特表 2024-528624 気密封止筐体を有する二次バッテリセル、電極アセンブリ及び方法

(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】2024-07-30

(54)【発明の名称】気密封止筐体を有する二次バッテリセル、電極アセンブリ及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/058 20100101AFI20240723BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20240723BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H01M10/058

H01M50/105

H01M50/121

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024501971

(86)(22)【出願日】2022-07-14

(85)【翻訳文提出日】2024-03-07

(86)【国際出願番号】 US2022037051

(87)【国際公開番号】W WO2023287937

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】63/221,998

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/222,010

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/222,015

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/222,295

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/222,296

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/222,299

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/350,641

(32)【優先日】2022-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/350,679

(32)【優先日】2022-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/350,687

(32)【優先日】2022-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＫＥＶＬＡＲ

(71)【出願人】

【識別番号】323006529

【氏名又は名称】エノビクス・コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】Ｅｎｏｖｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(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】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100112911

【弁理士】

【氏名又は名称】中野 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】ブザッカ，ロバート エス

(72)【発明者】

【氏名】カイガー，ブレット

(72)【発明者】

【氏名】ラヒリ，アショク

(72)【発明者】

【氏名】スポットニッツ，ロバート エム

(72)【発明者】

【氏名】ラマサブラマニアン，ムラリ

(72)【発明者】

【氏名】ソーン，ジョン エス

(72)【発明者】

【氏名】ヤオ，カン

(72)【発明者】

【氏名】ローゼン，ロバート キース

【テーマコード（参考）】

5H011

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011AA13

5H011CC02

5H011CC06

5H011CC10

5H029AJ05

5H029AJ12

5H029AJ14

5H029AK01

5H029AK02

5H029AK03

5H029AK05

5H029AL01

5H029AL02

5H029AL03

5H029AL06

5H029AL07

5H029AL11

5H029AL16

5H029AM03

5H029AM07

5H029BJ02

5H029HJ04

(57)【要約】

充電状態と放電状態との間で充電可能な密閉型二次バッテリセルを提供する。密閉型二次バッテリセルは、ポリマー筐体材料を含む気密封止筐体と、気密封止筐体によって取り囲まれた電極アセンブリと、電極制限部のセットと、少なくとも１００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量と、を備える。気密封止筐体の外部縦方向面の縦方向対向領域間の熱伝導経路に沿った二次バッテリセルの縦方向の熱伝導率は、少なくとも２Ｗ／ｍ_＋Ｋである。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電状態と放電状態との間で充電可能な密閉型二次バッテリセルであって、前記密閉型二次バッテリセルは、ポリマー筐体材料を含む気密封止筐体と、前記気密封止筐体によって取り囲まれた電極アセンブリと、電極制限部のセットと、少なくとも１００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量と、を備え、
前記電極アセンブリは、仮想三次元デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸にそれぞれ対応する互いに垂直な横軸、長手方向軸、及び縦軸と、実質的に平坦であり、長手方向に互いに分離された対向する長手方向端面と、電極アセンブリの長手方向軸Ａ_ＥＡを囲み、前記第１の長手方向端面及び前記第２の長手方向端面を接続する側面と、を有する実質的に多面体形状を有し、前記側面は、実質的に平坦であり、前記長手方向軸の対向する縦方向側の縦方向に互いに分離された対向する縦方向面、実質的に平坦であり、前記長手方向軸の対向する横方向側の横方向に互いに分離された対向する横方向面を有し、前記対向する長手方向面は、合計表面積Ｌ_ＳＡを有し、前記対向する横方向面は、合計表面積Ｔ_ＳＡを有し、前記対向する縦方向面は、合計表面積Ｖ_ＳＡを有し、Ｖ_ＳＡとＬ_ＳＡ及びＴ_ＳＡの各々との比は、少なくとも５：１であり、
前記電極アセンブリは、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体を更に備え、前記電極構造集合体、前記電気絶縁性セパレータ集合体、及び前記対向電極構造集合体の部材は、交互の順序で配置され、
前記電極制限部のセットは、前記縦方向に互いに分離された第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部を含む縦方向制限システムを含み、前記第１の縦方向増大制限部及び前記第２の縦方向増大制限部は、電極構造の前記集合体の部材及び／又は対向電極構造の前記集合体の部材に接続され、前記縦方向制限システムは、前記縦方向への前記電極アセンブリの増大を抑制することができ、
前記充電状態は、前記二次バッテリセルの定格容量の少なくとも７５％であり、前記放電状態は、前記二次バッテリセルの定格容量の２５％未満であり、
前記気密封止筐体は、前記縦方向に互いから分離された対向する外部縦方向面を含む、密閉型二次バッテリセル。

【請求項2】

前記第１の縦方向増大制限部及び前記第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の前記集合体の部材及び／又は対向電極構造の前記集合体の部材は、５～５０μｍの範囲にある、前記長手方向に測定された厚さを有する、請求項１に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項3】

前記第１の縦方向増大制限部及び前記第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の前記集合体の部材及び／又は対向電極構造の前記集合体の部材は、７０ＭＰａ超の降伏強度を有する、請求項１または２に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項4】

前記第１の縦方向増大制限部及び前記第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の前記集合体の部材及び／又は対向電極構造の前記集合体の部材は、１００ＭＰａ超の降伏強度を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項5】

前記気密封止筐体の前記外部縦方向面の縦方向対向領域間で前記縦方向に測定された前記密閉型二次バッテリセルの厚さは、少なくとも１ｍｍである、請求項１～４のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項6】

前記気密封止筐体の前記外部縦方向面の前記縦方向対向領域間の熱伝導経路に沿った前記二次バッテリセルの前記縦方向の熱伝導率は、少なくとも２Ｗ／ｍ_＋Ｋである、請求項１～５のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項7】

前記対向する長手方向面、前記対向する縦方向面、及び前記対向する横方向面は、前記電極アセンブリの６６％超の合計表面積を作る、請求項１～６のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項8】

前記対向する長手方向面、前記対向する縦方向面、及び前記対向する横方向面は、前記電極アセンブリの７５％超の合計表面積を作る、請求項１～７のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項9】

前記対向する長手方向面、前記対向する縦方向面、及び前記対向する横方向面は、前記電極アセンブリの８０％超の合計表面積を作る、請求項１～８のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項10】

前記対向する長手方向面、前記対向する縦方向面、及び前記対向する横方向面は、前記電極アセンブリの９５％超の合計表面積を作る、請求項１～９のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項11】

前記対向する長手方向面、前記対向する縦方向面、及び前記対向する横方向面は、前記電極アセンブリの９９％超の合計表面積を作る、請求項１～１０のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項12】

前記対向する長手方向面、前記対向する縦方向面、及び前記対向する横方向面は、前記電極アセンブリの実質的に全ての表面積に対応する合計表面積を作る、請求項１～１１のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項13】

電極制限部の前記セットは、前記長手方向に互いに分離され、前記長手方向における前記電極アセンブリの増大を抑制するために接続部材によって接続された第１の長手方向制限部及び第２の長手方向制限部を更に含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項14】

密閉型二次バッテリは、少なくとも１５０ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項15】

前記密閉型二次バッテリは、少なくとも２００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項16】

前記密閉型二次バッテリは、少なくとも４００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項17】

前記密閉型二次バッテリセルは、少なくとも０．１Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～１６のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項18】

前記密閉型二次バッテリセルは、少なくとも０．５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～１７のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項19】

前記密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～１８のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項20】

前記密閉型二次バッテリセルは、少なくとも３Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～１９のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項21】

前記密閉型二次バッテリセルは、少なくとも５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、請求項１～２０のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項22】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間で前記縦方向に測定される前記二次バッテリセルの前記厚さは、少なくとも２ｍｍである、請求項１～２１のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項23】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間で前記縦方向に測定される前記二次バッテリセルの前記厚さは、少なくとも３ｍｍである、請求項１～２２のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項24】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間で前記縦方向に測定される前記二次バッテリセルの前記厚さは、少なくとも５ｍｍである、請求項１～２３のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項25】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間で前記縦方向に測定される前記二次バッテリセルの前記厚さは、少なくとも８ｍｍである、請求項１～２４のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項26】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間で前記縦方向に測定される前記二次バッテリセルの前記厚さは、少なくとも１０ｍｍである、請求項１～２５のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項27】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間の前記熱伝導経路に沿った前記二次バッテリの前記縦方向の前記熱伝導率は、少なくとも３Ｗ／ｍ_＋Ｋである、請求項１～２６のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項28】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間の前記熱伝導経路に沿った前記二次バッテリの前記縦方向の前記熱伝導率は、少なくとも４Ｗ／ｍ_＋Ｋである、請求項１～２７のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項29】

前記気密封止筐体の前記対向表面の対向領域間の前記熱伝導経路に沿った前記二次バッテリの前記縦方向の前記熱伝導率は、少なくとも５Ｗ／ｍ_＋Ｋである、請求項１～２８のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【請求項30】

前記熱伝導経路は、前記第１の縦方向増大制限部及び前記第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の前記集合体の部材及び／又は対向電極構造の前記集合体の部材の前記縦方向に沿っている、請求項１～２９のいずれか一項に記載の密閉型二次バッテリセル。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０２１年７月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／２２１，９９８号、同第６３／２２２，２９６号、同第６３／２２２，０１５号、同第６３／２２２，２９５号、同第６３／２２２，０１０号、及び同第６３／２２２，２９９号、並びに２０２２年６月９日に出願された米国仮特許出願第６３／３５０，６７９号、同第６３／３５０，６４１号、及び同第６３／３５０，６８７号の利益を主張し、これらの出願は、その全体が本明細書中に参考として援用される。

【技術分野】

【0002】

本開示は、概して、密閉型二次バッテリセル及び他のエネルギー貯蔵デバイスにおいて使用するための構造、並びにかかる構造を採用する密閉型二次バッテリセル及びエネルギー貯蔵デバイスに関する。

【背景技術】

【0003】

ロッキングチェア型又は挿入型二次バッテリは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン又はマグネシウムイオンなどのキャリアイオンが電解質を介して正極と負極との間を移動するタイプのエネルギー貯蔵デバイスである。二次バッテリは、単一のバッテリセル、又はバッテリを形成するために電気的に結合された２つ以上のバッテリセルを含むことができ、各バッテリセルは、正極、負極、微孔質セパレータ、及び電解質を含んでいる。

【0004】

ロッキングチェア型バッテリセルでは、正極及び負極の両方が、キャリアイオンが挿入及び抽出される材料を含んでいる。セルが放電されるにつれて、キャリアイオンが負極から抽出され、正極に挿入される。セルが充電されると、逆のプロセスが起こり、キャリアイオンが正極から抽出され、負極に挿入される。

【0005】

キャリアイオンが電極間を移動する際、持続的な課題のうちの１つは、バッテリが繰り返し充電及び放電されるにつれて相当量の熱が発生するという事実にある。サイクリング中に発生した熱は、適切かつ迅速に放散されなければ蓄積され、温度が上昇すると電気的短絡及びバッテリ故障が発生するため、バッテリの安全性、信頼性及びサイクル寿命にとって問題となる。

【0006】

したがって、バッテリの安全性、信頼性、及びサイクル寿命を改善するために、バッテリサイクリング中の温度制御の必要性が残っている。

【発明の概要】

【0007】

したがって、簡潔に言えば、本開示の態様は、充電状態と放電状態との間で充電可能な密閉型二次バッテリセルを提供する。密閉型二次バッテリセルは、ポリマー筐体材料を含む気密封止筐体と、気密封止筐体によって取り囲まれた電極アセンブリと、電極制限部のセットと、少なくとも１００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量と、を備える。電極アセンブリは、仮想三次元デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸にそれぞれ対応する互いに垂直な横軸、長手方向軸、及び縦軸と、実質的に平坦であり、長手方向に互いに分離された対向する長手方向端面と、電極アセンブリの長手方向軸Ａ_ＥＡを囲み、第１の長手方向端面及び第２の長手方向端面を接続する側面と、を有する実質的に多面体形状を有し、側面は、実質的に平坦であり、長手方向軸の対向する縦方向側の縦方向に互いに分離された対向する縦方向面、実質的に平坦であり、長手方向軸の対向する横方向側の横方向に互いに分離された対向する横方向面を有し、対向する長手方向面は、合計表面積Ｌ_ＳＡを有し、対向する横方向面は、合計表面積Ｔ_ＳＡを有し、対向する縦方向面は、合計表面積Ｖ_ＳＡを有し、Ｖ_ＳＡとＬ_ＳＡ及びＴ_ＳＡの各々との比は、少なくとも５：１である。電極アセンブリは、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体を更に備え、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体の部材は、交互の順序で配置される。電極制限部のセットは、縦方向に互いに分離された第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部を含む縦方向制限システムを含み、第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部は、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材に接続され、縦方向制限システムは、縦方向への電極アセンブリの増大を抑制することができ、第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、（ｉ）５～５０μｍの範囲にある、長手方向に測定された厚さを有し、（ｉｉ）１００ＭＰａ超の降伏強度を有する。充電状態は、二次バッテリセルの定格容量の少なくとも７５％であり、放電状態は、二次バッテリセルの定格容量の２５％未満である。気密封止筐体は、縦方向に互いに分離された対向する外部縦方向面を含む。気密封止筐体の外部縦方向面の縦方向対向領域間で縦方向に測定された密閉型二次バッテリセルの厚さは、少なくとも１ｍｍであり、気密封止筐体の外部縦方向面の縦方向対向領域間の熱伝導経路に沿った二次バッテリセルの縦方向の熱伝導率は、少なくとも２Ｗ／ｍ_＋Ｋである。

【0008】

本開示の他の態様、特徴、及び実施形態は、以下の説明及び図面において部分的に論じられ、部分的に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】電極制限部のセットを有する電極アセンブリの一実施形態の斜視図である。

【図1B】二次バッテリ用の三次元電極アセンブリの一実施形態の概略図である。

【図1C】図１Ｂの電極アセンブリの挿入断面図である。

【図1D】図１Ｂの線Ｄに沿って取られた図１Ｂの電極アセンブリの断面図である。

【図2】電極アセンブリ及び電極制限部のセットを含むエネルギー貯蔵デバイス又は二次バッテリの一実施形態の分解図を示す。

【図3A】補助電極を有する電極アセンブリの実施形態のＺ－Ｙ平面における断面を示す図である。

【図3B】その中に開口を有する制限システムを伴う、電極アセンブリの実施形態のＸ－Ｙ平面における上面図を示す。

【図4】制限システムに結合された電極アセンブリの一実施形態の断面図である。

【図5】電極電流コレクタに接着された制限システムを示す、電極アセンブリの一実施形態の上面図である。

【図6A】図１Ａに示される線Ａ－Ａ’に沿って取られた電極アセンブリの一実施形態の断面を示し、一次及び二次増大制限システムの実施形態の要素を示す。

【図6B】図１Ａに示されるＢ－Ｂ’に沿って取られた電極アセンブリの一実施形態の断面を示し、一次及び二次増大制限システムの実施形態の要素を示す。

【図6C】図１Ａに示される線Ａ－Ａ’に沿って取られた電極アセンブリの一実施形態の断面を示し、一次及び二次増大制限システムの実施形態の更なる要素を示す。

【図7】ジェリーロール二次バッテリセル内の例示的な熱伝導経路の概略図を示す。

【図8】円筒形二次バッテリセル内の例示的な熱伝導経路の概略図を示す。

【図9】本開示の態様による実質的に多面体形状を有する二次バッテリセルの一実施形態における例示的な熱伝導経路の概略図を示す。

【図10】気密封止二次バッテリセルの一実施形態の斜視図である。

【図11】図９の密閉型二次バッテリセルの一実施形態の分解図を示す。

【図12】密閉型二次バッテリセルの実施形態のＺ－Ｙ平面における断面を示す。

【図13】図１２の断面の一端の拡大図である。

【図14A】表１及び表２に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶカットオフで１Ｃ～１０Ｃまでの充電率で試験されたレートを使用して示されたサイクルについて、２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）の電流（Ａ）及び電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。

【図14B】表１及び表２に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶカットオフで１Ｃ～１０Ｃまでの充電率で試験されたレートを使用して示されたサイクルについて、２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）の電流（Ａ）及び電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。

【図14C】表１及び表２に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶカットオフで１Ｃ～１０Ｃまでの充電率で試験されたレートを使用して示されたサイクルについて、２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）の電流（Ａ）及び電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。

【図14D】表１及び表２に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶカットオフで１Ｃ～１０Ｃまでの充電率で試験されたレートを使用して示されたサイクルについて、２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）の電流（Ａ）及び電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。

【図15A】表３及び表４に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた全てのサイクルにおいて、標準Ｃ／３充電率でＣ／１０～４Ｃまでの放電率で試験されたレートを用いた、示されたサイクルについての２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）についての電流（Ａ）及びセル電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。Ｃ／１０基準サイクル５２は、米国エネルギー省によって定義された標準試験プロトコルに従って、１０％ＳＯＣ毎に１Ｃ放電パルス及び０．７５Ｃ充電パルスを有する。

【図15B】表３及び表４に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた全てのサイクルにおいて、標準Ｃ／３充電率でＣ／１０～４Ｃまでの放電率で試験されたレートを用いた、示されたサイクルについての２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）についての電流（Ａ）及びセル電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。Ｃ／１０基準サイクル５２は、米国エネルギー省によって定義された標準試験プロトコルに従って、１０％ＳＯＣ毎に１Ｃ放電パルス及び０．７５Ｃ充電パルスを有する。

【図15C】表３及び表４に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた全てのサイクルにおいて、標準Ｃ／３充電率でＣ／１０～４Ｃまでの放電率で試験されたレートを用いた、示されたサイクルについての２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）についての電流（Ａ）及びセル電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。Ｃ／１０基準サイクル５２は、米国エネルギー省によって定義された標準試験プロトコルに従って、１０％ＳＯＣ毎に１Ｃ放電パルス及び０．７５Ｃ充電パルスを有する。

【図15D】表３及び表４に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた全てのサイクルにおいて、標準Ｃ／３充電率でＣ／１０～４Ｃまでの放電率で試験されたレートを用いた、示されたサイクルについての２つの異なるセル（ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２）についての電流（Ａ）及びセル電圧（Ｖ）対時間（分）を示す。Ｃ／１０基準サイクル５２は、米国エネルギー省によって定義された標準試験プロトコルに従って、１０％ＳＯＣ毎に１Ｃ放電パルス及び０．７５Ｃ充電パルスを有する。

【図16】表３及び表４に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた全てのサイクルにおいて、標準Ｃ／３充電率でＣ／５～４Ｃまでの放電率で試験されたレートを用いた、示されたサイクルについてのセルＴＭ３９７１３（左）及びＴＭ４０１４２（右）についてのセル電圧（Ｖ）及びセル温度（℃）対容量（Ａｈ）を示す。

【図17】セル放電容量（Ａｈ）、平均放電電圧（Ｖ）、及びＤｅｌｔａＡｖｅＣｅｌｌ＿Ｖ（Ｖ）対サイクル３２以上の６Ｃ充電及び１Ｃ放電を使用するＴＭ３９０５９及びＴＭ４０１３６のサイクル数を、５０サイクル毎のマルチレート米国エネルギー省定義診断サイクルとともに示す。

【図18A】ＥＸＰ４０４９型セルＴＭ３９０５９について、示されたサイクル４０～１８０の充電（１８Ａ）及び放電（１８Ｂ）についてのセル電圧（Ｖ）、電流（アンペア）、及び温度（℃）対容量（Ａｈ）を示す。

【図18B】ＥＸＰ４０４９型セルＴＭ３９０５９について、示されたサイクル４０～１８０の充電（１８Ａ）及び放電（１８Ｂ）についてのセル電圧（Ｖ）、電流（アンペア）、及び温度（℃）対容量（Ａｈ）を示す。

【図19】種々のＣレートにおける充電状態対サイクルタイム及び充電時間を示す。

【図20】充電率及び充電状態までの時間を示すチャートである。

【図21】Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた６Ｃ／１Ｃ充電／放電率でサイクルされたセル（ＣｅｌｌＩｎｔ＝３９０５９及びＣｅｌｌＩｎｔ＝４０１３６）と比較した、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた０．３３Ｃ／０．３３Ｃ充電／放電率を使用してサイクルされたセル（ＣｅｌｌＩｎｔ＝３２２６６）を示し、サイクル数に対してプロットされた放電容量、平均放電電圧、平均充電電圧と平均放電電圧との差ＤｅｌｔａＡｖｅＣｅｌｌ＿Ｖ、及び正規化容量保持（サイクル３２を基準として使用）を含む。５０サイクル毎に、１Ｃ放電パルス及び０．７５Ｃ充電パルスを有するＣ／１０放電を使用するＤＯＥ定義診断サイクルと、標準０．３３Ｃ／０．３３Ｃ診断サイクル（図示せず）と、を有する。

【図22】種々の充電率についての充電状態対時間を示す。

【図23】種々の充電率についての充電状態対時間を示す。

【図24】充電率及び充電状態までの時間を示すチャートである。

【図25】業界目標レートとともに、種々の充電率に対する充電状態対時間を示す。

【図26】６Ｃ ＣＣＣＶ－１Ｃ及びＣ／３ ＣＣＣＶ－Ｃ／３についてのサイクル数に対する％容量保持を示す。

【図27】Ｘ－Ｚ平面における断面に沿って示されるように、電極電流コレクタ本体領域及び電極電流コレクタ端部領域を有する電極電流コレクタを含む電極構造の一実施形態と、対向電極電流コレクタ本体領域及び対向電極電流コレクタ端部領域を有する対向電極電流コレクタを含む対向電極構造の一実施形態と、を示す。

【図28】図２７の電極構造の実施形態及び対向電極構造の実施形態をＹ－Ｘ平面での断面で示す。

【図29】電極アセンブリの横方向側及び長手方向側に位置するガス収容コンパートメントを含む、気密封止二次バッテリセルの一実施形態を示す。

【図30】バスバー及び／又は対向電極バスバーに接続された電極電流コレクタ及び／又は対向電極電流コレクタを有する電極及び／又は対向電極構造の一実施形態を示す。

【0010】

本発明の主題の他の態様、実施形態、及び特徴は、添付の図面と併せて考慮すると、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。添付の図面は概略的であり、一定の縮尺で描かれることを意図していない。明確にするために、当業者が本発明の主題を理解することを可能にするために例証が必要ではない場合、全ての要素又は構成要素が全ての図において標識されるわけではなく、本発明の主題の各実施形態の全ての要素又は構成要素が示されるわけでもない。

【0011】

定義
本明細書で使用される「Ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」（すなわち、単数形）は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を指す。例えば、一例では、「電極（ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」への言及は、単一の電極及び複数の同様の電極の両方を含む。

【0012】

本明細書で使用される「約」及び「およそ」は、記載された値のプラス又はマイナス１０％、５％、又は１％を指す。例えば、一例では、約２５０μｍは、２２５μｍ～２７５μｍを含む。更なる例として、一例では、約１，０００μｍは、９００μｍ～１，１００μｍを含む。別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される量（例えば、測定値など）などを表す全ての数は、全ての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、別途逆の意味が示されない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、近似値である。各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の数に照らして、通常の丸め技術を適用することによって解釈されるべきである。

【0013】

二次バッテリの状態の文脈において本明細書で使用される「充電状態」は、二次バッテリがその定格容量の少なくとも７５％まで充電されている状態を指す。例えば、バッテリは、その定格容量の少なくとも８０％、その定格容量の少なくとも９０％、更にはその定格容量の少なくとも９５％、例えばその定格容量の１００％まで充電されてもよい。

【0014】

本明細書で使用される場合、「Ｃレート」は、二次バッテリが放電されるレートの尺度を指し、バッテリが１時間でその公称定格容量を送達する理論的電流引き込みで除算した放電電流として定義される。例えば、１ＣのＣレートは、１時間でバッテリを放電する放電電流を示し、２Ｃのレートは、１／２時間でバッテリを放電する放電電流を示し、Ｃ／２のレートは、２時間でバッテリを放電する放電電流を示す、などである。

【0015】

二次バッテリの状態の文脈において本明細書で使用される「放電状態」は、二次バッテリがその定格容量の２５％未満まで放電された状態を指す。例えば、バッテリは、その定格容量の２０％未満、例えばその定格容量の１０％未満、更にはその定格容量の５％未満、例えばその定格容量の０％まで放電されてもよい。

【0016】

充電状態と放電状態との間の二次バッテリのサイクリングの文脈において本明細書で使用される「サイクル」は、充電状態又は放電状態のいずれかである第１の状態から、第１の状態の反対である第２の状態（すなわち、第１の状態が放電された場合には充電状態、又は第１の状態が充電された場合には放電状態）へのサイクルでバッテリを移動させるためにバッテリを充電及び／又は放電し、次いで、サイクルを完了するためにバッテリを第１の状態に戻すことを指す。例えば、充電状態と放電状態との間の二次バッテリの単一サイクルは、充電サイクルのように、放電状態から充電状態にバッテリを充電し、次いで、放電状態に放電して、サイクルを完了することを含んでもよい。単一サイクルはまた、放電サイクルのように、バッテリを充電状態から放電状態に放電し、次いで充電状態に充電してサイクルを完了することを含み得る。

【0017】

電極アセンブリに関して本明細書で言及される「フェレ径」は、２つの平面に垂直な方向で測定される、電極アセンブリを制限する２つの平行な平面間の距離として定義される。例えば、電極アセンブリの長手方向のフェレ径は、電極アセンブリを制限する、長手方向に垂直な２つの平行な平面間の長手方向に測定された距離である。別の例として、電極アセンブリの横方向のフェレ径は、電極アセンブリを制限する、横方向に垂直な２つの平行な平面間で横方向に測定された距離である。更に別の例として、電極アセンブリの縦方向のフェレ径は、電極アセンブリを制限する、縦方向に垂直な２つの平行な平面間の縦方向に測定された距離である。

【0018】

本明細書で使用される「長手方向軸」、「横軸」、及び「縦軸」は、互いに垂直な軸を指す（すなわち、各々が互いに直交する）。例えば、本明細書で使用される「長手方向軸」、「横軸」、及び「縦軸」は、三次元の態様又は配向を定義するために使用されるデカルト座標系に類似している。したがって、本明細書における本発明の主題の要素の説明は、要素の三次元配向を説明するために使用される特定の１つ以上の軸に限定されない。別の言い方をすれば、本発明の主題の三次元の態様に言及する場合、軸は交換可能であってもよい。

【0019】

本明細書で使用するとき、「長手方向」、「横方向」、及び「縦方向」は、互いに垂直な方向を指す（すなわち、各々が互いに直交する）。例えば、本明細書で使用される「長手方向」、「横方向」、及び「縦方向」は、三次元の態様又は向きを定義するために使用されるデカルト座標系の長手方向軸、横軸、及び縦軸にそれぞれ概ね平行であってもよい。

【0020】

二次バッテリの充電状態と放電状態との間のサイクリングに関連して本明細書で使用される「繰り返しサイクリング」は、放電状態から充電状態への、又は充電状態から放電状態への１回を超えるサイクリングを指す。例えば、充電状態と放電状態との間の繰り返しサイクルは、放電状態から充電状態への充電、放電状態から放電状態への放電、再び充電状態への充電、及び最後に放電状態への放電など、放電状態から充電状態への少なくとも２回のサイクルを含み得る。更に別の例として、充電状態と放電状態との間の少なくとも２回の繰り返しサイクルは、充電状態から放電状態への放電、充電状態への再充電、再び放電状態への放電、及び最後に充電状態への再充電を含み得る。更なる例として、充電状態と放電状態との間の繰り返しサイクルは、放電状態から充電状態への少なくとも５回のサイクル、更には少なくとも１０回のサイクルを含み得る。更なる例として、充電状態と放電状態との間の繰り返されるサイクルは、放電状態から充電状態への少なくとも２５回、５０回、１００回、３００回、５００回、更には１０００回のサイクルを含み得る。

【0021】

二次バッテリの文脈において本明細書で使用される「定格容量」は、標準温度条件（２５℃）下で測定される、一定期間にわたって特定の電流を送達する二次バッテリの容量を指す。例えば、定格容量は、アンペア時の単位で、特定の時間の電流出力を決定することによって、又は特定の電流について、電流が出力され得る時間を決定し、電流と時間との積をとることによってのいずれかで測定され得る。例えば、定格２０アンペア時のバッテリの場合、電流が定格に対して２アンペアに指定される場合、バッテリは、その電流出力を１０時間提供するものであると理解することができ、逆に、時間が定格に対して１０時間に指定される場合、バッテリは、１０時間の間に２アンペアを出力するものであると理解することができる。特に、二次バッテリの定格容量は、Ｃレートなどの特定の放電電流での定格容量として与えられてもよく、Ｃレートは、バッテリがその容量に対して放電されるレートの尺度である。例えば、１ＣのＣレートは、バッテリを１時間で放電させる放電電流を示し、２Ｃは、バッテリを１／２時間で放電させる放電電流を示し、Ｃ／２は、バッテリを２時間で放電させる放電電流を示し、以下同様である。したがって、例えば、１ＣのＣレートで２０アンペア時の定格のバッテリは、２０Ａｍｐの放電電流を１時間与え、２ＣのＣレートで２０アンペア時の定格のバッテリは、４０Ａｍｐの放電電流を１／２時間与え、Ｃ／２のＣレートで２０アンペア時の定格のバッテリは、１０Ａｍｐの放電電流を２時間にわたって与える。

【0022】

電極アセンブリの寸法に関連して本明細書で使用される「最大幅」（Ｗ_ＥＡ）は、電極アセンブリの長手方向端面の対向する点から長手方向に測定される電極アセンブリの最大幅に対応する。

【0023】

電極アセンブリの寸法に関連して本明細書で使用される「最大長さ」（Ｌ_ＥＡ）は、電極アセンブリの側面の対向する点から横方向に測定される電極アセンブリの最大長さに対応する。

【0024】

電極アセンブリの寸法に関連して本明細書で使用される「最大高さ」（Ｈ_ＥＡ）は、電極アセンブリの側面の対向する点から横方向に測定される電極アセンブリの最大高さに対応する。

【0025】

電極アセンブリの文脈において本明細書で使用される「実質的に多面体形状」は、６つ以上の平坦な表面を有する形状であり、特定の実施形態では、形状の角又は頂点などに湾曲した表面領域を含み得る。

【0026】

更に、本明細書で使用されるように、「電極構造」又は「電極活性材料」などの用語「電極」を使用して、材料又は構造を説明する各実施形態について、かかる構造及び／又は材料は、特定の実施形態では、「負極構造」又は「負極活性材料」などの「負極」のものに対応し得ることを理解されたい。同様に、本明細書で使用されるように、「対向電極構造」又は「対向電極活性材料」などの用語「対向電極」を使用して、材料又は構造を説明する各実施形態について、かかる構造及び／又は材料は、特定の実施形態では、「正極構造」又は「正極活性材料」などの「正極」のものに対応し得ることを理解されたい。すなわち、好適な場合には、電極及び／又は対向電極について記載される任意の実施形態は、電極及び／又は対向電極が具体的には負極及び／又は正極である同じ実施形態に対応してもよく、それらの対応する構造及び材料をそれぞれ含む。

【発明を実施するための形態】

【0027】

概して、本開示は、例えば図１Ａ～図１Ｄ、図２及び図１０～図１３に示すように、充電状態と放電状態との間でサイクルする二次バッテリ１０２及び／又は二次バッテリセル９０２などのエネルギー貯蔵デバイス１００を対象とする。二次バッテリセル９０２は、二次バッテリ１０２の一部であってもよく、バッテリ筐体１０４と、電極アセンブリ１０６と、キャリアイオンとを含む。特定の実施形態では、非水性液体電解質が、バッテリ筐体内に保持される。特定の実施形態では、二次バッテリ１０２はまた、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する制限システム１０８を含む。制限されている電極アセンブリ１０６の増大とは、電極アセンブリ１０６の１つ以上の寸法の巨視的増加であり得る。

【0028】

図１Ａ～図１Ｄを参照すると、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、積層方向（すなわち、図１Ｂの積層方向Ｄ）に直列に積層された単位セル５０４の集合体を含む。単位セル集合体の各部材は、電極構造１１０と、対向電極構造１１２と、電極構造１１０及び対向電極構造１１２を互いに電気的に絶縁するための、電極構造と対向電極構造との間の電気絶縁性セパレータ１３０と、を備える。一例では、図１Ｂに示されるように、電極アセンブリは、一連の積層された単位セル５０４を備え、該単位セル５０４は、交互配列で電極構造１１０及び対向電極構造を備える。図１Ｃは、図１Ｂの電極アセンブリ１０６を有する二次バッテリを示す挿入図であり、図１Ｄは、図１Ｂの電極アセンブリ１０６を有する二次バッテリの断面図である。積層された一連の単位セル５０４ａ、５０４ｂの他の配置も提供することができる。したがって、電極アセンブリは、電極構造の集合体と、対向電極構造の集合体と、電極集合体及び対向電極集合体の部材を電気的に分離する電気絶縁性セパレータ材料の集合体と、を含むことができ、単位セル集合体の各部材は、電極構造と、対向電極構造と、電極構造と対向電極構造との間の電気絶縁性セパレータと、を含む。

【0029】

一実施形態では、電極構造１１０は、例えば図１Ａ～図１Ｄに示すように、電極活性材料層１３２と、電極電流コレクタ１３６と、を備える。例えば、電極構造は、１つ以上の電極活性材料層１３２ｓの間に配設された電極電流コレクタ１３６を備えてもよい。一実施形態によれば、電極活性材料層１３２はアノード活性材料を含み、電極電流コレクタ１３６はアノード電流コレクタを含む。同様に、一実施形態では、対向電極構造１１２は、対向電極活性材料層１３８と、対向電極電流コレクタ１４０と、を備える。例えば、対向電極構造１１２は、１つ以上の対向電極活性材料層１３８の間に配設された対向電極電流コレクタ１４０を備えてもよい。一実施形態によれば、対向電極活性材料層１３８はカソード活性材料を含み、対向電極電流コレクタ１４０はカソード電流コレクタを含む。更に、電極構造１１０及び対向電極構造１１２はそれぞれ、本明細書に記載される特定の実施形態及び構造に限定されず、本明細書に具体的に記載されるもの以外の他の構成、構造、及び／又は材料もまた、電極構造１１０及び対向電極構造１１２を形成するために提供され得ることを理解されたい。特定の実施形態によれば、単位セル集合体内の各単位セル５０４ａ、５０４ｂは、積層シリーズにおいて、電極電流コレクタ１３６の単位セル部分と、電極活性材料層１３２を含む電極構造１１０と、電極活性材料層と対向電極活性材料層との間の電気絶縁性セパレータ１３０と、対向電極活性材料層１３８を含む対向電極構造１１３と、対向電極電流コレクタ１４０の単位セル部分と、を含む。特定の実施形態では、電極電流コレクタの単位セル部分、電極活性材料層、セパレータ、対向電極活性材料層、及び対向電極電流コレクタの単位セル部分の順序は、例えば、図１Ｃに示されるように、電極電流コレクタ及び／又は対向電極電流コレクタの部分が隣接する単位セル間で共有された状態で、積層シリーズにおいて相互に隣接する単位セルに対して逆転される。

【0030】

図１Ａ～図１Ｄに示す実施形態によれば、電極構造集合体１１０及び対向電極構造集合体１１２の部材は、それぞれ、交互の順序で配置され、交互の順序の方向は、積層方向Ｄに対応する。この実施形態による電極アセンブリ１０６は、互いに垂直な長手方向軸、横軸、及び縦軸を更に含み、長手方向軸Ａ_ＥＡは、電極構造集合体及び対向電極構造集合体の部材の積層方向Ｄにほぼ対応するか又は平行である。図１Ｂの実施形態に示すように、長手方向軸Ａ_ＥＡは、Ｙ軸に対応するように示され、横軸は、Ｘ軸に対応するように示され、縦軸は、Ｚ軸に対応するように示される。本明細書の開示の実施形態によれば、単位セル集合体の各単位セル５０４内の電極構造１１０、対向電極構造１１２、及び電気絶縁性セパレータ１３０は、単位セル集合体の積層方向に直交する縦方向に分離された対向する上側端面及び下側端面を有する。例えば、図１Ｃ及び図４を参照すると、単位セル集合体の各部材内の電極構造１１０は、縦方向に分離された対向する上側端面５００ａ及び下側端面５００ｂを備えることができ、単位セル集合体の各部材内の対向電極構造１１０は、縦方向に分離された対向する上側端面５０１ａ及び下側端面５０１ｂを備えてもよく、電気絶縁性セパレータ１３０は、縦方向に分離された対向する上側端面５０２ａ及び下側端面５０２ｂを備えてもよい。

【0031】

図１Ａ～図１Ｄを参照すると、一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、仮想三次元デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸にそれぞれ対応する互いに垂直な横軸、長手方向軸、及び縦軸と、長手方向に互いに分離された第１の長手方向端面１１６及び第２の長手方向端面１１８と、電極アセンブリの長手方向軸Ａ_ＥＡを囲み、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８を接続する側面１４２と、を有する。一実施形態では、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積は、電極アセンブリ１０６の表面積の３３％未満である。例えば、１つのかかる実施形態では、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリ１０６の全ての表面の表面積の２５％未満である。更なる例として、一実施形態では、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリの全ての表面の表面積の２０％未満である。更なる例として、一実施形態では、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリの全ての表面の表面積の１５％未満である。更なる例として、一実施形態では、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリの全ての表面の表面積の１０％未満である。

【0032】

一実施形態では、側面１４２は、長手方向軸の両側にあり、長手方向軸に直交する第１の方向に分離された第１及び第２の領域を含む。例えば、側面１４２は、Ｘ方向に対向表面領域１４４、１４６（すなわち、直角プリズムの側部）と、Ｚ方向に対向表面領域１４８、１５０とを含んでもよい。更に別の実施形態では、側面は、円筒形状を含み得る。電極アセンブリ１０６は、長手方向に測定された最大幅Ｗ_ＥＡと、側面によって境界付けられ、横方向に測定された最大長さＬ_ＥＡと、側面によって境界付けられ、縦方向に測定された最大高さＨ_ＥＡと、を更に含み得る。一実施形態では、最大長さＬ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも２：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大長さＬ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも５：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大長さＬ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも１０：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大長さＬ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも１５：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大長さＬ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも２０：１であり得る。異なる寸法の比は、エネルギー貯蔵デバイス内の最適な構成が活性材料の量を最大化し、それによってエネルギー密度を増加させることを可能にし得る。

【0033】

一部の実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡは、最大高さＨ_ＥＡよりも大きい電極アセンブリ１０６の幅を提供するように選択されてもよい。例えば、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも２：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも５：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも１０：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも１５：１であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大高さＨ_ＥＡに対する比は、少なくとも２０：１であり得る。

【0034】

一実施形態によれば、最大幅Ｗ_ＥＡの最大長さＬ_ＥＡに対する比は、最適な構成を提供する所定の範囲内になるように選択することができる。例えば、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大長さＬ_ＥＡに対する比は、１：５～５：１の範囲であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大長さＬ_ＥＡに対する比は、１：３～３：１の範囲であり得る。更なる例として、一実施形態では、最大幅Ｗ_ＥＡの最大長さＬ_ＥＡに対する比は、１：２～２：１の範囲内であり得る。

【0035】

本開示の実施形態によれば、単位セル集合体の部材の各電極構造１１０は、電極構造１１０の第１及び第２の対向する横方向端面６０１ａ、６０１ｂの間で横方向に測定された長さＬ_Ｅと、電極構造の上部及び下部の対向する縦方向端面５００ａ、５００ｂの間で縦方向に測定された高さＨ_Ｅと、電極構造の第１及び第２の対向表面６０３ａ、６０３ｂの間で長手方向に測定された幅Ｗ_Ｅと、を含み、単位セル集合体の部材の各対向電極構造は、対向電極構造の第１及び第２の対向する横方向端面６０２ａ、６０２ｂの間で横方向に測定された長さＬ_ＣＥと、対向電極構造の上部及び下部の第２の対向する縦方向端面５０１ａ、５０１ｂの間で縦方向に測定された高さＨ_ＣＥと、対向電極構造の第１及び第２の対向表面６０４ａ、６０４ｂの間で長手方向に測定された幅Ｗ_ＣＥと、を含む。

【0036】

一実施形態によれば、単位セル集合体の要素の電極構造について、Ｌ_ＥとＷ_Ｅ及びＨ_Ｅの各々との比は、それぞれ少なくとも５：１であり、Ｈ_ＥとＷ_Ｅとの比は、それぞれ約２：１～約１００：１の範囲であり、単位セル集合体の要素の対向電極構造について、Ｌ_ＣＥとＷ_ＣＥ及びＨ_ＣＥの各々との比は、それぞれ少なくとも５：１であり、Ｈ_ＣＥとＷ_ＣＥとの比は、約２：１～約１００：１の範囲である。更なる例として、一実施形態では、Ｌ_ＥとＷ_Ｅ及びＨ_Ｅの各々との比は、少なくとも１０：１であり、Ｌ_ＣＥとＷ_ＣＥ及びＨ_ＣＥの各々との比は、少なくとも１０：１である。更なる例として、一実施形態では、Ｌ_ＥとＷ_Ｅ及びＨ_Ｅの各々との比は、少なくとも１５：１であり、Ｌ_ＣＥとＷ_ＣＥ及びＨ_ＣＥの各々との比は、少なくとも１５：１である。更なる例として、一実施形態では、Ｌ_ＥとＷ_Ｅ及びＨ_Ｅの各々との比は、少なくとも２０：１であり、Ｌ_ＣＥとＷ_ＣＥ及びＨ_ＣＥの各々との比は、少なくとも２０：１である。

【0037】

一実施形態では、高さ（Ｈ_Ｅ）の電極構造の幅（Ｗ_Ｅ）に対する比は、それぞれ少なくとも０．４：１である。例えば、一実施形態では、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、単位セル集合体の部材の各電極構造について、それぞれ、少なくとも２：１である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、それぞれ少なくとも１０：１である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、それぞれ少なくとも２０：１である。しかし、典型的には、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、概して、それぞれ１，０００：１未満である。例えば、一実施形態では、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、それぞれ５００：１未満である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、それぞれ１００：１未満である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、それぞれ１０：１未満である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＥのＷ_Ｅに対する比は、単位セル集合体の部材の各電極構造について、それぞれ、約２：１～約１００：１の範囲である。

【0038】

一実施形態では、高さ（Ｈ_ＣＥ）の対向電極構造の幅（Ｗ_ＣＥ）に対する比は、それぞれ少なくとも０．４：１である。例えば、一実施形態では、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、単位セル集合体の部材の各対向電極構造について、それぞれ、少なくとも２：１である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、それぞれ少なくとも１０：１である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、それぞれ少なくとも２０：１である。しかしながら、典型的には、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、概して、それぞれ１，０００：１未満である。例えば、一実施形態では、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、それぞれ５００：１未満である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、それぞれ１００：１未満である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、それぞれ１０：１未満である。更なる例として、一実施形態では、Ｈ_ＣＥのＷ_ＣＥに対する比は、単位セル集合体の部材の各対向電極構造について、それぞれ、約２：１～約１００：１の範囲である。

【0039】

一実施形態では、単位セル集合体は、電極構造１１０及び対向電極構造１１２の交互の順序を含むことができ、エネルギー貯蔵デバイス１００及びその意図される使用に応じて、任意の数の部材を含み得る。更なる例として、一実施形態では、より一般的に述べると、電極構造１１０の集合体及び対向電極構造１１２の集合体は各々Ｎ個の部材を有し、Ｎ－１個の電極構造部材１１０の各々は２つの対向電極構造部材１１２の間にあり、Ｎ－１個の対向電極構造部材１１２の各々は２つの電極構造部材１１０の間にあり、Ｎは少なくとも２である。更なる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも４である。更なる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも５である。更なる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも１０である。更なる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも２５である。更なる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも５０である。更なる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも１００以上である。

【0040】

一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、電極アセンブリ１０６の全体的な巨視的増大を抑制する制限システム１０８によって画定される体積Ｖ内に取り囲まれる。制限システム１０８は、電極アセンブリ１０６の膨張及び変形を低減し、それによって、制限システム１０８を有するエネルギー貯蔵デバイス１００の信頼性及びサイクル寿命を向上させるためなどに、１つ以上の寸法に沿った電極アセンブリ１０６の増大を抑制することが可能であり得る。いかなる１つの特定の理論にも限定されることなく、二次バッテリ１０２及び／又は電極アセンブリ１０６の充電及び／又は放電中に電極構造１１０と対向電極構造１１２との間を移動するキャリアイオンは、電極活性材料に挿入され、電極活性材料及び／又は電極構造１１０を拡張させ得ると考えられる。電極構造１１０のこの拡張は、電極及び／又は電極アセンブリ１０６を変形及び膨張させ、それによって、電極アセンブリ１０６の構造的完全性を損ない、かつ／又は電気的短絡若しくは他の故障の可能性を増加させる可能性がある。一例では、エネルギー貯蔵デバイス１００のサイクル中の電極活性材料層１３２の過剰な膨張及び／又は拡張並びに収縮は、電極活性材料の断片を電極活性材料層１３２から離脱及び／又は剥離させ、それによって、エネルギー貯蔵デバイス１００の効率及びサイクル寿命を損なう可能性がある。更に別の例では、電極活性材料層１３２の過度の膨張及び／又は拡張及び収縮は、電極活性材料が電気絶縁性微孔質セパレータ１３０を破る原因となり、それによって電極アセンブリ１０６の電気的短絡及び他の故障を引き起こす可能性がある。したがって、制限システム１０８は、エネルギー貯蔵デバイス１００の信頼性、効率、及び／又はサイクル寿命を改善するために、別様で充電状態と放電状態との間のサイクルとともに生じ得る膨張又は増大を阻止する。

【0041】

一実施形態では、一次増大制限システム１５１を備える制限システム１０８が、例えば、図１Ａに示されるように、長手方向（すなわち、Ｙ軸に平行な方向）における電極アセンブリ１０６の増大、拡張、及び／又は膨張のうちの少なくとも１つを軽減及び／又は低減させるために提供される。例えば、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８での拡張に対抗することによって増大を制限するように構成された構造を含んでもよい。一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６を備え、これらは、長手方向（積層方向）に互いに分離され、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６を互いに接続して電極アセンブリ１０６の積層方向の増大を抑制する少なくとも１つの一次接続部材１６２とともに動作することができる。例えば、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６は、電極アセンブリ１０６の第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８を少なくとも部分的に覆うことができ、一次増大制限部１５４、１５６を互いに接続する接続部材１６２、１６４とともに動作して、充電及び／又は放電の繰り返しサイクル中に生じる電極アセンブリ１０６内のあらゆる増大に対抗し、それを抑制することができる。

【0042】

本明細書の実施形態によれば、一次制限システム１５１は、二次バッテリ１０２の連続した２０サイクル（充電状態と放電状態との間のサイクル）にわたる長手方向における電極アセンブリ１０６のフェレ径の増加が２０％未満であるか、又は二次バッテリの連続した１０サイクルにわたる長手方向におけるフェレ径の増加が１０％未満であるか、又は連続した５サイクルにわたる長手方向におけるフェレ径の増加が１０％未満であるか、又はバッテリのサイクル当たり１％未満であるように、長手方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。一実施形態では、二次バッテリの連続した２０サイクル及び／又は連続した５０サイクルにわたる積層方向での電極アセンブリのフェレ径の増加は、３％未満及び／又は２％未満である。。

【0043】

一実施形態によれば、電極構造集合体１１０及び対向電極構造集合体１１２の部材の第１の長手方向面上への突出部は、第１の突出領域７００ａを囲み、電極構造集合体１１０及び対向電極構造集合体１１２の部材の第２の長手方向面上への突出部は、第２の突出領域７００ｂを囲み、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６は、第１及び第２の突出領域７００ａ、７００ｂの上に重なる第１及び第２の圧縮部材を含む。

【0044】

加えて、二次バッテリ１０２内の充電及び放電プロセスを通して繰り返されるサイクルは、電極アセンブリ１０６の長手方向（例えば、図１ＡのＹ軸線方向）に増大及び歪みを誘発するだけではなく、横方向及び縦方向（例えば、それぞれ、図１ＡのＸ及びＺ軸線方向）など、上記で議論されるように、長手方向に直交する方向にも増大及び歪みを誘発することができる。更に、特定の実施形態では、一方向の増大を阻止するために一次増大制限システム１５１を組み込むことは、１つ以上の他の方向の増大及び／又は膨張を更に悪化させる可能性がある。例えば、一次増大制限システム１５１が、電極アセンブリ１０６の長手方向における増大を抑制するために提供される場合、充電及び放電のサイクル中のキャリアイオンのインターカレーション、並びに結果として生じる電極構造の膨張は、１つ以上の他の方向における歪みを誘発する可能性がある。特に、一実施形態では、電極の増大／膨張及び長手方向増大制限部の組み合わせによって生成される歪みは、縦方向（例えば、図１Ａに示されるようなＺ軸）、又は更に横方向（例えば、図１Ａに示されるようなＸ軸）における電極アセンブリ１０６の座屈又は他の故障（複数可）をもたらす可能性がある。したがって、本開示の一実施形態では、電極アセンブリ１０６の複数の軸に沿った電極アセンブリ１０６の増大を抑制するために、一次増大制限システム１５１とともに動作し得る二次増大制限システム１５２が提供される。例えば、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、一次増大制限システム１５１と連動するか、又は別様で相乗的に動作するように構成されてもよく、それにより、電極アセンブリ１０６の全体的な増大が抑制されて、性能の改善、並びに電極アセンブリ１０６並びに一次及び二次増大制限システム１５１及び１５２をそれぞれ有する二次バッテリの故障の発生率の低減をもたらすことができる。

【0045】

一実施形態では、第１及び第２の接続部材１５８、１６０を備える二次制限システム１５２は、バッテリの１サイクル当たり、二次バッテリの連続した２０サイクルにわたる縦方向の電極アセンブリのフェレ径の増加が２０％未満であるか、又は二次バッテリの連続した１０サイクルにわたる縦方向のフェレ径の増加が１０％未満であるか、又は体積の連続した５サイクルにわたる縦方向のフェレ径の増加が１０％未満であるか、又は体積の連続した５サイクルにわたる縦方向のフェレ径の増加が１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制する。一実施形態では、二次バッテリの連続した２０サイクル及び／又は連続した５０サイクルにわたる縦方向での電極アセンブリのフェレ径の増加は、３％未満及び／又は２％未満である。

【0046】

図６Ａ～図６Ｃを参照すると、電極アセンブリ１０６のための一次増大制限システム１５１及び二次増大制限システム１５２を有する、制限システム１０８の一実施形態が示されている。図６Ａは、長手方向軸（Ｙ軸）に沿って取られた図１Ａの電極アセンブリ１０６の断面を示し、結果として生じる２Ｄ断面が、縦軸（Ｚ軸）及び長手方向軸（Ｙ軸）とともに示されている。図６Ｂは、横軸（Ｘ軸）に沿って取られた図１Ａの電極アセンブリ１０６の断面を示し、結果として生じる２Ｄ断面が、縦軸（Ｚ軸）及び横軸（Ｘ軸）とともに示されている。図６Ａに示すように、一次増大制限システム１５１は、概して、長手方向（Ｙ軸）に沿って互いに分離された第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６をそれぞれ備えることができる。例えば、一実施形態では、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６は、それぞれ、電極アセンブリ１０６の第１の長手方向端面１１６を少なくとも部分的に又は完全に覆う第１の一次増大制限部１５４と、電極アセンブリ１０６の第２の長手方向端面１１８を少なくとも部分的に又は完全に覆う第２の一次増大制限部１５６と、を備える。更に別のバージョンでは、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６のうちの１つ以上は、一次増大制限部のうちの１つ以上が電極アセンブリ１０６の内部構造を備えるときなどに、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８の内部にあってもよい。一次増大制限システム１５１は、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６を接続し、長手方向に平行な主軸を有し得る、少なくとも１つの一次接続部材１６２を更に備え得る。例えば、一次増大制限システム１５１は、第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４をそれぞれ備えることができ、それらは、実施形態に示されるように、縦軸（Ｚ軸）に沿ってなど、長手方向軸に直交する軸に沿って互いに分離される。第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４はそれぞれ、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６をそれぞれ互いに接続し、電極アセンブリ１０６の長手方向軸に沿った増大を抑制するように、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６をそれぞれ互いに緊張状態に維持するように機能することができる。

【0047】

図６Ａ～図６Ｃに更に示されるように、制限システム１０８は、二次増大制限システム１５２を更に備えることができ、二次増大制限システム１５２は、概して、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０をそれぞれ備えることができ、これらは、図示のような実施形態では、縦軸（Ｚ軸）に沿うなど、長手方向に直交する第２の方向に沿って互いに分離される。例えば、一実施形態では、第１の二次増大制限部１５８は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の第１の領域１４８にわたって少なくとも部分的に延在し、第２の二次増大制限部１６０は、第１の領域１４８に対向する電極アセンブリ１０６の側面１４２の第２の領域１５０にわたって少なくとも部分的に延在する。更に別のバージョンでは、第１及び第２の二次増大制限部１５４、１５６のうちの１つ以上は、二次増大制限部のうちの１つ以上が電極アセンブリ１０６の内部構造を備えるときなどに、電極アセンブリ１０６の側面１４２の内部にあってもよい。一実施形態では、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０は、それぞれ、少なくとも１つの二次接続部材１６６によって接続され、この二次接続部材は、第２の方向に平行な主軸、例えば、縦軸を有し得る。二次接続部材１６６は、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０をそれぞれ互いに張力をかけた状態で接続及び保持するように機能して、長手方向に直交する方向に沿った電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができ、例えば、縦方向（例えば、Ｚ軸に沿った）における増大を抑制することができる。図６Ａに示す実施形態では、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６のうちの少なくとも１つに対応することができる。しかしながら、二次接続部材１６６は、これに限定されず、代替的に及び／又は追加的に他の構造及び／又は構成を含み得る。

【0048】

一実施形態によれば、一次及び二次増大制限システム１５１、１５２はそれぞれ、一次増大制限システム１５１の部分が二次増大制限システム１５２の一部として協働して作用するように、かつ／又は二次増大制限システム１５２の部分が一次増大制限システム１５１の一部として協働して作用するように、協働して動作するように構成される。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示す実施形態では、一次増大制限システム１５１の第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４はそれぞれ、長手方向に直交する第２の方向における増大を制限する第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０の少なくとも一部、又は更にはその構造全体として機能することができる。更に別の実施形態では、上述したように、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６のうちの１つ以上は、それぞれ、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０をそれぞれ接続するための１つ以上の二次接続部材１６６として機能することができる。逆に、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０の少なくとも一部はそれぞれ、一次増大制限システム１５１の第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４としてそれぞれ作用することができ、二次増大制限システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６は、一実施形態では、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６のうちの１つ以上としてそれぞれ作用することができる。更に別の実施形態では、一次増大制限システム１５１の第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４のそれぞれの少なくとも一部、及び／又は二次増大制限システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６は、長手方向に直交する横方向の増大を制限する第１及び第２の三次増大制限部１５７、１５９のそれぞれの少なくとも一部、又は更には構造全体として機能することができる。したがって、一次及び二次増大制限システム１５１、１５２はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の増大に対して抑制を及ぼすための構成要素及び／又は構造を共有することができる。

【0049】

一実施形態では、制限システム１０８は、バッテリ筐体１０４の外部及び／又は内部の構造である、又はバッテリ筐体１０４自体の一部であり得る一次及び二次増大制限部、並びに一次及び二次接続部材などの構造を備えることができる。特定の実施形態では、バッテリ筐体１０４は、例えば、その中に液体電解質を封止するために、かつ／又は外部環境から電極アセンブリ１０６を封止するために、封止筐体であり得る。一実施形態では、制限システム１０８は、バッテリ筐体１０４並びに他の構造構成要素を含む、構造の組み合わせを含み得る。１つのかかる実施形態では、バッテリ筐体１０４は、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５２の構成要素であってもよく、換言すれば、一実施形態では、バッテリ筐体１０４は、単独で、又は１つ以上の他の構造（バッテリ筐体１０４の内側及び／又は外側、例えば、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５２）と組み合わせることにより、電極積層方向Ｄ及び／又は積層方向Ｄに直交する第２の方向における電極アセンブリ１０６の増大を制限する。一実施形態では、一次増大制限部１５４、１５６及び二次増大制限部１５８、１６０のうちの１つ以上は、電極アセンブリの内部にある構造を備えることができる。別の実施形態では、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５２は、バッテリ筐体１０４のいかなる部分も形成せず、代わりに、バッテリ筐体１０４以外の１つ以上の個別の構造（バッテリ筐体１０４の内側及び／又は外側）が、電極積層方向Ｄ及び／又は積層方向Ｄに直交する第２の方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。別の実施形態では、一次及び二次増大制限システムは、バッテリ筐体内にあり、バッテリ筐体は、気密封止バッテリ筐体などの封止バッテリ筐体であってもよい。電極アセンブリ１０６は、制限システム１０８によって、エネルギー貯蔵デバイス１００又は電極アセンブリ１０６を有する二次バッテリの繰り返しサイクル中の電極アセンブリ１０６の増大及び／又は膨張によって加えられる圧力よりも大きい圧力で抑制されてもよい。

【0050】

１つの例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、バッテリ筐体１０４内に１つ以上の個別の構造を含み、この個別の構造は、電極アセンブリ１０６の一部として電極構造１１０を有する二次バッテリ１０２の繰り返しサイクル時に、電極構造１１０によって発生する積層方向Ｄの圧力を超える圧力を加えることによって、電極構造１１０の積層方向Ｄの増大を抑制する。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、バッテリ筐体１０４内に１つ以上の個別の構造を含み、この構造は、電極アセンブリ１０６の一部として対向電極構造１１２を有する二次バッテリ１０２の繰り返しサイクル時に、対向電極構造１１２によって発生する積層方向Ｄの圧力を超える積層方向Ｄの圧力を加えることによって、対向電極構造１１２の積層方向Ｄの増大を抑制する。二次増大制限システム１５２は、同様に、バッテリ筐体１０４内に１つ以上の個別の構造を含むことができ、個別の構造は、電極構造１１０又は対向電極構造１１２をそれぞれ有する二次バッテリ１０２の繰り返しサイクル時に、電極構造１１０又は対向電極構造１１２によって発生する第２の方向の圧力を超える圧力を第２の方向に加えることによって、電極構造１１０及び対向電極構造１１２のうちの少なくとも一方の、積層方向Ｄに直交する第２の方向、例えば縦軸（Ｚ軸線方向）に沿った増大を抑制する。

【0051】

更に別の実施形態では、一次増大制限システム１５１の第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８に圧力を加えることによって、すなわち、長手方向において、横軸及び／又は縦軸に沿った電極アセンブリ１０６の側面１４２の対向する第１の領域及び第２の領域などの長手方向に直交する方向にある電極アセンブリ１０６の他の表面に第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６によって加えられる圧力を超える圧力を加えることによって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。すなわち、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６は、横方向（Ｘ軸）及び縦方向（Ｚ軸）などの、長手方向（Ｙ軸）に直交する方向にそれによって生成される圧力を超える、長手方向（Ｙ軸）の圧力を加えることができる。例えば、１つのかかる実施形態では、一次増大制限システム１５１は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、又は更に両方において、一次増大制限システム１５１によって電極アセンブリ１０６上に維持される圧力を少なくとも３倍上回る、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８上の（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力を用いて、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。更なる例として、１つのかかる実施形態では、一次増大制限システム１５１は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、又は更に両方において、一次増大制限システム１５１によって電極アセンブリ１０６上に維持される圧力を少なくとも４倍上回る、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８上の（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力を用いて、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。更なる例として、１つのかかる実施形態では、一次増大制限システム１５１は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、又は更に両方において、電極アセンブリ１０６上に維持される圧力を少なくとも５倍上回る、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８上の（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力を用いて、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。

【0052】

ここで図６Ｃを参照すると、制限システム１０８を有する電極アセンブリ１０６の一実施形態が、図１Ａに示されるような線Ａ－Ａ’に沿って取られた断面とともに示されている。図６Ｃに示す実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８にそれぞれ第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６を備えることができ、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の対向する第１及び第２の表面領域１４８、１５０に第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０を備える。この実施形態によれば、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６は、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０を接続し、長手方向に直交する第２の方向（例えば、縦方向）に互いに張力がかかった増大制限部を維持するための少なくとも１つの二次接続部材１６６として機能することができる。しかしながら、追加的及び／又は代替的に、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８以外の領域に位置する、少なくとも１つの二次接続部材１６６を備えることができる。また、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、電極アセンブリの長手方向端部１１６、１１８の内部にあり、別の内部一次増大抑制部及び／又は電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１６、１１８における一次増大抑制部のいずれかと併せて増大を抑制するように作用することができる、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６のうちの少なくとも１つとして作用するように理解され得る。図６Ｃに示す実施形態を参照すると、電極アセンブリ１０６の中心領域に向かってなど、電極アセンブリ１０６の第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８からそれぞれ離れて、縦軸に沿って離間される、二次接続部材１６６を提供することができる。二次接続部材１６６は、電極アセンブリ端面１１６、１１８から内側の位置で、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０をそれぞれ接続することができ、その位置で二次増大制限部１５８、１６０間で張力下にあり得る。一実施形態では、端面１１６、１１８から内側の位置で二次増大制限部１５８、１６０を接続する二次接続部材１６６は、長手方向端面１１６、１１８で一次増大制限部１５４、１５６としても機能する二次接続部材１６６などの、電極アセンブリ端面１１６、１１８に設けられた１つ以上の二次接続部材１６６に加えて設けられる。別の実施形態では、二次増大制限システム１５２は、長手方向端面１１６、１１８における二次接続部材１６６の有無にかかわらず、長手方向端面１１６、１１８から離間した内部位置において、それぞれ第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０と接続する１つ以上の二次接続部材１６６を備える。内部二次接続部材１６６はまた、一実施形態によれば、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６として作用することが理解され得る。例えば、一実施形態では、内部位置（複数可）に位置する二次接続部材１６６のうちの少なくとも１つは、以下で更に詳細に説明されるように、電極構造１１０又は対向電極構造１１２の少なくとも一部を備えることができる。

【0053】

より具体的には、図６Ｃに示す実施形態に関して、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の上部領域１４８の上に重なる第１の二次増大制限部１５８と、電極アセンブリ１０６の側面１４２の下部領域１５０の上に重なる対向する第２の二次増大制限部１６０と、を含んでもよく、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０は、縦方向に（すなわち、Ｚ軸に沿って）互いに分離される。加えて、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８から離間された少なくとも１つの内部二次接続部材１６６を更に含み得る。内部二次接続部材１６６は、Ｚ軸に平行に位置合わせされてもよく、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０をそれぞれ接続して、増大制限部を互いに張力がかかった状態に維持し、二次制限システム１５２の少なくとも一部を形成する。一実施形態では、少なくとも１つの内部二次接続部材１６６は、単独で、又は電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８に位置する二次接続部材１６６とともに、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵デバイス１００及び／又は二次バッテリ１０２の充電及び／又は放電が繰り返される間、第１及び二次増大制限部１５８、１６０間で縦方向（すなわち、Ｚ軸線方向）に引っ張られて、電極アセンブリ１０６の縦方向の増大を低減することができる。更に、図６Ｃに示す実施形態では、制限システム１０８は、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９にそれぞれ第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６を有する一次増大制限システム１５１を更に備え、これらの一次増大制限部は、電極アセンブリ１０６の上側及び下側側面領域１４８、１５０にそれぞれ第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４によって接続される。一実施形態では、二次内部接続部材１６６は、それ自体、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６のうちの１つ以上と協調して作用して、二次内部接続部材１６６と、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６がそれぞれ配置することができる電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９との間の長手方向に位置する電極アセンブリ１０６の各部分に制限圧力を加えるものとして理解され得る。

【0054】

一実施形態によれば、第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４（第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０と同じであり得る）は、それぞれ、電極１１０若しくは対向電極１１２の構造、又は電極アセンブリ１０６の他の内部構造の少なくとも一部を含む二次接続部材１６６に接続される。一実施形態では、第１の一次接続部材１６２（第１の二次増大制限部１５８であり得る）は、単位セル集合体５０４の部材のサブセット５１５の電極構造１１０及び／又は対向電極構造１１２の上側端面（複数可）５００ａ、５０１ａに接続される。別の実施形態では、第２の一次接続部材１６４（第２の二次増大制限部１６０であり得る）は、単位セル集合体５０４の部材のサブセット５１５の電極構造１１０又は対向電極構造１１２の下側端面（複数可）５００ｂ、５０１ｂに接続される。上側端面（複数可）で接続される単位セル部材のサブセット５１５は、下側端面（複数可）で接続される単位セル部材のサブセットと同じであってもよいし、異なるサブセットであってもよい。一実施形態では、第１及び／又は第２の二次増大制限部１５８、１６０は、二次接続部材１６６を形成する電極アセンブリ内の他の内部構造に接続することができる。一実施形態では、第１及び／又は第２の二次増大制限部１５８、１６０は、単位セル集合体５０４の部材において、電極電流コレクタ１３６、電極活性材料層１３２、対向電極電流コレクタ１４０、及び対向電極活性材料層１３８のうちの１つ以上を含む電極構造１１０及び／又は対向電極構造１１２の上側端面及び／又は下側端面に接続され得る。別の例では、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０は、電気絶縁性セパレータ１３０の上側端面及び／又は下側端面に接続され得る。したがって、二次接続部材１６６は、特定の実施形態では、電極電流コレクタ１３６、電極活性材料層１３２、対向電極電流コレクタ１４０、及び対向電極活性材料層１３８のうちの１つ以上を含む電極構造１１０及び／又は対向電極構造１１２のうちの１つ以上を、単位セル集合体５０４の部材内に備えることができる。図３Ａ～図３Ｂを参照すると、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０が、単位セル集合体の部材のサブセットの電極電流コレクタ１３６を備える二次接続部材１６６に接続される実施形態が示されている。図４において、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０は、電極電流コレクタ１３６を含む電極構造１１０を備える二次接続部材１６６に接続される。一実施形態では、電極構造１１０の集合体の部材は、縦方向に対向する上側及び下側端面５１０ａ、５１０ｂを有する電極電流コレクタ１３６を備え、対向電極構造の集合体の部材は、縦方向に対向する上側及び下側端面５０９ａ、５０９ｂを有する対向電極電流コレクタ１４０を備え、第１及び第２の接続部材１６２、１６４は、電極及び／又は対向電極集合体の部材のサブセットの電極電流コレクタ及び／又は対向電極電流コレクタの縦方向端面に接続される。

【0055】

図４を参照すると、一実施形態では、縦方向に分離された第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４は、それぞれ、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６を接続し、更に、電極集合体１１０又は対向電極集合体１１２の部材のサブセットに接続する。本明細書の実施形態によれば、第１及び第２の接続部材１５８、１６０は、対向する上側及び下側内側表面４００ａ、４００ｂを有し、サブセット５００ａ、５０１ａ、５００ｂ、５０１ｂの上側及び下側端面は、それぞれ、電気絶縁性熱可塑性ホットメルト接着剤５１１によって接着される。一部の実施形態では、ホットメルト接着剤５１１は、ＥＡＡ（エチレン－ｃｏ－アクリル酸）、ＥＭＡＡ（エチレン－ｃｏ－メタクリル酸）、官能化ポリエチレン及びポリプロピレン、並びにそれらの組み合わせから選択される材料を含むが、これらに限定されない。例えば、一実施形態では、ホットメルト接着剤は、ＥＡＡ及びＥＭＡＡコポリマーの混合物を含む。一実施形態では、ホットメルト接着剤５１１は、約１０～約１００マイクロメートルの範囲の厚さ及び所定のパターン形状を有するフィルム形状を有する。

【0056】

図３Ａ～図３Ｂを参照すると、一実施形態では、第１及び／又は第２の一次接続部材１６２、１６４（第１及び／又は第２の二次増大制限部１５８、１６０と同じであっても異なっていてもよい）は、そのそれぞれの縦方向厚さＴ_Ｃを貫通して形成された開口１７６を含む。本明細書の実施形態によれば、開口１７６は、補助電極６８６から第１及び／又は第２の一次接続部材１６２、１６４を通って単位セル集合体の部材へのキャリアイオンの流れのための通路を提供することができる。例えば、制限システム１０８によって取り囲まれた体積Ｖの外側に位置する、例えば、第１及び／又は第２の一次接続部材１６２、１６４の外部に位置決めされた補助電極６８６の場合、補助電極６８６から供給されるキャリアイオンは、開口を通る通路を介して、制限部内の電極アセンブリの単位セル部材にアクセスすることができる。補助電極６８６は、例えば、スイッチ及び／又は制御ユニット（図示せず）によって、単位セル部材の電極構造１１０及び／又は対向電極構造１１２のうちの１つ以上に選択的に電気的に接続又は結合されてもよい。特定の実施形態によれば、補助電極は、補助電極から電極及び／又は対向電極構造へのキャリアイオンの流動を提供するように、単位セル集合体の部材の対向電極構造及び／又は電極構造に電解的に、又は別様に結合される（例えば、セパレータを通して）。電解的に結合されるとは、キャリアイオンが、補助電極から電極構造１１０及び／又は対向電極構造１１２へ、並びに電極構造１１０と対向電極構造１１２との間など、電解質を通って移動され得ることを意味する。補助電極６８６はまた、一連のワイヤ又は他の電気接続などによって、電極及び／又は対向電極構造に直接又は間接的に電気的に結合される。

【0057】

第１の一次接続部材１６２を示す電極アセンブリ１０６の上面図を示す、図５に示す実施形態では、開口１７６は、長手方向及び／又は積層方向（Ｙ方向）に配向された細長い寸法を伴うスロット形状を備え、複数の単位セル部材にわたって延在する。開口１７６の他の形状及び／又は構成も提供され得る。例えば、一実施形態では、複数の開口は、積層方向及び縦方向に直交する横方向に互いに離間された複数のスロット１７８を備え、各スロット１７８は、積層方向に配向された長手方向軸Ｌ_Ｓを有し、各スロットは、単位セル集合体の複数の部材にわたって延在する。一部の実施形態では、第１及び／又は第２の一次接続部材１６２、１６４は、開口１７６に隣接する内側表面４００ａ、４００ｂの接合領域９０１ａ、９０１ｂを含む。接合領域９０１ａ、９０１ｂは、例えば、電極集合体１１０及び／又は対向電極集合体１１２の部材のサブセットに接着するためにホットメルト接着剤５１１などの接着剤が提供される領域を含み得る。図５に示されるように、一部の実施形態では、開口１７６は、長手方向に延在する複数のスロットを備え、電極集合体１１０及び／又は対向電極集合体１１２の部材のサブセットに接着するための接合領域９０１ａ、９０１ｂは、第１及び／又は第２の接続部材１５８、１６０のスロット間の内側表面領域４００ａ、４００ｂ上に位置する。

【0058】

ここで図２を参照すると、二次バッテリセル９０２（図１０～図１３参照）を備え、本開示の制限システム１０８を有する二次バッテリ１０２の一実施形態の分解図が示されている。二次バッテリ１０２は、バッテリ筐体１０４と、バッテリ筐体１０４内の電極アセンブリ１０６と、を含み、電極アセンブリ１０６は、上述したように、第１の長手方向端面１１６と、反対側の第２の長手方向端面１１８（すなわち、図示の直交座標系のＹ軸に沿って第１の長手方向端面１１６から離れている）と、を有する。代替的に、二次バッテリ１０２は、制限部１０８を有する単一の電極アセンブリ１０６のみを備えてもよい。各電極アセンブリ１０６は、積層方向Ｄに電極アセンブリ１０６の各々内で互いに対して積層された電極構造１１０の集合体及び対向電極構造１１２の集合体を含み、別の言い方をすれば、電極１１０及び対向電極１１２の構造の集合体は、電極１１０及び対向電極１１２の交互直列状に配置され、このシリーズは、それぞれ第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８間で積層方向Ｄに進行する。

【0059】

図２に示す実施形態によれば、タブ１９０、１９２は、バッテリ筐体１０４から突出し、電極アセンブリ１０６とエネルギー供給源又はエネルギー消費部（図示せず）との間の電気接続を提供する。より具体的には、この実施形態では、タブ１９０は、（例えば、導電性接着剤を使用して）タブ延在部１９１に電気的に接続され、タブ延在部１９１は、電極アセンブリ１０６の各々に含まれる電極１１０に電気的に接続される。同様に、タブ１９２は、（例えば、導電性接着剤を使用して）タブ延在部１９３に電気的に接続され、タブ延在部１９３は、電極アセンブリ１０６の各々によって含まれる対向電極１１２に電気的に接続される。タブ延在部１９１、１９３はまた、それらが電気的に接続されるそれぞれの電極及び対向電極構造の各々からの電流をプールするバスバーとしての役割を果たしてもよい。

【0060】

図２に示す実施形態の各電極アセンブリ１０６は、長手方向（すなわち、積層方向Ｄ）の増大を抑制するために、関連する一次増大制限システム１５１を有する。あるいは、一実施形態では、複数の電極アセンブリ１０６が、一次増大制限システム１５１の少なくとも一部を共有してもよい。図示の実施形態では、各一次増大制限システム１５１は、上述したように、それぞれ第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８の上に重なることができる第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６と、上述したように、それぞれ側面１４２の上に重なることができる第１及び第２の対向する一次接続部材１６２、１６４とを含む。第１及び第２の対向する一次接続部材１６２、１６４はそれぞれ、第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６をそれぞれ互いに向かって引っ張ることができ、又は換言すれば、長手方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制するのを助けることができ、一次増大制限部１５４、１５６は、対向する第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８にそれぞれ圧縮力又は抑制力を加えることができる。その結果、長手方向における電極アセンブリ１０６の拡張は、充電状態と放電状態との間のバッテリ１０２の形成及び／又はサイクリングの間、阻止される。更に、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６に対して長手方向（すなわち、積層方向Ｄ）に圧力を加え、この圧力は、電極アセンブリ１０６に対して、互いに垂直でありかつ長手方向に垂直である２つの方向のいずれかに維持される圧力を超える（例えば、図示のように、長手方向は、Ｙ軸の方向に対応し、互いに垂直でありかつ長手方向に垂直である２つの方向は、それぞれ、図示のデカルト座標系のＸ軸及びＺ軸の方向に対応する）。

【0061】

更に、図２に示す実施形態の各電極アセンブリ１０６は、縦方向の増大（すなわち、縦方向の（すなわち、デカルト座標系のＺ軸に沿った）電極アセンブリ１０６、電極１１０、及び／又は対向電極１１２の拡張）を抑制するために、関連する二次増大制限システム１５２を有する。あるいは、一実施形態では、複数の電極アセンブリ１０６が、二次増大制限システム１５２の少なくとも一部を共有する。各二次増大制限システム１５２は、それぞれ対応する側面１４２の上に重なることができる第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０と、少なくとも１つの二次接続部材１６６と、を含み、各々は上でより詳細に説明されている。二次接続部材１６６は、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０をそれぞれ互いに向かって引っ張ることができ、又は代替的に述べると、電極アセンブリ１０６の増大を縦方向に抑制するのを補助することができ、第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０は、各々より詳細に上述したように、それぞれ圧縮力又は抑制力を側面１４２に加えることができる。その結果、バッテリ１０２の形成中及び／又は充電状態と放電状態との間のサイクル中に、電極アセンブリ１０６の縦方向の拡張が阻止される。更に、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６に対して縦方向（すなわち、デカルト座標系のＺ軸に平行）に圧力を加え、この圧力は、電極アセンブリ１０６に対して、互いに垂直でありかつ縦方向に垂直である２つの方向のいずれかに維持される圧力を超える（例えば、図示のように、縦方向は、Ｚ軸の方向に対応し、互いに垂直でありかつ縦方向に垂直である２つの方向は、それぞれ、図示のデカルト座標系のＸ軸及びＹ軸の方向に対応する）。

【0062】

完全に組み立てられると、密閉型二次バッテリ１０２は、その外面によって囲まれた体積（すなわち、変位体積）を占め、二次バッテリ筐体１０４は、その内部体積（すなわち、内側表面１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆ、１０４ｇ及びリッド１０４ａによって囲まれた角柱状体積）を差し引いたバッテリ（リッド１０４ａを含む）の変位体積に対応する体積を占め、各増大制限部１５１、１５２は、そのそれぞれの変位体積に対応する体積を占める。したがって、組み合わせることにより、バッテリ筐体１０４及び増大制限部１５１、１５２は、バッテリ筐体１０４の外側表面によって境界付けられる体積（すなわち、バッテリの変位体積）の７５％以下を占有する。例えば、１つのかかる実施形態では、増大制限部１５１、１５２及びバッテリ筐体１０４は、組み合わせることにより、バッテリ筐体１０４の外側表面によって囲まれた体積の６０％以下を占める。更なる例として、１つのかかる実施形態では、制限部１５１、１５２及びバッテリ筐体１０４は、組み合わせることにより、バッテリ筐体１０４の外側表面によって境界付けられる体積の４５％以下を占有する。更なる例として、１つのかかる実施形態では、制限部１５１、１５２及びバッテリ筐体１０４は、組み合わせることにより、バッテリ筐体１０４の外側表面によって境界付けられる体積の３０％以下を占有する。更なる例として、１つのかかる実施形態では、制限部１５１、１５２及びバッテリ筐体１０４は、組み合わせることにより、バッテリ筐体の外側表面によって境界付けられる体積の２０％以下を占有する。

【0063】

概して、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５２は、典型的には、少なくとも１０，０００ｐｓｉ（＞７０ＭＰａ）の極限引張強さを有し、バッテリ電解質と適合性があり、バッテリ１０２の浮動電位又はアノード電位で著しく腐食せず、４５℃、更には最大７０℃で著しく反応せず、又は機械的強度を失わない材料を含む。例えば、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５２は、広範囲の金属、合金、セラミック、ガラス、プラスチック、又はそれらの組み合わせ（すなわち、複合材料）のいずれかを含み得る。１つの例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５５は、ステンレス鋼（例えば、ＳＳ３１６、４４０Ｃ又は４４０Ｃ硬質）、アルミニウム（例えば、アルミニウム７０７５－Ｔ６、硬質Ｈ１８）、チタン（例えば、６Ａｌ－４Ｖ）、ベリリウム、ベリリウム銅（硬質）、銅（Ｏ_２フリー、硬質）、ニッケルなどの金属を含むが、概して、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５５が金属を含む場合、腐食を制限し、電極１１０と対向電極１１２との間の電気的短絡の発生を制限するように組み込まれることが一般に好ましい。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５５は、アルミナ（例えば、焼結又はＣｏｏｒｓｔｅｋ ＡＤ９６）、ジルコニア（例えば、Ｃｏｏｒｓｔｅｋ ＹＺＴＰ）、イットリア安定化ジルコニア（例えば、ＥＮｒＧ Ｅ－Ｓｔｒａｔｅ（登録商標））などのセラミックを含む。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、Ｓｃｈｏｔｔ Ｄ２６３強化ガラスなどのガラスを含む。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５５は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（例えば、Ａｐｔｉｖ １１０２）、炭素を含むＰＥＥＫ（例えば、Ｖｉｃｔｒｅｘ ９０ＨＭＦ４０又はＸｙｃｏｍｐ １０００－０４）、炭素を含むポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（例えば、Ｔｅｐｅｘ Ｄｙｎａｌｉｔｅ ２０７）、３０％ガラスを含むポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（例えば、Ｖｉｃｔｒｅｘ ９０ＨＭＦ４０又はＸｙｃｏｍｐ １０００－０４）、ポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））などのプラスチックを含む。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システムは、Ｅ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｄ Ｆａｂｒｉｃ／Ｅｐｏｘｙ，０ ｄｅｇ、Ｅ Ｇｌａｓｓ ＵＤ／Ｅｐｏｘｙ，０ ｄｅｇ、Ｋｅｖｌａｒ Ｓｔｄ Ｆａｂｒｉｃ／Ｅｐｏｘｙ，０ ｄｅｇ、Ｋｅｖｌａｒ ＵＤ／Ｅｐｏｘｙ，０ ｄｅｇ、Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｄ Ｆａｂｒｉｃ／Ｅｐｏｘｙ，０ ｄｅｇ、Ｃａｒｂｏｎ ＵＤ／Ｅｐｏｘｙ，０ ｄｅｇ、Ｔｏｙｏｂｏ Ｚｙｌｏｎ（登録商標）ＨＭ Ｆｉｂｅｒ／Ｅｐｏｘｙなどの複合材料を含む。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システム１５５は、Ｋｅｖｌａｒ ４９アラミド繊維、Ｓガラス繊維、炭素繊維、Ｖｅｃｔｒａｎ ＵＭ ＬＣＰ繊維、Ｄｙｎｅｅｍａ、Ｚｙｌｏｎなどの繊維を含む。更に別の実施形態では、一次増大制限システム１５１及び／又は二次増大制限システムは、例えば、第１及び第２の一次接続部材１６２、１６４の内側及び外側表面４００ａ、４００ｂ、４０１ａ、４０１ｂ上など、その内側及び／又は外側表面上に絶縁ポリマー材料などの絶縁材料のコーティングを含む。

【0064】

高速充電構造及びその方法
本開示の別の態様は、急速充電が可能な電極アセンブリを含む構造、及びかかる電極アセンブリを備える密閉型二次バッテリセル、並びにかかる構造を急速充電するための方法を対象とする。

【0065】

したがって、本開示の一実施形態は、二次バッテリ１０２のための電極アセンブリ１０６である。図１Ａ～図１Ｄを参照すると、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、仮想三次元デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸にそれぞれ対応する互いに垂直な横軸、長手方向軸、及び縦軸と、長手方向に互いに分離された対向する長手方向端面１１６、１１８と、電極アセンブリの長手方向軸Ａ_ＥＡを囲み、第１及び第２の長手方向端面１１６、１１８を接続する側面と、を有し、側面は、長手方向軸の対向する縦方向側の縦方向に互いに分離された対向する縦方向面、長手方向軸の対向する横方向側で横方向に互いに分離された対向する横方向面を有し、対向する長手方向面は、合計表面積Ｌ_ＳＡを有し、対向する横方向面は、合計表面積Ｔ_ＳＡを有し、対向する縦方向面は、合計表面積Ｖ_ＳＡを有する。電極アセンブリ１０６は、電極構造集合体１１０、電気絶縁性セパレータ集合体１３０、及び対向電極構造集合体１１２を更に含み、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体の部材は、長手方向に沿って交互の順序で配置される。

【0066】

図２７～図２８を参照すると、一実施形態では、電極構造集合体１１０の部材は、電極活性材料層１３２に隣接する電極電流コレクタ１３６を備え、電極活性材料層１３２は、対向する横方向端部６０５ａ、６０５ｂを備え、対向電極構造集合体１１２の部材は、対向電極活性材料層１３８に隣接する対向電極電流コレクタ１４０を備え、対向電極活性材料層は、対向する横方向端部６０６ａ、６０６ｂを備える。

【0067】

図１Ｃを参照すると、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、単位セル５０４の集合体を備え、単位セル集合体の各部材は、長手方向に直列に積層された、電極電流コレクタ１３６の単位セル部分と、電極活性材料層１３２と、電気絶縁性セパレータ１３０と、対向電極活性材料層１３８と、対向電極電流コレクタ１４０の単位セル部分と、を備える。

【0068】

図２７～図２８を参照すると、一実施形態では、電極電流コレクタ１３６は、長手方向に互いに分離された対向する電極電流コレクタ表面８００ａ、８００ｂを有し、対向電極電流コレクタ１４０は、長手方向に互いに分離された対向する対向電極電流コレクタ表面８０１ａ、８０１ｂを有し、対向する電極電流コレクタ表面のうちの１つは、電極活性材料層１３２で被覆された被覆領域８０２と、電極活性材料層を有しない非被覆領域８０３と、を備え、非被覆領域は、電極電流コレクタ１３６の横方向端部６０１ａ、６０１ｂのうちの１つの近傍にある。

【0069】

一実施形態では、電極電流コレクタ１３６は、長手方向に互いに分離される対向する電極電流コレクタ表面８００ａ、８００ｂを有し、対向電極電流コレクタ１４０は、長手方向に互いに分離される対向する対向電極電流コレクタ表面８０１ａ、８０１ｂを有し、対向する対向電極電流コレクタ表面のうちの１つは、対向電極活性材料層１３８で被覆される被覆領域８０４と、対向電極活性材料層を有しない非被覆領域８０５と、を備え、非被覆領域は、対向電極電流コレクタ１４０の横方向端部６０２ａ、６０２ｂのうちの１つの近傍にある。

【0070】

一実施形態では、電極電流コレクタ１３６は、長手方向に互いに分離された対向する電極電流コレクタ表面８００ａ、８００ｂを有し、対向電極電流コレクタ１４０は、長手方向に互いに分離された対向する対向電極電流コレクタ表面８０１ａ、８０１ｂを有し、対向電極電流コレクタ表面の各々は、電極活性材料層１３２で被覆された被覆領域８０２ａ、８０２ｂと、電極活性材料層を有しない非被覆領域８０３ａ、８０３ｂと、を備え、非被覆領域は、電極電流コレクタ１３６の横方向端部６０１ａ、６０１ｂのうちの１つの近傍にある。

【0071】

一実施形態では、電極電流コレクタ１３６は、長手方向に互いに分離される、対向する電極電流コレクタ表面８００ａ、８００ｂを有し、対向電極電流コレクタ１４０は、長手方向に互いに分離される、対向する対向電極電流コレクタ表面８０１ａ、８０１ｂを有し、対向する対向電極電流コレクタ表面の各々は、対向電極活性材料層１３２で被覆される、被覆領域８０４ａ、８０４ｂと、対向電極活性材料層を有しない、非被覆領域８０５ａ、８０５ｂと、を備え、非被覆領域は、対向電極電流コレクタ１４０の横方向端部６０２ａ、６０２ｂのうちの１つの近傍にある。

【0072】

別の実施形態では、電極構造集合体１１０の部材は、電極活性材料層１３２に隣接する電極電流コレクタ１３６を備え、電極活性材料層１３２は、対向する横方向端部６０５ａ、６０５ｂを備え、対向電極構造集合体１１２の部材は、対向電極活性材料層１３８に隣接する対向電極電流コレクタ１４０を備え、対向電極活性材料層１３８は、対向する横方向端部６０６ａ、６０６ｂを備える。一実施形態では、電極構造集合体１１０の各部材は、隣接する電極活性材料層１３２によって部分的に被覆された電極電流コレクタ１３６を備え、電極電流コレクタ１３６は、（ｉ）隣接する電極活性材料層１３２によって被覆され、隣接する電極活性材料層１３２の対向する第１及び第２の横方向端部６０５ａ、６０５ｂの間に延在する電極電流コレクタ本体領域８１０と、（ｉｉ）電極電流コレクタ１３６の第１又は第２の横方向端部６０１ａ、６０１ｂ上の電極電流コレクタ端部領域８１１と、を有し、電極電流コレクタ端部領域８１１は、電極電流コレクタ端部領域８１１と同じ横方向側にある隣接する電極活性材料層１３２の第１又は第２の横方向端部６０５ａ、６０５ｂによって境界付けられ、それを越えて延在する。一実施形態では、対向電極構造集合体１１２の各部材は、隣接する対向電極活性材料層１３８によって部分的に被覆された対向電極電流コレクタ１４０を備え、対向電極電流コレクタ１４０は、（ｉ）隣接する対向電極活性材料層１３８によって被覆され、隣接する対向電極活性材料層１３８の対向する第１及び第２の横方向端部６０６ａ、６０６ｂの間に延在する対向電極電流コレクタ本体領域８１２と、（ｉｉ）対向電極電流コレクタ１４０の第１又は第２の横方向端部６０２ａ、６０２ｂ上の対向電極電流コレクタ端部領域８１３と、を有し、対向電極電流コレクタ端部領域８１３は、対向電極電流コレクタ端部領域８１３と同じ横方向側にある隣接する対向電極活性材料層１３８の第１又は第２の横方向端部６０６ａ、６０６ｂによって境界付けられ、それを越えて延在する。図３０を参照すると、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、電極構造集合体１１０の部材からの電流を電気的にプールするために、電極電流コレクタ１３６の電極電流コレクタ端部領域８１１に接続された電極バスバー１９１を更に備える。別の実施形態では、電極アセンブリは、対向電極構造集合体１１２の部材からの電流を電気的にプールするために、対向電極電流コレクタ１４０の対向電極電流コレクタ端部領域８１３に接続された対向電極バスバー１９３を更に備える。

【0073】

図２７～図２８及び図３０を参照すると、一実施形態では、電極電流コレクタ端部領域８１１の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）は、電極電流コレクタ端部領域８１１と同じ横方向側にある隣接する電極活性材料層１３２の第１又は第２の横方向端部６０５ａ、６０５ｂから、電極電流コレクタ端部領域８１１が電極バスバー１９１と接続する領域８２０ａまで測定される。別の実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域８１３の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）は、対向電極電流コレクタ端部領域８１３と同じ横方向側にある隣接する対向電極活性材料層１３８の第１又は第２の横方向端部６０６ａ、６０６ｂから、対向電極電流コレクタ端部領域８１３が電極バスバー１９３と接続する領域８２０ｂまで測定される。一実施形態では、縦方向の電極電流コレクタ本体領域８１０の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、電極電流コレクタ本体領域８１０の対向する縦方向面８２１ａ、８２１ｂの間で測定される。一実施形態では、対向電極電流コレクタ本体領域８１２の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、対向電極電流コレクタ本体領域８１２の対向する縦方向面８２２ａ、８２２ｂの間で測定される。一実施形態では、縦方向の電極電流コレクタ端部領域８１１の高さ（Ｈ_ＥＲ）は、電流コレクタ端部領域８１１の対向する縦方向面８２４ａ、８２４ｂの間で測定される。一実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域８１３の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）は、電流コレクタ端部領域８１３の対向する縦方向面８２６ａ、８２６ｂの間で測定される。

【0074】

一実施形態では、電極電流コレクタ端部領域８１１の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす。
Ｌ_ＥＲ＜０．５×Ｈ_ＢＲ。

【0075】

別の実施形態では、電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、Ｌ_ＥＲ＜０．４×Ｈ_ＢＲの関係を満たす。別の実施形態では、電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、Ｌ_ＥＲ＜０．３×Ｈ_ＢＲの関係を満たす。

【0076】

一実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域８１３の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、以下の関係を満たす。
Ｌ_ＣＥＲ＜０．５×Ｈ_ＣＢＲ。

【0077】

別の実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、Ｌ_ＣＥＲ＜０．４×Ｈ_ＢＲの関係を満たす。別の実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、Ｌ_ＣＥＲ＜０．３×Ｈ_ＣＢＲの関係を満たす。

【0078】

一実施形態では、電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす。
Ｈ_ＥＲ＞０．５×Ｈ_ＢＲ。

【0079】

別の実施形態では、縦方向における電極電流コレクタ端部領域の高さ（Ｈ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係Ｈ_ＥＲ＞０．７×Ｈ_ＢＲを満たす。別の実施形態では、電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、Ｈ_ＥＲ＞０．９×Ｈ_ＢＲの関係を満たす。

【0080】

一実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、以下の関係を満たす。
Ｈ_ＣＥＲ＞０．５×Ｈ_ＣＢＲ。

【0081】

一実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、Ｈ_ＣＥＲ＞０．７×Ｈ_ＣＢＲの関係を満たす。別の実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、Ｈ_ＣＥＲ＞０．９×Ｈ_ＣＢＲの関係を満たす。

【0082】

一実施形態では、電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）は、以下の関係を満たす。
Ｌ_ＥＲ／Ｈ_ＥＲ＜１

【0083】

一実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）は、以下の関係を満たす。
Ｌ_ＣＥＲ／Ｈ_ＣＥＲ＜１

【0084】

図３０を参照すると、一実施形態では、電極構造集合体１１０の部材は、長手方向に互いに分離された対向表面８００ａ、８００ｂを有する電極電流コレクタ端部領域８１１を備え、電極電流コレクタ端部領域の対向表面のうちの少なくとも１つは、その上に配設された熱伝導性材料の層８３０を備える。一実施形態では、電極電流コレクタ端部領域８１１は、対向表面８００ａ、８００ｂのうちの少なくとも１つを介して電極バスバー１９１に電気的に接続し、熱伝導性材料の層は、対向表面８００ａ、８００ｂのうちの他方の上に配設される。一実施形態では、対向電極構造集合体１１２の部材は、長手方向に互いに分離された対向表面８０１ａ、８０１ｂを有する対向電極電流コレクタ端部領域８１３を備え、対向電極電流コレクタ端部領域の対向表面８０１ａ、８０１ｂのうちの少なくとも１つは、その上に配設された熱伝導性材料の層８３０を備える。一実施形態では、対向電極電流コレクタ端部領域８１３は、対向表面８０１ａ、８０１ｂのうちの少なくとも１つを介して、対向電極バスバー１９３に電気的に接続し、熱伝導性材料の層８３０は、対向表面８０１ａ、８０１ｂのうちの他方の上に配設される。一実施形態では、熱伝導性材料は、アルミナなどの熱伝導性セラミック材料を含む。

【0085】

本開示の別の態様は、本明細書に開示される電極アセンブリを備える密閉型二次バッテリセルを提供する。図２９に示すように、密閉型二次バッテリ１０２は、充電状態と放電状態との間で充電可能であり、密閉型二次バッテリ１０２は、気密封止筐体６１０を備える。図１Ａ～図１Ｄ及び図２９を参照すると、一実施形態では、二次バッテリセル１０２は、二次バッテリセルの充電又は放電中に発生したガスを収容するために、１つ以上のガス収容コンパートメント６１１を備え、ガス収容コンパートメント６１１は、電極アセンブリ１０６の外部に、かつ気密封止筐体６１０内に位置する。一実施形態では、１つ以上のガス収容コンパートメント６１１は、（ｉ）電極アセンブリの横方向側で気密封止筐体と電極アセンブリとの間にガスを収容するために横方向に電極アセンブリの横方向端面１４４、１４６の外部に位置する横方向収容コンパートメント６１１ａ、及び（ｉｉ）電極アセンブリの長手方向側で気密封止筐体６１０と電極アセンブリ１０６との間にガスを収容するために長手方向に電極アセンブリの長手方向端面１１６、１１８の外部に位置する長手方向収容コンパートメント６１１ｂのうちの任意の１つ以上を備える。一実施形態では、横方向及び長手方向収容コンパートメント６１１ａ、６１１ｂは、二次バッテリセルの充電又は放電中に電極アセンブリから放出されるガスの体積Ｖ_Ｘ、Ｙを収容するように構成され、これは、気密封止筐体６１０と電極アセンブリの縦方向側１４８、１５０上の電極アセンブリ１０６との間に収容される、二次バッテリセルの充電又は放電中に電極アセンブリから放出されるガスの任意の体積Ｖ_Ｚよりも大きい。別の実施形態では、横方向及び長手方向収容コンパートメント６１１ａ、６１１ｂは、単独で、又は互いに組み合わせることにより、電極アセンブリのいずれかの縦方向側１４８、１５０上の気密封止筐体と電極アセンブリとの間の任意の空間よりも大きい体積を有する。例えば、一実施形態では、ガスの体積Ｖｘｙは、ガスの体積Ｖｚの少なくとも１．５倍、少なくとも２倍、少なくとも３倍、少なくとも５倍、及び／又は少なくとも１０倍である。別の実施形態では、実質的に、ガスの体積Ｖｚは、電極アセンブリの任意の縦方向側上に含有されない。一実施形態では、横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上は、密閉型二次セルの体積の少なくとも４％であるガスの体積Ｖｘｙを含有するように構成される。一実施形態では、横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上は、密閉型二次セルの体積の少なくとも５％であるガスの体積Ｖｘｙを含有するように構成される。

【0086】

充電／放電サイクル中の二次バッテリセルの増大を抑制するために、図１～図２及び図１１に示すように、一実施形態では、密閉型二次バッテリセル１０２は、一組の電極制限部１０８を備え、一組の電極制限部１０８は、縦方向に互いに分離された第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２を備える縦方向制限システム２０００を備え、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、電極構造１１０の集合体の部材及び／又は対向電極構造１１２の集合体の部材に接続され、縦方向制限システム２０００は、電極アセンブリ１０６の縦方向の増大を抑制することができる。

【0087】

一実施形態によれば、図１１～図１２に示すように、気密封止筐体６１０は、縦方向に互いに分離された対向する第１及び第２の縦方向側６１２ａ、６１２ｂを備え、第１及び第２の縦方向側６１２ａ、６１２ｂの各々は、電極アセンブリ１０６に面し、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２にそれぞれ取り付けられた内部縦方向面６１３ａ、６１３ｂを備える。一実施形態では、気密封止筐体６１０の第１及び第２の縦方向側６１２ａ、６１２ｂの内部縦方向面６１３ａ、６１３ｂは、接着、ろう付け、糊付け、溶接、ボンディング、接合、はんだ付け、焼結、圧接、ろう付け、溶射接合、クランピング、ワイヤボンディング、リボンボンディング、超音波ボンディング、超音波溶接、抵抗溶接、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接、誘導溶接、冷間溶接、プラズマ溶射、フレーム溶射、及びアーク溶射のいずれかによって、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２に取り付けられる。

【0088】

本開示の別の実施形態は、密閉型二次バッテリセルを充電する方法である。この方法は、密閉型二次バッテリが所定の静電容量に達するまで、少なくとも１Ｃ、少なくとも２Ｃ、少なくとも３Ｃ、少なくとも４Ｃ、少なくとも６Ｃ、少なくとも１０Ｃ、少なくとも１２Ｃ、少なくとも１５Ｃ、少なくとも１８Ｃ、少なくとも２０Ｃ、及び／又は少なくとも３０Ｃのレートで充電することを含む。一実施形態では、方法は、二次バッテリがその定格容量の少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、及び／又は少なくとも９９％に達するまで、充電率で充電することを含む。一部の実施形態では、密閉型二次バッテリは、充電率で充電され、少なくとも２００回、（少なくとも３００、少なくとも４００、少なくとも５００、少なくとも６００、少なくとも８００、及び／又は少なくとも１０００回放電される。一部の他の実施形態では、密閉型二次バッテリは、本明細書に開示される電極アセンブリのうちのいずれか、本明細書に開示される密閉型二次バッテリのうちのいずれか、又はそれらの任意の組み合わせを含む。

【0089】

一実施形態によれば、本明細書に開示される密閉型二次バッテリセルは、少なくとも５００ｍＡｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも１Ａｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも５Ａｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも１０Ａｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも１５Ａｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも２０Ａｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも２５Ａｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも３０Ａｍｐ_＋ｈｒ、少なくとも３５Ａｍｐ_＋ｈｒ、及び／又は少なくとも５０Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。

【0090】

別の実施形態によれば、本明細書に開示される電極アセンブリ１０６は、実質的に平坦である対向する長手方向端面１１６、１１８と、実質的に平坦である対向する縦方向面１４８、１５０と、実質的に平坦である対向する横方向面１４４、１４６と、を伴う、実質的に多面体形状を有する。一部の実施形態では、本明細書に開示される電極アセンブリに関して、Ｖ_ＳＡとＬ_ＳＡ及びＴ_ＳＡの各々との比は、少なくとも５：１である。

【0091】

一実施形態では、本明細書に開示される密閉型二次バッテリは、少なくとも少なくとも７００Ｗｈｒ／リットル、少なくとも８００Ｗｈｒ／リットル、少なくとも９００Ｗｈｒ／リットル、少なくとも１０００Ｗｈｒ／リットル、少なくとも１１００Ｗｈｒ／リットル、又は少なくとも１２００Ｗｈｒ／リットルのコアエネルギー密度を含み、コアエネルギー密度は、密閉型二バッテリの定格容量を、密閉型二次バッテリの電極アセンブリを構成する電極構造、対向電極構造、セパレータ、及び電解質の合計重量で除算したものとして定義される。総重量は、制限部、パック、筐体、又はポーチなどのセットの重量を含まない。

【0092】

本明細書に開示される電極アセンブリでは、電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、電極活性材料の層は、約４５ミクロンなど、１５ミクロン～７５ミクロン、２０ミクロン～６０ミクロン、又は３０ミクロン～５０ミクロンの範囲の長手方向の厚さを含む。。別の実施形態では、電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、電極活性材料の層は、１０～４０％、１２～３０％、又は１８～２０％の範囲の多孔率を含む。

【0093】

特定の態様によれば、本明細書で言及される多孔率は、当業者に公知の任意の好適な技術によって測定することができる。例えば、一実施形態によれば、多孔率は、水銀に浸漬された材料の試料に種々のレベルの圧力を加えることによって材料の多孔率を特徴付ける技術である水銀ポロシメトリー技術によって決定することができる。水銀を試料の細孔に侵入させるのに必要な圧力は、細孔のサイズに反比例する。水銀ポロシメトリー技術は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮＩＳＴ） Ｐｒａｃｔｉｃｅ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｓｏｌｉｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｂｙ Ｐｅｔｅｒ Ｋｌｏｂｅｓ，Ｋｌａｕｓ Ｍｅｙｅｒ ａｎｄ Ｒｏｎａｌｄ Ｍｕｎｒｏ，ｄａｔｅｄ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００６に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。他の実施形態では、多孔率は、使用される電極活性材料層の体積、並びに電極活性材料層に使用される電極活性材料の重量及びその密度を使用して多孔率を計算することによって決定することができ、多孔率は、当業者によって理解されるように、電極活性材料層の総体積と電極活性材料によって占められる体積との差（電極活性材料の重量をその密度で除算したもの）であり、電極活性材料層の総体積の百分率として表される。

【0094】

密閉型二次バッテリセル
図１０～図１３を参照すると、本開示の実施形態によれば、充電状態と放電状態との間で充電可能な密閉型二次バッテリセル９０２が提供される。密閉型二次バッテリセル９０２は、ポリマー筐体材料を含む気密封止筐体である筐体１０４と、気密封止筐体１０４によって取り囲まれた電極アセンブリ１０６と、電極制限部のセット１０８と、を含む。特定の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセルの定格容量は、少なくとも１００ｍＡｍｐ_＋ｈｒである。特定の実施形態によれば、充電状態は、二次バッテリセルの定格容量の少なくとも７５％であり、放電状態は、二次バッテリセルの定格容量の２５％未満である。

【0095】

特定の実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、仮想三次元デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸にそれぞれ対応する互いに垂直な横軸、長手方向軸及び縦軸を有する実質的に多面体形状を有する。例えば、特定の実施形態では、電極アセンブリ１０６は、６つの実質的に平坦及び／又は完全に平坦な表面を実質的に含むことができ、及び／又は８つ以上の平坦な表面などの更なる平坦な表面を含み得る。電極アセンブリはまた、特定の実施形態では、例えば、別様に平坦な表面間の角及び／又は頂点などに湾曲部分を含み得る。

【0096】

特定の実施形態によれば、再び図１０～図１３を参照すると、電極アセンブリ１０６は、実質的に平坦であり、長手方向に互いに分離された対向する長手方向面１１６、１１８（すなわち、第１及び第２の長手方向端部表面）と、電極アセンブリの長手方向軸Ａ_ＥＡを囲み、対向する長手方向端部表面を接続する側面１４２と、を備える。側面１４２は、実質的に平坦であり、長手方向軸の対向する縦方向側で縦方向に互いに分離された対向する縦方向面９０６、９０８を備え、実質的に平坦であり、長手方向軸の対向する横方向側で横方向に互いに分離された対向する横方向面９１０、９１２を備える。一実施形態によれば、対向する長手方向面１１６、１１８は、合計表面積Ｌ_ＳＡを有し、対向する横方向面９１０、９１２は、合計表面積Ｔ_ＳＡを有し、対向する縦方向面９０６、９０８は、合計表面積Ｖ_ＳＡを有し、Ｖ_ＳＡとＬ_ＳＡ及びＴ_ＳＡの各々との比は、少なくとも５：１である。合計表面積は、その対向表面に加えられた各表面の表面積である（例えば、対向する長手方向面１１６、１１８の合計表面積は、長手方向面１１８の表面積に加えられた長手方向面１１６の表面積である）。

【0097】

一実施形態によれば、対向する長手方向面、縦方向面、及び横方向面（実質的に平坦である）は、６６％を超える合計表面積を作る。一実施形態によれば、対向する長手方向面、縦方向面、及び横方向面（実質的に平坦である）は、７５％を超える合計表面積を作る。一実施形態によれば、対向する長手方向面、縦方向面、及び横方向面（実質的に平坦である）は、８０％を超える合計表面積を作る。一実施形態によれば、対向する長手方向面、縦方向面、及び横方向面（実質的に平坦である）は、９５％を超える合計表面積を作る。一実施形態によれば、対向する長手方向面、縦方向面、及び横方向面（実質的に平坦である）は、９９％を超える合計表面積を作る。一実施形態によれば、対向する長手方向面、縦方向面、及び横方向面（実質的に平坦である）は、電極アセンブリの合計表面積全体を実質的に作る。

【0098】

更に、特定の実施形態によれば、上記のエネルギー貯蔵デバイス及び／又は二次バッテリ１０２に関して同様に説明したように、二次バッテリセル９０２の電極アセンブリ１０６は、電極構造集合体１１０、電気絶縁性セパレータ集合体１３０、及び対向電極構造集合体１１２を含み、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体の部材は、電極アセンブリ内に交互の順序で配置される。一実施形態では、電極構造、電気絶縁性セパレータ、及び対向電極構造集合体の部材は、長手方向に交互の順序で配置される。一実施形態によれば、電極構造集合体１１０の部材は、電極活性材料層１３２及び電極電流コレクタ１３６を備え、対向電極構造集合体１１２の部材は、対向電極活性材料層１３８及び対向電極電流コレクタ１４０を備える。

【0099】

図１１を参照すると、特定の実施形態によれば、電極制限部のセット１０８は、縦方向に互いに分離された第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２を含む縦方向制限システム２０００を含み、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、電極構造１１０の集合体の部材及び／又は対向電極構造１１２の集合体の部材に接続される。特定の実施形態によれば、縦方向制限システム２０００は、本明細書で説明される二次増大制限システム１５２に対応し、したがって、二次増大制限システム１５２の説明は、縦方向制限システム２０００にも適用されると見なすことができる。例えば、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、本明細書に記載される第１及び第２の二次増大制限部１５８、１６０に対応することができ、電極構造１１０の集合体の部材及び／又は対向電極構造１１２の集合体の部材は、少なくとも１つの接続部材１６６に対応することができる。上述の二次増大制限システムと同様に、縦方向制限システム２０００は、縦方向における電極アセンブリの増大を抑制することができる。第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２に接続された対向電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、縦方向増大制限部２００１、２００２による縦方向における増大の抑制を提供するために、５～５０μｍの範囲にある長手方向に測定された厚さと、１００ＭＰａ超の降伏強度と、を有する。

【0100】

更に、特定の実施形態によれば、電極制限部のセット１０８は、長手方向に互いに分離され、長手方向における電極アセンブリの増大を抑制するために接続部材２０１６によって接続された第１及び第２の長手方向制限部２０１２、２０１４を備える長手方向増大制限システム２０１０を更に備える。特定の実施形態によれば、長手方向制限システム２０１０は、本明細書の他の箇所で説明される一次増大制限システム１５１に対応し、したがって、一次増大制限システム１５１の説明は、長手方向制限システム２０１０にも適用されると見なすことができる。例えば、第１及び第２の長手方向増大制限部２０１２、２０１４は、本明細書に記載される第１及び第２の一次増大制限部１５４、１５６に対応することができ、それらは、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２に対応する一次接続部材１６２、１６４によって接続することができる。

【0101】

特定の実施形態によれば、気密封止筐体１０４は、縦方向に互いに分離された対向する外部縦方向面２００４、２００５を備え、気密封止筐体１０４の外部縦方向面２００４、２００５の縦方向対向領域２００６、２００７の間で縦方向に測定された密閉型二次バッテリセル９０２の厚さｔ_１は、少なくとも１ｍｍである。更なる実施形態によれば、縦方向における気密封止筐体１０４の外部縦方向面２００４、２００５の縦方向対向領域２００６、２００７の間の熱伝導経路２００８に沿った二次バッテリセル９０２の熱伝導率は、少なくとも２Ｗ／ｍ_＋Ｋである。

【0102】

特定の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも１５０ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。別の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも２００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。別の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも４００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。別の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも０．１Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。別の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも０．５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。別の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも１Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。別の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも３Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。別の実施形態によれば、密閉型二次バッテリセル９０２は、少なくとも５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する。

【0103】

特定の実施形態によれば、気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間で縦方向に測定される二次バッテリセル９０２の厚さは、少なくとも２ｍｍである。別の実施形態によれば、気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間で縦方向に測定される二次バッテリセル９０２の厚さは、少なくとも３ｍｍである。別の実施形態によれば、気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間で縦方向に測定される二次バッテリセル９０２の厚さは、少なくとも５ｍｍである。別の実施形態によれば、気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間で縦方向に測定される二次バッテリセル９０２の厚さは、少なくとも８ｍｍである。別の実施形態によれば、気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間で縦方向に測定される二次バッテリセル９０２の厚さは、少なくとも１０ｍｍである。

【0104】

特定の実施形態によれば、縦方向における気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間の熱伝導経路２００８に沿った二次バッテリセル９０２の熱伝導率は、少なくとも３Ｗ／ｍ_＋Ｋである。別の実施形態によれば、縦方向における気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間の熱伝導経路２００８に沿った二次バッテリセル９０２の熱伝導率は、少なくとも４Ｗ／ｍ_＋Ｋである。別の実施形態によれば、縦方向における気密封止筐体１０４の対向表面２００４、２００５の対向領域２００６、２００７の間の熱伝導経路２００８に沿った二次バッテリセル９０２の熱伝導率は、少なくとも５Ｗ／ｍ_＋Ｋである。特定の実施形態によれば、熱伝導経路２００８は、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２に接続された電極構造１１０の集合体の部材及び／又は対向電極構造１１２の集合体の部材の縦方向に沿っている。

【0105】

一実施形態によれば、気密封止筐体１０４は、筐体内に電極アセンブリ及び／又は電解質を収容するのに適したポリマー材料を含む。特定の実施形態によれば、気密封止筐体１０４は、ポリマー材料と、金属材料の可撓性シートなどの他の材料との積層構造を更に含み得る。特定の実施形態では、筐体に使用されるポリマー及び／又は他の材料は、二次バッテリセル内で使用される任意の電解質による腐食に耐えることができ、かかる電解質をセル内に含有する役割を果たすことができる。一実施形態では、気密封止筐体１０４は、ポリマー材料のシートと、その間に配設された金属材料の可撓性シートとから作製された積層構造を含む。一実施形態では、気密封止筐体１０４は、ポリプロピレン、アルミニウム、及びナイロンのシートで作られた積層構造を備え、アルミニウムシートは、ポリプロピレンポリマーシートとナイロンポリマーシートとの間にある。気密封止筐体１０４は、可撓性パウチ材料から作製された気密封止されたパウチなどの、ポリマー材料を有する気密封止されたパウチの形態であり得る。特定の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、例えば、金属、合金、セラミック、ガラス、プラスチック、又はそれらの組み合わせのいずれかなど、本明細書の一次及び二次増大制限システム１５１、１５２のいずれかに対して指定された材料のいずれかを含み得る。一実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部は、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの任意の１つ以上を含む。

【0106】

一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向の増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの降伏強度を有する。一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向の増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向の増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向の増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向の増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向の増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの降伏強度を有する。

【0107】

一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの引張強度を有する。一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの引張強度を有する。

【0108】

一実施形態によれば、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの降伏強度を有する。一実施形態によれば、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの降伏強度を有する。

【0109】

一実施形態によれば、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの引張強度を有する。一実施形態によれば、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの引張強度を有する。

【0110】

一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、７０ＭＰａ超の降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１００ＭＰａ超の降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１５０ＭＰａ超の降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、２００ＭＰａ超の降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、３００ＭＰａ超の降伏強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、５００ＭＰａ超の降伏強度を有する。

【0111】

一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、７０ＭＰａ超の引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１００ＭＰａ超の引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１５０ＭＰａ超の引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、２００ＭＰａ超の引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、３００ＭＰａ超の引張強度を有する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、５００ＭＰａ超の引張強度を有する。

【0112】

一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、電極構造集合体及び／又は対向電極構造集合体の部材の上面及び下面に接続される。例えば、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、電極構造集合体の部材の縦方向に分離された上側及び下側端面５００ａ、５００ｂ、及び／又は縦方向に分離された対向電極構造の上側及び下側端面５０１ａ、５０１ｂに接続することができる。別の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、セパレータ１３０の縦方向に分離された上側端面５０２ａ及び下側端面５０２ｂに接続することができる。一実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部は、電極構造集合体の部材の電極電流コレクタの上面及び下面、並びに／又は対向電極集合体の部材の対向電極電流コレクタの上面及び下面に接続される。例えば、一実施形態では、電極及び／又は対向電極電流コレクタは、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２に接続され、長手方向の増大を抑制するために、５～５０μｍの範囲にある長手方向に測定された厚さ、及び１００ＭＰａ超の降伏強度を有する。一実施形態では、電極電流コレクタは、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２に接続され、５～５０μｍの範囲にある長手方向に測定された厚さを有し、１００ＭＰａ超の降伏強度を有する。電極及び／又は対向電極電流コレクタはまた、上部及び下部側壁に接続される電極及び／又は対向電極構造集合体の部材に好適であるように、別様に本明細書に説明される降伏強度及び／又は引張強度のいずれかを有してもよい。

【0113】

一実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２を備える縦方向制限システム２０００は、連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２を備える縦方向制限システム２０００は、連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２を備える縦方向制限システム２０００は、連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する。％。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２を備える縦方向制限システム２０００は、連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する。別の実施形態では、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２を備える縦方向制限システム２０００は、連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する。

【0114】

特定の実施形態によれば、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２は、少なくとも１００００ｐｓｉ（７０Ｍｐａ超）の引張強度を備える。別の実施形態によれば、第１及び第２の長手方向制限部２０１２、２０１４は、少なくとも１００００ｐｓｉ（７０Ｍｐａ超）の引張強度を備える。一実施形態では、長手方向に測定された第１及び第２の長手方向制限部の厚さは、少なくとも１５０ｕｍである。別の実施形態では、長手方向に測定された第１及び第２の長手方向制限部２０１２、２０１４の厚さは、少なくとも２５０ｕｍである。別の実施形態では、長手方向に測定された第１及び第２の長手方向制限部２０１２、２０１４の厚さは、少なくとも４００ｕｍである。

【0115】

一実施形態によれば、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、接着、糊付け、溶接、ボンディング、接合、はんだ付け、焼結、圧接、ろう付け、溶射接合、クランピング、ワイヤボンディング、リボンボンディング、超音波ボンディング、超音波溶接、抵抗溶接、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接、誘導溶接、冷間溶接、プラズマ溶射、フレーム溶射、及びアーク溶射のうちの１つ以上のうちの任意の１つ以上によって、第１及び第２の縦方向増大制限部２００１、２００２に接続される。一実施形態では、電極構造の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材の対向する縦方向面は、接着剤によって第１及び第２の縦方向増大制限部２００、２００１に接続される。

【0116】

図９を参照すると、他の二次バッテリセル（図７及び図８）と比較して、本開示の態様は、バッテリサイクリングの間、放熱のための効率的熱伝導経路を提供する（中空矢印は、二次バッテリセルの内側の熱経路を示し、実線は、二次バッテリセルの外側を冷却するために使用される冷却経路を示す）。図９に見られるように、本明細書の態様によれば、直接的な熱伝導経路が、電極及び／又は対向電極構造に沿って二次バッテリの最大表面積表面（すなわち、縦方向面）に提供され、これらの表面の冷却によって相当量の熱が除去される。対照的に、図７及び図８では、排熱経路は、電極アセンブリの多数の異なる層と交差し、その結果、熱は、二次バッテリセルの表面に効率的に伝達されない。図１１に示す実施形態では、例示的な筐体１０４は、２つの部分、すなわち、上部カバー１３０２及び底部ホルダ１３０３を備えてもよい。これらの２つの部分は、縦方向に重なり（図１１及び図１２）、互いにシールされてもよく、シールは、密閉型二次バッテリセルの側部に対して折り畳まれる。

【0117】

電極１１０及び対向電極１１２の集合体の部材は、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム又はアルミニウムイオンなどのキャリアイオンを吸収及び放出することができる電気活性材料を含む。一部の実施形態では、電極構造１１０集合体の部材は、アノード活性電気活性材料（負極と称されることもある）を含み、対向電極構造１１２集合体の部材は、カソード活性電気活性材料（正極と称されることもある）を含む。他の実施形態では、電極構造１１０集合体の部材は、カソード活性電気活性材料を含み、対向電極構造１１２集合体の部材は、アノード活性電気活性材料を含む。この段落に記載された実施形態及び例の各々において、負極活性材料は、例えば、微粒子凝集電極、微粒子材料のスラリーを形成し、層形状に鋳造することなどによって微粒子材料から形成された電極活性材料、又はモノリシック電極であってもよい。

【0118】

一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６のアノードに対応する電極構造１１０に使用される電極活性材料は、二次バッテリ１０２及び／又は電極アセンブリ１０６の充電中にキャリアイオンが電極活性材料に挿入されると拡張する材料を含む。例えば、電極活性材料は、二次バッテリの充電中に、キャリアイオンとのインターカレーション又はキャリアイオンとの合金化などによってキャリアイオンを受け入れるアノード活性材料を、電極活性材料の体積の増加を引き起こすのに十分な量で含んでもよい。例えば、一実施形態では、二次バッテリ活性材料は、電極１０２が放電状態から充電状態に充電されるときに、電極活性材料１モル当たり１モルを超えるキャリアイオンを受け入れる容量を有する材料を含んでもよい。更なる例として、電極活性材料は、電極活性材料１モル当たり１．５モル以上のキャリアイオン、例えば電極活性材料１モル当たり２．０モル以上のキャリアイオン、更には電極活性材料１モル当たり２．５モル以上のキャリアイオン、例えば電極活性材料１モル当たり３．５モル以上のキャリアイオンを受け入れる容量を有する材料を含んでもよい。電極活性材料が受け入れるキャリアイオンは、リチウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム、及びマグネシウムのうちの少なくとも１つであってもよい。かかる体積変化を提供するように拡張する電極活性材料の例としては、ケイ素（例えば、ＳｉＯ）、アルミニウム、スズ、亜鉛、銀、アンチモン、ビスマス、金、白金、ゲルマニウム、パラジウム、並びにそれらの合金及び化合物のうちの１つ以上が挙げられる。例えば、一実施形態では、電極活性材料は、粒子状ケイ素、粒子状酸化ケイ素、及びそれらの混合物のうちの１つ以上などの粒子状形態のケイ素含有材料を含んでもよい。更に別の実施形態では、電極活性材料は、より小さい又は更に無視できる体積変化を示す材料を含み得る。例えば、一実施形態では、電極活性材料は、グラファイトなどの炭素含有材料を含んでもよい。更に別の実施形態では、電極構造はリチウム金属の層を含み、これは電極電流コレクタとして機能することができ、その上に、充電プロセス中にキャリアイオンがリチウム金属層に移動することによって電極活性材料が堆積する。

【0119】

例示的なアノード活性電気活性材料としては、グラファイト及びソフト又はハードカーボンなどの炭素材料、又はリチウムと合金を形成することができる種々の金属、半金属、合金、酸化物及び化合物のいずれかが挙げられる。アノード材料を構成することができる金属又は半金属の具体例としては、グラファイト、スズ、鉛、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、ガリウム、ケイ素、Ｓｉ／Ｃ複合材料、Ｓｉ／グラファイトブレンド、ＳｉＯｘ、多孔質Ｓｉ、金属間Ｓｉ合金、インジウム、ジルコニウム、ゲルマニウム、ビスマス、カドミウム、アンチモン、銀、亜鉛、ヒ素、ハフニウム、イットリウム、リチウム、ナトリウム、グラファイト、炭素、チタン酸リチウム、パラジウム、及びそれらの混合物が挙げられる。１つの例示的な実施形態では、アノード活性材料は、アルミニウム、スズ、若しくはケイ素、又はそれらの酸化物、それらの窒化物、それらのフッ化物、若しくはそれらの他の合金を含む。別の例示的な実施形態では、アノード活性材料は、ケイ素、酸化ケイ素、又はそれらの合金を含む。

【0120】

更なる実施形態では、アノード活性材料は、リチウム金属、リチウム合金、炭素、石油コークス、活性炭、黒鉛、ケイ素化合物、スズ化合物、及びそれらの合金を含み得る。一実施形態では、アノード活性材料として、難黒鉛化性炭素、黒鉛系炭素などの炭素、Ｌｉ_ｘＦｅ_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ_ｘＷＯ_２（０≦ｘ≦１）、Ｓｎ_ｘＭｅ_１－ｘＭｅ′_ｙＯ_ｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ、Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期表の第１の族、第２の族及び第３の族に属する元素、ハロゲン、０＜ｘ≦１、１≦ｙ≦３、１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物、リチウム金属、リチウム合金、ケイ素系合金、スズ系合金、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｐｂ_２Ｏ_３、Ｐｂ_３Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＧｅＯ、ＧｅＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_４、Ｂｉ_２Ｏ_５などの金属酸化物、ポリアセチレンなどの導電性高分子、Ｌｉ－Ｃｏ－Ｎｉ系物質などが挙げられる。一実施形態では、アノード活性材料は、天然黒鉛、人造黒鉛などの結晶質黒鉛、及びソフトカーボン、ハードカーボンなどの非晶質炭素を含む炭素系活性材料を含み得る。アノード活性材料に適した炭素材料の他の例は、黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解炭素、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ、黒鉛化炭素繊維、及び石油又はコールタールピッチ由来コークスなどの高温焼結炭素を含み得る。一実施形態では、負極活性材料は、酸化スズ、硝酸チタン及びケイ素を含み得る。別の実施形態では、負極は、リチウム金属膜などのリチウム金属、又はリチウムとＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ａｌ及びＳｎからなる群から選択される１つ以上のタイプの金属との合金などのリチウム合金を含み得る。更に別の実施形態では、アノード活性材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｒａ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｓｉ合金、Ｓｎ合金、Ａｌ合金などのリチウムと合金化及び／又はインターカレートし得る金属化合物、ＳｉＯ_ｖ（０＜ｖ＜２）、ＳｎＯ_２、酸化バナジウム又はリチウムバナジウム酸化物などのリチウムイオンをドープ及び脱ドープすることができる金属酸化物、並びにＳｉ－Ｃ複合体又はＳｎ－Ｃ複合体などの金属化合物及び炭素材料を含む複合体を含み得る。例えば、一実施形態では、リチウムと合金化／インターカレートし得る材料は、リチウム、インジウム、スズ、アルミニウム、若しくはケイ素などの金属、又はそれらの合金、Ｌｉ_４／３Ｔｉ_５／３Ｏ_４又はＳｎＯなどの遷移金属酸化物、並びに人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コルク、メソカーボンマイクロビーズ（「ＭＣＭＢ」）、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、又は天然黒鉛などの炭素質材料であってもよい。更に別の実施形態では、負極活性材料は、ナトリウム又はマグネシウムなどのキャリアイオンに適した組成物を含み得る。例えば、一実施形態では、負極活性材料は、層状炭素質材料と、層状炭素質材料の層間に配設された式Ｎａ_ｘＳｎ_ｙ－ｚＭ_ｚの組成物とを含むことができ、Ｍは、Ｔｉ、Ｋ、Ｇｅ、Ｐ、又はそれらの組み合わせであり、０＜ｘ≦１５、１≦ｙ≦５、及び０≦ｚ≦１である。

【0121】

一実施形態では、負極活性材料は、炭素系材料、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、活性炭、炭素繊維、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維、カーボンナノチューブなどの導電性チューブ、フッ化炭素粉末、アルミニウム粉末、ニッケル粉末などの金属粉末、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、又はポリフェニレン誘導体などの導電性材料などの導電性材料及び／又は導電性助剤を更に含み得る。また、金属メッシュなどの金属繊維、銅、銀、ニッケル、及びアルミニウムなどの金属粉、又はポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料を用いてもよい。更に別の実施形態では、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン－ペルフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、フッ化ビニリデン－クロロトリフルオロエチレンコポリマー、エチレン－テトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン－ペンタフルオロプロピレンコポリマー、プロピレン－テトラフルオロエチレンコポリマー、エチレン－クロロトリフルオロエチレンコポリマー、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレンコポリマー、フッ化ビニリデン－ペルフルオロメチルビニルエーテル－テトラフルオロエチレンコポリマー、エチレン－アクリル酸コポリマーなどのうちの１つ以上のものなどの結合剤が提供されてもよく、単独又は混合物として使用されてもよい。

【0122】

例示的なカソード活性材料は、広範囲のカソード活性材料のいずれかを含む。例えば、リチウムイオンバッテリの場合、カソード活性材料は、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、遷移金属窒化物、リチウム－遷移金属酸化物、リチウム－遷移金属硫化物、及びリチウム－遷移金属窒化物から選択されるカソード材料を含むことができ、選択的に使用することができる。これらの遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、及び遷移金属窒化物の遷移金属元素は、ｄ殻又はｆ殻を有する金属元素を含み得る。かかる金属元素の具体例として、Ｓｃ、Ｙ、ランタノイド、アクチノイド、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕなどを挙げることができる。追加のカソード活性材料としては、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４、Ｌｉ（Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚ）Ｏ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｌｉ_２ＭｎＯ_４、Ｖ_２Ｏ_５、オキシ硫化モリブデン、リン酸塩、ケイ酸塩、バナジン酸塩、硫黄、硫黄化合物、酸素（空気）、Ｌｉ（Ｎｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚ）Ｏ_２、及びそれらの組み合わせが挙げられる。更に、カソード活性材料層のための化合物は、リチウム、コバルト及び酸素を含む化合物（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）、リチウム、マンガン及び酸素を含む化合物（例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）及びリチウム鉄及びリン酸塩を含む化合物（例えば、ＬｉＦｅＰＯ）などの金属酸化物又は金属リン酸塩を更に含むリチウム含有化合物を含み得る。一実施形態では、カソード活性材料は、リチウム酸化マンガン、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リン酸鉄リチウム、又は前述の酸化物の組み合わせから形成された複合酸化物のうちの少なくとも１つを含む。別の実施形態では、カソード活性材料は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２）など、又は１つ以上の遷移金属で置換された化合物、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_２－ｘＯ_４（ｘは０～０．３３）、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２などのリチウム酸化マンガン、リチウム銅酸化物（Ｌｉ_２ＣｕＯ_２）、ＬｉＶ_３Ｏ_８、ＬｉＦｅ_３Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｕ_２Ｖ_２Ｏ_７などの酸化バナジウム、ＬｉＮｉ_１－ｘＭ_ｘＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ又はＧａであり、ｘ＝０．０１～０．３）の化学式で表されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物、ＬｉＭｎ_２－ｘＭ_ｘＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ又はＴａ、ｘ＝０．０１～０．１）又はＬｉ_２Ｍｎ_３ＭＯ_８（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＺｎ）の化学式で表されるリチウムマンガン複合酸化物、Ｌｉの一部がアルカリ土類金属イオンで置換されたＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ジスルフィド化合物、Ｆｅ_２（ＭｏＯ_４）_３などのうちの１つ以上を含み得る。一実施形態では、カソード活性材料は、式Ｌｉ_１＋ａＦｅ_１－ｘＭ’_ｘ（ＰＯ_４－ｂ）Ｘ_ｂのオリビン結晶構造を有するリチウム金属リン酸塩を含むことができ、Ｍ’は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｚｎ、及びＹから選択される少なくとも１つであり、Ｘは、Ｆ、Ｓ、及びＮから選択される少なくとも１つであり、－０．５≦ａ≦＋０．５、０≦ｘ≦０．５、及び０≦ｂ≦０．１であり、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｌｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）ＰＯ_４、Ｌｉ（Ｆｅ，Ｃｏ）ＰＯ_４、Ｌｉ（Ｆｅ，Ｎｉ）ＰＯ_４などのうちの少なくとも１つである。一実施形態において、カソード活性材料は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_１－ｙＣｏ_ｙＯ_２、ＬｉＣｏ_１－ｙＭｎ_ｙＯ_２、ＬｉＮｉ_１－ｙＭｎ_ｙＯ_２（０≦ｙ≦１）、Ｌｉ（Ｎｉ_ａＣｏ_ｂＭｎ_ｃ）Ｏ_４（０＜ａ＜２、０＜ｂ＜２、０＜ｃ＜２、及びａ＋ｂ＋ｃ＝２）、ＬｉＭｎ_２－ｚＮｉ_ｚＯ_４、ＬｉＭｎ_２－ｚＣｏ_ｚＯ_４（０＜ｚ＜２）、ＬｉＣｏＰＯ_４及びＬｉＦｅＰＯ_４のうちの少なくとも１つ、又はそれらの２つ以上の混合物を含む。

【0123】

更に別の実施形態では、カソード活性材料は、元素硫黄（Ｓ８）、硫黄系化合物又はそれらの混合物を含み得る。硫黄系化合物としては、具体的には、Ｌｉ_２Ｓ_ｎ（ｎ≧１）、有機硫黄化合物、炭素－硫黄ポリマー（（Ｃ_２Ｓ_ｘ）_ｎ：ｘ＝２．５～５０、ｎ≧２）などが挙げられる。更に別の実施形態では、カソード活性材料は、リチウム及びジルコニウムの酸化物を含み得る。

【0124】

更に別の実施形態では、カソード活性材料は、リチウムと、コバルト、マンガン、ニッケル、又はそれらの組み合わせなどの金属とのうちの少なくとも１つの複合酸化物を含むことができ、使用することができ、その例は、Ｌｉ_ａＡ_１－ｂＭ_ｂＤ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０≦ｂ≦０．５）、Ｌｉ_ａＥ_１－ｂＭ_ｂＯ_２－ｃＤ_ｃ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、及び０≦ｃ≦０．０５）、ＬｉＥ_２－ｂＭ_ｂＯ_４－ｃＤ_ｃ（０≦ｂ≦０．５、及び０≦ｃ≦０．０５）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｃｏ_ｂＭ_ｃＤ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ≦２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｃｏ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｃｏ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｍｎ_ｂＭ_ｃＤ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ≦２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｍｎ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｍｎ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＥ_ｃＧ_ｄＯ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．５、及び０．００１≦ｄ≦０．１）、Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＣｏ_ｃＭｎ_ｄＧｅＯ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．５、０≦ｄ≦０．５、及び０．００１≦ｅ≦０．１）、Ｌｉ_ａＮｉＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、Ｌｉ_ａＣｏＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、Ｌｉ_ａＭｎＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、Ｌｉ_ａＭｎ_２Ｇ_ｂＯ_４（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、ＱＯ_２、ＱＳ_２、ＬｉＱＳ_２、Ｖ_２Ｏ_５、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＸ’Ｏ_２、ＬｉＮｉＶＯ_４、Ｌｉ_{（３－ｆ）}Ｊ_２（ＰＯ_４）_３（０≦ｆ≦２）、Ｌｉ_{（３－ｆ）}Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３（０≦ｆ≦２）、及びＬｉＦｅＰＯ_４である。上記式において、Ａは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、又はそれらの組み合わせであり、Ｍは、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｖ、希土類元素、又はそれらの組み合わせであり、Ｄは、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｐ、又はそれらの組み合わせであり、Ｅは、Ｃｏ、Ｍｎ、又はそれらの組み合わせであり、Ｘは、Ｆ、Ｓ、Ｐ、又はそれらの組み合わせであり、Ｇは、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｒ、Ｖ、又はそれらの組み合わせであり、Ｑは、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、又はそれらの組み合わせであり、Ｘ’は、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｓｃ、Ｙ、又はそれらの組み合わせであり、Ｊは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、又はそれらの組み合わせである。例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_ｘＯ_２ｘ（ｘ＝１又は２）、ＬｉＮｉ_１－ｘＭｎ_ｘＯ_２ｘ（０＜ｘ＜１）、ＬｉＮｉ_{１－ｘ－ｙ}Ｃｏ_ｘＭｎ_ｙＯ_２（０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５）、又はＦｅＰＯ_４などを用いることができる。一実施形態では、カソード活性材料は、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化マンガン、リチウム酸化マンガン、又はリン酸鉄リチウムなどのリチウム化合物、ニッケル硫化物、銅硫化物、硫黄、鉄酸化物、又はバナジウム酸化物のうちの少なくとも１つを含む。

【0125】

一実施形態では、カソード活性材料は、ＮａＦｅＯ_２、ＮａＭｎＯ_２、ＮａＮｉＯ_２、又はＮａＣｏＯ_２などの式ＮａＭ^１ _ａＯ_２の酸化物、又は式ＮａＭｎ_１－ａＭ^１ _ａＯ_２によって表される酸化物（Ｍ^１は少なくとも１つの遷移金属元素であり、０≦ａ＜１）のうちの少なくとも１つなどのナトリウム含有物質を含み得る。代表的な正極活性材料としては、Ｎａ［Ｎｉ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２、Ｎａ_２／３［Ｆｅ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２など、Ｎａ_０．４４Ｍｎ_１－ａＭ^１ _ａＯ_２で表される酸化物、Ｎａ_０．７Ｍｎ_１－ａＭ^１ _ａＯ_２．０５ａｎ（Ｍ^１は少なくとも１つの遷移金属元素であり、０≦ａ＜１）で表される酸化物、Ｎａ_６Ｆｅ_２Ｓｉ_１２Ｏ_３０又はＮａ_２Ｆｅ_５Ｓｉ_１２ＯとしてのＮａ_ｂＭ^２ _ｃＳｉ_１２Ｏ_３０（Ｍ^２は少なくとも１つの遷移金属元素であり、２≦ｂ≦６、及び２≦ｃ≦５）で表される酸化物、Ｎａ_２Ｆｅ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８又はＮａ_２ＭｎＦｅＳｉ_６Ｏ_１８などのＮａ_ｄＭ^３ _ｅＳｉ_６Ｏ_１８（Ｍ^３は少なくとも１つの遷移金属元素、３≦ｄ≦６、及び１≦ｅ≦２）で表される酸化物、Ｎａ_２ＦｅＳｉＯ_６などのＮａ_ｆＭ^４ _ｇＳｉ_２Ｏ_６（Ｍ^４は遷移金属元素、マグネシウム（Ｍｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）から選択される少なくとも１つの元素、１≦ｆ≦２、及び１≦ｇ≦２）で表される酸化物、ＮａＦｅＰＯ_４、Ｎａ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_４Ｃｏ_３（ＰＯ_４）_２Ｐ_２Ｏ_７などのリン酸塩、ＮａＦｅＢＯ_４又はＮａ_３Ｆｅ_２（ＢＯ_４）_３などのホウ酸塩、Ｎａ_３ＦｅＦ_６又はＮａ_２ＭｎＦ_６などのＮａ_ｈＭ^５Ｆ_６（Ｍ^５は少なくとも１つの遷移金属元素、２≦ｈ≦_３）で表されるフッ化物、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２Ｆ_３、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２ＦＯ_２などのフルオロリン酸塩などが挙げられる。正極活性材料は、前述したものに限定されず、好適な正極活性材料は、当該技術分野で使用されるものであるならば、いずれも使用可能である。一実施形態では、正極活性材料は、好ましくは、ＮａＭｎＯ_２、Ｎａ［Ｎｉ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２及びＮａ_２／３［Ｆｅ_１／２Ｍｎｓ_１／２］Ｏ_２などの層状型酸化物カソード材料、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３及びＮａ_４Ｃｏ_３（ＰＯ_４）_２Ｐ_２Ｏ_７などのリン酸塩カソード、又はＮａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２Ｆ_３及びＮａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２ＦＯ_２のようなフルオロリン酸塩カソードを含む。

【0126】

一実施形態では、電極電流コレクタは、負極電流コレクタを含むことができ、金属材料などの好適な伝導性材料を含み得る。例えば、一実施形態では、負極電流コレクタは、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、パラジウム、焼成炭素、か焼炭素、インジウム、鉄、マグネシウム、コバルト、ゲルマニウム、リチウム、炭素、ニッケル、チタン、銀で表面処理された銅又はステンレス鋼の材料、アルミニウム－カドミウム合金、及び／又はそれらの他の合金のうちの少なくとも１つを含み得る。別の例として、一実施形態では、負極電流コレクタは、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅又はステンレス鋼の炭素による表面処理材料、ニッケル、チタン、銀、アルミニウム－カドミウム合金、及び／又はそれらの他の合金のうちの少なくとも１つを含む。一実施形態では、負極電流コレクタは、銅及びステンレス鋼のうちの少なくとも１つを含む。

【0127】

一実施形態では、対向電極電流コレクタは、正極電流コレクタを備えることができ、金属材料などの好適な伝導性材料を備えることができる。一実施形態では、電極電流コレクタは、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、焼結炭素、炭素、ニッケル、チタン、銀、及び／又はそれらの合金によるアルミニウム又はステンレス鋼の表面処理材料のうちの少なくとも１つを含む。一実施形態では、電極電流コレクタはアルミニウムを含む。

【0128】

更に別の実施形態では、カソード活性材料は、導電助剤及び／又は結合剤のうちの１つ以上を更に含むことができ、これは、例えば、本明細書のアノード活性材料について説明される導電助剤及び／又は結合剤のうちのいずれかであってもよい。

【0129】

特定の実施形態によれば、電気絶縁性セパレータ層１３０は、電極構造１１０の集合体の各部材を対向電極構造１１２の集合体の各部材から電気的に絶縁することができる。電気絶縁性セパレータ層は、電気的短絡を防止すると同時に、電気化学セル内の電流の通過中に回路を閉じるのに必要なイオン電荷キャリアの輸送も可能にするように設計される。一実施形態では、電気絶縁性セパレータ層は微孔質であり、電解質、例えば非水性液体又はゲル電解質が浸透している。あるいは、電気絶縁性セパレータ層は、固体電解質、すなわち、固体イオン伝導体を含んでもよく、これは、バッテリ内のセパレータ及び電解質の両方として機能することができる。

【0130】

特定の実施形態では、電気絶縁性セパレータ層１３０は、典型的には、非水性電解質を浸透させることができる微孔質セパレータ材料を含み、例えば、一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、少なくとも５０Å、より典型的には約２，５００Åの範囲の直径、及び約２５％～約７５％の範囲、より典型的には約３５～５５％の範囲の多孔率を有する細孔を含む。更に、微孔質セパレータ材料に非水性電解質を浸透させて、電極及び対向電極の集合体の隣接する部材間のキャリアイオンの伝導を可能にし得る。特定の実施形態では、例えば、微孔質セパレータ材料の多孔率を無視すると、充電又は放電サイクル中のイオン交換のための電極構造１１０集合体の部材と対向電極構造１１２集合体の最も近い部材（複数可）（すなわち、「隣接対」）との間の電気絶縁性セパレータ材料の少なくとも７０体積％は、微孔質セパレータ材料であり、別の言い方をすれば、微孔質セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極１１２の構造集合体の最も近い部材との間の電気絶縁性材料の少なくとも７０体積％を構成する。

【0131】

一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、粒子状材料及び結合剤を含み、少なくとも約２０体積％の多孔率（空隙率）を有する。微孔質セパレータ材料の細孔は、少なくとも５０Åの直径を有し、典型的には約２５０～２，５００Åの範囲内に入る。微孔質セパレータ材料は、典型的には、約７５％未満の多孔率を有する。一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、少なくとも約２５体積％の多孔率（空隙率）を有する。一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、約３５～５５％の多孔率を有する。

【0132】

微孔質セパレータ材料用の結合剤は、広範囲の無機又はポリマー材料から選択することができる。例えば、一実施形態では、結合剤は、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロプロペンなどを含有するモノマーから誘導されるフルオロポリマーなどの有機ポリマー材料であってもよい。別の実施形態では、結合剤は、種々の分子量及び密度の範囲のいずれかを有するポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリブテンなどのポリオレフィンである。別の実施形態では、結合剤は、エチレン－ジエン－プロペンターポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリアセタール、及びポリエチレングリコールジアクリレートからなる群から選択される。別の実施形態では、結合剤は、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、スチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリアクリルアミド、ポリビニルエーテル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル及びポリエチレンオキシドからなる群から選択される。別の実施形態では、結合剤は、アクリレート、スチレン、エポキシ、及びシリコーンからなる群から選択される。他の好適な結合剤は、ポリフッ化ビニリデン－コ－ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン－コ－トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン－コ－酢酸ビニル、ポリエチレンオキシド、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン、カルボキシメチルセルロース、アクリロニトリル－スチレン－ブタジエンコポリマー、ポリイミド又はそれらの混合物から選択されてもよい。更に別の実施形態では、結合剤は、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン－トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンオキシド、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン、カルボキシルメチルセルロース、アクリロニトリルスチレンブタジエンコポリマー、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンナフタレン、及び／又はそれらの組み合わせのいずれかから選択されてもよい。別の実施形態では、結合剤は、前述のポリマーのうちの２つ以上のコポリマー又はブレンドである。

【0133】

微孔質セパレータ材料に含まれる粒子状材料はまた、広範囲の材料から選択されてもよい。概して、かかる材料は、動作温度で比較的低い電子及びイオン伝導性を有し、微孔質セパレータ材料に接触するバッテリ電極又は電流コレクタの動作電圧下で腐食しない。例えば、一実施形態では、粒子材料は、１×１０^－４Ｓ／ｃｍ未満のキャリアイオン（例えば、リチウム）の伝導率を有する。更なる例として、一実施形態では、粒子状材料は、１×１０^－５Ｓ／ｃｍ未満のキャリアイオン伝導率を有する。更なる例として、一実施形態では、粒子状材料は、１×１０^－６Ｓ／ｃｍ未満のキャリアイオン伝導率を有する。例えば、一実施形態では、粒子状材料は、ケイ酸塩、リン酸塩、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、及び水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物からなる群から選択される無機材料である。例示的な粒子状材料としては、粒子状ポリエチレン、ポリプロピレン、ＴｉＯ_２－ポリマー複合体、シリカエアロゲル、ヒュームドシリカ、シリカゲル、シリカヒドロゲル、シリカキセロゲル、シリカゾル、コロイド状シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、カオリン、タルク、珪藻土、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、又はそれらの組み合わせが挙げられる。例えば、一実施形態では、粒子状材料は、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＢＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｇｅ_３Ｎ_４などの粒子状酸化物又は窒化物を含む。例えば、Ｐ．Ａｒｏｒａ ａｎｄ Ｊ．Ｚｈａｎｇ，“Ｂａｔｔｅｒｙ Ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ“Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ ２００４，１０４，４４１９－４４６２を参照されたい。他の好適な粒子は、ＢａＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘＺｒ_１－ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ_３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ハフニア（ＨｆＯ_２）、ＳｒＴｉＯ_３、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＳｉＣ又はそれらの混合物を含み得る。一実施形態では、粒子状材料は、約２０ｎｍ～２マイクロメートル、より典型的には２００ｎｍ～１．５マイクロメートルの平均粒径を有する。一実施形態では、粒子状材料は、約５００ｎｍ～１マイクロメートルの平均粒径を有する。

【0134】

更に別の実施形態では、電気絶縁性セパレータ１３０は、例えば固体バッテリにおけるように、固体電解質を含む。概して言えば、固体電解質は、液体又はゲル電解質の添加を必要とすることなく、キャリアイオンの輸送を促進することができる。特定の実施形態によれば、固体電解質が提供される場合、固体電解質は、それ自体、電極間に絶縁を提供し、それを通したキャリアイオンの通過を可能にすることが可能であってもよく、構造に浸透する液体電解質の添加を要求しなくてもよい。

【0135】

一実施形態では、二次バッテリ１０２は、有機液体電解質、無機液体電解質、水性電解質、非水性液体電解質、固体ポリマー電解質、固体セラミック電解質、固体ガラス電解質、ガーネット電解質、ゲルポリマー電解質、無機固体電解質、溶融型無機電解質などのいずれかであり得る電解質を含み得る。液体電解質の有無にかかわらず、電気絶縁性セパレータ１３０の他の配置及び／又は構成も提供され得る。一実施形態では、固体電解質は、電気絶縁を提供することができると同時に、それを通してキャリアイオンを伝導することもできるセラミック又はガラス材料を含み得る。イオン伝導性材料の例としては、ガーネット材料、硫化物ガラス、リチウムイオン伝導性ガラスセラミック、又はリン酸塩セラミック材料を挙げることができる。一実施形態では、固体ポリマー電解質は、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）系、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）系、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ＬｉＰＯＮ（リチウムリン酸窒化物）、及びポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）系ポリマー又はそれらのコポリマーから形成されるポリマーのいずれかを含み得る。別の実施形態では、Ｌｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５のうちの少なくとも１つなどのリチウム及び／又はリンのうちの少なくとも１つ、及び／又はＳｉＳ_２、ＧｅＳ_２、Ｌｉ_３ＰＳ_４、Ｌｉ_４Ｐ_２Ｓ_７、Ｌｉ_４ＳｉＳ_４、Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５、及び５０Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、５０Ｌｉ_３ＢＯ_３、及び／又はＢ_２Ｓ_３などの他の硫化物を含む硫化物系固体電解質などの硫化物系固体電解質を提供することができる。固体電解質の更に他の実施形態は、Ｌｉ_３Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ_５ＮＩ_２、Ｌｉ_３Ｎ－ＬｉＩ－ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ_４、ＬｉＳｉＯ_４－ＬｉＩ－ＬｉＯＨ、Ｌｉ_２ＳｉＳ_３、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４－ＬｉＩ－ＬｉＯＨ、及びＬｉ_３ＰＯ_４－Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２、Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５－Ｌ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｓ－Ｇａ_２Ｓ_３－ＧｅＳ_２、Ｌｉ_２Ｓ－Ｓｂ_２Ｓ_３－ＧｅＳ_２、Ｌｉ_３．２５－Ｇｅ_０．２５－Ｐ_０．７５Ｓ_４、（Ｌａ、Ｌｉ）ＴｉＯ_３（ＬＬＴＯ）、Ｌｉ_６Ｌａ_２ＣａＴａ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_６Ｌａ_２ＡＮｂ_２Ｏ_１２（Ａ＝Ｃａ、Ｓｒ）、Ｌｉ_２Ｎｄ_３ＴｅＳｂＯ_１２、Ｌｉ_３ＢＯ_２．５Ｎ_０．５、Ｌｉ_９ＳｉＡｌＯ_８、Ｌｉ_１＋ｘＡｌ_ｘＧｅ_２－ｘ（ＰＯ_４）_３（ＬＡＧＰ）、Ｌｉ_１＋ｘＡｌ_ｘＴｉ_２－ｘ（ＰＯ_４）_３（ＬＡＴＰ）、Ｌｉ_１＋ｘＴｉ_２－ｘＡｌ_ｘＳｉ_ｙ（ＰＯ_４）_３－ｙ、ＬｉＡｌ_ｘＺｒ_２－ｘ（ＰＯ_４）_３、ＬｉＴｉ_ｘＺｒ_２－ｘ（ＰＯ_４）_３などのリチウム（Ｌｉ）の窒化物、ハロゲン化物、及び硫酸塩を含み得る。固体電解質の更に他の実施形態は、例えば、その全体が本明細書に組み込まれる米国特許第１０，３６１，４５５号に記載されているようなガーネット材料を含み得る。一実施形態では、ガーネット固体電解質は、一般式Ｘ_３Ｙ_２（ＳｉＯ_４）_３を有するネソケイ酸塩であり、Ｘは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、又はＭｎなどの二価カチオンであってもよく、又はＹは、Ａｌ、Ｆｅ、又はＣｒなどの三価カチオンであってもよい。

【0136】

組み立てられたエネルギー貯蔵デバイスの一実施形態によれば、電気絶縁性セパレータは、二次バッテリ電解質としての使用に適した非水電解質が浸透した微孔質セパレータ材料を含む。典型的には、非水性電解質は、有機溶媒及び／又は溶媒混合物中に溶解されたリチウム塩及び／又は塩の混合物を含む。例示的なリチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣｌ、及びＬｉＢｒなどの無機リチウム、並びにＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３、ＬｉＮＳＯ_２ＣＦ_３、ＬｉＮＳＯ_２ＣＦ_５、ＬｉＮＳＯ_２Ｃ_４Ｆ_９、ＬｉＮＳＯ_２Ｃ_５Ｆ_１１、ＬｉＮＳＯ_２Ｃ_６Ｆ_１３、及びＬｉＮＳＯ_２Ｃ_７Ｆ_１５などの有機リチウム塩などが挙げられる。更に別の例として、電解質は、例えば、ＮａＣｌＯ_４、ＮａＰＦ_６、ＮａＢＦ_４、ＮａＣＦ_３ＳＯ_３、ＮａＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＮａＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＮａＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３のうちの任意の１つ以上など、その中に溶解されたナトリウムイオンを含み得る。マグネシウム及び／又はカリウムの塩も同様に提供することができる。例えば、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）、臭化マグネシウム（ＭｇＢｒ_２）、又はヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）などのマグネシウム塩、及び／又は、過塩素酸マグネシウム（Ｍｇ（ＣｌＯ_４）_２）、硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ_３）_２）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）、テトラフルオロホウ酸マグネシウム（Ｍｇ（ＢＦ_４）_２）、テトラフェニルホウ酸マグネシウム（Ｍｇ（Ｂ（Ｃ_６Ｈ_５）_４）_２、ヘキサフルオロリン酸マグネシウム（Ｍｇ（ＰＦ_６）_２）、ヘキサフルオロヒ酸マグネシウム（Ｍｇ（ＡｓＦ_６）_２）、パーフルオロアルキルスルホン酸マグネシウム（（Ｍｇ（Ｒ_ｆ１ＳＯ_３）_２）、Ｒ_ｆ１はパーフルオロアルキル基）、マグネシウムパーフルオロアルキルスルホニルイミド（Ｍｇ（（Ｒ_ｆ２ＳＯ_２）_２Ｎ）_２、Ｒ_ｆ２はパーフルオロアルキル基）、マグネシウムヘキサアルキルジシラジド（（Ｍｇ（ＨＲＤＳ）_２）、Ｒはアルキル基）からなる群から選択される少なくとも１つであり得るマグネシウム塩が提供されてもよい。リチウム塩を溶解する有機溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、及び鎖状エーテル類が挙げられる。環状エステルの具体例としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ－ブチロラクトン、ビニレンカーボネート、２－メチル－γ－ブチロラクトン、アセチル－γ－ブチロラクトン、及びγ－バレロラクトンが挙げられる。鎖状エステルの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸アルキル、マロン酸ジアルキル、及び酢酸アルキルが挙げられる。環状エーテル類の具体例としては、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３－ジオキソラン、アルキル－１，３－ジオキソラン、及び１，４－ジオキソランが挙げられる。鎖状エーテルの具体例としては、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、及びテトラエチレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。

【実施例】

【0137】

以下の非限定的な例は、図１４Ａ～図２６を参照して、本発明の態様を更に例示するために提供される。以下の例に開示される技術は、本発明者らが本発明の実施において良好に機能することを見出したアプローチを表し、したがって、その実施のための様式の例を構成すると考えられ得ることが、当業者によって理解されるべきである。しかしながら、当業者は、本開示に照らして、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、開示される特定の実施形態において多くの変更を行うことができ、依然として同様又は類似の結果を得ることができることを理解すべきである。

【0138】

充電受け入れ及び放電率能力試験プロトコル
セルのＣレートは、０．１Ｃで測定されたサイクル１の容量を使用して決定された。充電受け入れ試験に使用されたプロトコルは、以下の通りであった。標準的な０．３３Ｃサイクリングプロトコルを２５サイクル使用した後、指定された充電Ｃレートを所与のサイクルに入力した。充電受け入れ試験のために、２サイクル毎に、０．０４Ｃの電流カットオフを使用する、４．２Ｖの充電電圧のトップでの定電圧ステップを有する標準０．３３Ｃ定電流充電、続いて充電のトップでの５分間の休止、続いて２．５Ｖの電圧カットオフを有する０．３３Ｃ定電流放電、続いて充電のボトムでの５分間の休止を使用した。次いで、各交互サイクルは、以下を含む充電率を使用した。１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃ、５Ｃ、６Ｃ、７Ｃ、８Ｃ、９Ｃ、又は１０Ｃであり、他の点では同じプロトコル、すなわち、指定されたＣレートでの定電流充電、続いて０．０４Ｃの電流カットオフで充電のトップ４．２Ｖでの定電圧保持、続いて充電のトップでの５分間の休止、続いて２．５Ｖの電圧カットオフでの０．３３Ｃの定電流放電である。次いで、放電率試験のために、０．３３Ｃの定電流放電を特定のレート、すなわち４Ｃまでの放電に置き換えたことを除いて、同じセルを使用して、上記の標準プロトコルを使用してセルを放電させた。連続サイクルを使用して、電流を傾斜させ、０．２Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃの放電率を含んだ。

【0139】

以下の例は、ＥＸＰ４０４９（約５３０Ｗｈ／Ｌ）から充電及び放電率能力試験並びに高レートサイクル試験のために転用されたバッテリを提供した。これらのセルは、３．６ｍＡｈ／ｃｍ^２ＮＭＣ６２２電極を使用し、これは、９６．４重量％の活性材料、３．２ｇ／ｃｃの密度、及びＰＯＲ型ＳｉＯ_ｘアノードを有し、これは、２．５～４．２Ｖのセルカットオフ電圧を使用して形成した後、８０％の緩衝液及び標的２６％のアノード形成多孔率で平衡化した。

【0140】

実施例１－充電率能力
表１及び表２は、充電率、放電率、アンペア時の単位での定電流充電ステップ（ＣＣ）容量、充電のセルトップでの定電圧充電ステップ（ＣＶ）容量、及び充電容量の＞８０％で最初に記録された時間を示している。良好な再現性が、２つのセル（表１に示されるようなＴＭ４０１４２及び表２に示されるようなＴＭ３９７１３）を用いて示され、１０Ｃ（２．５３アンペア）の最大試験レートは、８０％ＳＯＣまで５．２分に近づいた。

【表1】

【表2】

【0141】

表１及び表２を支持する際に、ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２についての電流（Ａ）及び電圧（Ｖ）対時間（分）プロットを、図１４Ａ～図１４Ｃに更に示した。これらのプロットは、充電率１Ｃ～１０Ｃに対する相対的なＣＣ及びＣＶステップ時間、並びにＣＣ及びＣＶステップに使用される電流を示している。図１９は、ＮＭＣ－６２２セルを使用した種々のＣレートでのＳＯＣ対サイクルタイム及び充電時間のプロットを示し、図２０は、結果を要約している。更に、図２６に示されるように、６Ｃの充電率で、６００サイクル超が、最小の容量損失（約５％）で達成された。

【0142】

実施例２－放電率能力
表３及び表４は、比較のために０．１Ｃ基準サイクル５２及び０．２Ｃ基準サイクル５３に対して正規化された放電率を示す（＊サイクル５２は、ＤＯＥ標準基準プロトコルに従って、１０％ＳＯＣ毎に１Ｃ放電パルス及び０．７５Ｃ充電パルスを含んだ）。また、充電率、放電率（Ｃ／２５ ＣＶステップ）及び放電容量もアンペア時の単位で示されている。試験した最大４Ｃ放電率は、Ｃ／１０容量に正規化した場合、およそ８８％であることが分かった。

【表3】

【表4】

【0143】

図１５Ａ～図１５Ｄは、示されたサイクルについてのＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２についての電流（Ａ）及び電圧（Ｖ）対時間（分）プロットを有する表３及び表４についての支持データを提供する。図１６は、容量の関数としての温度プロファイルとともに、Ｃ／５～４Ｃの範囲の放電率を有する同じ２つのセルについてのサイクル５３～５８からの放電電圧曲線を示している。これらのセルで観察された放電率能力は、ＢＡＳＦから入手したＮＭＣ ６２２材料の基本レート能力によって予想されるものを超えていた。セルの表面上に直接配置された熱電対を使用して、ＳＯＣの関数として表面温度を監視し、充電底近くで４Ｃレートで表面が５０℃を超えることを示した。３０℃の試験チャンバ設定点と比較して上昇したセル温度は、１Ｃ以上のレートでのレート能力の増加の原因である可能性が高く、製造業者の仕様書から室温で１Ｃで約９０％であると予想された。

【0144】

図１６は、表３及び表４に記載されるように、Ｃ／２５ ＣＶステップでの全てのサイクルにおいて、標準Ｃ／３充電率でＣ／５～４Ｃ放電率で試験されたレートを用いた、示されたサイクルについてのセルＴＭ３９７１３（左）及びＴＭ４０１４２（右）についてのセル電圧（Ｖ）及びセル温度（℃）対容量（Ａｈ）を示している。

【0145】

放電容量及び平均放電電圧を表５において比較したところ、３つのセル（ＴＭ３９７１３、ＴＭ４０１４２及び参照セルＴＭ３６７２１）全てについて同様の値を示し、ＴＭ３９７１３及びＴＭ４０１４２は、表１に示すサイクルの間、１０Ｃまでの充電受け入れ試験後に損傷を受けなかったことが示唆された。

【表5】

【0146】

実施例３－高レートサイクル寿命安定性
図１７は、ＥＸＰ４０４９型セルＴＭ３９０５９及びＴＭ４０１３６のサイクル数に対するセル容量（Ａｈ）、平均放電電圧（Ｖ）、及び平均充電電圧と平均放電電圧との間の差ＤｅｌｔａＡｖｅＣｅｌｌ＿Ｖ（Ｖ）を示している。サイクル５～２９では、Ｃ／３充電及び放電率を使用し、充電のトップでＣ／２５ ＣＶステップを用いた。サイクル３２以上では、６Ｃ充電ステップ（Ｃ／２５ ＣＶステップを伴う）及び１Ｃ放電ステップが、前述の電流パルスルーチンを伴う標準米国エネルギー省定義試験プロトコルとともに、標準Ｃ／３基準サイクルが使用された５０サイクル間隔を除いて、サイクル毎に使用された。

【0147】

図２１は、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた６Ｃ／１Ｃ充電／放電率でサイクルされたセル（ＣｅｌｌＩｎｔ＝３９０５９及びＣｅｌｌＩｎｔ＝４０１３６）と比較した、Ｃ／２５ ＣＶステップを用いた０．３３Ｃ／０．３３Ｃ充電／放電率を使用してサイクルされたセル（ＣｅｌｌＩｎｔ＝３２２６６）を示し、サイクル数に対してプロットされた放電容量、平均放電電圧、平均充電電圧と平均放電電圧との差ＤｅｌｔａＡｖｅＣｅｌｌ＿Ｖ、及び正規化容量保持（サイクル３２を基準として使用）を含む。５０サイクル毎に、１Ｃ放電パルス及び０．７５Ｃ充電パルスを有するＣ／１０放電を使用するＤＯＥ定義診断サイクルと、標準０．３３Ｃ／０．３３Ｃ診断サイクル（図示せず）と、を有する。

【0148】

セルＴＭ３９０５９及びＴＭ４０１３６は両方とも、６Ｃ充電及び１Ｃ放電試験プロトコルを使用して、＞３５０サイクルで安定かつ再現可能な性能を示した。図１８Ａ～図１８Ｂは、サイクル４０とサイクル１８０との間の１０サイクル毎のアンペア単位の電流及び温度対容量とともに、同一セルの充電及び放電電圧プロファイルを示している。両方のセルは、充電プロファイル中に有意に上昇した温度を示し、温度は、サイクル４０での充電のトップ近くで５８℃を超えた。この最高温度は、サイクル１８０の充電のトップ近くで５７℃近くまで低下した。３０℃の試験チャンバ内のストレスの多い試験条件から生じる高温は、標準Ｃ／３サイクリング試験と比較して、サイクル寿命及び安定性に悪影響を及ぼした。

【0149】

図２２～図２６は、本開示の実施形態による構造で達成可能な充電率の更なる例を提供する。

【0150】

以下の実施形態は、本開示の態様を例示するために提供されるが、実施形態は、限定することを意図するものではなく、他の態様及び／又は実施形態も提供され得る。

【0151】

実施形態１．二次バッテリ用電極アセンブリであって、
電極アセンブリは、仮想三次元デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸にそれぞれ対応する互いに垂直な横軸、長手方向軸、及び縦軸と、長手方向に互いに分離された対向する長手方向端面と、電極アセンブリの長手方向軸Ａ_ＥＡを囲み、第１の長手方向端面及び第２の長手方向端面を接続する側面と、を有し、側面は、長手方向軸の対向する縦方向側の縦方向に互いに分離された対向する縦方向面、長手方向軸の対向する横方向側の横方向に互いに分離された対向する横方向面を有し、対向する長手方向面は、合計表面積Ｌ_ＳＡを有し、対向する横方向面は、合計表面積Ｔ_ＳＡを有し、対向する縦方向面は、合計表面積Ｖ_ＳＡを有し、
電極アセンブリは、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体を更に含み、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体の部材は、長手方向に沿って交互の順序で配置される、電極アセンブリ。
実施形態２．電極構造集合体の部材は、電極活性材料層に隣接する電極電流コレクタを備え、電極活性材料層は、対向する横方向端部を備え、対向電極構造集合体の部材は、対向電極活性材料層に隣接する対向電極電流コレクタを備え、対向電極活性材料層は、対向する横方向端部を備える、実施形態１に記載の電極アセンブリ。
実施形態３．電極アセンブリは、単位セルの集合体を備え、単位セル集合体の各部材は、長手方向に直列に積層された、電極電流コレクタの単位セル部分と、電極活性材料層と、電気絶縁性セパレータと、対向電極活性材料層と、対向電極電流コレクタの単位セル部分と、を備える、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態４．電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離された対向する電極電流コレクタ表面を有し、対向電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離された対向する対向電極電流コレクタ表面を有し、対向する電極電流コレクタ表面のうちの１つは、電極活性材料層で被覆された被覆領域と、電極活性材料層を有しない非被覆領域と、を備え、非被覆領域は、電極電流コレクタの横方向端部のうちの１つの近傍にある、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態５．電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離される対向する電極電流コレクタ表面を有し、対向電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離される対向する対向電極電流コレクタ表面を有し、対向する対向電極電流コレクタ表面のうちの１つは、対向電極活性材料層で被覆される被覆領域と、対向電極活性材料層を有しない非被覆領域と、を備え、非被覆領域は、対向電極電流コレクタの横方向端部のうちの１つの近傍にある、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態６．電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離された対向する電極電流コレクタ表面を有し、対向電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離された対向する対向電極電流コレクタ表面を有し、対向電極電流コレクタ表面の各々は、電極活性材料層で被覆された被覆領域と、電極活性材料層を有しない非被覆領域と、を備え、非被覆領域は、電極電流コレクタの横方向端部のうちの１つの近傍にある、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態７．電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離される対向する電極電流コレクタ表面を有し、対向電極電流コレクタは、長手方向に互いに分離される対向する対向電極電流コレクタ表面を有し、対向する対向電極電流コレクタ表面の各々は、対向電極活性材料層で被覆される被覆領域と、対向電極活性材料層を有しない非被覆領域と、を備え、非被覆領域は、対向電極電流コレクタの横方向端部のうちの１つの近傍にある、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態８．電極構造集合体の部材は、電極活性材料層に隣接する電極電流コレクタを備え、電極活性材料層は、対向する横方向端部を備え、対向電極構造集合体の部材は、対向電極活性材料層に隣接する対向電極電流コレクタを備え、対向電極活性材料層は、対向する横方向端部を備え、
電極構造集合体の各部材は、隣接する電極活性材料層によって部分的に被覆された電極電流コレクタを備え、電極電流コレクタは、（ｉ）隣接する電極活性材料層によって被覆され、隣接する電極活性材料層の対向する第１及び第２の横方向端部の間に延在する電極電流コレクタ本体領域と、（ｉｉ）電極電流コレクタの第１又は第２の横方向端部上の電極電流コレクタ端部領域と、を有し、電極電流コレクタ端部領域は、電極電流コレクタ端部領域と同じ横方向側にある隣接する電極活性材料層の第１又は第２の横方向端部によって境界付けられ、第１又は第２の横方向端部を越えて延在する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態９．電極構造集合体の部材は、電極活性材料層に隣接する電極電流コレクタを備え、電極活性材料層は、対向する横方向端部を備え、対向電極構造集合体の部材は、対向電極活性材料層に隣接する対向電極電流コレクタを備え、対向電極活性材料層は、対向する横方向端部を備え、
対向電極構造集合体の各部材は、隣接する対向電極活性材料層によって部分的に被覆された対向電極電流コレクタを備え、対向電極電流コレクタは、（ｉ）隣接する対向電極活性材料層によって被覆され、隣接する対向電極活性材料層の対向する第１及び第２の横方向端部の間に延在する対向電極電流コレクタ本体領域と、（ｉｉ）対向電極電流コレクタの第１又は第２の横方向端部上の対向電極電流コレクタ端部領域と、を有し、対向電極電流コレクタ端部領域は、対向電極電流コレクタ端部領域と同じ横方向側にある隣接する対向電極活性材料層の第１又は第２の横方向端部によって境界付けられ、第１又は第２の横方向端部を越えて延在する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、
実施形態１０．電極アセンブリは、電極構造集合体の部材からの電流を電気的にプールするために、電極電流コレクタの電極電流コレクタ端部領域に接続された電極バスバーを更に備える、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１１．電極アセンブリは、対向電極構造集合体の部材からの電流を電気的にプールするために、対向電極電流コレクタの対向電極電流コレクタ端部領域に接続された対向電極バスバーを更に備える、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１２．電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）は、電極電流コレクタ端部領域と同じ横方向側にある隣接する電極活性材料層の第１又は第２の横方向端部から、電極電流コレクタ端部領域が電極バスバーと接続する領域まで測定される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１３．対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）は、対向電極電流コレクタ端部領域と同じ横方向側にある隣接する対向電極活性材料層の第１又は第２の横方向端部から、対向電極電流コレクタ端部領域が対向電極バスバーと接続する領域まで測定される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１４．電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、電極電流コレクタ本体領域の対向する縦方向面の間で測定される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１５．縦方向における対向電極電流コレクタ本体領域の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、対向電極電流コレクタ本体領域の対向する縦方向面の間で測定される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１６．電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）は、電極電流コレクタ端部領域の対向する縦方向面の間で測定される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１７．対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）は、対向電極電流コレクタ端部領域の対向する縦方向面の間で測定される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態１８．電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＥＲ＜０．５×Ｈ_ＢＲ。
実施形態１９．電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＥＲ＜０．４×Ｈ_ＢＲ。
実施形態２０．電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＥＲ＜０．３×Ｈ_ＢＲ。
実施形態２１．対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＣＥＲ＜０．５×Ｈ_ＣＢＲ。
実施形態２２．対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＣＥＲ＜０．４×Ｈ_ＣＢＲ。
実施形態２３．対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＣＥＲ＜０．３×Ｈ_ＣＢＲ。
実施形態２４．電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｈ_ＥＲ＞０．５×Ｈ_ＢＲ。
実施形態２５．電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｈ_ＥＲ＞０．７×Ｈ_ＢＲ。
実施形態２６．電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｈ_ＥＲ＞０．９×Ｈ_ＢＲ。
実施形態２７．対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｈ_ＣＥＲ＞０．５×Ｈ_ＣＢＲ。
実施形態２８．対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれか
Ｈ_ＣＥＲ＞０．７×Ｈ_ＣＢＲ。
実施形態２９．対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ本体領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＢＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｈ_ＣＥＲ＞０．９×Ｈ_ＣＢＲ。
実施形態３０．電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＥＲ）及び電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＥＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＥＲ／Ｈ_ＥＲ＜１。
実施形態３１．対向電極電流コレクタ端部領域の横方向の長さ（Ｌ_ＣＥＲ）及び対向電極電流コレクタ端部領域の縦方向の高さ（Ｈ_ＣＥＲ）は、以下の関係を満たす、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
Ｌ_ＣＥＲ／Ｈ_ＣＥＲ＜１。
実施形態３２．電極構造集合体の部材は、長手方向に互いに分離された対向表面を有する電極電流コレクタ端部領域を備え、電極電流コレクタ端部領域の対向表面のうちの少なくとも１つは、その上に配設された熱伝導性材料の層を備える、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態３３．電極電流コレクタ端部領域は、対向表面のうちの少なくとも１つを介して電極バスバーに電気的に接続し、熱伝導性材料の層は、対向表面の他方の上に配設される、実施形態３２に記載の電極アセンブリ。
実施形態３４．対向電極構造集合体の部材は、長手方向に互いに分離された対向表面を有する対向電極電流コレクタ端部領域を備え、対向電極電流コレクタ端部領域の対向表面のうちの少なくとも１つは、その上に配設された熱伝導性材料の層を備える、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態３５．対向電極電流コレクタ端部領域は、対向表面のうちの少なくとも一方を介して対向電極バスバーに電気的に接続し、熱伝導性材料の層は、対向表面の他方の上に配設される、実施形態３４に記載の電極アセンブリ。
実施形態３６．熱伝導性材料は、熱伝導性セラミック材料を含む、実施形態３２～３５のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態３７．電極電流コレクタ端部領域の長さＬ_ＥＲは、（ｉ）電極電流コレクタ端部領域と同じ横方向側にある隣接する電極活性材料層の第１又は第２の横方向端部から、（ｉｉ）電極電流コレクタ端部領域と電極バスバーとの電気接続の領域までである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態３８．対向電極電流コレクタ端部領域の長さＬ_ＣＥＲは、（ｉ）対向電極電流コレクタ端部領域と同じ横方向側にある隣接する対向電極活性材料層の第１又は第２の横方向端部から、（ｉｉ）対向電極電流コレクタ端部領域と対向電極バスバーとの電気的接続の領域までである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ。
実施形態３９．実施形態１～３８のいずれかに記載の電極アセンブリを備える密閉型二次バッテリセルであって、密閉型二次バッテリは、充電状態と放電状態との間で充電可能であり、密閉型二次バッテリは、気密封止筐体を備える、密閉型二次バッテリセル。
実施形態４０．二次バッテリセルは、二次バッテリセルの充電又は放電中に発生するガスを収容するために、気密封止筐体内の外部に位置する１つ以上のガス収容コンパートメントを備え、１つ以上のガス収容コンパートメントは、（ｉ）電極アセンブリの横方向側で気密封止筐体と電極アセンブリとの間にガスを収容するために横方向に電極アセンブリの横方向端面の外部に位置する横方向収容コンパートメント、及び（ｉｉ）電極アセンブリの長手方向側で気密封止筐体と電極アセンブリとの間にガスを収容するために長手方向に電極アセンブリの長手方向端面、の外部に位置する長手方向収容コンパートメントのうちの任意の１つ以上を備える、実施形態３９に記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４１．横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上は、二次バッテリセルの充電又は放電の間に電極アセンブリから発生したガスの体積Ｖ_Ｘ、Ｙを含むように構成されている、実施形態４０に記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４２．横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上は、二次バッテリセルの充電又は放電中に電極アセンブリから放出されるガスの体積Ｖ_Ｘ、Ｙを収容するように構成され、これは、気密封止筐体と電極アセンブリの縦方向側のいずれかの上の電極アセンブリとの間に収容される、二次バッテリセルの充電又は放電中に電極アセンブリから放出されるガスの任意の体積Ｖ_Ｚよりも大きい、実施形態４０又は４１に記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４３．横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上は、単独で又は互いに組み合わされて、気密封止筐体と電極アセンブリのいずれかの縦方向側の電極アセンブリとの間の任意の空間よりも大きな体積を有する、実施形態３９～４２のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４４．横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上に含まれるガスの体積Ｖｘｙは、電極アセンブリの縦方向側のいずれかに含まれるガスの体積Ｖｚの少なくとも１．５倍、少なくとも２倍、少なくとも３倍、少なくとも５倍、及び／又は少なくとも１０倍である、実施形態３９～４３のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４５．実質的に、ガスの体積Ｖｚは、電極アセンブリのいずれの縦方向側にも含まれない、実施形態３９～４４のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４６．横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上は、密閉型二次セルの体積の少なくとも４％であるガスの体積Ｖｘｙを含有するように構成される、実施形態３９～４５のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４７．横方向及び長手方向収容コンパートメントのうちの１つ以上は、密閉型二次セルの体積の少なくとも５％であるガスの体積Ｖｘｙを含有するように構成される、実施形態３９～４６のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４８．気密封止筐体は、可撓性ポリマー筐体材料を含み、１つ以上の横方向及び長手方向収容コンパートメントは、密閉型二次バッテリセルの充電又は放電時に、横方向及び長手方向のうちの少なくとも１つにおける気密封止筐体の拡張によって形成される、実施形態３９～４７のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態４９．密閉型二次バッテリセルは、一組の電極制限部を備え、一組の電極制限部は、縦方向に互いに分離された第１及び第２の縦方向増大制限部を備える縦方向制限システムを備え、第１及び第２の縦方向増大制限部は、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材に接続され、縦方向制限システムは、電極アセンブリの縦方向の増大を抑制することができる、実施形態３９～４８のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態５０．気密封止筐体は、縦方向に互いに分離された対向する第１及び第２の縦方向側、を備え、第１及び第２の縦方向側の各々は、電極アセンブリに面し、第１及び第２の縦方向増大制限部にそれぞれ取り付けられた内部縦方向面を備える、実施形態３９～４９のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態５１．気密封止筐体の第１及び第２の縦方向側の内部縦方向面は、接着、ろう付け、糊付け、溶接、ボンディング、接合、はんだ付け、焼結、圧接、ろう付け、溶射接合、クランピング、ワイヤボンディング、リボンボンディング、超音波ボンディング、超音波溶接、抵抗溶接、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接、誘導溶接、冷間溶接、プラズマ溶射、フレーム溶射、及びアーク溶射のいずれかによって、第１及び第２の縦方向増大制限部に取り付けられる、実施形態５０に記載の密閉型二次バッテリセル。
実施形態５２．密閉型二次バッテリセルを充電する方法であって、少なくとも１Ｃのレートで充電することを含む、方法。
実施形態５３．少なくとも２Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態５４．少なくとも３Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態５５．少なくとも４Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態５６．少なくとも６Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態５７．少なくとも１０Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態５８．少なくとも１２Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態５９．少なくとも１５Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６０．少なくとも１８Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６１．少なくとも２０Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６２．少なくとも３０Ｃのレートで充電することを含む、実施形態５２に記載の方法。
実施形態６３．密閉型二次バッテリセルがその定格容量の少なくとも８０％に達するまで、そのレートで充電することを含む、実施形態５２～６２のいずれかに記載の方法。
実施形態６４．密閉型二次バッテリセルがその定格容量の少なくとも８５％に達するまで、そのレートで充電することを含む、実施形態６３に記載の方法。
実施形態６５．密閉型二次バッテリセルがその定格容量の少なくとも９０％に達するまで、そのレートで充電することを含む、実施形態６３に記載の方法。
実施形態６６．密閉型二次バッテリセルがその定格容量の少なくとも９５％に達するまで、そのレートで充電することを含む、実施形態６３に記載の方法。
実施形態６７．密閉型二次バッテリセルがその定格容量の少なくとも９９％に達するまで、そのレートで充電することを含む、実施形態６３に記載の方法。
実施形態６８．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも２００回、充電率で充電され、放電される、実施形態５２～６７のいずれかに記載の方法。
実施形態６９．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも３００回、充電率で充電され、放電される、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７０．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも４００回、充電率で充電され、放電される、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７１．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも５００回、充電率で充電され、放電される、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７２．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも６００回、充電率で充電され、放電される、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７３．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも８００回、充電率で充電され、放電される、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７４．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１０００回、充電率で充電され、放電される、実施形態６８に記載の方法。
実施形態７５．密閉型二次バッテリセルは、実施形態１～３８のいずれかに記載の電極アセンブリ、実施形態３９～５１のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル、又はそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態５２～７４のいずれかに記載の方法。
実施形態７６．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも５００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態３９～５１のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル、又は実施形態５２～７５のいずれかに記載の方法。
実施形態７７．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態７８．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態７９．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１０Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態８０．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態８１．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも２０Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態８２．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも２５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態８３．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも３０Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態８４．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも３５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態８５．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも５０Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、実施形態７６の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態８６．電極アセンブリは、実質的に平坦である対向する長手方向端面と、実質的に平坦である対向する縦方向面と、実質的に平坦である対向する横方向面と、を有する実質的に多面体形状を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態８７．Ｖ_ＳＡとＬ_ＳＡ及びＴ_ＳＡの各々との比は、少なくとも５：１である、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態８８．気密封止筐体は、ポリマー筐体材料を含む、実施形態３９～５１及び７６～８７のいずれかに記載の密閉型二次バッテリセル、又は実施形態５２～８７のいずれかに記載の方法。
実施形態８９．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも７００Ｗｈｒ／リットルのコアエネルギー密度を有し、コアエネルギー密度は、密閉型二次バッテリセルの定格容量を、密閉型二次バッテリセルの電極アセンブリを構成する電極構造、対向電極構造、セパレータ、及び電解質の総重量で除算したものとして定義される、前述の実施形態のいずれかの密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態９０．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも８００Ｗｈｒ／リットルのコアエネルギー密度を有し、コアエネルギー密度は、密閉型二次バッテリセルの定格容量を、密閉型二次バッテリセルの電極アセンブリを構成する電極構造、対向電極構造、セパレータ、及び電解質の総重量で除算したものとして定義される、前述の実施形態のいずれかの密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態９１．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも９００Ｗｈｒ／リットルのコアエネルギー密度を有し、コアエネルギー密度は、密閉型二次バッテリセルの定格容量を、密閉型二次バッテリセルの電極アセンブリを構成する電極構造、対向電極構造、セパレータ、及び電解質の総重量で除算したものとして定義される、前述の実施形態のいずれかの密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態９２．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１０００Ｗｈｒ／リットルのコアエネルギー密度を有し、コアエネルギー密度は、密閉型二次バッテリセルの定格容量を、密閉型二次バッテリセルの電極アセンブリを構成する電極構造、対向電極構造、セパレータ、及び電解質の総重量で除算したものとして定義される、前述の実施形態のいずれかの密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態９３．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１１００Ｗｈｒ／リットルのコアエネルギー密度を有し、コアエネルギー密度は、密閉型二次バッテリセルの定格容量を、密閉型二次バッテリセルの電極アセンブリを構成する電極構造、対向電極構造、セパレータ、及び電解質の総重量で除算したものとして定義される、前述の実施形態のいずれかの密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態９４．密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１２００Ｗｈｒ／リットルのコアエネルギー密度を有し、コアエネルギー密度は、密閉型二次バッテリセルの定格容量を、密閉型二次バッテリセルの電極アセンブリを構成する電極構造、対向電極構造、セパレータ、及び電解質の総重量で除算したものとして定義される、前述の実施形態のいずれかの密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態９５．電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、電極活性材料の層は、１５マイクロメートル～７５マイクロメートルの範囲の長手方向の厚さを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態９６．電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、電極活性材料の層は、２０マイクロメートル～６０マイクロメートルの範囲の長手方向の厚さを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態９７．電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、電極活性材料の層は、３０マイクロメートル～５０マイクロメートルの範囲の長手方向の厚さを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態９８．電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、電極活性材料の層は、約４５ミクロンの長手方向の厚さを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態９９．電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、上記電極活性材料の層は、１０～４０％の範囲の多孔率を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１００．電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、上記電極活性材料の層は、１２～３０％の範囲の多孔率を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１０１．電極構造集合体の部材は、電極活性材料の層を含み、上記電極活性材料の層は、１８～２０％の範囲の多孔率を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１０２．密閉型二次バッテリセルは、電極構造集合体の部材からの電流をプールするために電流コレクタに電気的に接続する電極バスバーを備え、対向電極構造集合体の部材からの電流をプールするために対向電極電流コレクタに電気的に接続する対向電極バスバーを備え、密閉型二次バッテリセルは、
密閉型二次バッテリセルの外部の電気構造に電極バスバーを電気的に接続する電極バスバータブと、密閉型二次バッテリセルの外部の電気構造に対向電極バスバーを電気的に接続する対向電極バスバータブと、
対流又は伝導冷却のうちの１つ以上のものを介して、電極又は対向電極バスバータブを冷却するように構成される、冷却システムと、を更に備える、前述のいずれかの実施形態の密閉型二次バッテリセル又は方法。
実施形態１０３．冷却は、タブに隣接して設けられた冷却管によるか、又はタブに熱的に接続されたヒートシンクによる、実施形態１０２に記載の密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１０４．充電状態と放電状態との間で充電可能な密閉型二次バッテリセルであって、密閉型二次バッテリセルは、ポリマー筐体材料を含む気密封止筐体と、気密封止筐体によって取り囲まれた電極アセンブリと、電極制限部のセットと、少なくとも１００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量と、を備え、
電極アセンブリは、仮想三次元デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸にそれぞれ対応する互いに垂直な横軸、長手方向軸、及び縦軸と、実質的に平坦であり、長手方向に互いに分離された対向する長手方向端面と、電極アセンブリの長手方向軸Ａ_ＥＡを囲み、第１の長手方向端面及び第２の長手方向端面を接続する側面と、を有する実質的に多面体形状を有し、側面は、実質的に平坦であり、長手方向軸の対向する縦方向側の縦方向に互いに分離された対向する縦方向面、実質的に平坦であり、長手方向軸の対向する横方向側の横方向に互いに分離された対向する横方向面を有し、対向する長手方向面は、合計表面積Ｌ_ＳＡを有し、対向する横方向面は、合計表面積Ｔ_ＳＡを有し、対向する縦方向面は、合計表面積Ｖ_ＳＡを有し、Ｖ_ＳＡとＬ_ＳＡ及びＴ_ＳＡの各々との比は、少なくとも５：１であり、
電極アセンブリは、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体を更に備え、電極構造集合体、電気絶縁性セパレータ集合体、及び対向電極構造集合体の部材は、交互の順序で配置され、
電極制限部のセットは、縦方向に互いに分離された第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部を含む縦方向制限システムを含み、第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部は、電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材に接続され、縦方向制限システムは、縦方向への電極アセンブリの増大を抑制することができ、
充電状態は、二次バッテリセルの定格容量の少なくとも７５％であり、放電状態は、二次バッテリセルの定格容量の２５％未満であり、
気密封止筐体は、縦方向に互いに分離された対向する外部縦方向面を含む、密閉型二次バッテリセル。
実施形態１０５：第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、５～５０μｍの範囲にある、長手方向に測定された厚さを有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１０６：第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、７０ＭＰａ超の降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１０７：第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１００ＭＰａ超の降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１０８：気密封止筐体の外部縦方向面の縦方向対向領域間で縦方向に測定された密閉型二次バッテリセルの厚さは、少なくとも１ｍｍである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１０９：気密封止筐体の外部縦方向面の縦方向対向領域間の熱伝導経路に沿った二次バッテリセルの縦方向の熱伝導率は、少なくとも２Ｗ／ｍ_＋Ｋである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１０：対向する長手方向面、対向する縦方向面、及び対向する横方向面は、電極アセンブリの６６％超の合計表面積を作る、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１１：対向する長手方向面、対向する縦方向面、及び対向する横方向面は、電極アセンブリの７５％超の合計表面積を作る、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１２：対向する長手方向面、対向する縦方向面、及び対向する横方向面は、電極アセンブリの８０％超の合計表面積を作る、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１３：対向する長手方向面、対向する縦方向面、及び対向する横方向面は、電極アセンブリの９５％超の合計表面積を作る、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１４：対向する長手方向面、対向する縦方向面、及び対向する横方向面は、電極アセンブリの９９％超の合計表面積を作る、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１５：対向する長手方向面、対向する縦方向面、及び対向する横方向面は、電極アセンブリの実質的に全ての表面積に対応する合計表面積を作る、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１６：電極制限部のセットは、長手方向に互いに分離され、長手方向における電極アセンブリの増大を抑制するために接続部材によって接続された第１の長手方向制限部及び第２の長手方向制限部を更に含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１７：密閉型二次バッテリは、少なくとも１５０ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１８：密閉型二次バッテリは、少なくとも２００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１１９：密閉型二次バッテリは、少なくとも４００ｍＡｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２０：密閉型二次バッテリセルは、少なくとも０．１Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２１：密閉型二次バッテリセルは、少なくとも０．５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２２：密閉型二次バッテリセルは、少なくとも１Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２３：密閉型二次バッテリセルは、少なくとも３Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２４：密閉型二次バッテリセルは、少なくとも５Ａｍｐ_＋ｈｒの定格容量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２５：気密封止筐体の対向表面の対向領域間で縦方向に測定される二次バッテリセルの厚さは、少なくとも２ｍｍである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２６：気密封止筐体の対向表面の対向領域間で縦方向に測定される二次バッテリセルの厚さは、少なくとも３ｍｍである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２７：気密封止筐体の対向表面の対向領域間で縦方向に測定される二次バッテリセルの厚さは、少なくとも５ｍｍである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２８：気密封止筐体の対向表面の対向領域間で縦方向に測定される二次バッテリセルの厚さは、少なくとも８ｍｍである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１２９：気密封止筐体の対向表面の対向領域間で縦方向に測定される二次バッテリセルの厚さは、少なくとも１０ｍｍである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３０：気密封止筐体の対向表面の対向領域間の熱伝導経路に沿った二次バッテリの縦方向の熱伝導率は、少なくとも３Ｗ／ｍ_＋Ｋである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３１：気密封止筐体の対向表面の対向領域間の熱伝導経路に沿った二次バッテリの縦方向の熱伝導率は、少なくとも４Ｗ／ｍ_＋Ｋである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３２：気密封止筐体の対向表面の対向領域間の熱伝導経路に沿った二次バッテリの縦方向の熱伝導率は、少なくとも５Ｗ／ｍ_＋Ｋである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３３：熱伝導経路は、第１の縦方向増大制限部及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材の縦方向に沿っている、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３４：気密封止筐体は、ポリマー材料のシートと、その間に配設された金属製材料の可撓性シートとで作製された積層構造を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３５：気密封止筐体は、ポリプロピレン、アルミニウム、及びナイロンのシートで作られた積層構造を備え、アルミニウムシートは、ポリプロピレンポリマーシートとナイロンポリマーシートとの間にある、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３６：第１及び第２の縦方向増大制限部及び／又は第１及び第２の長手方向制限部は、金属、合金、セラミック、ガラス、プラスチック、又はそれらの組み合わせのいずれかを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３７：第１及び第２の縦方向増大制限部並びに／又は第１及び第２の長手方向制限部は、ステンレススチール及びアルミニウムのいずれかを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３８：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１３９：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４０：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４１：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４２：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４３：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４４：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４５：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４６：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４７：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４８：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１４９：第１及び第２の縦方向増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５０：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５１：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５２：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５３：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５４：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５５：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５６：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも７０ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５７：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５８：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１５０ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１５９：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも２００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６０：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも３００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６１：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも５００ＭＰａの引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６２：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１５０ＭＰａ超の降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６３：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、２００ＭＰａ超の降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６４：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、３００ＭＰａ超の降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６５：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、５００ＭＰａ超の降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６６：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１００ＭＰａ超の引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６７：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、１５０ＭＰａ超の引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６８：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、２００ＭＰａ超の引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１６９：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、３００ＭＰａ超の引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７０：上部側壁及び下部側壁に接続された電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、５００ＭＰａ超の引張強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７１：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造及び／又は対向電極構造集合体の部材は、少なくとも７０ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７２：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造及び／又は対向電極構造集合体の部材は、少なくとも１００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７３：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造及び／又は対向電極構造集合体の部材は、少なくとも１５０ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７４：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造及び／又は対向電極構造集合体の部材は、少なくとも２００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７５：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造及び／又は対向電極構造集合体の部材は、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７６：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極構造及び／又は対向電極構造集合体の部材は、少なくとも５００ＭＰａの降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７７：電極構造、電気絶縁性セパレータ、及び対向電極構造集合体の部材は、長手方向に交互の順序で配置される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７８：電極構造集合体の部材は、電極活性材料層及び電極電流コレクタを含み、対向電極構造集合体の部材は、対向電極活性材料層及び対向電極電流コレクタを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１７９：第１及び第２の縦方向増大制限部は、電極構造集合体及び／又は対向電極構造集合体の部材の上面及び下面に接続される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８０：第１及び第２の縦方向増大制限部は、電極構造集合体の部材の電極電流コレクタ層の上面及び下面、並びに／又は対向電極集合体の部材の対向電極電流コレクタの上面及び下面に接続される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８１：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極電流コレクタ及び／又は対向電極電流コレクタは、５～５０μｍの範囲にある、長手方向に測定された厚さを有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８２：第１及び第２の縦方向増大制限部に接続された電極電流コレクタ及び／又は対向電極電流コレクタは、１００ＭＰａ超の降伏強度を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８３：第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８４：第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８５：第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８６：第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８７：第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリのフェレ径の増加が２％未満となるように、縦方向における増大を制限する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８８：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも１５０ｕｍの長手方向の厚さを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１８９：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも２５０ｕｍの長手方向の厚さを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９０：第１及び第２の長手方向増大制限部は、少なくとも４００ｕｍの長手方向の厚さを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９１：電極構造の集合体の部材及び／又は対向電極構造の集合体の部材は、接着、糊付け、溶接、接合、結合、はんだ付け、焼結、圧接、ろう付け、溶射接合、クランピング、ワイヤボンディング、リボンボンディング、超音波ボンディング、超音波溶接、抵抗溶接、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接、誘導溶接、冷間溶接、プラズマ溶射、フレーム溶射、及びアーク溶射のうちの１つ以上のうちの任意の１つ以上によって第１及び第２の縦方向増大制限部に接続される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９２．第１及び第２の縦方向増大制限部は、それらの縦方向厚さを貫通する開口を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９３．対向する長手方向端面の表面積は、電極アセンブリの表面積の３３％未満である、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９４．電極構造集合体の各部材の長さＬ_Ｅ及び対向電極構造集合体の各部材の長さＬ_ＣＥは、それらの中心長手方向軸Ａ_Ｅ及びＡ_ＣＥの横方向に測定され、電極構造集合体の各部材の幅Ｗ_Ｅ及び対向電極構造集合体の各部材の幅Ｗ_ＣＥは、長手方向に測定され、電極構造集合体の各部材の高さＨ_Ｅ及び対向電極構造集合体の各部材の高さＨ_ＣＥは、かかる各部材の中心長手方向軸Ａ_Ｅ又はＡ_ＣＥ及び長手方向に垂直な縦方向に測定され、電極構造集合体の各要素のＷ_Ｅ及びＨ_Ｅの各々に対するＬ_Ｅの比は、それぞれ少なくとも５：１であり、電極構造集合体の各要素のＷ_Ｅに対するＨ_Ｅの比は、それぞれ０．４：１～１０００：１であり、対向電極構造集合体の各部材のＷ_ＣＥ及びＨ_ＣＥの各々に対するＬ_ＣＥの比は、それぞれ少なくとも５：１であり、対向電極構造集合体の各要素のＷ_ＣＥに対するＨ_ＣＥの比は、０．４：１～１０００：１である、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９５．電極アセンブリは、長手方向に測定された最大幅Ｗ_ＥＡと、側面によって境界付けられ、横方向に測定された最大長さＬ_ＥＡと、側面によって境界付けられ、縦方向に測定された最大高さＨ_ＥＡと、を有し、Ｌ_ＥＡ及びＷ_ＥＡの各々に対するＨ_ＥＡの比は、少なくとも２：１である、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９６．第１の長手方向面上への電極構造集合体及び対向電極構造集合体の部材の突出部は、第１の突出領域を囲み、第２の長手方向面上への電極構造集合体及び対向電極構造集合体の部材の突出部は、第２の突出領域を囲み、第１及び第２の長手方向増大制限部は、第１及び第２の突出領域の上に重なる第１及び第２の圧縮部材を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９７．第１及び第２の長手方向増大制限部は、互いに垂直でありかつ長手方向に垂直な２つの方向の各々において電極アセンブリに対して維持される圧力を超える、長手方向における電極アセンブリに対する圧力を維持する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９８．第１及び第２の長手方向増大制限部は、互いに垂直でありかつ長手方向に垂直な２つの方向の各々において電極アセンブリに対して維持される圧力を少なくとも３倍上回る、長手方向における電極アセンブリに対する圧力を維持する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態１９９．第１及び第２の長手方向増大制限部は、互いに垂直でありかつ長手方向に垂直な２つの方向の各々において電極アセンブリに対して維持される圧力を少なくとも４倍上回る、長手方向における電極アセンブリに対する圧力を維持する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２００．第１及び第２の長手方向増大制限部は、互いに垂直でありかつ長手方向に垂直な２つの方向の各々において電極アセンブリに対して維持される圧力を少なくとも５倍上回る、長手方向における電極アセンブリに対する圧力を維持する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０１．第１及び第２の長手方向増大制限部は、連続した２０サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が２０％未満となるように、長手方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０２．第１及び第２の長手方向増大制限部は、連続した１０サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が１０％未満となるように、長手方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０３．第１及び第２の長手方向増大制限部は、連続した５サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が１０％未満となるように、長手方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０４．第１及び第２の長手方向増大制限部は、長手方向における電極アセンブリのフェレ径の増加がサイクル当たり１％未満となるように、長手方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０５．第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した２０サイクルにわたる縦方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が２０％未満となるように、縦方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０６．第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した１０サイクルにわたる縦方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が１０％未満となるように、縦方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０７．第１及び第２の縦方向増大制限部は、連続した５サイクルにわたる縦方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が１０％未満となるように、縦方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０８．第１及び第２の縦方向増大制限部は、縦方向における電極アセンブリのフェレ径の増加がサイクル当たり１％未満となるように、縦方向における電極アセンブリの増大を抑制する、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２０９．（ｉ）電極構造の集合体の部材がアノード構造であり、対向電極構造の集合体の部材がカソード構造であるか、又は（ｉｉ）電極構造の集合体の部材がカソード構造であり、対向電極構造の集合体の部材がアノード構造である、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１０．電極構造の集合体の部材は、アノード活性材料層を含むアノード構造であり、対向電極構造の集合体の部材は、カソード活性材料層を含むカソード構造である、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１１．キャリアイオンは、気密封止バッテリ筐体内に収容される、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１２．電極構造の集合体の部材は、炭素材料、グラファイト、ソフトカーボン又はハードカーボン、金属、半金属、合金、酸化物、リチウムと合金を形成することができる化合物、スズ、鉛、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、ガリウム、ケイ素、Ｓｉ／Ｃ複合材料、Ｓｉ／グラファイトブレンド、ＳｉＯｘ、多孔質Ｓｉ、金属間Ｓｉ合金、インジウム、ジルコニウム、ゲルマニウム、ビスマス、カドミウム、アンチモン、銀、亜鉛、ヒ素、ハフニウム、イットリウム、リチウム、ナトリウム、チタン酸リチウム、パラジウム、リチウム金属、カーボン、石油コークス、活性炭素、グラファイト、ケイ素化合物、ケイ素合金、スズ化合物、難黒鉛化性カーボン、グラファイト系カーボン、Ｌｉ_ｘＦｅ_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ_ｘＷＯ_２（０≦ｘ≦１）、Ｓｎ_ｘＭｅ_１－ｘＭｅ′_ｙＯ_ｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ、Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期表の第１の族、第２の族及び第３の族に見出される元素、ハロゲン、０＜ｘ≦１、１≦ｙ≦３、１≦ｚ≦８）、リチウム合金、ケイ素系合金、スズ系合金、金属酸化物、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｐｂ_２Ｏ_３、Ｐｂ_３Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＧｅＯ、ＧｅＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_４、Ｂｉ_２Ｏ_５、導電性高分子、ポリアセチレン、Ｌｉ－Ｃｏ－Ｎｉ系物質、結晶質黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素、キッシュ黒鉛、熱分解炭素、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ、黒鉛化炭素繊維、高温焼成炭素、石油、コールタールピッチ由来コークス、酸化スズ、硝酸チタン、リチウム金属膜、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ａｌ及びＳｎからなる群より選択される１つ以上のタイプの金属とリチウムとの合金、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｒａ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｓｎ合金、Ａｌ合金、リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な金属酸化物、ＳｉＯ_ｖ（０＜ｖ＜２）、ＳｎＯ_２、バナジウム酸化物、リチウムバナジウム酸化物、金属化合物と炭素材料との複合体、Ｓｉ－Ｃ複合体、Ｓｎ－Ｃ複合体、遷移金属酸化物、Ｌｉ_４／３Ｔｉ_５／３Ｏ_４、ＳｎＯ、炭素質材料、黒鉛質炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長カーボン、コルク、メソカーボンマイクロビーズ（「ＭＣＭＢ」）、フルフリルアルコール樹脂焼成カーボン、ポリアセン、ピッチ系カーボン繊維、気相成長カーボン繊維、又は天然黒鉛、及び層状炭素質材料の層間に配設された式Ｎａ_ｘＳｎ_ｙ－ｚＭ_ｚの組成物（Ｍは、Ｔｉ、Ｋ、Ｇｅ、Ｐ、又はそれらの組み合わせであり、０＜ｘ≦１５、１≦ｙ≦５、及び０≦ｚ≦１）、並びにのいずれかの酸化物、合金、窒化物、フッ化物、及びのいずれかの任意の組み合わせのうちのいずれか１つ以上を含むアノード活性材料を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１３．アノード活性材料は、リチウムメタル、リチウムメタル合金、ケイ素、ケイ素合金、酸化ケイ素、スズ、スズ合金、酸化スズ、及びカーボン含有材料のうちの少なくとも１つを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１４．アノード活性材料は、ケイ素及び酸化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１５．アノード活性材料は、リチウム及びリチウム合金のうちの少なくとも１つを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１６．アノード活性材料は、カーボン含有材料を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１７．電気絶縁性セパレータの集合体の部材は、非水性液体電解質が浸透した微孔質セパレータ材料を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１８．電気絶縁性セパレータの集合体の部材は、固体電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２１９．電気絶縁性セパレータの集合体の部材は、セラミック材料、ガラス、又はガーネット材料を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２０．電極アセンブリは、非水性液体電解質、ゲル電解質、固体電解質、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２１．電極アセンブリは、液体電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２２．電極アセンブリは、水性液体電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２３．電極アセンブリは、非水性液体電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２４．電極アセンブリは、ゲル電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２５．電気絶縁性セパレータは、固体電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２６．電気絶縁性セパレータは、固体ポリマー電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２７．電気絶縁性セパレータは、固体無機電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２８．電気絶縁性セパレータは、固体有機電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２２９．電気絶縁性セパレータは、セラミック電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３０．電気絶縁性セパレータは、無機電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３１．電気絶縁性セパレータは、セラミックを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３２．電気絶縁性セパレータは、ガーネット材料を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３３．水性電解質、非水性液体電解質、固体ポリマー電解質、固体セラミック電解質、固体ガラス電解質、固体ガーネット電解質、ゲルポリマー電解質、無機固体電解質、及び溶融型無機電解質からなる群から選択される電解質を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３４．対向電極構造の集合体の部材は、ｄ－シェル又はｆ－シェルを有する金属元素を有する遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、及び遷移金属窒化物を含む、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、遷移金属窒化物、リチウム－遷移金属酸化物、リチウム－遷移金属硫化物、リチウム－遷移金属窒化物のうちの少なくとも１つを含むカソード活性材料を含み、かつ／又は、金属元素は、Ｓｃ、Ｙ、ランタノイド、アクチノイド、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕ、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４、Ｌｉ（Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚ）Ｏ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｌｉ_２ＭｎＯ_４、Ｖ_２Ｏ_５、オキシ硫化モリブデン、リン酸塩、ケイ酸塩、バナジン酸塩、硫黄、硫黄化合物、酸素（空気）、Ｌｉ（Ｎｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚ）Ｏ_２、金属酸化物又は金属リン酸塩を含むリチウム含有化合物、リチウム、コバルト及び酸素を含む化合物（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）、リチウム、マンガン及び酸素を含む化合物（例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、リチウム鉄及びリン酸を含む化合物（例えば、ＬｉＦｅＰＯ）、リチウム酸化マンガン、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リン酸鉄リチウム、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、１つ以上の遷移金属で置換された化合物、リチウム酸化マンガン、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_２－ｘＯ_４（ｘは０～０．３３）、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２、リチウム銅酸化物（Ｌｉ_２ＣｕＯ_２）、酸化バナジウム、ＬｉＶ_３Ｏ_８、ＬｉＦｅ_３Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｕ_２Ｖ_２Ｏ_７、ＬｉＮｉ_１－ｘＭ_ｘＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ又はＧａ、及びｘ＝０．０１～０．３）の化学式で表されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物、ＬｉＭｎ_２－ｘＭ_ｘＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ又はＴａ、及びｘ＝０．０１～０．１）の化学式で表されるリチウムマンガン複合酸化物、Ｌｉ_２Ｍｎ_３ＭＯ_８（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＺｎ）、Ｌｉの一部がアルカリ土類金属イオンで置換されたＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ジスルフィド化合物、Ｆｅ_２（ＭｏＯ_４）_３、下記化学式２のオリビン結晶構造を有するリチウム金属リン酸化物、Ｌｉ_１＋ａＦｅ_１－ｘＭ’_ｘ（ＰＯ_４－ｂ）Ｘ_ｂ（Ｍ’はＡｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｚｎ、及びＹから選択される少なくとも１つであり、ＸはＦ、Ｓ、及びＮから選択される少なくとも１つであり、－０．５≦ａ≦＋０．５、０≦ｘ≦０．５、及び０≦ｂ≦０．１、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｌｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）ＰＯ_４、Ｌｉ（Ｆｅ，Ｃｏ）ＰＯ_４、Ｌｉ（Ｆｅ，Ｎｉ）ＰＯ_４、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_１－ｙＣｏ_ｙＯ_２、ＬｉＣｏ_１－ｙＭｎ_ｙＯ_２、ＬｉＮｉ_１－ｙＭｎ_ｙＯ_２（０≦ｙ≦１）、Ｌｉ（Ｎｉ_ａＣｏ_ｂＭｎ_ｃ）Ｏ_４（０＜ａ＜２、０＜ｂ＜２、０＜ｃ＜２、及びａ＋ｂ＋ｃ＝２）、ＬｉＭｎ_２－ｚＮｉ_ｚＯ_４、ＬｉＭｎ_２－ｚＣｏ_ｚＯ_４（０＜ｚ＜２）、ＬｉＣｏＰＯ_４及びＬｉＦｅＰＯ_４、単体硫黄（Ｓ８）、硫黄系化合物、Ｌｉ_２Ｓ_ｎ（ｎ≧１）、有機硫黄化合物、炭素－硫黄ポリマー（（Ｃ_２Ｓ_ｘ）_ｎ：ｘ＝２．５～５０、ｎ≧２）、リチウム及びジルコニウムの酸化物、リチウム及び金属（コバルト、マンガン、ニッケル、又はそれらの組み合わせ）の複合酸化物、Ｌｉ_ａＡ_１－ｂＭ_ｂＤ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０≦ｂ≦０．５）、Ｌｉ_ａＥ_１－ｂＭ_ｂＯ_２－ｃＤ_ｃ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、及び０≦ｃ≦０．０５）、ＬｉＥ_２－ｂＭ_ｂＯ_４－ｃＤ_ｃ（０≦ｂ≦０．５、及び０≦ｃ≦０．０５）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｃｏ_ｂＭ_ｃＤ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ≦２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｃｏ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｃｏ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｍｎ_ｂＭ_ｃＤ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ≦２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｍｎ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_ａ（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_{１－ｂ－ｃ}Ｍｎ_ｂＭ_ｃＯ_２－ａＸ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．０５、及び０＜ａ＜２）、Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＥ_ｃＧ_ｄＯ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．５、及び０．００１≦ｄ≦０．１）、Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＣｏ_ｃＭｎ_ｄＧｅＯ_２（０．９０≦ａ≦１、０≦ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．５、０≦ｄ≦０．５、及び０．００１≦ｅ≦０．１）、Ｌｉ_ａＮｉＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、Ｌｉ_ａＣｏＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、Ｌｉ_ａＭｎＧ_ｂＯ_２（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、Ｌｉ_ａＭｎ_２Ｇ_ｂＯ_４（０．９０≦ａ≦１、及び０．００１≦ｂ≦０．１）、ＱＯ_２、ＱＳ_２、ＬｉＱＳ_２、Ｖ_２Ｏ_５、ＬｉＶ_２Ｏ_５、ＬｉＸ’Ｏ_２、ＬｉＮｉＶＯ_４、Ｌｉ_{（３－ｆ）}Ｊ_２（ＰＯ_４）_３（０≦ｆ≦２）、Ｌｉ_{（３－ｆ）}Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３（０≦ｆ≦２）、ＬｉＦｅＰＯ_４、（ＡはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、又はそれらの組み合わせであり、ＭはＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｖ、希土類元素、又はそれらの組み合わせであり、ＤはＯ、Ｆ、Ｓ、Ｐ、又はそれらの組み合わせであり、ＥはＣｏ、Ｍｎ、又はそれらの組み合わせであり、ＸはＦ、Ｓ、Ｐ、又はそれらの組み合わせであり、ＧはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｒ、Ｖ、又はそれらの組み合わせであり、ＱはＴｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、又はそれらの組み合わせであり、Ｘ’はＣｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｓｃ、Ｙ、又はそれらの組み合わせであり、ＪはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、又はそれらの組み合わせ）、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_ｘＯ_２ｘ（ｘ＝１又は２）、ＬｉＮｉ_１－ｘＭｎ_ｘＯ_２ｘ（０＜ｘ＜１）、ＬｉＮｉ_{１－ｘ－ｙ}Ｃｏ_ｘＭｎ_ｙＯ_２（０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５）、ＦｅＰＯ_４、リチウム化合物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、リチウムニッケルコバルト酸化マンガン、リチウム酸化マンガン、リチウムリン酸鉄、ニッケル硫化物、銅硫化物、硫黄、鉄酸化物、バナジウム酸化物、ナトリウム含有材料、一般式ＮａＭ^１ _ａＯ_２（Ｍ^１は少なくとも１つの遷移金属元素、０≦ａ＜１）で表される酸化物、ＮａＦｅＯ_２、ＮａＭｎＯ_２、ＮａＮｉＯ_２、ＮａＣｏＯ_２、一般式ＮａＭｎ_１－ａＭ^１ _ａＯ_２（Ｍ^１は少なくとも１つの遷移金属元素、０≦ａ＜１）で表される酸化物、Ｎａ［Ｎｉ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２、Ｎａ_２／３［Ｆｅ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２、Ｎａ_０．４４Ｍｎ_１－ａＭ^１ _ａＯ_２（Ｍ^１は少なくとも１つの遷移金属元素、０≦ａ＜１）で表される酸化物、Ｎａ_０．７Ｍｎ_１－ａＭ^１ _ａＯ_２．０５ａｎ（Ｍ^１は少なくとも１つの遷移金属元素、０≦ａ＜１）で表される酸化物、Ｎａ_ｂＭ^２ _ｃＳｉ_１２Ｏ_３０（Ｍ^２は少なくとも１つの遷移金属元素、２≦ｂ≦６、及び２≦ｃ≦５）、Ｎａ_６Ｆｅ_２Ｓｉ_１２Ｏ_３０、Ｎａ_２Ｆｅ_５Ｓｉ_１２Ｏ（Ｍ^２は少なくとも１つの遷移金属元素、２≦ｂ≦６、及び２≦ｃ≦５）で表される酸化物、Ｎａ_ｄＭ^３ _ｅＳｉ_６Ｏ_１８（Ｍ^３は少なくとも１つの遷移金属元素、３≦ｄ≦６、及び１≦ｅ≦２）、Ｎａ_２Ｆｅ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８、Ｎａ_２ＭｎＦｅＳｉ_６Ｏ_１８（Ｍ^３は
少なくとも１つの遷移金属元素、３≦ｄ≦６、及び１≦ｅ≦２）で表される酸化物、Ｎａ_ｆＭ^４ _ｇＳｉ_２Ｏ_６（Ｍ^４は遷移金属元素、マグネシウム（Ｍｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）から選択される少なくとも１つの元素、１≦ｆ≦２、及び１≦ｇ≦２）で表される酸化物、リン酸塩、Ｎａ_２ＦｅＳｉＯ_６、ＮａＦｅＰＯ_４、Ｎａ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_４Ｃｏ_３（ＰＯ_４）_２Ｐ_２Ｏ_７、ホウ酸塩、ＮａＦｅＢＯ_４又はＮａ_３Ｆｅ_２（ＢＯ_４）_３、フッ化物、Ｎａ_ｈＭ^５Ｆ_６（Ｍ^５は少なくとも１つの遷移金属元素、２≦ｈ≦_３）、Ｎａ_３ＦｅＦ_６、Ｎａ_２ＭｎＦ_６、フルオロリン酸塩、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２Ｆ_３、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２ＦＯ_２、ＮａＭｎＯ_２、Ｎａ［Ｎｉ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２、Ｎａ_２／３［Ｆｅ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_４Ｃｏ_３（ＰＯ_４）_２Ｐ_２Ｏ_７、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２Ｆ_３及び／又はＮａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_２ＦＯ_２、並びに上記の任意の複合酸化物及び／又は他の組み合わせから選択されるいずれかである、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３５．カソード活性材料は、転移金属酸化物、転移金属硫化物、転移金属窒化物、転移金属リン酸塩、及び転移金属窒化物のうちの少なくとも１つを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３６．カソード活性材料は、リチウムと、コバルト及びニッケルのうちの少なくとも１つとを含有する遷移金属酸化物を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３７．電極構造の集合体の部材は、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、パラジウム、焼成炭素、か焼炭素、インジウム、鉄、マグネシウム、コバルト、ゲルマニウム、リチウム、炭素、ニッケル、チタン、銀、アルミニウム－カドミウム合金、及び／又はそれらの合金による銅又はステンレス鋼の表面処理材料のうちの少なくとも１つを含むアノード電流コレクタを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３８．電極構造の集合体の部材は、銅、ニッケル、ステンレス鋼、及びそれらの合金のうちの少なくとも１つを含むアノード電流コレクタを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２３９．対向電極構造は、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成カーボン、焼結カーボン、カーボン、ニッケル、チタン、銀、又はそれらの合金でアルミニウム又はステンレススチールを表面処理した材料のうちの少なくとも１つを含むカソード電流コレクタを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４０．カソード電流コレクタは、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成カーボン、焼結カーボン、カーボン、銀、又はこれらの合金でアルミニウム又はステンレススチールを表面処理した材料のうちの少なくとも１つを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４１．カソード電流コレクタは、アルミニウムを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４２．第１及び第２の縦方向増大制限部は、ステンレススチール、チタン、又はガラス繊維複合材のいずれかを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４３．第１及び第２の縦方向増大制限部は、ステンレススチールを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４４．第１及び第２の縦方向増大制限部は、その内側表面及び外側表面上に絶縁材料のコーティングを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４５．電極アセンブリは、少なくとも５つの電極構造及び少なくとも５つの対向電極構造を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４６．電極アセンブリは、少なくとも１０個の電極構造及び少なくとも１０個の対向電極構造を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４７．電極アセンブリは、少なくとも５０個の電極構造及び少なくとも５０個の対向電極構造を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４８．電極アセンブリは、少なくとも１００個の電極構造及び少なくとも１００個の対向電極構造を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。
実施形態２４９．電極アセンブリは、少なくとも５００個の電極構造及び少なくとも５００個の対向電極構造を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の電極アセンブリ、密閉型二次バッテリセル、又は方法。

【0152】

参照による援用
本明細書中で言及される全ての刊行物及び特許（以下に列挙される項目を含む）は、各個々の刊行物又は特許が具体的かつ個々に参考として援用されるかのように、全ての目的のためにその全体が本明細書中で参考として援用される。矛盾する場合、本明細書におけるあらゆる定義を含む本出願が優先する。

【0153】

均等物
特定の実施形態について論じてきたが、上記の明細書は例示的なものであり、限定的なものではない。本明細書を検討すれば、当業者には多くの変形形態が明らかになるであろう。実施形態の全範囲は、特許請求の範囲をそれらの均等物の全範囲とともに、かつ明細書をかかる変形とともに参照することによって決定されるべきである。

【0154】

他に示されない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用される成分の量、反応条件などを表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、得られることが求められる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【国際調査報告】