない第２の膨張領域１５２および／または第３の膨張領域１５３があってもよい。第１の膨張領域１５１を参照して前述した理由に対応して、第２の膨張領域１５２および／または第３の膨張領域１５３は、電池セル１０１が低気圧条件にさらされた場合に膨張しやすい可能性がある。
【0109】
膨張領域１５１、１５２、１５３は、電池セル１００の厚さが、電池セル１００の最大厚さ（すなわち、電池セル１００の他の領域における最大厚さ）よりも小さい電池セル１００の領域に存在してもよい。例えば、第１の膨張領域１５１、第２の膨張領域１５２および第３の膨張領域１５３は、第１の１１１電極または第２の１１４電極の一部が存在しない領域に配置されている。例えば、第１の膨張領域１５１は、第１の電極１１１の第２の領域１１１ｂと、第２の電極１１４の第２の領域１１４ｂとの間の隙間に位置する。第２の膨張領域１５２は、第１の電極１１１の第２の部分１１１ｂと周縁部シール１０５との間の隙間に位置する。第３の膨張領域１５３は、第２の電極の第２の部分１１４ｂと周囲のシール１０５との間の隙間に位置する。
【0110】
膨張領域１５１、１５２、１５３には電極１１１、１１４が位置する部分がないので、膨張領域１５１、１５２、１５３における電池セル１００の厚さは、一般に、電池セル１００の他の領域における厚さよりも小さくなる。例えば、膨張領域１５１、１５２、１５３における電池セル１００の厚さは、電気化学ゾーン１０３における電池セル１００の厚さよりも一般的に小さい。更に、膨張領域１５１、１５２、１５３の厚さは、一般に、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂが占める領域における厚さよりも小さくてよい。
【0111】
図４Ａに示されているように、電池セル１００の厚さがセルの最大厚さよりも小さい第１の膨張領域１５１（および同様に第２の１５２および第３の１５３の膨張領域）などの領域では、可撓性ハウジング１０１がクランプ要素２０１ａ、２０１ｂと接触していない場合がある。その結果、膨張領域１５１、１５２、１５３ではクランプ圧力がほとんどまたは全く加えられず、したがって、これらの領域の可撓性ハウジング１０１は自由に膨張してもよい。
【0112】
膨張領域１５１、１５２、１５３は、周囲シール１０５の内側の領域でもあり、したがって、周囲シール１０５によって共に保持されていない。膨張領域１５１、１５２、１５３の各々は、電極１１１、１１４の第１の部分１１１ａ、１１４ａと周縁シール１０５との間に位置する。例えば図１、図３Ａ～図３Ｃおよび図４Ａに見られるように、周囲シール１０５は、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂの範囲の外側にある。例えば、図に示す向きでは、周囲シール１０５は、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂの上部の範囲の上に位置している。これは、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂを、例えば、電極１１１、１１４が周囲の雰囲気と接触するのを防ぐために、ハウジング１０１内に密閉しておくことが一般的に望ましいからであると考えられる。
【0113】
更に、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂと直接シールを形成することができない場合もある。例えば、可撓性ハウジング１０１を電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂに直接シールすることができない場合がある。例えば、リチウムで形成された電極１１１、１１４は、反応性が高く、このような電極と可撓性ハウジング１０１との間にシールを形成しようとすると、発火する可能性がある。
【0114】
以上説明したように、可撓性ハウジング１０１を有する電池セル１００の構造には、低圧で動作させたときに膨張しやすい領域が含まれる場合がある。このような領域は、電池セル１００にクランプ力が加わっている状態でも膨張しやすい場合がある。
【0115】
図５は、本開示の一実施例による電池セル１０００の概略図である。図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、図５の電池セル１０００の断面図の模式図である。図６Ａに示す断面は、図５に示す線Ｄ－Ｄに沿って撮影されている。図６Ｂに示される断面は、図５に示される線Ｅ‐Ｅに沿って取られている。図６Ｃに示される断面は、図５に示される線Ｆ－Ｆに沿って取られている。
【0116】
図５および図６Ａ～図６Ｃに示す電池セル１０００は、図１～図４を参照して前述した電池セル１００と同一または対応する構成要素の多くを含む。図５および図６Ａ～図６Ｃでは、図１～図４を参照して前述した構成要素と対応する構成要素を示すために、同じ参照数字が使用されている。したがって、図５および図６Ａ～図６Ｃを参照して、同じまたは対応する構成要素の詳細な説明は本明細書中に記載されない。
【0117】
図５および図６Ａ～図６Ｃに示す電池セル１０００は、電池セル１０００がシール領域１６１～１６３を更に含むという点で、図１～図４のセル１００とは異なる。シール領域１６１～１６３は、概して、図１～図４を参照して前述した膨張領域１５１～１５３内に位置する。膨張領域１５１～１５３の位置を参照して本明細書中で提供される任意の説明または教示は、シール領域１６１～１６３の位置にも同様に適用可能であり、その逆もまた同様である。
【0118】
シール領域１６１～１６３は、可撓性ハウジング１０１の内面が共にシールされる領域を構成する。例えば、シール領域１６１～１６３は、可撓性ハウジング１０１の対向する内面を共にシールするように配置された接着剤および／またはテープなどのシール剤を含んでいてもよい。更にまたは代わりに、シール領域１６１～１６３は、可撓性ハウジング１０１の内面を共に結合するためにヒートシールを使用して形成されてもよい。
【0119】
シール領域１６１～１６３は、電解質１２１が電気化学ゾーン１０３から離れることを抑制するように配置されている。例えば、シール領域１６１～１６３は、電解質１２１が電気化学ゾーン１０３から出て、前述の膨張領域に入ることを抑制するように配置されてもよい。シール領域１６１～１６３で可撓性ハウジング１０１を共にシールすることにより、電解質１２１が低圧状態に移動して曝されるために利用可能な空間が減少する。更に、シール領域１６１～１６３で可撓性ハウジング１０１を共にシールすることで、これらの領域で可撓性ハウジング１０１が膨張することが抑制されてもよい。例えば、シール領域１６１～１６３は、これらの領域においてハウジング１０１の剛性を高め、ハウジング１０１の膨張を低減または防止するように作用してもよい。有利には、これらの効果により、ハウジング１０１にかかる歪みが軽減され、それにより、ハウジング１０１の損傷（ハウジング１０１の破裂など）のリスクが軽減される。更に、電解液が電気化学ゾーン１０３から離れることを抑制することにより、電池セル１０００のあらゆる性能劣化を低減することができる。
【0120】
更に、シール領域１６１～１６３の存在は、可撓性ハウジング１０１と第１の電極および第２の電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂとの間の任意の未シール空間への電解液の膨張を更に低減し得る（これらの未シール空間は、例えば、図３Ａおよび図３Ｃに見ることができる）。例えば、シール領域１６１～１６３によって、可撓性ハウジング１０１が電極１１１、１１４の周りにしっかりと嵌められ、任意の未シール空間が減少し、それによって、可撓性ハウジング１０１と第１の電極および第２の電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂとの間の領域への電解質の流れが抑制され得る。
【0121】
例えば図６Ａ～図６Ｃに見られるように、シール領域１６１～１６３は、これらの領域における電池セル１０００の厚さを増加させる役割を果たしてもよい（これらの領域にシールが設けられていない場合と比較して）。例えば、シール領域１６１～１６３は、可撓性ハウジング１０１の対向する内面の間に配置され、（そして、内面どうしを共にシールする）シーラントを含んでもよい。シール領域１６１～１６３に提供されるシーラントの体積は、これらの領域におけるセル１０００の厚さを実質的に増加させるのに十分であってもよい。
【0122】
少なくともいくつかの例では、シール領域におけるセル１０００の厚さの増加は、シール領域１６１～１６３におけるクランプ要素２０１ａ、２０１ｂ（図６Ａ～図６Ｃには示されていない）と可撓性ハウジング１０１との間の接触を引き起こすのに十分であってもよい。したがって、シール領域１６１～１６３の近傍にクランプ力が印加されてもよく、その結果、シール領域１６１～１６３にクランプ圧力が作用してもよい。すなわち、シール領域１６１、１６２、１６３のうちの少なくとも１つは、電気化学ゾーンおよび／またはシール領域１６１、１６２、１６３のうちの少なくとも１つにクランプ圧力を加えるように、クランプ力を受けるように配置されたクランプ面の一部を形成してもよい。このようなクランプ圧力は、シール領域１６１～１６３の近傍の可撓性ハウジング１０１の内部の圧力を増加させる役割を果たし得る。例えば、可撓性ハウジング１０１の内部の圧力は、電解質１２１の気化圧よりも大きい圧力に維持されてもよい。これにより、電解質１２１の気化を有利に抑制または防止することができる。
【0123】
いくつかの例では、シール領域１６１～１６３は、膨張領域１５１～１５３の実質的に全体を満たすように配置されてもよい。例えば、可撓性ハウジング１０１の内面は、電極１１１、１１４の第２の領域１１１ｂ、１１４ｂの間に位置する第１の膨張領域１５１の実質的に全てにわたって共にシールされてもよい。いくつかの例では、可撓性ハウジング１０１の内面は、膨張領域１５１～１５３の一部のみで共にシールされてもよい。すなわち、可撓性ハウジングがシールされるシール領域１６１～１６３は、膨張領域１５１～１５３の一部のみを占めていてもよい。例えば、膨張領域１５１～１５３の全体を満たさない膨張領域１５１～１５３にシール剤のスポットを追加してもよい。このような配置は、膨張領域１５１～１５３の全体をシールしなくても、膨張領域１５１～１５３におけるハウジング１０１の膨張を抑制するのに十分であり得ることが分かっている。更に、電池セル１０００の製造時には、膨張領域１５１～１５３の実質的に全てをシールするのとは対照的に、膨張領域１５１～１５３の一部のみをシールする方が、より単純で容易である場合がある。
【0124】
少なくともいくつかの例では、シール領域１６１、１６２、１６３のシーラントが、セル１０００のクランプと連動して相乗効果をもたらすと解される。例えば、電池セル１００に（例えばクランプ２０１で）クランプ圧力を加えることは、シール領域１６１、１６２、１６３が、電解質が電気化学ゾーン１０３から離れるのを抑制するように作用する一方で、電気化学ゾーン１０３における電解質１２１の気化を抑制することができる。例えば、電気化学ゾーン１０３へのクランプ圧力を加えることによって、電解質をシール領域１６１、１６２、１６３に向かって強制するように作用する可能性があり、シール領域１６１、１６２、１６３にシーラントが存在しない場合、電解質がシール領域１６１、１６２、１６３に入り、気化する可能性がある。シール領域１６１、１６２、１６３内のシーラントの存在は、電解液が電気化学ゾーン１０３から出て（例えば、クランプ圧力が加えられた状態で）シール領域１６１、１６２、１６３に入り、そこで気化してしまうことを抑制する働きをする。すなわち、シール領域内のシーラントと、クランプ力の印加とが協働して、電解質の気化と電池セルの膨張とを抑制することができる。
【0125】
更に、前述したように、少なくともいくつかの例では、シール領域１６１、１６２、１６３内のシーラントは、少なくとも１つのシール領域１６１、１６２、１６３が、クランプ圧力が加えられ得るクランプ表面の一部を形成するように、シール領域の厚さを増加させてもよい。そのようなクランプ圧力は、シール領域１６１～１６３の近傍における電解質１２１の気化を有利に抑制または防止するように、シール領域１６１～１６３の近傍における可撓性ハウジング１０１の内部の圧力を増加させる役割を果たすことができる。
【0126】
前述のように、少なくとも１つのシール領域１６１～１６３は、電解質１２１が電池セル１０００の電気化学ゾーン１０３から離れるのを抑制するように配置されてもよい。一般に、シール領域１６１～１６３は、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａと周縁部シールとの間に配置されてもよい。また、シール領域１６１～１６３は、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａ、周縁シール、および電極１１１、１１４の少なくとも１つの第２の領域１１１ｂ、１１４ｂの間に配置されてもよい。例えば、シール領域１６１～１６３は、周囲シール１０５、電極の第１の領域１１１ａ、１１４ａ、および電極１１１、１１４の少なくとも１つの第２の領域１１１ｂ、１１４ｂによって（例えば４つの側面で）概ね囲まれていてもよい。
【0127】
例えば、図５および図６Ａ～図６Ｃに示すシール領域１６１～１６３のそれぞれは、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａと、周囲シール１０５と、電極の少なくとも１つの第２の領域１１１ｂ、１１４ｂとの間に配置されている。特に、第１のシール領域１６１は、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａ、周囲シール１０５、第１の電極１１１の第２の領域１１１ｂ、第２の電極１１４の第２の領域１１４ｂの間に配置されている。第２のシール領域１６２は、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａと、第１の電極１１１の第２の領域１１１ｂと、周縁シール１０５との間に配置されている。第３のシール領域１６３は、電極１１１、１１４の第１の領域１１１ａ、１１４ａ、第２の電極１１４の第２の領域１１４ｂ、および周囲のシール１０５の間に配置される。
【0128】
少なくともいくつかの例では、少なくとも１つのシール領域１６１～１６３は、電極１１１、１１４の外側範囲内に配置されてもよい。例えば、電極１１１、１１４の外側範囲は、第１の電極１１１及び第２の電極１１４の全体を包含する最小の矩形とされてもよい。図に示す電極１１１、１１４の外周範囲は、概ね矩形状を有する周縁シール１０５の内周範囲とほぼ一致する。例えば、図５に示すように、シール領域１６１～１６３は、周囲のシール１０５の内側の範囲と、電極１１１、１１４の外側範囲とに配置されている。なお、シール領域１６１～１６３は、電極１１１、１１４の外周部のうち、電極１１１、１１４が位置していない隙間に配置されていてもよい。別の言い方をすれば、外周シール１０５は、例えば、実質的に長方形であるシール境界を規定してもよい。シール領域１６１～１６３は、電極１１１、１１４が位置していないシールされた境界（例えば矩形）の部分に配置されてもよい。
【0129】
一般に、シール領域１６１～１６３は、電気化学ゾーン１０３の外側で、周囲シール１０５の境界内に配置されてもよい。また、シール領域１６１～１６３は、電解質１２１が電気化学ゾーン１０３から離れることを抑制するように、任意の好適な領域に配置されてもよい。
【0130】
本明細書中では、電池セルが第１の電極と第２の電極からなる具体例を説明してきた。しかし、本明細書中でも述べたように、電池セルは２つ以上の電極から構成されていてもよい。例えば、本明細書中で企図されているタイプの電池セルは、複数の陰極と複数の陽極とを含んでいてもよい。本明細書中で、２つの電極からなる電池セルに関連して提示された説明および教示は、２つ以上の電極からなる電池セルにも同様に適用することができるし、その逆もまた同様である。
【0131】
図は、本明細書中に開示された装置の単なる概略図として提供されており、図の少なくともいくつかは縮尺を示していないことが理解されよう。例えば、図に示されている構成要素の少なくとも一部は、図示を容易にするために他の構成要素に対して拡大または縮小された寸法を有することがあり、示されている構成要素の相対的な寸法は、限定的であると解釈されるべきではないことを理解されたい。
【0132】
本発明の特定の態様、実施形態、または実施例に関連して記載された特徴、整数、特性、化合物、または材料は、それらと互換性がない限り、本明細書中に記載された他の態様、実施形態、または実施例に適用可能であると理解されたい。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む）に開示されているすべての特徴、および／または、そのように開示されている任意の方法またはプロセスのすべてのステップは、そのような特徴および／またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせることができる。本発明は、前述の任意の実施例の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書中（任意の添付の請求項、要約書および図面を含む）に開示された特徴の任意の新規の１つ、または任意の新規の組み合わせ、あるいは、そのように開示された任意の方法またはプロセスのステップの任意の新規の１つ、または任意の新規の組み合わせに及ぶものである。
【符号の説明】
【0133】
１００、１０００ … 電池セル
１０１ … 可撓性ハウジング
１０３ … 電気化学ゾーン
１０５ … 周囲シール
１０８ａ … 第２の接触タブ
１０８ｂ … 第１の接触タブ
１１１ … 第１の電極
１１１ａ … 第１の電極の第１の領域
１１１ｂ … 第１の電極の第２の領域
１１４ … 第２の電極
１１４ａ … 第２の電極の第１の領域
１１４ｂ … 第２の電極の第２の領域
１１９ … セパレータ
１２１ … 電解質
１５１ … 第１の膨張領域
１５２ … 第２の膨張領域
１５３ … 第３の膨張領域
１６１ … 第１の膨張領域
１６２ … 第２の膨張領域
１６３ … 第３の膨張領域
２００ … 電池セル
２０１ … クランプ
２０１ａ、２０１ｂ … クランプ要素
２０２ … クランプ・デバイス
２１０ … クランプ圧力
１０１ … 可撓性ハウジング
１０３ … 電気化学ゾーン
１０５ … 周囲シール
１０８ａ … 第２の接触タブ
１０８ｂ … 第１の接触タブ
１１１ … 第１の電極
１１１ａ … 第１の電極の第１の領域
１１１ｂ … 第１の電極の第２の領域
１１４ … 第２の電極
１１４ａ … 第２の電極の第１の領域
１１４ｂ … 第２の電極の第２の領域
１１９ … セパレータ
１２１ … 電解質
１５１ … 第１の膨張領域
１５２ … 第２の膨張領域
１５３ … 第３の膨張領域
１６１ … 第１の膨張領域
１６２ … 第２の膨張領域
１６３ … 第３の膨張領域
２００ … 電池セル
２０１ … クランプ
２０１ａ、２０１ｂ … クランプ要素
２０２ … クランプ・デバイス
２１０ … クランプ圧力
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【国際調査報告】