知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ クアンタムスケープ バッテリー，インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-02
(54)【発明の名称】電気化学スタック、及びその組み立て方法
(51)【国際特許分類】
H01M 50/105 20210101AFI20240925BHJP
H01M 10/0585 20100101ALI20240925BHJP
H01M 10/0562 20100101ALI20240925BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20240925BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/119 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/121 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/117 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/124 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/178 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/557 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/131 20210101ALI20240925BHJP
H01M 50/136 20210101ALI20240925BHJP
【ＦＩ】
H01M50/105
H01M10/0585
H01M10/0562
H01M10/052
H01M50/103
H01M50/119
H01M50/121
H01M50/117
H01M50/124
H01M50/178
H01M50/557
H01M50/131
H01M50/136
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516842
(86)(22)【出願日】2022-09-27
(85)【翻訳文提出日】2024-05-14
(86)【国際出願番号】 US2022044883
(87)【国際公開番号】W WO2023049507
(87)【国際公開日】2023-03-30
(31)【優先権主張番号】63/261,727
(32)【優先日】2021-09-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/299,700
(32)【優先日】2022-01-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/313,051
(32)【優先日】2022-02-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/334,635
(32)【優先日】2022-04-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/392,093
(32)【優先日】2022-07-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520474211
【氏名又は名称】クアンタムスケープ バッテリー，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】スレイグル，リチャード アンソニー
(72)【発明者】
【氏名】ミコライチャク，セリナ
【テーマコード（参考）】
5H011
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA01
5H011CC02
5H011CC05
5H011CC06
5H011EE04
5H029AJ11
5H029AK03
5H029AL12
5H029AM12
5H029BJ12
5H029DJ02
5H029DJ05
5H029EJ01
5H029EJ03
5H029EJ12
5H029HJ15
5H043AA01
5H043BA20
5H043CA13
5H043JA06D
(57)【要約】
電気化学スタック組立体は、固体電気化学セルと電気化学スタックとを囲い込むフレームを取り囲むラミネートパウチを含む。幾つかの実施形態では、電気化学スタック組立体は、１つ以上の電気化学セルであって、それぞれの電気化学セルが固体電解質を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する少なくとも１つの電気化学スタックを形成する、電気化学セルと；上記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームであって、上記フレームと上記４つの副表面のそれぞれとの間に空間を有する、フレームと；上記フレーム及び上記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、上記主表面の一方又は両方に接触する、ラミネートパウチとを含む。幾つかの実施形態では、フレームはトレイを含む。幾つかの実施形態では、電気化学スタック組立体は、２つのトレイを含み、それぞれが電気化学セルを含む電気化学スタックを有し、セルは固体電解質を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気化学スタック組立体であって：１つ以上の電気化学セルであって、それぞれの電気化学セルが固体電解質を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する少なくとも１つの電気化学スタックを形成する、電気化学セルと；
前記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームであって、前記フレームと前記４つの副表面のそれぞれとの間に空間を有する、フレームと；
前記フレーム及び前記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、前記２つの主表面の一方又は両方に接触する、ラミネートパウチと、
を含む、電気化学スタック組立体。
【請求項2】
前記フレームに取り付けられる又は前記フレームと一体となる平板と、前記平板前記２つの主表面の一方に接着するための接着剤とをさらに含み、前記ラミネートパウチが前記２つの主表面の他方に接触し、好ましくは前記ラミネートパウチが前記フレームの周囲に適合する、請求項１に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項3】
前記１つ以上の電気化学セルが、それぞれが２つの主表面及び４つの副表面を有する少なくとも２つの電気化学スタックを形成し、前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれが、前記平板のそれぞれの側面に接着される前記２つの主表面の一方を有する、請求項１に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項4】
前記フレームが、第１のフレーム部分及び第２のフレーム部分と、中央壁であって、前記第１のフレーム部分及び前記第２のフレーム部分の両方に取り付けられ、前記少なくとも１つの電気化学スタックの前記２つの主表面の一方、又は前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの前記２つの主表面の一方が取り付けられる中央壁とを含む、請求項３に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項5】
前記平板又は前記中央壁が熱伝導性材料を含む、請求項２～４のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項6】
前記フレームが負電位又は正電位である、請求項１～５のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項7】
前記フレームを絶縁するための絶縁材料をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項8】
前記フレームが、金属、プラスチック、熱添加剤を有するプラスチック、ゴム、シリコーン、セラミック、粘土、ガラス、強化ガラス、熱可塑性物質、炭素繊維、金属－プラスチック複合材料、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム－銅合金、又はアルミニウム－銅合金、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項9】
前記平板又は中央壁が、金属、プラスチック、熱添加剤を有するプラスチック、ゴム、シリコーン、セラミック、粘土、ガラス、強化ガラス、熱可塑性物質、炭素繊維、金属－プラスチック複合材料、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム－銅合金、又はアルミニウム－銅合金、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項２～８のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項10】
前記フレームと、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの前記４つの副表面との間の前記空間によって、前記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の前記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷を引き起こさずに、それぞれの電気化学スタックの充電及び放電サイクル中に、それぞれの電気化学スタックの前記４つの副表面に対して前記ラミネートパウチによる力が加わるのが防止される、請求項１～９のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項11】
前記ラミネートパウチの内部が真空下にあり、それによって前記ラミネートパウチが、前記少なくとも１つの電気化学スタックの前記２つの主表面の一方又は両方、又は前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの前記２つの主表面の一方に接触し、好ましくは、前記ラミネートパウチの内部が真空下にあるときに前記ラミネートパウチがその形状を維持し、より好ましくは、前記真空によって、前記少なくとも１つの電気化学スタックの前記２つの主表面、又は前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの前記２つの主表面の一方の上に最大１４．７ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）の大気圧が加わり、さらにより好ましくは、前記ラミネートパウチ中の前記真空が１０Ｔｏｒｒ未満である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項12】
前記フレームと、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの前記４つの副表面との間の前記空間によって、前記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の前記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷を引き起こさずに、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタック膨張及び収縮するための空間が得られる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項13】
前記ラミネートパウチによって、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックの前記２つの主表面の少なくとも１つに対して垂直の方向で約２０％の膨張及び収縮が得られる、請求項１～１２のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項14】
それぞれの電気化学スタックの前記２つの主表面にわたる圧力の分布が、１０ｍｍ２、１０ｃｍ２、又は１０ｍ２、好ましくは２０ｍｍ２、２０ｃｍ２、又は２０ｍ２、より好ましくは３０ｍｍ２、３０ｃｍ２、又は３０ｍ２の表面積にわたって均一である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項15】
前記ラミネートパウチによって、前記少なくとも１つの電気化学スタックの前記２つの主表面の両方、又は前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの前記２つの主表面のそれぞれの上に、単位面積当たり７８ポンドの力が加えられる、請求項１～１４のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項16】
前記ラミネートパウチが、継ぎ目を形成し向かい合う表面を有する１組の積層体形態を含み、前記向かい合う表面が前記継ぎ目においてシールによって接合される、請求項１～１５のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項17】
前記ラミネートパウチが、２つの主表面を有する成形形状を有する、好ましくは、前記ラミネートパウチ上の前記成形形状の前記２つの主表面のそれぞれの表面積の、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックの前記２つの主表面のそれぞれの表面積に対する比が、１を超え、好ましくは１．１を超え、より好ましくは１．２を超える、請求項１～１６のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項18】
前記ラミネートパウチの前記成形形状の厚さが、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックの厚さの約２０％である、請求項１～１７のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項19】
少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子をさらに含み、好ましくは、前記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子は、前記フレーム及び前記ラミネートパウチを通過して延在する、請求項１～１８のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項20】
前記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が、平坦である、曲げられる、折り曲げられる、又はＺ型屈曲部を有する、請求項１９に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項21】
それぞれの電気化学セルが、固体電解質セパレーター、好ましくは焼結リチウム充填ガーネット電解質を含む、請求項１～２０のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項22】
前記平板又は中央壁が、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに取り付けられ、好ましくは、前記フレーム又は前記中央壁又は前記平板を、前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックの前記正極又は前記負極のいずれかに取り付けるための感圧接着剤をさらに含む、請求項２～２１のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項23】
前記フレームが、金属インサート及び周囲プラスチック部分を含み、好ましくは、前記周囲プラスチック部分が、前記周囲プラスチック部分の周囲に配置される複数の突出部を含む、請求項１～２２のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項24】
前記フレームが、前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの前記主表面の一方が取り付けられる第１の平板を含む第１のフレーム部分と、前記少なくとも２つの電気化学スタックの他方の前記主表面の他方が取り付けられる第２の平板を含む第２のフレーム部分とを含み、好ましくは、前記第１及び第２の平板が互いに接触するように、前記第１及び第２のフレーム部分が互いに対して配置される、請求項３～２３のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項25】
前記第１のフレーム部分が、長方形であり、、前記少なくとも２つの電気化学スタックの１つを取り囲む第１のトレイを形成するように前記第１の平板から突出する４つの端部を含み、前記第２のフレーム部分が、長方形であり、前記少なくとも２つの電気化学スタックの第２のものを取り囲む第２のトレイを形成するように前記第２の平板から突出する４つの端部を含む、請求項２４に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項26】
前記第１のトレイの前記４つの端部の１つが、第１の細長い開口部を含み、前記第２のトレイの前記４つの端部の１つが、第２の細長い開口部を含み、好ましくは、前記第１のトレイの前記４つの端部の１つが、少なくとも第１の組の細長い開口部を含み、前記第２のトレイの前記４つの端部の１つが、少なくとも第２の組の細長い開口部を含む、請求項２４又は請求項２５に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項27】
前記第１の組の細長い開口部の上に延在する第１の部品と、前記第２の組の細長い開口部の上に延在する第２の部品とをさらに含む、請求項２６に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項28】
前記第１の細長い開口部の上に延在して前記第１の組の細長い開口部を画定する第１の部品と、前記第２の細長い開口部の上に延在して前記第２の組の細長い開口部を画定する第２の部品とをさらに含む、請求項２６に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項29】
前記少なくとも１つの電気化学スタック、又は前記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれのアノード及びカソードが、それぞれの組の前記細長い開口部を通過して延在する、請求項２６～２８のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項30】
それぞれの電気化学スタックが、少なくとも２個のセル、好ましくは少なくとも４個のセル、より好ましくは少なくとも８個のセル、さらにより好ましくは少なくとも１６個のセル、さらにより好ましくは少なくとも２４個のセル、さらにより好ましくは１００個ものセルを含む、請求項１～２９のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項31】
前記平板又は中央壁の一方の側の上の電気化学セルがカソードを含み、前記平板又は中央壁の他方の側の上の前記電気化学セルが第２のカソードを含み、前記カソードが、前記第２のカソードよりも高いエネルギー密度又は高い電力出力又は高い容量を有する、請求項２～３０のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項32】
前記電気化学セルのそれぞれが、順番に、第１のアノード集電体、第１のアノード支持体、第１のセパレーター、第１のカソードフレーム、第１のカソード集電体、第２のカソード集電体、第２のカソードフレーム、第２のセパレーター、第２のアノード支持体、及び第２のアノード集電体を含む、請求項１～３１のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項33】
前記少なくとも１つの電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックの１つの前記２つの主表面１つと、前記ラミネートパウチとの間に配置される第１のスペーサーブロック及び第１の圧縮性シートをさらに含み、好ましくは、前記少なくとも２つの電気化学スタックの別のものの前記２つの主表面の１つと、前記ラミネートパウチとの間に配置される第２のスペーサーブロック及び第２の圧縮性シートをさらに含み、より好ましくは、第１の平壁又は中央面と、前記少なくとも１つの第１の電気化学スタック又は前記少なくとも２つの電気化学スタックの１つとの間に第１の接合層をさらに含み、さらにより好ましくは、第２の平壁又は中央面と、前記少なくとも２つの電気化学スタックの別のものとの間に第２の接合層を含む、請求項１～３２のいずれか一項に記載の電気化学スタック組立体。
【請求項34】
請求項１～３３のいずれか一項に記載の２つ以上の電気化学スタック組立体を含むモジュール。
【請求項35】
それぞれの電気化学セル中に正極又は負極を含み、前記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の前記正極又は負極の厚さが、別の電気化学スタック組立体の中の前記正極又は負極の厚さよりも大きい、請求項３４に記載のモジュール。
【請求項36】
モジュール、又はモジュールの組み合わせを含むパックであって、前記モジュールが請求項３４又は３５に記載のモジュールである、パック。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２１年９月２７日に出願された米国特許出願第６３／２６１，７２７号；２０２２年１月１４日に出願された米国特許出願第６３／２９９，７００号；２０２２年２月２３日に出願された米国特許出願第６３／３１３，０５１号；２０２２年４月２５日に出願された米国特許出願第６３／３３４，６３５号；及び２０２２年７月２５日に出願された米国特許出願第６３／３９２，０９３号の利益を主張する。本出願は、これらの出願すべての全体を参照により援用する。
[0001] 本出願は、２０２１年９月２７日に出願された米国特許出願第６３／２６１，７２７号；２０２２年１月１４日に出願された米国特許出願第６３／２９９，７００号；２０２２年２月２３日に出願された米国特許出願第６３／３１３，０５１号；２０２２年４月２５日に出願された米国特許出願第６３／３３４，６３５号；及び２０２２年７月２５日に出願された米国特許出願第６３／３９２，０９３号の利益を主張する。本出願は、これらの出願すべての全体を参照により援用する。
【0002】
分野
[0002] 本出願は、蓄電池用、特に固体リチウム電池用の筐体に関する。
[0002] 本出願は、蓄電池用、特に固体リチウム電池用の筐体に関する。
【背景技術】
【0003】
背景
[0003] 固体リチウム電池は、液体ベースの電解質のみに依拠する従来のリチウム電池に対して多数の利点を有する。しかしながら、まさにそれらの性質によって固体は、液体よりも変形しにくく、固体リチウム電池のパッケージングがより困難になる。
[0003] 固体リチウム電池は、液体ベースの電解質のみに依拠する従来のリチウム電池に対して多数の利点を有する。しかしながら、まさにそれらの性質によって固体は、液体よりも変形しにくく、固体リチウム電池のパッケージングがより困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
[0004] 固体リチウム電池のパッケージングに関連する課題の１つは、充電及び放電のサイクル中に、電池の膨張及び収縮が起こることである。電池性能に悪影響を与えることなくこの膨張及び収縮に適応するパッケージングの提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
概要
[0005] 幾つかの例では、電気化学スタック組立体が本明細書に記載される。一般に、電気化学スタック組立体は、少なくとも１つの電気化学スタック、フレーム、及びラミネートパウチを含む。幾つかの例では、電気化学スタックは、少なくとも１つ以上の電気化学セルを含み、それぞれの電気化学セルは固体電解質を含む。結果として得られる電気化学スタックは、２つの主表面及び４つの副表面を有する。フレームは、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲み、少なくとも１つの電気化学スタックの４つの副表面には接触しない。使用中などの幾つかの例では、ラミネートパウチは、フレーム及び少なくとも１つの電気化学スタックを含み、一方又は両方の主表面に接触する。
[0005] 幾つかの例では、電気化学スタック組立体が本明細書に記載される。一般に、電気化学スタック組立体は、少なくとも１つの電気化学スタック、フレーム、及びラミネートパウチを含む。幾つかの例では、電気化学スタックは、少なくとも１つ以上の電気化学セルを含み、それぞれの電気化学セルは固体電解質を含む。結果として得られる電気化学スタックは、２つの主表面及び４つの副表面を有する。フレームは、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲み、少なくとも１つの電気化学スタックの４つの副表面には接触しない。使用中などの幾つかの例では、ラミネートパウチは、フレーム及び少なくとも１つの電気化学スタックを含み、一方又は両方の主表面に接触する。
【0006】
[0006] 本明細書全体にわたって、本明細書に記載の種々の実施形態及び／又は実施例を記載するために、「電気化学スタック組立体」、「フレーム組立体上の積層体」、及び「パウチ中の角柱型フレーム」という用語を使用することができる。これらの用語は、同じ構造を意味するために同義で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】[0007]電気化学セルを含む長方形の電気化学スタックの要素の図であり、それぞれの電気化学セルは固体電解質を含む。
【図2A】[0008]一実施形態によるフレームと電気化学スタックとを含むラミネートパウチの図である。
【図2B】[0008]一実施形態によるフレームと電気化学スタックとを含むラミネートパウチの図である。
【図2C】[0008]一実施形態によるフレームと電気化学スタックとを含むラミネートパウチの図である。
【図2D】[0008]一実施形態によるフレームと電気化学スタックとを含むラミネートパウチの図である。
【図3A】[0009]一実施形態によるフレームと２つの電気化学スタックとを含むラミネートパウチの断面図である。
【図3B】[0009]一実施形態によるフレームと２つの電気化学スタックとを含むラミネートパウチの断面図である。
【図3C】[0009]パウチ内の電気化学スタックのさらなる図を示している。
【図3D】[0009]パウチ内の電気化学スタックのさらなる図を示している。
【図3E】[0009]一実施形態によるラミネートパウチの上面図である。
【図3F】[0009]一実施形態によるラミネートパウチを通過して正極端子及び負極端子が延在するラミネートパウチの上面図である。
【図3G】[0009]一実施形態によるラミネートパウチを通過して正極端子及び負極端子が延在するラミネートパウチの側面図である。
【図4A】[0010]一実施形態による電気化学スタックを収容するためのフレームの図である。
【図4B】[0010]一実施形態による電気化学スタックを収容するためのフレームの図である。
【図4C】[0010]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図4D】[0010]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図4E】[0010]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図4F】[0010]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図4G】[0010]一実施形態によるフレームの一部の概略図である。
【図4H】[0010]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図4I】[0010]一実施形態によるフレームの一部の概略図である。
【図4J】[0010]一実施形態によるラミネートパウチの成形部分の概略図である。
【図4K】[0010]一実施形態によるラミネートパウチの成形部分の概略図である。
【図5A】[0011]一実施形態による電気化学スタックを収容するためのフレーム部分の図である。
【図5B】[0011]一実施形態による電気化学スタックを収容するためのフレーム部分の図である。
【図5C】[0011]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図5D】[0011]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図5E】[0011]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図5F】[0011]一実施形態によるフレームの概略図である。
【図5G】[0011]一実施形態によるフレームの一部の概略図である。
【図5H】[0011]一実施形態による電気化学スタックを収容するためのフレーム部分の図である。
【図5I】[0011]一実施形態による電気化学スタックを終了するためのフレーム組立体の分解図である。
【図5J】[0011]一実施形態による電気化学スタックを収容するためのフレーム部分の図である。
【図5K】[0011]一実施形態による電気化学スタックを収容するためのフレーム組立体の分解図である。
【図6A】[0012]異なる実施形態による電気化学スタック用の端子の図である。
【図6B】[0012]異なる実施形態による電気化学スタック用の端子の図である。
【図6C】[0012]異なる実施形態による電気化学スタック用の端子の図である。
【図6D】[0012]異なる実施形態による電気化学スタック用の端子の図である。
【図6E】[0012]異なる実施形態による電気化学スタック用の端子の図である。
【図6F】[0012]異なる実施形態による電気化学スタック用の端子の図である。
【図6G】[0012]異なる実施形態による電気化学スタック用の端子の図である。
【図7A】[0013]一実施形態による電気化学スタックの側面斜視図である。
【図7B】[0013]一実施形態による電気化学スタックの側面斜視図である。
【図7C】[0013]一実施形態による電気化学スタックの前面斜視図である。
【図8】[0014]一実施形態による電気化学スタック上の端子の溶接を示す図である。
【図9A】[0015]ラミネートパウチの上部又は底部の画像である。
【図9B】[0015]一実施形態によるパウチの内部にフレーム及び電気化学スタックを有するラミネートパウチの画像である。
【図9C】[0015]一実施形態によるパウチの内部にフレーム及び電気化学スタックを有するラミネートパウチの画像である。
【図9D】[0015]一実施形態によるパウチの内部にフレーム及び電気化学スタックを有するラミネートパウチの画像である。
【図9E】[0015]一実施形態によるラミネートパウチの一部を形成する積層板を示している。
【図9F】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9G】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9H】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9I】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9J】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9K】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9L】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9M】[0015]一実施形態による積層板の詳細を示している。
【図9N】[0015]一実施形態によるラミネートパウチを示している。
【図9P】[0015]一実施形態によるラミネートパウチを示している。
【図9R】[0015]一実施形態によるラミネートパウチを示している。
【図10A】[0016]異なる実施形態による電気化学スタックの構造の高レベルの図である。
【図10B】[0016]異なる実施形態による電気化学スタックの構造の高レベルの図である。
【図10D】[0016]一実施形態によるフレーム及び電気化学スタックを含むラミネートパウチの構造の高レベルの図である。
【図11A】[0017]異なる実施形態によるフレームの図である。
【図11B】[0017]異なる実施形態によるフレームの図である。
【図11C】[0017]異なる実施形態によるフレームの図である。
【図11D】[0017]異なる実施形態によるフレームの図である。
【図12】[0018]一実施形態によるパウチ中の角柱型フレームの分解図である。
【図13A】[0019]一実施形態によるフレーム及びセル組立体を示している。
【図13B】[0019]一実施形態によるフレーム及びセル組立体を示している。
【図13C】[0019]一実施形態によるフレーム及びセル組立体を示している。
【発明を実施するための形態】
【0008】
詳細な説明
[0020] 電気化学スタックの端部（端部は、本明細書において端部表面又は副表面とも呼ばれる）から離れてラミネートパウチを保持して端部を保護しながら、望ましい場合に電気化学スタックの上部及び底部の主表面の望ましい場所に圧力を加えることができる、フレーム構造の種々の実施形態が以下に説明される。真空下でシールされる場合、ラミネートパウチによって、セルスタックに対する圧力が生じる。フレームによって、セルスタックを保護するための構造が得られる。フレームによって、充電及び放電のサイクル電気化学スタック内のセルの膨張のための空間及び保護も得られる。一実施形態では、ラミネートパウチは、封入用ラミネートパウチである。一実施形態では、ラミネートパウチは、あらかじめ形成されたラミネートパウチである。したがって、本明細書において使用される場合、「ラミネートパウチ」という用語は、封入用ラミネートパウチ及び／又はあらかじめ形成されたラミネートパウチを含むことができる。
[0020] 電気化学スタックの端部（端部は、本明細書において端部表面又は副表面とも呼ばれる）から離れてラミネートパウチを保持して端部を保護しながら、望ましい場合に電気化学スタックの上部及び底部の主表面の望ましい場所に圧力を加えることができる、フレーム構造の種々の実施形態が以下に説明される。真空下でシールされる場合、ラミネートパウチによって、セルスタックに対する圧力が生じる。フレームによって、セルスタックを保護するための構造が得られる。フレームによって、充電及び放電のサイクル電気化学スタック内のセルの膨張のための空間及び保護も得られる。一実施形態では、ラミネートパウチは、封入用ラミネートパウチである。一実施形態では、ラミネートパウチは、あらかじめ形成されたラミネートパウチである。したがって、本明細書において使用される場合、「ラミネートパウチ」という用語は、封入用ラミネートパウチ及び／又はあらかじめ形成されたラミネートパウチを含むことができる。
【0009】
[0021] 電気化学スタック（本明細書では、場合によりスタック、又はセルスタック、又は電気化学セルスタックと呼ばれる）は、互いの上に積み重ねられた一連の固体電気化学セルを含む。水及び酸素への曝露からセルスタックを保護することが重要である。したがって、スタックは真空下で、缶、パウチ、及び別の種類のシールされたハウジングの中にシールされる。真空下でシールされる場合、パウチによって、セルスタックに対する圧力が生じる。一実施形態では、この圧力は、パウチ内部の圧力に抵抗しない大気圧である。セルスタックに対する圧力が均等に分布しない場合、スタック内の１つ以上セルのそれぞれの内部の固体電解質は、変形、亀裂、又は破壊により損傷することがある。
【0010】
[0022] これらの損傷の問題、及び固体電気化学セルのパッケージングに関連する別の問題に対処するため、本明細書に記載のフレーム構造によって、電気化学スタックの主表面のみに圧力を加え、電気化学スタックの端部又は副表面には圧力を加えずに、ラミネートパウチが電気化学スタックをシールすることが可能となる。この種類の構造によって、電気化学スタックの主表面に対して垂直に（ｚ方向に）圧力を加えることが可能となる。このように圧力が加えられると、電気化学スタックの端部又は副表面の周囲に空間が残り、電気化学スタックの端部又は副表面に対して加えられる圧力（ｘ方向又はｙ方向）が防止される、又は減少する。
【0011】
[0023] 以下の説明によって、当業者は、開示される主題の製造及び使用、並びにその主題の多数の用途への採用が可能となる。異なる用途における種々の修正、及び種々の使用は、当業者には容易に明らかとなるであろう。本明細書に記載の一般的な原理は、広範囲の実施形態に適用可能である。したがって、本開示は、提供される実施形態に限定されることが意図されるものではなく、本明細書に開示される原理及び新規な特徴と矛盾がない最も広い範囲が与えられるべきである。
【0012】
[0024] 以下の詳細な説明では、開示される構造及び技術のより十分な理解を得るために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、これらの具体的な詳細に必ずしも限定されることなく、これらの開示される構造及び技術を実施できることが、当業者には明らかとなるであろう。別の場合では、本開示が不明瞭になることを回避するために、周知の構造及び装置は、詳細ではなくブロック図の形態で示される。
【0013】
定義
[0025] 本明細書において使用される場合、例えば約１５重量パーセント（％ｗ／ｗ）のように、ある数を修飾する場合の「約」という用語は、修飾される数と、場合により、その数の±１０％を含むその修飾される数の範囲内に含まれる数とを意味する。例えば、約１５％ｗ／ｗは、１５％ｗ／ｗ、並びに１３．５％ｗ／ｗ、１４％ｗ／ｗ、１４．５％ｗ／ｗ、１５．５％ｗ／ｗ、１６％ｗ／ｗ、又は１６．５％ｗ／ｗを含む。例えば、「約７５℃」は、７５℃、並びに６７℃、６８℃、６９℃、７０℃、７１℃、７２℃、７３℃、７４℃、７５℃、７６℃、７７℃、７８℃、７９℃、８０℃、８１℃、８２℃、又は８３℃を含む。
[0025] 本明細書において使用される場合、例えば約１５重量パーセント（％ｗ／ｗ）のように、ある数を修飾する場合の「約」という用語は、修飾される数と、場合により、その数の±１０％を含むその修飾される数の範囲内に含まれる数とを意味する。例えば、約１５％ｗ／ｗは、１５％ｗ／ｗ、並びに１３．５％ｗ／ｗ、１４％ｗ／ｗ、１４．５％ｗ／ｗ、１５．５％ｗ／ｗ、１６％ｗ／ｗ、又は１６．５％ｗ／ｗを含む。例えば、「約７５℃」は、７５℃、並びに６７℃、６８℃、６９℃、７０℃、７１℃、７２℃、７３℃、７４℃、７５℃、７６℃、７７℃、７８℃、７９℃、８０℃、８１℃、８２℃、又は８３℃を含む。
【0014】
[0026] 本明細書において使用される場合、「からなる群から選択される」は、その群からの１つの構成要素、その群からの２つ以上の構成要素、又はその群からの構成要素の組み合わせを意味する。例えば、Ａ、Ｂ、及びＣからなる群から選択される構成要素は、Ａのみ、Ｂのみ、又はＣのみ、並びにＡ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、並びにＡ、Ｂ、及びＣを含むことができる。
【0015】
[0027] 本明細書において使用される場合、「電気化学セル」又は「電池セル」という語句は、逆のことが明記されるのでなければ、電解質又はイオンを介して互いにイオン的に連絡する正極と負極とを含む１つのセルを意味するものとする。幾つかの実施形態では、電池又はモジュールは、１つの容器内に密閉される、又は電気化学セルのスタックなど、他の方法で互いに重ねて配置される、複数の正極及び／又は複数の負極を含むことができる。電気化学セルのスタックは、多層セルと呼ばれる場合がある。対称セルは、固体電解質によって分離された２つのＬｉ金属アノードを有するセルであってよい。
【0016】
[0028] 本明細書において使用される場合、「電気化学スタック」という語句は、少なくとも負極（例えば、Ｌｉ、ＬｉＣ６）と、正極（例えば、ＦｅＦ３、ＮｉＦｘ（式中、ｘは２又は３である）、ニッケルコバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ）、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２、［ＮＭＣ］、又はＬｉＮｉｘＡｌｙＣｏｚＯ２［ＮＣＡ］、式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり；０≦ｘ≦１；０≦ｙ≦１；及び０≦ｚ≦１である）、場合により固体電解質又はゲル電解質と組み合わされる）と、正極と負極との間にありこれらに接触する固体電解質（例えば、リチウム充填ガーネット（例えば、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）などの本明細書に記載の酸化物電解質）とをそれぞれが含む１つ以上のユニットを意味する。幾つかの例では、固体電解質と正極との間には、規格に準拠した電解質（例えば、ゲル電解質、ゲルポリマー電解質）を含む追加の層が存在する。電気化学スタックは、これらの前述のユニットの１つを含むことができる。電気化学スタックは、電気的に連絡して配列される（例えば、直列又は並列の電気的接続）これらの前述のユニットを数個含むことができる。幾つかの例では、電気化学スタックが数個のユニットを含む場合、ユニットは、一列に、互いに層状に重ねられるか、又は別の方法で互いに接着される。幾つかの例では、電気化学スタックが数個のユニットを含む場合、ユニットは、ある配列で、互いに層状に重ねられるか、又は別の方法で互いに接着される。幾つかの例では、電気化学スタックが数個のユニットを含む場合、１つの負極集電体が２つ以上の正極で共有されるようにスタックを配列することができる。或いは、幾つかの例では、電気化学スタックが数個のユニットを含む場合、１つの正極集電体が２つ以上の負極で共有されるようにスタックを配列することができる。適切又は必要である場合、スタック中の種々の層の間に、接着剤又は別の接合材料を設けることができる。場合により、又はこれに加えて、セルが互いに提供されてスタックが形成される場合、セルは、単純に互いに重ねて配置することができ、或いは、１つ以上のセルを直接隣接するセルの一方又は両方に接着することができる。
【0017】
[0029] 本明細書において使用される場合、「正極」という語句は、電池の放電中にそれに向かって陽イオン、例えばＬｉ＋が伝導、流動、又は移動する二次電池中の電極を意味する。本明細書において使用される場合、「負極」という語句は、電池の放電中にそこから陽イオン、例えばＬｉ＋が流動、又は移動する二次電池中の電極を意味する二次電池中の電極を意味する。Ｌｉ金属電極と、変換化学、インターカレーション化学、又は変換／インターカレーション化学の組み合わせを含む電極とで構成される電池において、変換化学、インターカレーション化学、又は変換／インターカレーション化学の組み合わせの材料を有する電極が、正極と呼ばれる。幾つかの用法では、正極の代わりにカソードが使用され、負極の代わりにアノードが使用される。Ｌｉ二次電池が充電される場合、Ｌｉイオンは正極（例えば、ＮｉＦｘ、ＮＭＣ、ＮＣＡ）から負極（例えば、Ｌｉ金属）に向かって移動する。Ｌｉ二次電池が放電される場合、Ｌｉイオンは負極から正極に向かって移動する。
【0018】
[0030] 本明細書において使用される場合、「正極端子」という語句は、正極への電気的接続を意味する。正極端子は、正極集電体と呼ばれる場合もある。
【0019】
[0031] 本明細書において使用される場合、「負極端子」という語句は、負極への電気的接続を意味する。負極端子は、負極集電体と呼ばれる場合もある。
【0020】
[0032] 本明細書において使用される場合、「カソード活物質」という語句は、可逆的な方法で、リチウムイオンのインターカレーション、又はリチウムイオンとの反応が可能な材料を意味する。例としては、ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；ＬｉｘＴｉｙＯｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ２ａＮｉａＯ４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウム酸化物；ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；及びＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）が挙げられる。これらの式中、式が電荷的に中性となるようにｘ、ｙ、及びｚが選択される。
【0021】
[0033] 本明細書において使用される場合、「固体カソード」という語句は、液相電解質を含まないカソードを意味する。本明細書において使用される場合、「カソード」及び「アノード」という用語は、電池の電極を意味する。カソード及びアノードは、関連分野においてそれぞれ正極及び負極と呼ばれることが多い。
【0022】
[0034] 本明細書において使用される場合、「固体カソライト」という語句、又は「カソライト」という用語は、カソード（すなわち、正極）活物質と密接に混合される、又はこの活物質で取り囲まれるイオン伝導体を意味する。
【0023】
[0035] 本明細書において使用される場合、「電解質」という用語は、イオン、例えばＬｉ＋がそれを通って移動することができるが、電子はそれを通って伝導することができない材料を意味する。電解質は、二次電池のカソード及びアノードの電気絶縁に有用であり、同時に、イオン、例えばＬｉ＋が電解質の中を伝達することができる。
【0024】
[0036] 本明細書で使用される場合、「固体電解質セパレーター」という語句は、「固体セパレーター」という語句と同義で使用され、炭素を含まず、原子イオン（例えば、Ｌｉ＋）は伝導するが、電子は伝導しない材料を意味する。固体電解質セパレーターは、リチウム二次電池の正極及び負極の電気絶縁に適しており、同時に、リチウムイオンの伝導経路も提供する固体材料である。固体電解質の例としては、酸化物電解質及び硫化物電解質が挙げられ、これらは以下でさらに規定される。硫化物電解質の非限定的な例は、例えば、２０１５年１０月２７日に発行された米国特許第９，１７２，１１４号に見られ、２０１７年６月８日に公開された米国特許出願公開第２０１７－０１６２９０１ Ａ１号にも見られる。酸化物電解質の非限定的な例は、例えば、２０１５年７月１６日に公開され、２０１７年１０月３１日に米国特許第９，８０６，３７２号として発行された米国特許出願公開第２０１５－０２００４２０ Ａ１に見られる。幾つかの例では、無機固体電解質は、ポリマーも含み、複合電解質と呼ばれる。複合電解質は、例えば米国特許第９，６６６，８７０号に見られる。今挙げた米国特許及び公開された米国特許出願の内容全体は、あらゆる目的でそれらの全体が参照により本明細書に援用される。
【0025】
[0037] 本明細書において使用される場合、「セパレーター」という用語は、明らかに別のことが明記されるのでなければ、Ｌｉ＋イオン伝導性セパレーターの省略表現である。
【0026】
[0038] 明らかに逆のことが明記されるのでなければ、本明細書において使用されるセパレーターは、リチウム金属と接触する場合に安定である。
【0027】
[0039] 本明細書において使用される場合、「端部表面」又は「副表面」という用語は、電気化学セルスタック、フレーム、又はパウチ中の角柱型フレームの側面を意味するために同義で使用することができる。
【0028】
[0040] 本明細書において使用される場合、「主表面」という用語は、電気化学セルスタック、フレーム、又はパウチ中の角柱型フレームの主表面を意味するために交換可能に使用することができ、いずれも主表面よりも実質的に小さい表面積を有する「端部表面」又は「副表面」と対比される。幾つかの場合では、電気化学スタックの方向によるが、主表面は、上部主表面又は底部主表面であってよい。「上部表面」又は「上部主表面」は、一般に、「底部表面」又は「底部主表面」とは反対側にある。
【0029】
[0041] 本明細書において使用される場合、「厚さ」又は「膜厚」という語句は、層又は膜の主表面間の距離又はメジアン測定距離を意味する。本明細書において使用される場合、主表面は、最大幾何学的表面積を有する層又は膜の面を意味する。
【0030】
[0042] 本明細書において使用される場合、「薄い」は、固体電解質を修飾する場合、２００μｍ未満、場合により１００μｍ未満、幾つかの場合０．１～６０μｍの間、別の場合約１０ｎｍ～約１００μｍの厚さ寸法、別の場合約１μｍ、１０μｍ、又は５０μｍの厚さを意味する。
【0031】
[0043] 本明細書において使用される場合、「ｚ体積膨張及び収縮の％」という語句は、それぞれ充電及び放電の結果としてのリチウム金属アノードを有する固体電気化学セルの膨張及び収縮を意味する。充電中、それぞれの電気化学セル中のアノード層においてリチウム金属のプレートアウトが生じ、それによってそれぞれの電気化学セルが膨張する。この膨張は、主として、セルのカソード、電解質、及びアノードが層となる順序を横断する方向で生じる。ここで、ｚ方向は、カソード、電解質、及びアノードを横断する垂直線である。ここで、ｘ方向及びｙ方向は、カソード、電解質、又はアノードの面内に含まれる。放電中、それぞれの電気化学セル中のアノード層からリチウム金属がはがれ（離れ）、それによってそれぞれの電気化学セルが収縮する。ｚ体積膨張及び収縮は、それぞれの電気化学セルのこの膨張及び収縮の方向である。この方向は、電気化学スタックの上部又は底部の主表面に対して垂直の線（本明細書の別の箇所ではｚ軸と呼ばれる）に対して平行又は実質的に平行である。例えば、電気化学スタックが、１００μｍの厚さ、及び０％充電状態であり、次に２０％のｚ体積膨張及び収縮が起こる場合、これは、電気化学スタックが１００％充電状態まで充電されるときに約２０μｍだけ膨張し、次に０％充電状態まで放電されるときに約２０μｍだけ収縮することを意味する。この積層体は、電気化学セルの厚さの０～２０％の間のセル膨張に対応することができ、次に放電中に元の形状に戻ることができるように成形される。
【0032】
[0044] 本明細書において使用される場合、「積層体がフレームの周囲に適合する」という語句は、積層体がフレームに接触しない、積層体とフレームとの間の空間が多量に存在することなく、フレームを取り囲み封入するラミネートパウチの柔軟性を意味する。幾つかの例では、積層体は、特にパウチが真空下にある場合に、フレームと密接に接触する。
【0033】
[0045] 本明細書において使用される場合、ラミネートパウチのあらかじめ成形された形状」という語句は、積層体に形成される形状を意味する。幾つかの例では、積層体は、空気圧プレス中に配置される平坦シート形態から製造される。平坦シートをあらかじめ成形された形状に変形させるために、ダイ及びキャビティが使用される。これは、その形状のデボス加工によって、積層体表面から上方に離れて積層体の一部を隆起させること、及びその形状のエンボス加工によって、積層体表面の下方に離れて積層体の一部を押し込むことを含む。幾つかの例では、デボス加工とエンボス加工との組み合わせが、積層体の形状の形成に使用される。積層体中に形状を形成することによって、電気化学スタックの上部又は底部の主表面に対して、積層体を変形させる必要あったとしても、あまり大きく変形させる必要はない。真空が使用される場合、大気によって、シールされた積層体は、フレーム及びセルスタックの上に押しつけられ、フレーム及びセルスタックの形状をとる。幾つかの例では、積層体は、０％充電状態における電気化学スタックの形状に成形される。したがって、この積層体には、その製造中にあらかじめ応力がかけられ、そのため、積層体がフレーム上で延伸される場合に、電気化学スタック上に応力が集中しない。積層体がフレーム上で引っ張られる場合、積層体がフレーム上で延伸されるときに、ある抜き勾配が存在する。この抜き勾配は、積層体と電気化学スタックとの間に空間が生じる部分であり、そのため積層体のみが電気化学スタックの上部又は底部の主表面に接触する。シールされた積層体上に真空が引かれると、抜き勾配は、フレームに対してはつぶれるが、電気化学スタックの副表面に対してはつぶれない。シールされた積層体内が真空に引かれた後、積層体のあらかじめ形成された部分は、フレームの形状をとる。
【0034】
[0046] 本明細書において使用される場合、「上部主表面」及び「底部主表面」という語句は、ラミネートパウチ、フレーム、電気化学セル、及び／又は電気化学スタックの特定の方向を意味する。このような方向は、本明細書の１つ以上の図中に示すことができる。すぐ上に記載の要素、又は実際には結果として得られる電気化学スタック組立体、モジュール、若しくはパックの方向は相対的なものであることを、当業者は認識するであろう。
【0035】
[0047] 本明細書において使用される場合、「幾何学的表面積」という語句は、考慮される表面の領域の長さに幅を掛けたものであり、平坦な表面が仮定される。
【0036】
[0048] 本明細書において使用される場合、「リチウム充填ガーネット」という語句は、ガーネット結晶構造に関連する結晶構造を特徴とする酸化物を意味する。２０１５年４月９日に公開され、２０１４年１０月７日に米国特許出願第１４／５０９，０２９号として出願された米国特許出願公開第２０１５／００９９１９０号は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に援用される。この出願には、固体リチウム蓄電池中に使用されるＬｉ充填ガーネット固体電解質が記載されている。
【0037】
[0049] 逆のことが別に記載されるのでなければ、リチウム充填ガーネットとしては、式ＬｉＡＬａＢＭ’ＣＭ”ＤＺｒＥＯＦ、ＬｉＡＬａＢＭ’ＣＭ”ＤＴａＥＯＦ、若しくはＬｉＡＬａＢＭ’ＣＭ”ＤＮｂＥＯＦ（式中、４＜Ａ＜８．５、１．５＜Ｂ＜４、０≦Ｃ≦２、０≦Ｄ≦２；０≦Ｅ≦２、１０＜Ｆ＜１３であり、Ｍ”及びＭ”のそれぞれは、各場合で独立して、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｒｂ、又はＴａから選択される）、又はＬｉａＬａｂＺｒＣＡｌｄＭｅ”ｅＯｆ（式中、５＜ａ＜７．７；２＜ｂ＜４；０≦ｃ≦２．５；０≦ｄ≦２；０≦ｅ≦２、１０＜ｆ＜１３であり、Ｍｅ”は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇａ、又はＳｂから選択される金属である）を有する化合物、並びに本明細書に記載のものが挙げられる。
【0038】
[0050] Ｌｉ充填ガーネットは、ＬｉＡＬａＢＭ’ＣＭ”ＤＺｒＥＯＦ、ＬｉＡＬａＢＭ’ＣＭ”ＤＴａＥＯＦ、若しくはＬｉＡＬａＢＭ’ＣＭ”ＤＮｂＥＯＦ（式中、４＜Ａ＜８．５、１．５＜Ｂ＜４、０≦Ｃ≦２、０≦Ｄ≦２；０≦Ｅ＜３、１０＜Ｆ＜１３であり、Ｍ’及びＭ”のそれぞれは、各場合で独立して、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｒｂ、又はＴａから選択される）、又はＬｉａＬａｂＺｒｃＡｌｄＭｅ”ｅＯｆ（式中、５＜ａ＜８．５；２＜ｂ＜４；０＜ｃ≦２．５；０≦ｄ＜２；０≦ｅ＜２、及び１０＜ｆ＜１３であり、Ｍｅ”は、Ｇａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、又はＳｂから選択される金属である）による組成、、並びに米国特許出願公開第２０１５／００９９１９０号に記載の別のものであってもよい。本明細書において使用される場合、リチウム充填ガーネット、及びガーネットとしては、一般に、限定するものではないが、Ｌｉ７．０Ｌａ３（Ｚｒｔ１＋Ｎｂｔ２＋Ｔａｔ３）Ｏ１２＋０．３５Ａｌ１２Ｏ３が挙げられ；ここで（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＝２）であり、そのためＬａ：（Ｚｒ／Ｎｂ／Ｔａ）比は３：２である。また、本明細書において使用されるガーネットとしては、ＬｉｘＬａ３Ｚｒ２ＯＦ＋ｙＡｌ２Ｏ３が挙げられ、ここで、ｘは５．５～９の範囲であり；ｙは０．０５～１の範囲である。これらの例では、下付文字のｘ、ｙ、及びＦは、ガーネットの電荷が中性となるように選択される。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは１．０である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは１．０である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは１．０である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは１．０である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは１．０である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．３５である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．３５である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．３５である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．３５である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．３５である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．７である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．７である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．７である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．７である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．７である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．７５である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．７５である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．７５である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．７５である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．７５である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．８である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．８である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．８である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．８である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．８である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．５である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．５である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．５である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．５である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．５である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．４である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．４である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．４である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．４である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．４である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．３である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．３である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．３である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．３である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．３である。幾つかの例では、ｘは７であり、ｙは０．２２である。幾つかの例では、ｘは５であり、ｙは０．２２である。幾つかの例では、ｘは６であり、ｙは０．２２である。幾つかの例では、ｘは８であり、ｙは０．２２である。幾つかの例では、ｘは９であり、ｙは０．２２である。また、本明細書において使用されるようなガーネットとしては、ＬｉｘＬａ３Ｚｒ２Ｏ１２＋ｙＡｌ２Ｏ３が挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施形態では、本明細書におけるＬｉ充填ガーネットはＬｉ７Ｌｉ３Ｚｒ２Ｏ１２の組成を有する。別の一実施形態では、本明細書におけるＬｉ充填ガーネットはＬｉ７Ｌｉ３Ｚｒ２Ｏ１２．Ａｌ２Ｏ３の組成を有する。さらに別の一実施形態では、本明細書におけるＬｉ充填ガーネットはＬｉ７Ｌｉ３Ｚｒ２Ｏ１２．０．２２Ａｌ２Ｏ３の組成を有する。さらに別の一実施形態では、本明細書におけるＬｉ充填ガーネットはＬｉ７Ｌｉ３Ｚｒ２Ｏ１２．０．３５Ａｌ２Ｏ３の組成を有する。ある別の実施形態では、本明細書におけるＬｉ充填ガーネットはＬｉ７Ｌｉ３Ｚｒ２Ｏ１２．０．５Ａｌ２Ｏ３の組成を有する。別の一実施形態では、本明細書におけるＬｉ充填ガーネットはＬｉ７Ｌｉ３Ｚｒ２Ｏ１２．０．７５Ａｌ２Ｏ３の組成を有する。
【0039】
[0051] 本明細書において使用される場合、ガーネットには、ＹＡＧ－ガーネット（すなわち、イットリウムアルミニウムガーネット、すなわち例えばＹ３Ａｌ５Ｏ１２）は含まれない。本明細書において使用される場合、ガーネットには、パイロープ、アルマンディン、スペサルティン、グロッシュラー、ヘソナイト、若しくは肉桂石、ツァボライト、ウバロバイト、及びアンドラダイト、並びに固溶体のパイロープ－アルマンディン－スペサライト（spessarite）及びウバロバイト－グロッシュラー－アンドラダイトなどのシリケート系のガーネットは含まれない。本明細書におけるガーネットには、一般式Ｘ３Ｙ２（ＳｉＯ４）３（式中、Ｘは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、及び／又は、Ｍｎであり；Ｙは、Ａｌ、Ｆｅ、及び／又は、Ｃｒである）を有するネソシリケートは含まれない。
【0040】
パウチ中の電気化学スタック
[0052] 幾つかの例では、本明細書において、電気化学スタックは、少なくとも１つ以上の電気化学セルを含み、それぞれの電気化学セルは固体電解質を含む。これらの例では、電気化学スタックは、２つの主表面と、４つの副表面とを有する。ラミネートパウチは、一方又は両方の主表面に接触する。フレームは、ラミネートパウチ内に収容され、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲む。フレームは４つの副表面には接触しない。
[0052] 幾つかの例では、本明細書において、電気化学スタックは、少なくとも１つ以上の電気化学セルを含み、それぞれの電気化学セルは固体電解質を含む。これらの例では、電気化学スタックは、２つの主表面と、４つの副表面とを有する。ラミネートパウチは、一方又は両方の主表面に接触する。フレームは、ラミネートパウチ内に収容され、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲む。フレームは４つの副表面には接触しない。
【0041】
[0053] 幾つかの例では、本明細書において、フレーム組立体上の積層体は、少なくとも１つの電気化学セルであって、少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する少なくとも１つの電気化学スタックを形成する、少なくとも１つの電気化学セルと；ラミネートパウチと；ラミネートパウチ内に収容され、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームとを含み；ここで、フレームは４つの副表面には接触せず；ラミネートパウチは両方の主表面に接触する。
【0042】
[0054] 幾つかの例では、本明細書において、フレーム組立体上の積層体は、少なくとも１つの電気化学スタックであって、少なくとも１つ以上の電気化学セルを含み、それぞれの電気化学セルが：少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子と；固体電解質とを含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する、少なくとも１つの電気化学スタックと；ラミネートパウチと；ラミネートパウチ内に収容され、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームとを含み；ここで、フレームは４つの副表面には接触せず；ラミネートパウチは両方の主表面に接触する。
【0043】
[0055] 幾つかの例では、本明細書において、フレーム組立体上の積層体は、少なくとも１つの電気化学スタックであって、固体電解質及び少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する、少なくとも１つの電気化学スタックと；ラミネートパウチと；ラミネートパウチ内に収容され、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームとを含み；ここで、フレームは４つの副表面には接触せず；ラミネートパウチは両方の主表面に接触する。
【0044】
[0056] 幾つかの例では、本明細書において、フレーム組立体上の積層体は、少なくとも１つの電気化学セルであって、少なくとも１つの固体電解質、少なくとも１つの正極端子、及び少なくとも１つの負極端子を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有し、少なくとも１つの電気化学スタックを形成する少なくとも１つの電気化学セルと；ラミネートパウチと；ラミネートパウチ内に収容され、少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームとを含む；ここで、フレームは４つの副表面には接触せず；ラミネートパウチは両方の主表面に接触する。
【0045】
[0057] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは、電気化学スタックのいずれかの主表面に接着される。
【0046】
[0058] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは、電気化学スタックのいずれかの主表面に感圧接着剤で接着される。
【0047】
[0059] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、第１の電気化学スタック及び第２の電気化学スタックが存在し、熱伝導性の中央壁によって、第１の電気化学スタックが第２の電気化学スタックから分離される。
【0048】
[0060] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、第２の電気化学スタックは第１の電気化学スタックと同じである。幾つかの例では、第２の電気化学スタックは、第１の電気化学スタックと比較して異なる数の電気化学セル、異なる種類の電気化学セル、又は異なるサイズの電気化学セルを有することができる。
【0049】
[0061] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックは、少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子をさらに含む。
【0050】
[0062] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは、リチウム金属電池中でゼロ電圧を有するリチウム金属に対して負電位となる。
【0051】
[0063] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは、リチウム金属電池中でゼロ電圧を有するリチウム金属に対して正電位となる。
【0052】
[0064] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは絶縁される。
【0053】
[0065] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは陽極処理アルミニウムを含む。幾つかの例では、フレームは、強化ガラスなどのガラスを含む。幾つかの例では、フレームは、熱添加剤を有するプラスチックなどのプラスチックを含む。
【0054】
[0066] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームによって、電気化学スタックの４つの副表面上に力が加わるのが防止される。
【0055】
[0067] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチは真空下にあり、フレームによって、電気化学スタックの４つの副表面上に大気圧が加わるのが防止される。
【0056】
[0068] これより図面を参照しながら本発明の実施形態を見ると、図１は、電気化学セル（別に図示せず）を含み、それぞれの電気化学セルが固体電解質を含む長方形の電気化学スタック１００の上面図及び底面図を示している。これらの図は必ずしも縮尺通りではなく、高解像度ではない。上面図は、上部主表面１０１及び底部主表面１０２、並びに端部又は側面又は副表面１０３、１０４、１０５、及び１０６を示している。底面図は、裏返された上部主表面１０１及び底部主表面１０２を示しており、裏返された端部又は側面１０３及び１０５も示している。電気化学スタックは厚さ１０７を有する。一実施形態では、電気化学スタックは、本明細書においてさらに説明されるフレーム内に適合し、このフレームは、真空が使用される場合に電気化学スタックの端部又は副表面に積層体が接触するのを防止するサイズ又は寸法を有する。充電及び放電中に電気化学スタックと物理的干渉が生じないように、フレームによって電気化学スタックの周囲に空間が形成される。
【0057】
[0069] 前述のいずれかを含むある例では、電気化学スタックの上部主表面１０１及び／又は底部主表面１０２は、感圧接着剤（ＰＳＡ）材料を介してフレーム上の表面に取り付けられる。異なる実施形態では、ＰＳＡ材料は、３Ｍ接着剤又はAvery Dennison接着剤において見られる。ＰＳＡ材料としては、粘着付与剤を有するエラストマーを挙げることができる。このＰＳＡによって、スタックの上部主表面１０１又は底部主表面１０２のいずれかがフレームの表面に維持され、充電及び放電中にフレーム内部でスタックが動かないようになる。幾つかの実施形態では、ＰＳＡによって、電気化学スタックの副表面がフレームに接触しなくなる。ある例では、上部主表面１０１は、本明細書に記載される中央壁においてフレームに接合される。ある例では、底部主表面１０２は、中央壁においてフレームに接合される。中央壁は、中央面、中央板、又は接合板（ある実施形態では接合板はスタックの板への付着を意味する）と呼ばれる場合がある。フレーム内でのスタックの動きは、模擬質量を用いた振動試験によって評価することができる。動きがほとんど又は全くない場合、中央面に対する質量の位置の変化はほとんど又は全くない。
【0058】
[0070] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームと電気化学スタックの副表面との間の隙間の量は少なくとも０．５ｍｍである。ある用途では、隙間は、より大きい場合、又はより小さい場合がある。幾つかの別の例では、フレームと電気化学スタックの副表面との間の隙間の量は少なくとも０．４ｍｍである。さらに別の例では、フレームと電気化学スタックの副表面との間の隙間の量は少なくとも０．３ｍｍである。さらなる例では、フレームと電気化学スタックの副表面との間の隙間の量は少なくとも０．２ｍｍである。さらなる例では、フレームと電気化学スタックの副表面との間の隙間の量は少なくとも０．１ｍｍである。
【0059】
[0071] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックは、最大幾何学的表面積を有する２つの主表面を有する長方形を有する。主表面に対して約９０°の角度において４つの副表面が存在し、そのそれぞれは、いずれの主表面の幾何学的表面積よりも小さい幾何学的表面積を有する。前述のいずれかを含む幾つかの例では、固体電解質がどのように形成されるかによって、主表面と副表面との間の角度は９０°に近いが厳密には９０°ではない場合がある。例えば、固体電解質の１つ以上の端部は、わずかに丸みを帯びている場合がある。これらの例では、４つの副表面の中の２つは、４つの副表面の別の２つよりも小さな面積を有する。
【0060】
[0072] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックは、最大幾何学的表面積を有する２つの主表面を有する正方形を有する。主表面に対して約９０°の角度において４つの副表面が存在し、そのそれぞれは、いずれの主表面の幾何学的表面積よりも小さい幾何学的表面積を有する。前述のいずれかを含む幾つかの例では、固体電解質がどのように形成されるかによって、主表面と副表面との間の角度は９０°に近いが厳密には９０°ではない場合がある。例えば、固体電解質の１つ以上の端部は、わずかに丸みを帯びている場合がある。これらの例では、４つの副表面は、おおよそ同じ表面積を有する。
【0061】
[0073] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、固体電解質は、最大幾何学的表面積を有する２つの主表面を有する長方形を有する。前述のいずれかを含む幾つかの例では、主表面に対して約９０°の角度において４つの副表面が存在し、そのそれぞれは、いずれの主表面の幾何学的表面積よりも小さい幾何学的表面積を有する。前述のいずれかを含む幾つかの例では、固体電解質がどのように形成されるかによって、主表面と副表面との間の角度は９０°に近いが厳密には９０°ではない場合がある。例えば、固体電解質の１つ以上の端部は、わずかに丸みを帯びている場合がある。これらの例では、４つの副表面の中の２つは、４つの副表面の別の２つよりも小さな表面積を有する。
【0062】
[0074] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、固体電解質は、最大幾何学的表面積を有する２つの主表面を有する正方形を有する。主表面に対して約９０°の角度において４つの副表面が存在し、そのそれぞれは、いずれの主表面の幾何学的表面積よりも小さい幾何学的表面積を有する。前述のいずれかを含む幾つかの例では、固体電解質がどのように形成されるかによって、主表面と副表面との間の角度は９０°に近いが厳密には９０°ではない場合がある。例えば、固体電解質の１つ以上の端部は、わずかに丸みを帯びている場合がある。これらの例では、４つの副表面は、おおよそ同じ表面積を有する。
【0063】
[0075] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、固体電解質は、１μｍ～１００μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２０μｍ～１００μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、４０μｍ～１００μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２０μｍ～８０μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、４０μｍ～８０μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２０μｍ～６０μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１０μｍ～３０μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１０μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１１μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１２μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１３μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１４μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１５μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１６μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１７μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１８μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、１９μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２０μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２１μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２２μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２３μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２４μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２５μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２６μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２７μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２８μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、２９μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３０μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３１μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３２μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３３μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３４μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３５μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３６μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３７μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３８μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、３９μｍの膜厚を有する薄膜である。幾つかの例では、固体電解質は、４０μｍの膜厚を有する薄膜である。
【0064】
[0076] 前述のいずれかを含むある例では、固体電解質は、１０μｍの膜厚を有する薄膜である。ある別の例では、固体電解質は、２０μｍの膜厚を有する薄膜である。さらに別の例では、固体電解質は、３０μｍの膜厚を有する薄膜である。ある例では、固体電解質は、４０μｍの膜厚を有する薄膜である。さらに別の例では、固体電解質は、５０μｍの膜厚を有する薄膜である。さらに別の例では、固体電解質は、６０μｍの膜厚を有する薄膜である。さらに別の例では、固体電解質は、７０μｍの膜厚を有する薄膜である。さらに別の例では、固体電解質は、８０μｍの膜厚を有する薄膜である。さらに別の例では、固体電解質は、９０μｍの膜厚を有する薄膜である。さらに別の例では、固体電解質は、１００μｍの膜厚を有する薄膜である。
【0065】
[0077] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは負電位である。例えば、フレームは、電気化学スタックのアノード部分と同じ電位であってよい。ある例では、フレームは、少なくとも１つの電気化学セルのアノード（すなわち、負極）に電気的に接続される。
【0066】
[0078] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは正電位である。例えば、フレームは、電気化学スタックのカソード部分と同じ電位であってよい。ある例では、フレームは、少なくとも１つの電気化学セルのカソード（すなわち、正極）に電気的に接続される。
【0067】
[0079] 図２Ａ～２Ｃは、実施形態によるフレーム及び電気化学スタックを収容するラミネートパウチを有する組立体の図である。この組立体は、電気化学スタック組立体、フレーム組立体上の積層体、又はパウチ中の角柱型フレームと、さまざまに呼ばれる場合がある。
【0068】
[0080] 図２Ａ中、上部から底部の順序で、組立体２０００中、上部積層体部分２０１０が上方フレーム部分２０２０の上に配置される。上方フレーム部分２０２０と下方フレーム部分２０４０との間には、電気化学スタック２０３０がはめ込まれる。上方フレーム部分２０２０及び下方フレーム部分２０４０は互いに取り付けられて、電気化学スタック２０３０の周囲にフレームを形成する。フレームは、電気化学スタック２０３０の副表面を取り囲むが、それらには接触しない。下方フレーム部分２０４０の下には、底部積層体部分２０５０が配置される。上部積層体部分２０１０と底部積層体部分２０５０とはラミネートパウチ（場合により、あらかじめ形成されたラミネートパウチと呼ばれる）を形成し、これは、中に収容される組み立てられたフレーム及び電気化学スタック２０３０を取り囲む。上部積層体部分２０１０及び底部積層体部分２０５０は互いにシールされて、中に収容される組み立てられたフレーム及び電気化学スタック２０３０の周囲にシールが形成される。
【0069】
[0081] 電気化学スタック２０３０は、電気化学スタック２０３０のカソード及びアノードにそれぞれ取り付けられた端子（正極及び負極又はタブ）２０６０も有する。カソード及びアノードは、フレームを通過して延在しており、フレームに接触することができる。幾つかの例では、端子２０６０は、ラミネートパウチを通過して延在する。幾つかの例では、端子２０６０は、ラミネートパウチを通過して延在し、シールの一部を形成する。
【0070】
[0082] 図２Ｂ中、上部から底部の順序で、組立体２１００中、上部積層体部分２１１０が上方フレーム部分２１２０の上に配置される。上方フレーム部分２１２０と下方フレーム部分２１４０との間には、電気化学スタック２１３０ａがはめ込まれる。下方フレーム部分２１４０は、電気化学スタック２１３０ａが接合したり別の方法で取り付けられたりすることができる中実部分又は表面２１４０ａを有する。下方フレーム部分２１４０は、中実部分又は表面２１４０ａの上及び下の両方に突出する端部２１４１～２１４４を有し、これらは、本明細書の別の場所ではトレイと呼ばれる場合があるトレイ型構造２１４５を形成する。
【0071】
[0083] 上方フレーム部分２１２０及び下方フレーム部分２１４０は互いに取り付けられて、電気化学スタック２１３０ａの周囲にフレームを形成する。フレームは、電気化学スタック２１３０ａの副表面を取り囲むが、それらには接触しない。さらなる電気化学スタック２１３０ｂが、表面２１４０ａの下に配置され、これは表面２１４０ａに接合したり別の方法で取り付けたりすることができる。フレームは、電気化学スタック２１３０ｂの副表面を取り込むが、それらには接触しない。一実施形態では、電気化学スタック２１３０ｂは、下方フレーム部分２０４０の下方突出端部内にはめ込まれるのに十分な薄さであり、そのため、下方フレーム部分２１４０の下方突出端部は、電気化学スタック２１３０ｂの端部を取り囲むが、それらには接触しない。下方フレーム部分２１４０の下には、底部積層体部分２１５０が配置される。上部積層体部分２１１０と底部積層体部分２１５０とはラミネートパウチを形成し、これは、中に収容される組み立てられたフレーム並びに電気化学スタック２１３０ａ及び２１３０ｂを取り囲む。上部積層体部分２１１０及び底部積層体部分２１５０は互いにシールされて、中に収容される組み立てられたフレーム並びに電気化学スタック２１３０ａ及び２１３０ｂの周囲にシールが形成される。
【0072】
[0084] 電気化学スタック２１３０ａは、電気化学スタック２１３０の個別のセルカソード端子２１３１ａ及び個別のセルアノード端子２１３２ａ、並びに電気化学スタック２１３０ｂの個別のセルカソード端子２１３１ｂ及び個別のセルアノード端子２１３２ｂにそれぞれ取り付けられた端子（正極及び負極又はタブ）２１６０も有する。これらの個別のセルカソード端子２１３１ａ、２１３１ｂ、及びアノード端子２１３２ａ、２１３２ｂは、フレームを通過して延在しており、フレームに接触することができる。幾つかの例では、端子２１６０は、ラミネートパウチを通過して延在する。幾つかの例では、端子２１６０は、ラミネートパウチを通過して延在し、シールの一部を形成する。
【0073】
[0085] 図２Ｃ中、上部から底部の順序で、組立体２２００中、上部積層体部分２２１０が電気化学スタック２２３０の上に配置される。電気化学スタック２２３０がフレーム２２４０内にはめ込まれる。フレーム２２４０は、電気化学スタック２２３０の副表面を取り囲むが、それらには接触しない。外側フレーム２０４０の下には、底部積層体部分２２５０が配置される。上部積層体部分２２１０と底部積層体部分２２５０とはラミネートパウチを形成し、これは、中に収容されるフレーム２２４０及び電気化学スタック２２３０を取り囲む。上部積層体部分２２１０及び底部積層体部分２２５０は互いにシールされて、中に収容されるフレーム２２４０及び電気化学スタック２２４０の周囲にシールが形成される。正極端子（カソード）２２３１及び負極端子（アノード）２２３２は、電気化学スタック２２３０内に到達することができる。
【0074】
[0086] 図２Ｃ中、開口部２２３１から突出するカソード、及び開口部２２３２から突出するアノードにそれぞれ取り付けられる端子は示されていない。図２Ｃの実施形態が端子を含む場合、それらの端子は、組立体２２００を取り囲むラミネートパウチを通過して延在して、シールの一部を形成することができる。
【0075】
[0087] 図２Ｃは、それぞれ積層体部材２２１０及び２２５０の上及び下の発泡体パッド２２９０、２２９５も示している。これらのパッドは、使用するためにパウチを搭載するときに、組み立てられたラミネートパウチの緩衝に役立てることができる。図２Ｃ中、パッド２２９０、２２９５は、上部及び底部積層体部分２２９０、２２９５の中央部分とおおよそ同じ領域を覆うサイズである。
【0076】
[0088] 図２Ｄ中、上部から底部の順序で、組立体２３００中、電極２３３１ａ及び２３３２ａを有するユニットスタック２３３０ａの上に上部積層体部分２３１０が配置される。電気化学スタック２３３０ａの表面領域にわたる圧力の分散を促進するために、電気化学スタック２３３０ａと、中央板２３４０ａを有するフレーム部分２３４０との間に、スペーサーブロック２３１０ａを設けることができる。幾つかの実施形態では、スペーサーブロック２３１０ａによって、上部積層体部分２３１０への電気化学スタック２３３０ａの上部主表面の接触を促進するためのさらなる体積が組立体２３００中に得られる。フレーム部分２３４０は、スペーサーブロック２３１０ａ及び電気化学スタック２３３０ａを収容するための、中央板２３４０ａから上方に延在する端部２３４１～２３４４を有する。フレーム部分２３４０と、中央板２３４０ａと、上方に延在する端部２３４１～２３４４との全体の構造がトレイ２３４５を形成する。一実施形態では、電気化学スタック２３３０ａを設置可能な弾性表面を得るために、スペーサーブロック２３１０ａは圧縮性であってよい。
【0077】
[0089] 電気化学スタック２３３０ｂの表面領域にわたる圧力の分散を促進するために、フレーム部分２３４０と、電極２３３１ｂ及び２３３２ｂを有するさらなる電気化学スタック２３３０ｂとの間に、さらなるスペーサーブロック２３１０ｂを設けることができる。一実施形態では、電気化学スタック２３３０ｂを設置可能な弾性表面を得るために、スペーサーブロック２３１０ｂは圧縮性であってよい。幾つかの実施形態では、スペーサーブロック２３１０ｂによって、底部積層体部分２３５０への電気化学スタック２３３０ｂの底部主表面の接触を促進するためのさらなる体積が組立体２３００中に得られる。フレーム部分２３２０は、スペーサーブロック２３１０ｂ及び電気化学スタック２３３０ｂの周囲に適合する。フレーム部分２３２０及び電気化学スタック２３３０ｂの下には、底部積層体部分２３５０が配置される。幾つかの実施形態では、スペーサーブロック２３１０ｂによって、底部積層体部分２３５０への電気化学スタック２３３０ｂの底部主表面の接触を促進するためのさらなる体積が組立体２３００中に得られる。トレイ２３４５とフレーム部分２３２０とを合わせたものが、組み立てられたフレームを形成し、これは、電気化学スタック２３３０ｂの副表面を取り囲むが、それらには接触しない。上部積層体部分２３１０と底部積層体部分２３５０とはラミネートパウチを形成し、これは、中に収容される組み立てられたフレーム並びに電気化学スタック２３３０ａ及び２３３０ｂを取り囲む。上部積層体部分２３１０及び底部積層体部分２３５０は互いにシールされて、中に収容される組み立てられたフレーム並びに電気化学スタック２３３０ａ及び２３３０ｂの周囲にシールが形成される。
【0078】
[0090] 電気化学スタック２３３０ａは、電気化学スタック２３３０ａのセルカソード端子２３３１ａ及びセルアノード端子２３３２ａ、並びに電気化学スタック２３３０ｂのセルカソード端子２３３１ｂ及びセルアノード端子２３３２ｂにそれぞれ取り付けられた端子（正極及び負極又はタブ）２３６０も有する。これらのセルカソード端子２３３１ａ、２３３１ｂ及びアノード端子２３３２ａ、２３３２ｂは、フレームの端部まで延在しており、フレームに接触することができる。端子２０６０は、カソード端子２３３１ａ、２３３１ｂ、及びアノード端子２３３２ａ、２３３２ｂに接続される。幾つかの例では、端子２３６０は、ラミネートパウチを通過して延在する。幾つかの例では、端子２３６０は、ラミネートパウチを通過して延在し、シールの一部を形成する。
【0079】
[0091] 図３Ａは、一実施形態によるラミネートパウチ３００の２つの異なる断面図を示している。上の断面図において、前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学セルスタック１（３０３ａ）及び電気化学セルスタック２（３０３ｂ）の間にそれぞれＰＳＡが設けられる。中央壁又は中央面３１０は、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂの間に延在しており、パウチの外部に延在することができる。一実施形態では、中央壁３１０は、構造部材として機能する。一実施形態では、中央壁又は中央面３１０は、熱伝導体として機能する。一実施形態では、中央壁又は中央面３１０は、構造部材及び熱伝導体の両方として機能する。
【0080】
[0092] 電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂからの熱除去を促進する熱伝達壁として機能することによって、熱伝導体としての中央壁又は中央面３１０は、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂからフレーム内への熱伝達を改善する。一実施形態では、中央壁又は中央面３１０は、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂを機械的な束縛にもなり、それによってスタックはフレームの制限の範囲内で移動しない。実施形態によるが、中央壁又は中央面３１０は、フレームと同じ材料でできていてよいし、又は異なる材料でできていてもよい。実施形態によるが、中央壁又は中央面３１０は、アルミニウム（Ａｌ）、陽極処理アルミニウム、マグネシウム（Ｍｇ）、Ｍｇ－銅（Ｃｕ）合金、又はＡｌ－Ｍｇ合金であってよい。
【0081】
[0093] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂのいずれか又は両方は、８～１００個の電気化学セルを有することができる。
【0082】
[0094] 図３Ａ中の下の断面図を見ると、上方フレーム部分３０２及び下方フレーム部分３０４によってフレームが形成され、その中に、中央壁３１０が間に挟まれた電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂが配置される。上部積層体部分３０１及び底部積層体部分３０５は、フレームを取り囲む。一実施形態では、中央壁３１０は、上方フレーム部分３０２の一部であってよい。一実施形態では、中央壁３１０は、下方フレーム部分３０４の一部であってよい。一実施形態では、中央壁は、上方フレーム部分３０２及び下方フレーム部分３０４のどちらの一部でなくてもよく、そのかわりに別個の要素であってよい。前述のように、一実施形態では、中央壁３１０は、電気化学スタックの中央において、電気化学スタックの内部からフレーム及び積層体パウチの端部に向かう熱を奪うための熱シンクとなる。
【0083】
[0095] 下の断面図は、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂとフレームとの間の間隙３１５を示している。間隙３１５によって、充電及び放電サイクル中の電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂの膨張及び収縮が可能となる。図３Ａ中の下の断面図は、ラミネートパウチ３００内の真空の提供も示している。この図は、ラミネートパウチ３００の外側が大気圧（海水面において１４．７ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）、又は１０１．４キロパスカル（ｋＰａ））であることも示している。スタックの内部及び外部の圧力差によって、上方積層体部分３０１及び下方積層体３０５が、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂのそれぞれの対向する表面に押しつけられる。ラミネートパウチ３００内に不完全な真空が得られうることを当業者は認識されるであろう。実施形態によるが、ラミネートパウチ３００の内側と外側との間に十分な圧力差は、上方積層体部分３０１及び下方積層体部分３０５と、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂのそれぞれの対向する表面との間で必要な接触を得るために十分となる。
【0084】
[0096] 間隙３１５は、スタックとフレームとの間の電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂの周囲に延在する。フレームは、パウチと電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂの副表面との間に介在するので、パウチは、スタックの副表面に接触しない。幾つかの例では、電気化学スタックの副表面とフレームとの間に約０．５ｍｍの空間が存在する。図３Ａは、上方積層体部分３０１及び下方積層体部分３０５を互いに接合させて、フレーム及び電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂを取り囲むパウチを形成する積層体シール３１５も示している。図３Ａの下の断面は、パウチを通過して延在する中央壁３１０も示している。
【0085】
[0097] 図３Ｂは、図３Ａ中の構造の一部の拡大図を示しており、上方積層体部分３０１、下方積層体部分３０５、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂ、及び中央壁３１０のさらなる詳細が示されている。電気化学スタック３０３ａ、３０３ｂの組成によるが、動作中のスタックの厚さ膨張の量は変動しうる。ラミネートパウチの外側の大気圧とは反対に、ラミネートパウチの内側が真空であることは、上方及び下方積層体部分３０１、３０５の電気化学スタック３０３ａ、３０３ｂに対する力を維持するのに役立つ。中央壁３１０は、電池全体の構造に加えられ、電気化学スタック３０３ａ、３０３ｂから、ラミネートパウチの外側、より低温の領域への熱伝達も行う。一実施形態では、ラミネートパウチの外側に延在する中央壁３１０は、熱伝達を促進するために、より低温の構造に直接接触する。
【0086】
[0098] 図３Ｃ及び３Ｄは、長い寸法（図３Ｃ）及び短い寸法（図３Ｄ）を通過するそれぞれのパウチ３００の高レベルの断面図を示しており、ここで電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂは長方形である。図３Ｃ及び３Ｄの両方は、電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂの間に延在する中央壁３１０、及び電気化学セルスタック３０３ａ、３０３ｂとフレームとの間の間隙３１５を示している。
【0087】
[0099] 図３Ｅは、電気化学スタックの上面図を示している。一実施形態では、電気化学スタックは、６４ｍｍ×７９ｍｍの寸法を有する。スタックの周囲にフレームが配置される。幾つかの例では、フレームの内法寸法は６４．５ｍｍ×７９．５ｍｍである。幾つかの例では、内法寸法は（６４＋ｘ）ｍｍ×（７９．５＋ｘ）ｍｍであり、ここでｘはフレームと電気化学スタックとの間の空間である。一実施形態では、ｘは、箔のタブ（例えば、正極端子、負極端子）の上部空間であってよい。幾つかの例では、ｘは１ｍｍである。幾つかの例では、ｘは２ｍｍである。幾つかの例では、ｘは３ｍｍである。幾つかの例では、ｘは４ｍｍである。幾つかの例では、ｘは５ｍｍである。幾つかの例では、ｘは６ｍｍである。
【0088】
[0100] 図３Ｆ及び３Ｇは、ラミネートパウチの上面図及び側面図を示している。一実施形態では、ラミネートパウチは１３．５ｍｍの厚さを有する。一実施形態では、ラミネートパウチは１０２ｍｍ×８３ｍｍの外法寸法を有する。図３Ｆ中、一実施形態では、正端子及び負端子３１３、３２３は、ラミネートパウチから１１１ｍｍ延在する。端子３１３、３２３は、パウチから下方に延在することができ、又はパウチからまっすぐ延在することができ、又はパウチからある角度で延在することができる。
【0089】
[0101] 図４Ａ及び４Ｂは、上方フレーム部分又は下方フレーム部分であってよいフレーム部分４０４の一実施形態のそれぞれ異なる図を示している。一実施形態では、図４Ａ及び４Ｂ中のフレーム部分４０４は、図２Ｂに関する前述の議論のように電気化学セルスタックを取り付けることができる中実部分又は表面５０４０ａを有する、以下に議論される図５Ａ及び５Ｂにおけるフレーム部分５０４０とともに使用することができる。一実施形態では、表面５０４０ａの中実部分は、前述の中央壁として機能する。
【0090】
[0102] 図４Ｃは、フレーム部分の上面図を示している。図４Ｄは、線Ｄ－Ｄを通る図４Ｃの断面を示している。図４Ｅは、線Ｅ－Ｅを通る図４Ｃの断面を示している。図４Ｆは、フレーム部分の側面図を示している。図４Ｇは、円形部分Ｇに示される図４Ｅの拡大部分を示している。図４Ｇは、一方のフレーム部分と他方のフレーム部分との機械的連結を示すことによって、上方フレーム部分及び下方フレーム部分を取り付けてフレームを形成できる方法の１つを示している。
【0091】
[0103] 図４Ｈ及び４Ｉは、上方フレーム部分及び下方フレーム部分を取り付けてフレームを形成することができる方法の１つを示している。図４Ｈは、一例として、フレームと、フレーム内の電気化学スタックとの間の２．００ｍｍの間隙を示している。「Ｉ」の印が付いた図４Ｈの一部を拡大したものを示している図４Ｉは、一方のフレーム部分と他方のフレーム部分との機械的連結を示している。
【0092】
[0104] 図４Ｊ及び４Ｋは、一実施形態によるラミネートパウチの形成部分の例を示している。示される寸法は、例であり、限定を意図したものではない。図４Ｊ中、ラミネートパウチの外側端部からその中央に向かい上部の外側表面にわたって、形成部分が始まるラミネートパウチにおいて約１００°の上昇が存在する。この上昇後、ラミネートパウチは、形成されたくぼみを有し、約７．９７ｍｍの横方向距離の後にくぼみの主平面は下がっている。図４Ｋ中、形成部分の厚さは約６．５７ｍｍである。また図４Ｋ中、ラミネートパウチの形成部分に約１．２６ｍｍの厚さの増加が存在する。この例では、ラミネートパウチの形成部分は、電気化学スタックを中に配置できるくぼみを形成するために延在する壁を有する。この壁は約３．３５ｍｍの横方向距離にわたって延在する。
【0093】
[0105] 図５Ａ及び５Ｂは、上方フレーム部分又は下方フレーム部分であってよいフレーム部分５０４０と；図２Ｂに関する前述の議論のような電気化学セルスタックを取り付けることができる中央板又は中央面５０４０ａと；中央面５０４０ａから上方に延在する端部５０４１～５０４４とを含むトレイ５０４５の一実施形態のそれぞれ異なる図を示している。
【0094】
[0106] 図５Ｃは、フレーム部分の上面図を示している。図５Ｄは、線Ｄ－Ｄを通る図５Ｃの断面を示している。図５Ｅは、線Ｅ－Ｅを通る図５Ｃの断面を示している。図５Ｆは、フレーム部分の側面図を示している。図５Ｇは、円形部分Ｇによって示される図５Ｅの拡大部分を示している。図５Ｇは、一方のフレーム部分と他方のフレーム部分との機械的連結を示すことによって、上方フレーム部分及び下方フレーム部分を取り付けてフレームを形成することができる方法の１つを示している。
【0095】
[0107] 図５Ｈは、中央面５１４０ａと、パック中のセルのアノード及びカソードの端子を収容するための一方の末端における２つの間隔を開けた開口部５１６０、５１６０とを有するフレーム部分５１４０の一実施形態を示している。端部５１４１～５１４４は、中央面５１４０ａから離れて延在する。フレーム５１４０、その中央面５１４０ａ、及びその端部５１４１～５１４４は、トレイ５１４５を形成する。
【0096】
[0108] 図５Ｉは、互いに面するそれぞれの中央面５１４０ａと、それぞれの中央面５１４０ａから離れて延在する端部５１４１～５１４４とを有する２つのフレーム部分５１４０を示している。フレーム５１４０、その中央面５１４０ａ、及びその端部５１４１～５１４４は、トレイ５１４５を形成する。したがって、図５Ｉは、背中合わせで配置された中央面５１４０ａを有する２つのトレイ５１４５を示している。部品５０８、５０８は、開口部５１６０を含むフレーム部分５１４０の末端に取り付けられる。部品５０８は、突出部５０８ａ及び５０８ｂを含み、これらは主表面５０８ｃから下方に延在して、フレーム部分５１４０の開口部５１６０に対して相補的な開口部５０８ｄを形成する。一実施形態では、フレーム部分５１４０は、スタンピングすることができ、又はＣＮＣを用いて製造することができる。一実施形態では、部品５０８は、射出成形することができる。
【0097】
[0109] 図５Ｊは、中央面５２４０ａと、パック中のセルのアノード及びカソードの端子を収容するための一方の末端における１つの開口部５１０とを有するフレーム部分５２４０の一実施形態を示している。端部５２４１～５２４４は、中央面５２４０ａから離れて延在する。フレーム５２４０、その中央面５２４０ａ、及びその端部５２４１～５２４４は、トレイ５２４５を形成する。
【0098】
[0110] 図５Ｋは、互いに面するそれぞれの中央面５２４０ａと、それぞれの中央面５２４０ａから離れて延在する端部５２４１～５２４４とを有する２つのフレーム部分５２４０を示している。フレーム５２４０、その中央面５２４０ａ、及びその端部５２４１～５２４４は、トレイ５２４５を形成する。したがって、図５Ｉは、背中合わせで配置された中央面５２４０ａを有する２つのトレイ５２４５を示している。部品５０８、５０８は、それぞれの開口部５１０を含むフレーム部分５２４０の末端に取り付けられることで、パック中のセルアノード及びカソードのための適切な空間が形成される。図５Ｉ中と同様に、部品５０８は、突出部５０８ａ及び５０８ｂを含み、これらは主表面５０８ｃから下方に延在して、フレーム部分５２４０の開口部５１０に対して相補的な開口部５０８ｄを形成する。一実施形態では、フレーム部分５２４０は、スタンピングすることができ、又はＣＮＣを用いて製造することができる。一実施形態では、部品５０８は、射出成形することができる。
【0099】
[0111] 図５Ｈ～５Ｋ、特に図５Ｉ及び５Ｋをさらに見ると、別の実施形態によると、前述のように（例えば、図４Ａ及び４Ｂ参照）、フレーム部分５１４０及び５２４０の一方は、中央面が欠けていてもよい。部品５０８は、依然として、カソード及びアノードの開口部を形成する。
【0100】
[0112] 実施形態によるが、１つのフレーム部分の少なくとも１つの側面にスロットが存在することができ、その中に、別のフレーム部分の相補的な突出分を取り付けることで、部品の接合を促進することができる。
【0101】
[0113] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは、電気化学スタックの４つの副表面上に力が加わるのを防止する。ラミネートパウチが真空下にある場合、ラミネートパウチは、電気化学スタックの主表面に接触する。その際に、ラミネートパウチは、電気化学スタックの副表面には接触しない。副表面とフレームとの間には空間が存在する。ラミネートパウチは、フレームと電気化学スタックとを収容する。ラミネートパウチが真空下にある場合、副表面とフレームとの間の空間が残存する。
【0102】
[0114] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチは真空下にある。フレームは、４つの副表面上に大気圧が加わるのを防止する。大気圧は、外部からパウチに加わることができる。しかしながら、パウチは４つの副表面には接触しないので、大気圧は副表面に作用しない。
【0103】
[0115] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックは、それぞれがリチウム金属負極を含む電気化学セルを含む。
【0104】
[0116] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームによって、充電及び放電サイクル中に膨張及び収縮が起こるための空間が電気化学スタックの周囲に形成される。幾つかの例では、電気化学スタックは、その厚さの最大２０％（この値を含む）の膨張及び収縮が起こる。この膨張及び収縮は、スタックがカソードからアノードに向かうと考えられる場合にスタックに対して垂直である１つの方向で実質的に起こる。これはｚ方向とも呼ばれる。ｘ－ｙ－ｚ三次元座標系が固体電解質の上部主表面上に配置される場合、ｘ軸及びｙ軸は上部主表面の面内にあり、ｚ軸は上部主表面に対して垂直である。この例においてｚ軸は、前述の膨張及び収縮のｚ方向に対して平行又は実質的に平行である。ラミネートパウチによって、この膨張及び収縮に対応するのに十分な空間が電気化学スタックの副表面の周囲に形成される。
【0105】
[0117] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく、充電サイクル中に膨張及び収縮が起こるための空間が、電気化学スタックの副表面の周囲に形成される。
【0106】
[0118] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１０～２０％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約２０％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１９％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１８％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１７％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１６％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１５％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１４％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１３％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１２％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１１％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチによって、固体電解質の変形、亀裂、又は破壊を引き起こすことなく約１０％のｚ体積膨張及び収縮が起こる。
【0107】
[0119] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、両方の主表面にわたる圧力分布は、均一又は実質的に均一である。幾つかの例では、圧力の均一な分布は１０ｍｍ２の表面積にわたる。幾つかの例では、圧力の均一な分布は１０ｃｍ２の表面積にわたる。幾つかの例では、圧力の均一な分布は１０ｍ２の表面積にわたる。
【0108】
[0120] 幾つかの例では、圧力の均一な分布は２０ｍｍ２の表面積にわたる。幾つかの例では、圧力の均一な分布は２０ｃｍ２の表面積にわたる。幾つかの例では、圧力の均一な分布は２０ｍ２の表面積にわたる。
【0109】
[0121] 幾つかの例では、圧力の均一な分布は３０ｍｍ２の表面積にわたる。幾つかの例では、圧力の均一な分布は３０ｃｍ２の表面積にわたる。幾つかの例では、圧力の均一な分布は３０ｍ２の表面積にわたる。
【0110】
[0122] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチはフレームの周囲に適合する。
【0111】
[0123] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ内部に真空が使用される場合に、ラミネートパウチの形状は変化しない。幾つかの別の例では、真空が使用されると、電気化学スタックの厚さが圧縮される。これらの例では、ラミネートパウチは、この圧縮に適合して形状を変化させることができる。しかしながら、ラミネートパウチは、セルの４つの副表面の周囲の空間を依然として維持する。
【0112】
[0124] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチは、シールされ、真空下にある。
【0113】
[0125] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、大気圧において、ラミネートパウチによって、６４ｍｍ×７９ｍｍの寸法を有する電気化学スタックの両方の主表面上に全体で１１５．２ポンド（７９４．３キロパスカル（ｋＰａ））の力が加わる。異なる電気化学スタック表面寸法では、加わる力の量が異なる。異なる寸法の例は、本明細書に示される。これらの例では、真空シールされた条件下の場合、電気化学スタックのそれぞれの端部又は副表面は、６４ｍｍ×７９ｍｍの寸法を有する電気化学スタック上に全体で１１５．２ポンド（７９４．３ｋＰａ）の力を受ける。
【0114】
[0126] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大で１４．７ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）（１０１．４ｋＰａ）の大気圧が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0115】
[0127] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大１３ＰＳＩ（８９．６３ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面の両方の主表面上に生じる。
【0116】
[0128] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大１２ＰＳＩ（８２．７４ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面の両方の主表面上に生じる。
【0117】
[0129] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大１１ＰＳＩ（７５．８４ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0118】
[0130] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大１０ＰＳＩ（６８．９５ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0119】
[0131] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大９ＰＳＩ（６２．０５ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0120】
[0132] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大８ＰＳＩ（５５．１６ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0121】
[0133] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大７ＰＳＩ（４８．２６ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0122】
[0134] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大６ＰＳＩ（４１．３７ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0123】
[0135] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大５ＰＳＩ（３４．４７ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0124】
[0136] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大４ＰＳＩ（２７．５８ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0125】
[0137] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大３ＰＳＩ（２０．６８ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0126】
[0138] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大２ＰＳＩ（１３．７９ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0127】
[0139] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、最大１ＰＳＩ（６．８９５ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0128】
[0140] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、真空によって、少なくとも１ＰＳＩ（６．８９５ｋＰａ）の圧力が電気化学スタックの両方の主表面上に生じる。
【0129】
[0141] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチは、向かい合う積層体材料の間の継ぎ目に接合シールを有する。この接合シールは、ヒートシール方法によって形成することができる。あるヒートシール方法では、２つの高温の金属棒を２つの積層体パウチの部品に同時に押しつけることを、それぞれの積層体上のポリマー層が溶融して２つのシートが互いに接合される（例えば、溶接される）まで続ける。前述のいずれかを含む幾つかの例では、接合シールは、超音波溶接方法によって、又はレーザー溶接によって、又は接着剤によって、又は外部からの固定によって、又はステッチ溶接によって形成することができる。この目的は、ラミネートパウチ内の排気又は実質的な排気を支援するのに適切なシールを実現することである。
【0130】
[0142] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は１２０Ｔｏｒｒ未満である。
【0131】
[0143] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は１１５Ｔｏｒｒ未満である。
【0132】
[0144] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は１１０Ｔｏｒｒ未満である。
【0133】
[0145] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は１０５Ｔｏｒｒ未満である。
【0134】
[0146] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は２０Ｔｏｒｒ未満である。
【0135】
[0147] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は１５Ｔｏｒｒ未満である。
【0136】
[0148] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は１０Ｔｏｒｒ未満である。
【0137】
[0149] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチ中の真空は５Ｔｏｒｒ未満である。
【0138】
[0150] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分は、金属、プラスチック、ゴム、シリコーン、セラミックス、粘土、ガラス、強化ガラス、熱添加剤を有するガラス若しくは強化ガラス、又はそれらの組み合わせで構成されてよい。幾つかの例では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分は金属であってよい。別の例では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分はプラスチックであってよい。さらに別の例では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分は、金属と非金属材料との複合材料であってよい。別の例では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分は、２つ以上の異なる種類の金属の複合材料であってよい。別の例では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はガラス充填（ＧＦ）ＰＥＥＫでできていてよい。さらに別の例では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分は、ＰＥＥＫ又はＧＦ ＰＥＥＫと、ポリエーテルイミド、シリコーン、ウレタン、又はポリプロピレンなどの別の材料とからできていてよい。幾つかの例では、金属は、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、マグネシウム、アルミニウムの合金、又はマグネシウムの合金である。
【0139】
[0151] 異なる実施形態では、トレイ、フレーム、及び／又はフレーム部分は、例えばコンピューター数値制御（ＣＮＣ）機械加工を用いて、又はさまざまな種類の工具（例えば、漸進的及び段階的工具）によって、又はダイキャスティングによって機械加工することができる。ＣＮＣ又は工具を用いる場合、フレームは、図２Ａ～２Ｄ、５Ｉ、５Ｋ、及び１０Ｄが示すように２つの部分を含むことができる。実施形態では、これらのプロセスの１つとともに用いられる金属はアルミニウムであってよいが、前述のように別の金属を適切に使用することができる。別の実施形態では、前述のようなプラスチック、熱可塑性、シリコーン、又はゴムでできたフレームは、例えば、射出成形などの成形によって製造することができる。別の実施形態では、前述のようなセラミックス、粘土、ガラス、又は強化ガラスでできたフレームは、例えば、成形又は焼成によって製造することができる。幾つかの実施形態では、炭素繊維又は金属－プラスチック複合材料を使用することができる。
【0140】
[0152] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチは、成形形状を有する。幾つかの例では、ラミネートパウチの形成された部分は、ダイ及びキャビティを用いて形成されることで、積層体上への成形形状のデボス加工及び／又はエンボス加工が行われる。次に、積層体は、ともにフレーム及び電気化学スタックの周囲にシールされる。
【0141】
[0153] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチの成形形状の主表面の表面積の、電気化学スタックの主表面の表面積に対する比は１を超える。１を超えるこの比によって、ラミネートパウチがフレームを取り囲むことになり、次にこのフレームは電気化学スタックを取り囲み、電気化学スタックのそれぞれの副表面とフレームとの間に空間が形成される。
【0142】
[0154] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチの成形形状の主表面の表面積の、電気化学スタックの主表面の表面積に対する比は１．１を超える。すぐ上で議論したことと同様に、この比によって、ラミネートパウチはフレームを取り囲むことになり、電気化学スタックのそれぞれの副表面とフレームとの間により広い空間が形成される。
【0143】
[0155] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチの成形形状の主表面の表面積の、電気化学スタックの主表面の表面積に対する比は１．２を超える。この場合も、この比によって、ラミネートパウチはフレームを取り囲むことになり、電気化学スタックのそれぞれの副表面とフレームとの間により広い空間が形成される。
【0144】
[0156] 図６Ａは、図２Ａ及び２Ｂ中の端子又はタブ２０６０、２１６０に類似している平坦な端子又はタブ６０６０を示している。ヘッドスペースを減少させるために、一実施形態では、端子又はタブは、さまざまな種類の屈曲によって短くすることで、ヘッドスペースを減少させることができる。図６Ｂは、曲げられた端子又はタブ６１６０を示している。ヘッドスペースを依然として減少させながらより広い端子面積を得るために、図６Ｃにおける変形形態は、Ｚ型屈曲部を有する端子又はタブ６２６０を示している。さらに別の一変形形態では、図６Ｄは、折り曲げられた端子又はタブ６３６０を示しており、端子又はタブ６３６０の折り曲げられた部分の下に折り目６２６０ａが見られる。
【0145】
[0157] 図６Ｅ～６Ｇは、カソードセル端子２２３１及びアノードセル端子２２３２を有する図２Ｃなどの構成のためのさまざまな種類の取付具を示している。一実施形態では、図６Ｅ～６Ｇのそれぞれにおける平坦部分６１６は、カソード２２３１及びアノード２２３２のそれぞれに取り付けることができる。図６Ｅ中、平坦部分６１６から突出部６２６が延在することができる。図６Ｅ中の突出部６２６は、円筒形断面を有するように示されているが、この突出部は、正方形又は長方形などの別の断面を有することができ、及び／又は必要に応じて若しくは希望通りの異なる量だけ平坦部分６１６から延在することができることは、当業者は認識されるであろう。
【0146】
[0158] 図６Ｆ中、タブ６３６は、平坦部分６１６から延在し、貫通孔６３８を有する。図６Ｇ中、折り曲げられた又は曲げられた部分６４６は、平坦部分６１６から延在する。図６Ｆ～６Ｇのいずれかの実施形態において、突出部６２６、タブ６３６、又は折り曲げられた若しくは曲げられた部分６４６は、全体の電池システムの一部としてカソード２２３１又はアノード２２３２を電気的に接続するための端子として機能することができる。
【0147】
[0159] 図７Ａは、カソード及びアノード（図示せず）からそれぞれ延在する端子７０６０（図６Ａ中に示されるものに類似）を有する電気化学スタック７０３０を取り囲むフレーム７０２０を示している。図７Ｂは、曲げられた端子又はタブ７１６０（図６Ｂ中に示されるものに類似）を有する図７Ａ中の構造の一変形形態を示しており、これによって、そのラミネートパウチ中の結果として得られる固体電解質電池におけるヘッドスペースが減少する。図７Ｃは、電気化学スタック７０３０と、それより延在する曲げられた端子若しくはタブ７２６０とを有する同様の一変形形態を示している。
【0148】
[0160] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックの主表面は、長方形を有し、６４ｍｍ×７９ｍｍの寸法を有する。図７Ｃは、電気化学スタック７０３０の一例を示している。一実施形態では、スタック７０３０は、６４ｍｍ×７９ｍｍの寸法を有する。図７Ｃの左側には、電気化学スタック７０３０に接触し、そこから離れて延在する２つの端子又はタブ７２６０が存在する。
【0149】
[0161] 異なる実施形態では、完成パウチが配置される又は設置される方法によるが、電気化学スタックの寸法は、より大きい場合も、より小さい場合もある。長さと幅との間の比も変動しうる。例えば、電気化学スタックは、約６０ｍｍ～約１００ｍｍの幅、及び約７０ｍｍ～約２５０ｍｍの長さの範囲であってよい。幾つかの例では、電気化学スタックは、約８０～１００ｍｍの幅、及び約１００～１３０ｍｍの長さであってよい。幾つかの例では、長さと幅との間の比は、約１．２：１～約２．５０：１の間であってよい。幾つかの例では、この比は約１．２：１～１．５：１の間であってよい。
【0150】
[0162] ある例では、端子又はタブは曲げることができる。ある別の例では、端子又はタブは折り曲げることができる。幾つかの例では、端子又はタブは、ヘッドスペースを減少させるために、曲げたり折り曲げたりすることができる。
【0151】
[0163] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央壁の一方の側の上の電気化学セルはカソードを含み、中央壁の他方の側の上の電気化学セルは第２のカソードを含み、上記カソードは第２のカソードよりも厚い。
【0152】
[0164] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央壁の一方の側の上の電気化学セルはカソードを含み、中央壁の他方の側の上の電気化学セルは第２のカソードを含み、上記カソードは、第２のカソードよりも高いエネルギー密度を有する。
【0153】
[0165] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央壁の一方の側の上の電気化学セルはカソードを含み、中央壁の他方の側の上の電気化学セルは第２のカソードを含み、上記カソードによって、第２のカソードよりも高い電力出力が得られる。
【0154】
[0166] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央壁の一方の側の上の電気化学セルはカソードを含み、中央壁の他方の側の上の電気化学セルは第２のカソードを含み、上記カソードによって、第２のカソードよりも高い容量が得られる。
【0155】
[0167] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、モジュールは、本明細書に記載のいずれかの電気化学スタック及び／又は電気化学スタック組立体を２つ以上含む。
【0156】
[0168] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、モジュールは、それぞれの電気化学セル中に正極を含み、２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の正極の厚さは、別の電気化学スタック組立体中の正極よりも厚い。これらの例では、より厚い正極は、より多い活物質及びより高いエネルギー密度を有する。これらの例では、より薄い正極は、より少ない活物質及びより高い電力出力を有する。
【0157】
[0169] 幾つかの例では、エネルギーセルが本明細書に記載される。エネルギーセルは、電気化学スタック組立体中の電気化学セルである。幾つかの例では、パワーセルが本明細書に記載される。パワーセルは、電気化学スタック組立体中の電気化学セルである。エネルギーセルは、より厚い正極（すなわち、より多いカソード活物質、例えば、ＮＭＣ、ＬＦＰ、リチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）など）を、パワーセルと比較して（すなわち、より少ないカソード活物質）有するのでエネルギーセルと見なされる。幾つかの例では、電池モジュールは、１つ以上の電気化学スタック組立体を含み、それらの１つ以上の電気化学スタック組立体の中の幾つかがエネルギーセルを含み、別の電気化学スタック組立体がパワーセルを含む。幾つかの例では、電池モジュールは、それぞれの電気化学スタック組立体がエネルギーセルとパワーセルとの組み合わせを含む、１つ以上の電気化学スタック組立体を含む。幾つかの例では、電池モジュールは、それぞれの電気化学スタック組立体がエネルギーセルとパワーセルとの組み合わせを含み、さらにパワーセルよりも多くのエネルギーセルが存在する、１つ以上の電気化学スタック組立体を含む。幾つかの別の例では、電池モジュールは、それぞれの電気化学スタック組立体がエネルギーセルとパワーセルとの組み合わせを含み、さらにエネルギーセルよりも多くのパワーセルが存在する１つ以上の電気化学スタック組立体を含む。幾つかの例では、これらのセル及びモジュールのエネルギー及び容量は、顧客の仕様及び要求に合わせられる。
【0158】
[0170] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、モジュールは、それぞれの電気化学セル中に正極を含み、２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の正極の厚さは、別の電気化学スタック組立体の中の正極の厚さよりも薄い。
【0159】
[0171] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、モジュールは、それぞれの電気化学セル中に正極を含み、２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の正極は、別の電気化学スタック組立体の中の正極よりも高いエネルギー密度を有する。
【0160】
[0172] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、モジュールは、それぞれの電気化学セル中に正極を含み、２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の正極は、別の電気化学スタック組立体の中の正極よりも高い電力出力を有する。
【0161】
[0173] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、モジュールは、それぞれの電気化学セル中に正極を含み、２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の正極は、別の電気化学スタック組立体の中の正極よりも高い容量を有する。
【0162】
[0174] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、モジュールは、それぞれの電気化学セル中に正極を含み、２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の正極は、別の電気化学スタック組立体の中の正極よりも高い電力出力を有し；さらに、２つ以上の電気化学スタック組立体の別の少なくとも１つ以上の中の別の正極は、正極 電気化学スタック組立体よりも高いエネルギー密度を有する。
【0163】
[0175] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、本明細書に記載のモジュール、又は本明細書に記載のモジュールの組み合わせを含むパックが本明細書に記載される。
【0164】
[0176] 例えば、本明細書における開示とともに使用できる種々の電気化学スタック組立体が以下に示される。別の構成が考慮されるので、この一覧は限定を意味するものではない。
【0165】
[0177] 同じパック中の別のモジュールよりも高いエネルギー密度を有するモジュール、いわゆるエネルギーモジュールを含むパックが本明細書において考慮される。同じパック中の別のモジュールよりも高い電力出力が得られるモジュール、いわゆるパワーモジュールを含むパックが本明細書において考慮される。同じパック中の別のモジュールよりも高い容量を有するモジュールを含むパックが本明細書において考慮される。ある種類のモジュールを含むパックと、別の種類のモジュールを含む別のパックが本明細書に提供され、上記パックは、上記別のパックよりも高いエネルギー密度を有する。ある種類のモジュールを含むパックと、別の種類のモジュールを含む別のパックが本明細書に提供され、上記パックは、上記別のパックよりも高い電力出力を有する。ある種類のモジュールを含むパックと、別の種類のモジュールを含む別のパックが本明細書に提供され、上記パックは、上記別のパックよりも高い容量を有する。
【0166】
[0178] 幾つかの例では、本明細書に記載の１６層又は８個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は１．３５Ａｈ～１．６５Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は５．２Ｗｈ～６．２Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは４５Ｗｈ／ｋｇ～５５Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は６１Ｗｈ／Ｌ～７３Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは１５５Ｗｈ／ｋｇ～１８９Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックのエネルギー密度は５２０Ｗｈ／Ｌ～６３４Ｗｈ／Ｌである。
【0167】
[0179] 幾つかの例では、本明細書に記載の３２層又は１６個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は１．７Ａｈ～３．２Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は１０．４Ｗｈ～１２．４Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは９０Ｗｈ／ｋｇ～１１０Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は１２２Ｗｈ／Ｌ～１４６Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは３１０Ｗｈ／ｋｇ～３８０Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックのエネルギー密度は１０４０Ｗｈ／Ｌ～１２６８Ｗｈ／Ｌである。
【0168】
[0180] 幾つかの例では、本明細書に記載の４８層又は２４個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は７．７Ａｈ～９．３Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は２９．７Ｗｈ～３４．１Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは１６７Ｗｈ／ｋｇ～２０３Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は３４８Ｗｈ／Ｌ～４２４Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは２８８Ｗｈ／ｋｇ＋３５２Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックのエネルギー密度は９８３Ｗｈ／Ｌ～１２０１Ｗｈ／Ｌである。
【0169】
[0181] 幾つかの例では、本明細書に記載の６０層又は３０個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は８Ａｈ～１１Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は４０Ｗｈ～６０Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは２００Ｗｈ／ｋｇ～３００Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は４００Ｗｈ／Ｌ～４５０Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは３００Ｗｈ／ｋｇ～４００Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックのエネルギー密度は１０００Ｗｈ／Ｌ～１３００Ｗｈ／Ｌである。
【0170】
[0182] 幾つかの例では、本明細書に記載の７２層又は３６個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は４６Ａｈ～３８Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は１４８Ｗｈ～１８２Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは３１５Ｗｈ／ｋｇ～３８６Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は８８０Ｗｈ／Ｌ～１０７８Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは３７２Ｗｈ／ｋｇ～４５４Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックのエネルギー密度は１２７０Ｗｈ／Ｌ～１５５３Ｗｈ／Ｌである。
【0171】
[0183] 幾つかの例では、本明細書に記載の７２層又は３６個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は３７Ａｈ～４５Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は１４０Ｗｈ～１７１Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは３０８Ｗｈ／ｋｇ～３７７Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は８３７～１０２３Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは３６９Ｗｈ／ｋｇ～４５１Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックエネルギー密度は１２７０Ｗｈ／Ｌ～１５５３（Ｗｈ／Ｌ）である。
【0172】
[0184] 幾つかの例では、本明細書に記載の８４層又は４２個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は５０Ａｈ～６０Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は２５０～５０Ｗｈ～６．２Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは４５Ｗｈ／ｋｇ～５６Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は６０Ｗｈ／Ｌ～７４Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは１５４Ｗｈ／ｋｇ～１８９Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックエネルギー密度は５１９Ｗｈ／Ｌ～６３４Ｗｈ／Ｌである。
【0173】
[0185] 幾つかの例では、本明細書に記載の９８層又は４９個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は３３．６Ａｈ～４１．１Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は１２９．５Ｗｈ～１５８．３Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは２６６Ｗｈ／ｋｇ～３２５Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は７６９Ｗｈ／Ｌ～９４０Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは３１２Ｗｈ／ｋｇ～３８２Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックエネルギー密度は１３７６Ｗｈ／Ｌ～１１２５Ｗｈ／Ｌである。
【0174】
[0186] 幾つかの例では、本明細書に記載の９８層又は４９個のユニットセルを有する特定の電気化学スタック組立体の場合、容量（Ｃ／３、２５℃において測定される）は３２Ａｈ～３９Ａｈであり、エネルギー密度（Ｃ／３、２５℃において測定される）は１２３Ｗｈ～１５０Ｗｈであり、指定（Specify）エネルギーは２６０～３１８Ｗｈ／ｋｇであり、エネルギー密度は７３３Ｗｈ／Ｌ～８９５Ｗｈ／Ｌであり、活性スタックの比エネルギーは３０９Ｗｈ／ｋｇ～３７７Ｗｈ／ｋｇであり、活性スタックエネルギー密度は１３７６Ｗｈ／Ｌ～１１２５Ｗｈ／Ｌである。
【0175】
[0187] 図８は、一実施形態による電気化学スタックのカソード又はアノードに端子を溶接するための代表的な構造を示している。図８中、電気化学スタック８０３ａ及び８０３ｂのそれぞれからのカソード８１３又はアノード８２３は、形成された端子８０６とともに、溶接ヘッド８６０及び金床８７０との間でプレスされる。溶接ヘッドに熱が加えられて、端子８０６とカソード８１３又はアノード８２３とが溶接される。図８中、フレーム８０２又は８０４は電気化学スタック８０３ｂを取り囲み、そのためスタック８０３ｂは図中には見られない。
【0176】
[0188] 図９Ａは、ラミネートパウチの上部部分又は底部部分の画像を示している。図９Ｂ、９Ｃ、及び９Ｄは、ラミネートパウチを通過して延在する正極端子及び負極端子を有する電気化学スタックを含むラミネートパウチの画像を示している。
【0177】
[0189] 図９Ｅは、ラミネートパウチの上部部分又は底部部分の別の画像を示している。図９Ｆには、ラミネートパウチの上部部分又は底部部分の側面図が描かれており、一実施形態では約７０．５ｍｍとなりうる幅が示されている。図９Ｇは、パウチ部分の上面図であり、図９Ｈ及び９Ｉは、それぞれ線Ｈ－Ｈ及びＩ－Ｉにおける図９Ｇの断面であり、パウチ部分の一実施形態のさらなる寸法を示している。図９Ｊは、丸で囲まれた要素Ｊにおける図９Ｉのさらなる詳細を示している。この丸で囲まれた要素は、図９Ｌ中における異なる図でも詳細に示される折り目又は屈曲部分である。
【0178】
[0190] 図９Ｋは、一実施形態によるパウチ部分の一部のさらなる寸法を示している。図９Ｌ及び９Ｍは、図９Ｈ中の丸で囲まれた要素Ｌ及びＭのそれぞれの詳細図を示しており、一実施形態による一部のさらなる寸法も示している。
【0179】
[0191] 一実施形態では、図９Ｎ中に示されるように、ラミネートパウチ部分の側面は、フレームの周囲にパウチが組み立てられるときに平坦なままであってよい。図９Ｏは、代表的な寸法を示している。一実施形態では、図９Ｐ中に示されるように、パウチ部分の１つ以上の端部（幾つかの場合では、最大３つの端部）は、電池セルの「ジェリーロール」構成と同様の方法で巻くことができる。端部を巻き上げることで、自動車などの動力付き装置の内部にパウチを配置する場合に空間を節約することができる。図９Ｑは、代表的な寸法を示している。端部を巻き上げると、長さ及び幅は、図９Ｎ及び９Ｏ中よりも図９Ｐ及び９Ｑ中で小さくなる。
【0180】
[0192] 一実施形態では、図９Ｒ中に示されるように、電極とは反対側の組み立てられたラミネートパウチの側面は、巻かれないままであってよく、散熱を促進するための溝付きの金属片２５０中に挿入することができる。一実施形態では、図９Ｓ中に示されるように、組み立てられたパウチの側面は、散熱を促進するための台座２７０上の平らな金属片２６０の間に挿入することができる。
【0181】
[0193] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームの内側部分の寸法は６５ｍｍ×８０ｍｍであり、これによって６４ｍｍ×７９ｍｍの電気化学スタックの周囲に１ｍｍのマージンが得られる。一実施形態では、１ｍｍのマージンは、電気化学スタックの４つの端部又は副表面の周囲に均等に分布し、電気化学スタックのそれぞれの端部又は副表面上に０．５ｍｍのマージンが得られる。
【0182】
[0194] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームの内側部分の寸法は６４．７５ｍｍ×７９．７５ｍｍであり、これによって６４ｍｍ×７９ｍｍの電気化学スタックの周囲に０．７５ｍｍマージンが得られる。一実施形態では、０．７５ｍｍのマージンは、電気化学スタックの４つの端部又は副表面の周囲に均等に分布し、電気化学スタックのそれぞれの端部又は副表面上に０．３７５ｍｍのマージンが得られる。幾つかの例では、フレームの内側部分の寸法は６４．５ｍｍ×７９．５ｍｍであり、これによって６４ｍｍ×７９ｍｍの電気化学スタックの周囲に０．５ｍｍのマージンが得られる。一実施形態では、０．５ｍｍマージンは、電気化学スタックの４つの端部又は副表面の周囲に均等に分布し、電気化学スタックのそれぞれの端部又は副表面上に０．２５ｍｍのマージンが得られる。より一般には、フレームが取り囲む電気化学スタックの寸法がどのようなものであっても、スタックの周囲に０．７５ｍｍマージン、又はスタックの周囲に０．５ｍｍのマージンが存在することができる。電気化学スタックの寸法によるが、膨張に対応するためにスタック周囲に適切なマージンが存在すべきことを、当業者は認識されるであろう。
【0183】
[0195] 前述のように、電気化学スタックの長さ対幅の比は約１．２：１～約２．５：１であってよい。電気化学スタックとフレームとの間の間隔は、絶対数として、例えば０．５ｍｍ～２ｍｍで提供することができ、又は長さ及び／又は幅のパーセント値として、例えば約０．００５％～１％で提供することができる。したがって、幾つかの例では、電気化学スタックは、前述の議論よりも大きい寸法を有することができ、長さ対幅の比は前述の議論の通りであってよい。実施形態では、上記間隔は、電気化学スタックの４つの端部の周囲に均等に分布する。
【0184】
[0196] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチの形状の厚さは約１３．５ｍｍであってよい。
【0185】
[0197] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子は、フレームとあらかじめ形成されたパウチとを通過して延在する。
【0186】
[0198] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ラミネートパウチは多層パウチである。幾つかの例では、ラミネートパウチは、アルミニウムの層を有し、上記アルミニウムのいずれかの側の上にポリマー材料の１つ以上の層を有する。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは１０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは２０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは３０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは４０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは５０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは６０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは７０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは８０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは９０μｍである。幾つかの例では、アルミニウムの層の厚さは１００μｍである。
【0187】
[0199] 図１０Ａは、一実施形態による電気化学スタックの構造の高レベルの図である。図１０Ａ中、一実施形態では、電気化学スタック１０００は、アノード集電体１０５０と；アノード集電体１０５０の下の上部シール１０６０及びスタックの底部における底部シール１０６０と；上部シール１０６０の下の第１のフィルム層１０７０及び底部シール１０６０の上の第２のフィルム層１０８０と；二重カソード１０９０の両方の側の上の１組のカソードシール１０８０とを含む。
【0188】
[0200] 図１０Ｂは、一実施形態によるフレーム中央板に接合された電気化学スタックの構造の高レベルの図である。図１０Ｂ中、右から左に進んで、電気化学スタックは、一実施形態による感圧接着剤を含むことができる接合剤１０１２を用いて中央壁１０１０に接合される。一実施形態では、中央壁１０１０は、フレームの一部であってよい。接合剤１０１２の上にはアノード集電体１０５０がある。アノード１０５０の上にはシール１０６０がある。このシールの上には第１のフィルム１０７０がある。シール１０８０はカソード１０９０を取り囲む。シール１０８０及びカソード１０９０の組み合わせの上には、さらなるフィルム１０７０がある。実施形態によるが、フレーム１０９５はカソード１０８０を取り囲むことができる。
【0189】
[0201] 図１０Ｃは、一実施形態による２層ユニットセル２４３０の高レベルの図である。電気化学スタック２４３０の上部及び底部にアノード集電体１０５５が存在する。アノード１０５５に隣接し、電気化学スタック２４３０の一部としてアノード集電体１０５５の内側に、アノード支持体１０６５が存在する。電気化学スタック２４３０中のアノード支持体１０６５の内側にはセパレーター１０７５がある。セパレーター１０７５の内側にはカソードフレーム１０８５がある。最後に、電気化学スタック２４３０の中央にはカソード集電体１０９５があり、これは両方のアノード１０５５とともに機能する。実施形態によるが、カソード集電体１０９５は、カソードフレーム１０８５内にはめ込まれる場合がある。
【0190】
[0202] 図１０Ｄは、一実施形態による図１０Ｃ中に描かれるものなどのユニットセルを含むパウチ中の角柱型フレーム２４００の高レベルの分解図である。図１０Ｄの実施形態では、４つのユニットセル２４３０が組み合わされて、８層ユニットスタック２４３５が形成される。異なる実施形態では、ユニットセル２４３０の互いの位置合わせの維持を容易にするために、隣接するユニットセル２４３０の間に接着層（図示せず）が存在することができる。異なる実施形態では、ユニットセル２４３０は、接着層を用いず、パウチ内部の真空の吸引などの、パウチ中の角柱型フレーム２４００の残りの部分の圧力を用いて組み合わせることができ、パウチ内部で上方及び下方の積層部分がフレームの上部及び底部並びに電気化学スタック組立体に接触して、ユニットセル２４３０の互いの位置合わせを維持することができる。
【0191】
[0203] 図１０Ｄをさらに見ると、積層体プリフォーム２４１０、２４５０は、ラミネートパウチ組立体２４００の上方部分及び下方部分を形成する。積層体プリフォーム２４１０の下には、スペーサーブロック２４１０ａと、一実施形態によるとゴムとして示される圧縮性シート２４１５ａとがあり、積層体プリフォーム２４５０の上には、スペーサーブロック２４１０ｂと、圧縮性シート２４１５ｂとがある。一実施形態では、スペーサーブロック２４１０ｂ及び圧縮性シート２４１５ｂは、フレーム２４２０の内部にある。圧縮性シート２４１５の下には８層ユニットスタック２４３５ａがあり、圧縮性シート２４１５ｂの上には８層ユニットスタック２４３５ｂがある。ラミネートパウチの中央には、中央板又は中央面２４４０ａと、中央面２４４０ａから上方に延在する端部２４４１～２４４４とを有し、トレイ２４４５を形成するフレーム部分２４４０が存在する。それぞれの８層スタック２４３５ａ、２４３５ｂを中央面２４４０ａに接着するために、いずれかの側の上に接合層２４４６を設けることができる。異なる実施形態では、スペーサーブロック２４１０ａ及び２４１０ｂは圧縮性であってよい。
【0192】
[0204] 図１０Ｄには、８層ユニットスタック２４３５ａ、２４３５ｂが描かれており、合計１６セルとなる。実施形態によっては、別の数の層を設けることができ、異なる数のユニットセルを用いてユニットスタックを形成することができる。例えば、中央面２４４０ａのいずれの側にも２つの８層スタックを設けることで、合計３２セルにすることができる。或いは、中央面２４４０ａのいずれの側にも３つの８層スタックを設けることで、合計４８セルにすることができる。実施形態によっては、中央面２４４０ａのいずれかの側に異なる数の８層スタックを設けることができる。スタック中のユニットセルの数を変更することもできる。別の箇所に記載のように、スタック中に１００個ものユニットセルが存在することができる。実施形態によるが、ユニットスタック中のすべてのアノード電極は、例えば溶接によって互いに固定することができ、同様に実施形態によるが、カソード電極の場合にも同じことを言うことができる。
【0193】
[0205] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、リチウム充填ガーネット電解質を含む固体電解質セパレーターが含まれる。
【0194】
[0206] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、負極はリチウム金属を含む。
【0195】
[0207] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックは中央壁をさらに含む。
【0196】
[0208] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックは、図２Ｂ、３Ａ～３Ｄ、５Ａ、及び５Ｂなどの多数の図に示されるように中央壁をさらに含む。
【0197】
[0209] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学スタックは、フレームの一方の半体の上に取り付けられた中央壁をさらに含む。
【0198】
[0210] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央壁は、電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに取り付けられる。
【0199】
[0211] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央壁は、電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに感圧接着剤を用いて取り付けられる。
【0200】
[0212] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは、電気化学スタックの主表面に対して平行な表面を含む。
【0201】
[0213] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フレームは、電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに感圧接着剤を用いて取り付けられる。
【0202】
[0214] 図１１Ａ～１１Ｄは、異なる実施形態によるフレーム組立体の図である。図１１Ａは、第１のフレーム区画１１１１及び第２のフレーム区画１１１５を含むフレーム組立体１１１０の分解図である。一実施形態では、フレーム区画１１１５は、フレーム区画１１１１の中に入れ子状に入ることができる。一実施形態では、フレーム区画１１１１は、フレーム区画１１１５の中に入れ子状に入ることができる。一実施形態では、フレーム区画１１１１は適切なプラスチックであってよく、インサート１１１５は適切な金属であってよい。
【0203】
[0215] また図１１Ａにおいて、タブ１１１２、１１１３は、フレーム区画１１１１及び１１１５の中の開口部１１１８の上に取り付けられる。一実施形態では、これらのタブ１１１２、１１１３は、フレーム１１１０内にある電気化学スタック中のカソード及びアノードにそれぞれ接触する。
【0204】
[0216] 図１１Ｂは、フレーム組立体１１１０の組み立てられた図であり、フレーム部分１１１１及び１１１５は、一方が他方の中に入れ子状に入り、タブ１１１２、１１１３は、フレーム部分１１１１及び１１１５の開口部の中に挿入される。
【0205】
[0217] 図１１Ｃ及び１１Ｄは、フレーム組立体の外側部分の２つの実施形態を示している。図１１Ｃ中、外側フレーム部分１１３０は、４つの異なる種類の突出部を有する。突出部１１３１は、長方形部分１１３５から延在するタブを有する。これらのタブは貫通孔を有する。突出部１１３２は、中にくぼみを有するタブである。突出部１１３３は、上方に延在する円筒形部分を有するタブである。実施形態によるが、延在部分は、異なる断面を有することができる。例えば、突出部１１３４は、上方に延在する長方形断面の突出部を有するタブである。これらの構成のすべては、ラミネートパウチを互いに取り付ける場合、又は１つ以上のラミネートパウチを保持できる領域の内部に取り付ける場合に有用となりうる。図１１Ｃは、フレーム組立体内に配置される電気化学スタック中のカソード及びアノードのそれぞれに接続可能な開口部１１３８も有する。
【0206】
[0218] 図１１Ｄ中、外側フレーム部分１１４０は、電気化学スタックを取り囲む長方形部分１１４５の周囲の大部分の周りに外側に延在するフランジ型部分１１４１を有する。長方形部分１１４５からは突出部１１４２も延在する。図１１Ｄは、フレーム組立体内に配置される電気化学スタック中のカソード及びアノードのそれぞれに接続可能な開口部１１４８も有する。
【0207】
[0219] 図１２は、組立体１２００の分解図を示している。組立体１２００は、別の実施形態に関して記載される材料と同様のものであってよい可撓性層状ポリマーを含むことができる上方及び下方積層体部分１２１０、１２５０を含む。積層体部分１２１０、１２５０の内側にはセル１２３０ａ、１２３０ｂの２つのスタックが存在する。セル層１２３０ａ、１２３０ｂは、金属フレーム１２４０の一部である中央板１２４５両方の側の上に配置される。組み立てられると、セル１２３０ａ、１２３０ｂは、上方及び下方積層体部分１２１０、１２５０によって構成されるパウチの内部に包み込まれる。パウチが真空シールされる場合（すなわちパウチ内が真空に引かれる場合）、セル１２３０ａ、１２３０ｂは、中央板１２４５の両側の上にしっかりとまとめることができる。
【0208】
[0220] 完全に放電されると、セル内の全てのＬｉはカソード中にある。セル自体は、アノード中にＬｉを有さない。結果として、セルは、その最も圧縮された状態にある。この状態では、セルの面は、フレーム１２４０よりもわずかに下にあり、幾つかの実施形態では、１又は２ｍｍ下にある。それぞれのセルが充電され、それぞれのセル層のアノードがＬｉでめっきされると、それぞれのセルスタックは膨張する。可撓性包装材料は、スタックとともに膨張し、最終的にセルのフレームと同じ高さになる。
【0209】
[0221] 一実施形態では、それぞれのセルが充電されるときに、それぞれの層のアノードは純Ｌｉでめっきされ、それによって層が膨張し、それぞれのスタックが膨張する。層が膨張すると、それぞれのセル１２３０ａ、１２３０ｂの外壁がそれらとともに膨張し、最終的にフレーム１２４０の端部に到達する。このフレーム１２４０はそれぞれのセルの端部を保護し、１つのセルの膨張が次のセルに影響を与えることなく、セルを互いにしっかりとまとめることができる。それぞれのセルが放電されるときに、層は収縮してそれらのそれぞれのセルの中に戻る。結果として、それぞれのセルサイクルのときに、組立体１２００は呼吸しているように見ることができる。
【0210】
[0222] 種々の実施形態に記載される構造の結果として、フレーム組立体の上の積層体の一部であるセルは、急速充電などの充電中に過剰の熱を散逸させることができる。セルは、外部から加えられる圧力を用いて又は用いずに機能することができる。
【0211】
[0223] それぞれのセル１２３０ａ、１２３０ｂの外部の壁は膨張することができるが、中央板１２４５は、フレーム組立体の上の積層体の中央から熱を逃すことができ、それぞれのセルの内部からフレーム１２４０まで熱を運ぶことができる。次に、フレーム１２４０は、パックの構成により、上部、底部、又は側面から冷却することができる。本明細書に記載の冷却機能と関連して、純Ｌｉは、従来のＥＶ電池中の黒鉛よりもはるかに良好な熱伝導体であることに留意すべきである。
【0212】
[0224] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは０．３ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは０．４ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは０．５ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは０．６ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは０．７ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは０．８ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは０．９ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは１．０ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは１．１ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは１．２ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは１．３ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは１．４ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように、中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれる）の厚さは１．５ｍｍであってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、中央板（前述のように中央板、中央面、中央壁、平板、及び幾つかの場合では接合板とさまざまに呼ばれ、平板とも呼ばれる）の厚さは１．６ｍｍであってよい。
【0213】
[0225] 図１３Ａ～１３Ｃは、一実施形態による電気化学スタック組立体１３００のハーフスタック平板設計の図を示している。一実施形態では、活性セルスタック１３２０は、平板１３４０の一方の表面１３４０ａの上に位置し、フレーム１３５０で取り囲まれる。平板１３４０の反対側の表面１３４０ｂは、一実施形態によるこの設計の底部に面する側である。中央板又は中央壁が、互いに反対側の上にセルスタックを有する前述の実施形態とは異なり、図１３Ａ～１３Ｃにおけるような一実施形態によると、ただ１つの活性セルスタックが平板１３４０の上に位置し、そのため反対側の表面１３４０ｂは、その活性セルスタック１３２０からの熱を伝導するのみである。ラミネートパウチ（図示せず）が、フレーム１３５０、平板１３４０、及び活性セルスタックを取り囲む。この種類の構成を用いると、冷却がより効率的となるが、その理由は、２つではなく１つのセルスタックが冷却されるだけでなく、積層体パウチ（図示せず）内の反対側の表面１３４０ｂを、例えば、電力供給される装置の表面上に容易に搭載することもでき、それによって、さらなる熱伝達性能が得ることができるからである。
【0214】
[0226] 一実施形態では、図１３Ａ～１３Ｃ中に示されるような２つの電気化学スタック組立体を、それぞれの組立体中の平板１３４０の反対側の表面１３４０ｂが互いに向かい合い連結できるように配置することができる。ラミネートパウチ（図示せず）は、これら２つの電気化学スタック組立体を取り囲む。
【0215】
[0227] 一実施形態では、電極１３６０が、反対側の表面近くに突出する。電極１３６０は、特に曲げる必要なしにはんだ付けすることができる。全体として、記載の実施形態による構成によって、結果として得られるパックの搭載が容易になり、前述のように熱伝達が促進される。
【0216】
[0228] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、すぐ上に記載のハーフスタック平板は、さまざまに前述したラミネートパウチの内側に配置することができる。前述のいずれかを含む幾つかの例では、２つのハーフスタック平板を背中合わせに配置することができ、それらのそれぞれの平板は互いに向かい合い、又は互いに接触し、２つの平板が、全体のパウチ中の角柱型フレームの中央壁、又は中央板、又は中央面を形成することができる。前述の中央壁／中央板／中央面の厚さを平板に適用可能であることを、当業者は認識するであろう。
【0217】
パウチ中の電気化学スタックの製造方法
[0229] 角柱型電池セルを周囲の（機械的構造）フレームで保護する新規な方法が本明細書に記載される。角柱型電池セルは、真空に引かれ、継ぎ目がシールされ、ラミネートパウチ中にあるセルのスタック中に存在する。ラミネートパウチは、ラミネートパウチの外側に突出する電気端子を有することができる。結果として得られるパウチ中の角柱型フレームによって角柱型電池セルが保護される。
[0229] 角柱型電池セルを周囲の（機械的構造）フレームで保護する新規な方法が本明細書に記載される。角柱型電池セルは、真空に引かれ、継ぎ目がシールされ、ラミネートパウチ中にあるセルのスタック中に存在する。ラミネートパウチは、ラミネートパウチの外側に突出する電気端子を有することができる。結果として得られるパウチ中の角柱型フレームによって角柱型電池セルが保護される。
【0218】
[0230] 幾つかの実施形態では、固体カソードを含むセルは、本明細書中に開示される電気化学スタック中に包装される。
【0219】
[0231] 幾つかの実施形態では、カソードを含み、カソードが固体カソライトを含むセルは、本明細書中に開示される電気化学スタック中に包装される。
【0220】
[0232] ある例では、直列に配列された一連の電気化学セルを含む電気化学スタックが提供される。
【0221】
[0233] ある別の例では、並列に配列された一連の電気化学セルを含む電気化学スタックが提供される。
【0222】
[0234] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学セルはリチウム金属負極を含む。
【0223】
[0235] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学セルは固体電解質を含む。
【0224】
[0236] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、電気化学セルは、リチウム充填ガーネットを含む固体電解質セパレーターを含む。
【0225】
[0237] 正極端子は電気化学スタックに取り付けられる。
【0226】
[0238] 負極端子は電気化学スタックに取り付けられる。
【0227】
[0239] 電気化学スタックは、フレームの一方の半体の一部でもある接合板に感圧接着剤を介して接合される。
【0228】
[0240] ある例では、電気化学スタックは、上部主表面１０１又は底部主表面１０２において、感圧接着剤（ＰＳＡ）材料を介して、フレーム上の表面に取り付けられる。このＰＳＡは、上部主表面１０１又は底部主表面１０２のいずれかを介して、表面に対してスタックを充電及び放電中にフレーム内で移動しないように保持する。ＰＳＡは、電気化学スタックの副表面がフレームに接触しないように維持する。ある例では、上部主表面１０１は、図３Ａ中に３０２で示される中央壁においてフレームに接合される。ある例では、底部主表面１０２は、図３Ａ中に３０２で示される中央壁においてフレームに接合される。
【0229】
[0241] フレームの他方の半体は、フレームの上記一方の半体に接続され、取り付けられる。
【0230】
[0242] 積層体は、成形形状で製造される。幾つかの例では、この形状は電気化学スタックの形状に一致する。
【0231】
[0243] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、積層体は複数の層を有する。ある例では、積層体は５層を有する。これらの例の一部では、複数の層は、延伸ナイロン（ＯＮｙ）層に隣接するポリエステル（ＰＥＴ）層を含む。ＯＮｙ層はアルミニウム層に隣接する。アルミニウム層は、非接着シール性化学結合のポリフタルアミド（ＰＰａ）層に隣接する。ＰＰａ層はポリプロピレン（ＰＰ）層に隣接する。幾つかの例では、これらの層の順序は変わってもよい。幾つかの例では、６層以上が存在することができ、その一部又は全てが、すぐ上に記載の５つの材料の１つ以上であってよい。前述のいずれかを含む幾つかの例では、５層未満が存在することができ、その一部又は全てが、すぐ上に記載の５つの材料の１つ以上であってよい。
【0232】
[0244] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、アルミニウムのいずれかの側の上のポリマー材料は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフタルアミド（ＰＰａ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及び延伸ナイロン（ＯＮｙ）の１つ以上を含むことができる。
【0233】
[0245] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは１０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは２０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは３０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは５０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは６０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは７０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは８０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは９０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰの層の厚さは１００μｍである。
【0234】
[0246] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは１０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは２０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは３０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは５０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは６０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは７０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは８０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは９０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａの層の厚さは１００μｍである。
【0235】
[0247] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは１０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは２０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは３０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは５０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは６０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは７０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは８０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは９０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙの層の厚さは１００μｍである。
【0236】
[0248] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは１０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは２０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは３０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは５０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは６０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは７０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは８０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは９０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴの層の厚さは１００μｍである。
【0237】
[0249] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴ層の厚さは約１２μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙ層の厚さは約２５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、アルミニウム層の厚さは約４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、アルミニウム層の厚さは約８０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａ層の厚さは約３０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰ層の厚さは約３０μｍである。
【0238】
[0250] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＥＴ層の厚さは約１２μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＯＮｙ層の厚さは約２５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、アルミニウム層の厚さは約４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、アルミニウム層の厚さは約６０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰａ層の厚さは約４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、ＰＰ層の厚さは約４０μｍである。
【0239】
[0251] ＰＰ層は、積層体パウチを形成するための１つの積層体形態からもう１つの積層体形態への層である。積層体の各シートは、それぞれのシートのＰＰ層が接触するように向かい合わせで配置される。次に接合させる領域に熱を加える。ＰＰ層は互いに溶融し、それによってパウチが形成される。
【0240】
前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１００～２００μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４０～１９０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５０～１７５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６０～１８５μｍである。
【0241】
[0252] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４１μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４２μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４３μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４４μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４６μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４７μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４８μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１４９μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５１μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５２μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５３μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５４μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５６μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５７μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５８μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１５９μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６１μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６２μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６３μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６４μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６６μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６７μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６８μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１６９μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７１μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７２μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７３μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７４μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７６μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７７μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７８μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１７９μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８０μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８１μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８２μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８３μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８４μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８５μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８６μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８７μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８８μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１８９μｍである。前述のいずれかを含む幾つかの例では、全ての層を含めた積層体の厚さは１９０μｍである。積層体は、パウチを形成するために別の積層体にシールされる。
【0242】
[0253] 積層体は、平坦シート形態から製造される。この形態を空気圧プレス中に配置する。ダイ及びキャビティを使用して、平坦シートをあらかじめ形成された形状に変換する。これは、上記形態をデボス加工して、積層体表面から上に離れるように積層体の一部を隆起させること、及び上記形態をエンボス加工して、積層体表面から下方に離れるように積層体の一部を押し込むことを含む。デボス加工及びエンボス加工の組み合わせを使用して、積層体中に形状を形成する。積層体中に形状を形成することによって、シールされた積層体が真空に引かれるときに、積層体は、電気化学スタックのいずれかの主表面に対して変形する必要がなくなる。したがって、積層体には、その製造中にあらかじめ応力がかかり、そのため、積層体がフレーム上で延伸されるときに電気化学スタック上に応力が集中しない。積層体がフレーム上で引っ張られるので、フレーム上で延伸されるときに抜き勾配が存在する。部分的には、この抜き勾配によって、積層体と電気化学スタックとの間に空間が形成され、それによって積層体は、電気化学スタックの一方又は両方の主表面にのみ接触する。
【0243】
[0254] 前述のいずれかを含む幾つかの例では、フォーミングダイ及びキャビティを有する空気圧プレス機械が使用される。
【0244】
[0255] 積層体はシールされる。この接合シールはヒートシール方法によって形成される。幾つかのヒートシール方法では、２つの高温の金属棒を２つの積層体パウチの部品に同時に押しつけることを、それぞれの積層体上のポリマー層が溶融して２つのシートが互いに接合される（例えば、溶接される）まで続ける。
【0245】
[0256] シールされた積層体を真空に引くことで、抜き勾配は、フレームに対しては崩壊するが、副表面に対しては崩壊しない。シールされた積層体中を真空に引いた後、積層体のあらかじめ形成された部分は、フレームの形状をとる。
【実施例】
【0246】
実施例１－振動試験－予言的実施例
[0257] 電気化学スタックがフレーム内を横方向に移動しないこと（この実施例における横方向の移動は、電気化学スタックの膨張及び収縮が起こる方向に対して垂直の移動である）を保証するために、振動試験が使用される。横方向の移動は、図１中の上部又は底部主表面１０１及び１０２に対して垂直であるとしてｚ方向が取られる場合のｘ又はｙ面における移動である。
[0257] 電気化学スタックがフレーム内を横方向に移動しないこと（この実施例における横方向の移動は、電気化学スタックの膨張及び収縮が起こる方向に対して垂直の移動である）を保証するために、振動試験が使用される。横方向の移動は、図１中の上部又は底部主表面１０１及び１０２に対して垂直であるとしてｚ方向が取られる場合のｘ又はｙ面における移動である。
【0247】
[0258] 電気化学スタックが提供される。
【0248】
[0259] UN 38.3に準拠した振動試験が行われる。この試験は：
・７Ｈｚ～２００Ｈｚの正弦掃引；
・３つの軸のそれぞれで３時間の時間；
・７～１８Ｈｚから１ｇ；及び
・１８～２００Ｈｚから８ｇ
を含む。
・７Ｈｚ～２００Ｈｚの正弦掃引；
・３つの軸のそれぞれで３時間の時間；
・７～１８Ｈｚから１ｇ；及び
・１８～２００Ｈｚから８ｇ
を含む。
【0249】
[0260] この試験は、ST/SG/AC.10/11/Rev.6-Recommendations on the TRANSPORT OF DANGEROUS GOODS,Manual of Tests and Criteria,6threvised edition,United Nations,New York and Geneva,2015に見られる。
【0250】
[0261] UN 38.3は、広範囲の「危険物の輸送」試験に及び、これは以下のものを含む：
・高度シミュレーティング；
・熱試験；
・振動；
・衝撃；
・外部短絡；
・衝突及び破砕；
・過電圧；並びに
・強制放電。
・高度シミュレーティング；
・熱試験；
・振動；
・衝撃；
・外部短絡；
・衝突及び破砕；
・過電圧；並びに
・強制放電。
【0251】
実施例２－振動試験－実施例
[0262] 電気化学スタックがフレーム内を横方向に移動しないこと（この実施例における横方向の移動は、電気化学スタックの膨張及び収縮が起こる方向に対して垂直の移動である）を保証するために、振動試験が使用される。横方向の移動は、図１中の上部又は底部主表面１０１及び１０２に対して垂直であるとしてｚ方向が取られる場合のｘ又はｙ面における移動である。
[0262] 電気化学スタックがフレーム内を横方向に移動しないこと（この実施例における横方向の移動は、電気化学スタックの膨張及び収縮が起こる方向に対して垂直の移動である）を保証するために、振動試験が使用される。横方向の移動は、図１中の上部又は底部主表面１０１及び１０２に対して垂直であるとしてｚ方向が取られる場合のｘ又はｙ面における移動である。
【0252】
[0263] フレーム上の積層体（ＬＯＦ）の積層体シート試験機は、積層体が、充電及び放電サイクル中の実際のＬＯＦ電池の２０％のｚ方向での増加に対してどのように対応するかをシミュレートする方法で、あらかじめ形成された積層体のシートの力及び移動を再現する機械である。この試験機は、積層体の内側に対しておおよそ７５ポンドの力を加えるプランジャーを用いて電気化学スタックの膨張及び収縮をシミュレートする。この積層体試験機は、異なる積層体構成を評価し、及び層状接着技術を製造するプロセスを簡略化している。
【0253】
[0264] 一例の試験では、積層体は、４０μｍの厚さのアルミニウムの層を含んだ。第２の例の試験では、積層体は、８０μｍの厚さのアルミニウムの層を含んだ。
【0254】
[0265] １０００サイクルにおいて、４０μｍのアルミニウムは疲労破壊を示し、不合格となった。８０μｍのアルミニウムの厚さの試料は、１０００サイクルで残存した。
【0255】
[0266] 疲労破壊は、後方から光を当て（バックライトを当て）、高解像度（VHX-6000 Camera）で積層体の疲労破壊を検査することによって確認した。
【0256】
[0267] ダミーの電気化学セルに、膨張及び収縮が起こる電気化学セルの代替品として前述のプランジャー装置を使用した。図２Ａ中に示される一実施形態によるフレーム及びラミネートパウチを提供した。フレームは、プランジャーが感圧接着剤で取り付けられる中央壁を含んだ。「ｚ」体積変化をシミュレートするために、プランジャーの２．５ｍｍのサイクルを行った。このサイクルは、１サイクル当たり５分で行った。ラミネートパウチは真空（１５ＰＳＩ）下でシールした。このパウチはD-EL80 6PH(3)であった。予期せぬことに、８０μｍのアルミニウム層を有する積層体に関して、１０００サイクル後に劣化の徴候は見られなかった。
【0257】
[0268] プランジャー装置が、膨張及び収縮が起こる電気化学セルの代替品となる、別のダミーの電気化学セルを提供した。図２Ａ中に示される一実施形態によるフレーム及びラミネートパウチを提供した。フレームは、プランジャーが感圧接着剤で取り付けられる中央壁を含んだ。「ｚ」体積変化をシミュレートするために、プランジャーの２．５ｍｍのサイクルを行った。このサイクルは、１サイクル当たり３０秒で行った。ラミネートパウチは真空（１５ＰＳＩ）下でシールした。このパウチはD-EL80 6PH(3)であった。予期せぬことに、５０００サイクル後に劣化の徴候は見られなかった。
【0258】
[0269] 本発明の態様は、以下の条項に記載される：
条項１。電気化学スタック組立体であって：
１つ以上の電気化学セルであって、それぞれの電気化学セルが固体電解質を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する少なくとも１つの電気化学スタックを形成する、電気化学セルと；
上記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームであって、上記フレームと上記４つの副表面のそれぞれとの間に空間を有する、フレームと；
上記フレーム及び上記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、上記２つの主表面の一方又は両方に接触する、ラミネートパウチと、
を含む、電気化学スタック組立体。
条項１。電気化学スタック組立体であって：
１つ以上の電気化学セルであって、それぞれの電気化学セルが固体電解質を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する少なくとも１つの電気化学スタックを形成する、電気化学セルと；
上記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むフレームであって、上記フレームと上記４つの副表面のそれぞれとの間に空間を有する、フレームと；
上記フレーム及び上記少なくとも１つの電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、上記２つの主表面の一方又は両方に接触する、ラミネートパウチと、
を含む、電気化学スタック組立体。
【0259】
条項２。中央壁と、上記中央壁を上記２つの主表面の一方に接着するための接着剤とをさらに含み、上記ラミネートパウチが、上記２つの主表面の他方に接触する、条項１の電気化学スタック組立体。
【0260】
条項３。上記接着剤が感圧接着剤を含む、条項２の電気化学スタック組立体。
【0261】
条項４。上記中央壁が熱伝導性材料を含む、条項２又は条項３の電気化学スタック組立体。
【0262】
条項５。上記１つ以上の電気化学セルが、それぞれが２つの主表面及び４つの副表面を有する少なくとも２つの電気化学スタックを形成し、上記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれが、上記中央壁に接着する上記２つの主表面の一方を有する、条項２～４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0263】
条項６。少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子をさらに含む、条項１～５のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0264】
条項７。上記フレームが負電位又は正電位である、条項１～６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0265】
条項８。上記フレームが正電位である、条項１～６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0266】
条項９。フレームを絶縁するための絶縁材料をさらに含む、条項１～８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0267】
条項１０。上記フレームが、プラスチック、熱添加剤を有するプラスチック、ゴム、セラミック、粘土、ガラス、強化ガラス、熱可塑性物質、炭素繊維、金属－プラスチック複合材料、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム－銅合金、若しくはアルミニウム－銅合金、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、条項１～９のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0268】
条項１１。上記フレームと、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの上記４つの副表面との間の空間によって、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの充電及び放電サイクル中に、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの上記４つの副表面に対して上記ラミネートパウチによる力が加わるのが防止され、それによって上記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の上記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷が防止される、条項１～１０のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0269】
条項１２。上記ラミネートパウチの内部が真空下にあり、それによって上記ラミネートパウチが、上記少なくとも１つの電気化学スタックの上記２つの主表面の一方又は両方に接触する、条項１～１１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0270】
条項１３。上記ラミネートパウチの内部が真空下にあり、それによって上記ラミネートパウチが、少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの上記２つの主表面の１つに接触する、条項１～１２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0271】
条項１４。上記ラミネートパウチの内部が真空下にあり、それによって上記ラミネートパウチが、上記少なくとも１つの電気化学スタックの上記２つの主表面の両方に接触する、条項１～１３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0272】
条項１５。上記フレームと、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックとの間の上記空間によって、上記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の上記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷を引き起こさずに、充電及び放電サイクル中に上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックが膨張及び収縮するための空間が得られる、条項１～１４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0273】
条項１６。上記フレームと、上記少なくとも１つの電気化学スタックとの間の上記空間によって、上記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の上記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷を引き起こさずに、充電サイクル中に上記少なくとも１つの電気化学スタックが膨張するための空間が得られる、条項１～１４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0274】
条項１７。上記ラミネートパウチによって、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの上記２つの主表面の少なくとも１つに対して垂直の方向で約２０％の膨張及び収縮が得られる、条項１～１６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0275】
条項１８。上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの上記２つの主表面にわたる圧力の分布が、１０ｍｍ２、１０ｃｍ２、又は１０ｍ２の表面積にわたって均一である、条項１～１７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0276】
条項１９。上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの上記２つの主表面にわたる圧力の分布が、２０ｍｍ２、２０ｃｍ２、又は２０ｍ２の表面積にわたって均一である、条項１～１７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0277】
条項２０。上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの上記２つの主表面にわたる圧力の分布が、３０ｍｍ２、３０ｃｍ２、又は３０ｍ２の表面積にわたって均一である、条項１～１７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0278】
条項２１。上記ラミネートパウチが上記フレームの周囲に適合する、条項１～２０のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0279】
条項２２。上記ラミネートパウチの内部が真空下にあるときに、上記ラミネートパウチがその形状を維持する、条項１～２１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0280】
条項２３。上記ラミネートパウチがシールされ、上記ラミネートパウチの内部が真空下にある、条項１～２２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0281】
条項２４。上記ラミネートパウチによって、上記少なくとも１つの電気化学スタックの上記２つの主表面、又は上記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの上記２つの主表面のそれぞれの両方の上に、単位面積当たり７８ポンドの力が加えられる、条項１～２３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0282】
条項２５。真空によって、上記少なくとも１つの電気化学スタックの２つの主表面、又は上記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの２つの主表面の１つの上に、最大１４．７ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）の大気圧が加わる、条項１～２４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0283】
条項２６。上記ラミネートパウチが、継ぎ目を形成し向かい合う表面を有する１組の積層体形態を含み、上記向かい合う表面が上記継ぎ目においてシールによって接合される、条項１～２６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0284】
条項２７。上記ラミネートパウチ中の上記真空が１０Ｔｏｒｒ未満である、条項１～２７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0285】
条項２８。上記フレームが、金属、プラスチック、ゴム、シリコーン、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、条項１～２８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0286】
条項２９。上記ラミネートパウチが、２つの主表面を有する成形形状を有する、条項１～２９のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0287】
条項３０。上記ラミネートパウチ上の上記成形形状の上記２つの主表面のそれぞれの表面積の、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの上記２つの主表面のそれぞれの表面積に対する比が１を超える、条項２９の電気化学スタック組立体。
【0288】
条項３１。上記ラミネートパウチ上の上記成形形状の上記２つの主表面のそれぞれの表面積の、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの上記２つの主表面のそれぞれの表面積に対する比が１．１を超える、条項２９又は３０の電気化学スタック組立体。
【0289】
条項３２。上記ラミネートパウチ上の上記成形形状の上記２つの主表面のそれぞれの表面積の、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの上記２つの主表面のそれぞれの表面積に対する比が１．２を超える、条項２９～３１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0290】
条項３３。上記少なくとも１つの電気化学スタックの上記２つの主表面のそれぞれが、長方形であり、６４ｍｍ×７９ｍｍの寸法を有する、条項１～３２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0291】
条項３４。上記ラミネートパウチの上記成形形状の厚さが、上記少なくとも１つの電気化学スタック又は上記少なくとも２つの電気化学スタックの厚さの約２０％である、条項２９～３３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0292】
条項３５。上記ラミネートパウチの上記成形形状の上記厚さが１３．５ｍｍである、条項３４の電気化学スタック組立体。
【0293】
条項３６。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が、上記フレーム及び上記ラミネートパウチを通過して延在する、条項６～３５のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0294】
条項３７。それぞれの電気化学セルが固体電解質セパレーターを含む、条項１～３６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0295】
条項３８。上記固体電解質セパレーターが、焼結リチウム充填ガーネット電解質を含む、条項３７の電気化学スタック組立体。
【0296】
条項３９。負極がリチウム金属を含む、条項６～３８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0297】
条項４０。上記フレームが、第１のフレーム部分及び第２のフレーム部分を含み、上記第２のフレーム部分が、中央壁であって、上記少なくとも１つの電気化学スタックの上記２つの主表面の１つ、又は上記少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの上記２つの主表面の１つが取り付けられる中央壁を含む、条項２～３９のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0298】
条項４１。少なくとも２つの電気化学スタックの１つの、主表面の１つが、上記中央壁の１つの表面に取り付けられ、上記少なくとも２つの電気化学スタックの別のものの、主表面の１つが、上記中央壁の他方の表面に取り付けられる、条項２～４０のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0299】
条項４２。上記中央壁が、上記少なくとも１つの電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに取り付けられる、条項４０～４１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0300】
条項４３。上記少なくとも１つの電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに、上記フレームの上記中央壁を取り付けるための感圧接着剤をさらに含む、条項４０～４２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0301】
条項４４。上記少なくとも１つの電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに、上記フレームを取り付けるための感圧接着剤をさらに含む、条項６～４３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0302】
条項４５。上記フレームが、金属インサート及び周囲プラスチック部分を含む、条項１～４４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0303】
条項４６。上記周囲プラスチック部分が、上記周囲プラスチック部分の周囲に配置される複数の突出部を含む、条項４５の電気化学スタック組立体。
【0304】
条項４７。上記周囲プラスチック部分が、少なくとも３つの側面に沿ったフランジ部分を含む、条項４５の電気化学スタック組立体。
【0305】
条項４８。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が平坦である、条項６の電気化学スタック組立体。
【0306】
条項４９。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が曲げられる、条項６の電気化学スタック組立体。
【0307】
条項５０。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子がＺ型屈曲部を有する、条項６の電気化学スタック組立体。
【0308】
条項５１。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が折り曲げられる、条項６の電気化学スタック組立体。
【0309】
条項５２。上記フレームが、少なくとも２つの電気化学スタックのそれぞれの主表面の一方が取り付けられる第１の中央壁を含む第１のフレーム部分と、上記少なくとも２つの電気化学スタックの他方の主表面の他方が取り付けられる第２の中央壁を含む第２のフレーム部分とを含む、条項２～５１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0310】
条項５３。上記第１及び第２の中央壁が互いに接触できるように、上記第１及び第２のフレーム部分が互いに対して配置される、条項５２の電気化学スタック組立体。
【0311】
条項５４。上記第１のフレーム部分が、長方形であり、第１の電気化学スタックを保持する第１のトレイを形成するように上記第１の中央壁から上方に突出する４つの端部を含み、上記第２のフレーム部分が、長方形であり、第２の電気化学スタックを保持する第２のトレイを形成するように上記第２の中央壁から上方に突出する４つの端部を含む、条項５２又は５３の電気化学スタック組立体。
【0312】
条項５５。上記第１のトレイの上記４つの端部の１つが、少なくとも第１の組の細長い開口部を含み、上記第２のトレイの上記４つの端部の１つが、少なくとも第２の組の細長い開口部を含む、条項５２～５４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0313】
条項５６。上記第１の組の細長い開口部の上に延在する第１の部品と、上記第２の組の細長い開口部の上に延在する第２の部品とをさらに含む、条項５５の電気化学スタック組立体。
【0314】
条項５７。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれのアノード及びカソードが、それぞれの組の上記細長い開口部を通過して延在する、条項５５又は条項５６の電気化学スタック組立体。
【0315】
条項５８。第１のトレイの４つの端部の１つが第１の細長い開口部を含み、第２のトレイの４つの端部の１つが第２の細長い開口部を含む、条項５２～５４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0316】
条項５９。上記第１の細長い開口部の上に延在して第１の組の細長い開口部を画定する第１の部品と、上記第２の細長い開口部の上に延在して第２の組の細長い開口部を画定する第２の部品とをさらに含む、条項５８の電気化学スタック組立体。
【0317】
条項６０。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれのアノード及びカソードが、それぞれの組の細長い開口部を通過して延在する、条項５８又は条項５９の電気化学スタック組立体。
【0318】
条項６１。それぞれの電気化学スタックが少なくとも２個のセルを含む、条項１～６０のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0319】
条項６２。それぞれの電気化学スタックが少なくとも４個のセルを含む、条項１～６１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0320】
条項６３。それぞれの電気化学スタックが少なくとも８個のセルを含む、条項１～６２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0321】
条項６４。それぞれの電気化学スタックが１００個ものセルを含む、条項１～６３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0322】
条項６５。上記中央壁の一方の側の上の上記電気化学セルがカソードを含み、上記中央壁の他方の側の上の上記電気化学セルが第２のカソードを含み、上記カソードが上記第２のカソードよりも厚い、条項２～６４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0323】
条項６６。上記中央壁の一方の側の上の上記電気化学セルがカソードを含み、上記中央壁の他方の側の上の上記電気化学セルが第２のカソードを含み、上記カソードが、上記第２のカソードよりも高いエネルギー密度、高い電力出力、又は高い容量を有する、条項２～６４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0324】
条項６７。上記中央壁の一方の側の上の上記電気化学セルがカソードを含み、上記中央壁の他方の側の上の上記電気化学セルが第２のカソードを含み、上記カソードによって、上記第２のカソードよりも高い電力出力が得られる、条項２～６４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0325】
条項６８。上記中央壁の一方の側の上の上記電気化学セルがカソードを含み、上記中央壁の他方の側の上の上記電気化学セルが第２のカソードを含み、上記カソードによって、上記第２のカソードよりも高い容量が得られる、条項２～６４の電気化学スタック組立体。
【0326】
条項６９。条項１～６８のいずれか１つの２つ以上の電気化学スタック組立体を含むモジュール。
【0327】
条項７０。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極の厚さが、別の電気化学スタック組立体中の上記正極の厚さよりも大きい、条項６９のモジュール。
【0328】
条項７１。それぞれの電気化学セル中に負極を含み、、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記負極の厚さが、別の電気化学スタック組立体中の上記負極の厚さよりも大きい、条項６９のモジュール。
【0329】
条項７２。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極が、別の電気化学スタック組立体の中の上記正極よりも高いエネルギー密度又は高い電力出力を有する、条項６９のモジュール。
【0330】
条項７３。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極が、別の電気化学スタック組立体の中の上記正極よりも高い電力出力を有する、条項６９のモジュール。
【0331】
条項７４。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極が、別の電気化学スタック組立体の中の上記正極よりも高い電力出力を有し；さらに、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の別の少なくとも１つ以上の中の別の正極が、上記正極 上記電気化学スタック組立体よりも高いエネルギー密度を有する、条項６９のモジュール。
【0332】
条項７５。モジュール、又はモジュールの組み合わせを含むパックであって、上記モジュールが、条項６９～７４のいずれか１つによるモジュールである、パック。
【0333】
条項７６。電気化学スタック組立体であって：
２つの主表面及び４つの副表面を有する第１の固体電気化学スタックであって、第１の電気化学セルを含み、上記セルが固体電解質を含む、第１の固体電気化学スタックと；
上記第１の固体電気化学スタックを取り囲む第１のトレイであって、４つの側面を有する第１の中央面と、上記４つの側面のそれぞれ１つから上方にそれぞれ延在する４つの端部とを含み、上記第１のトレイの上記４つの端部のそれぞれと、上記第１の固体電気化学スタックの上記それぞれの副表面との間に空間を有する、第１のトレイと；
２つの主表面及び４つの副表面を有する第２の固体電気化学スタックであって、第２の電気化学セルを含み、上記セルが固体電解質を含む、第２の固体電気化学スタックと；
上記第２の固体電気化学スタックを取り囲む第２のトレイであって、４つの側面を有する第２の中央面と、上記４つの側面のそれぞれ１つから上方にそれぞれ延在する４つの端部とを含み、上記第２のトレイの上記４つの端部のそれぞれと、上記第２の固体電気化学スタックの上記それぞれの副表面との間に空間を有する、第２のトレイと；
上記第１及び第２のトレイ中の上記第１及び第２の固体電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、上記第１の固体電気化学スタックの上記２つの主表面の１つ、及び上記第２の固体電気化学スタックの上記２つの主表面の１つに接触する、ラミネートパウチと、
を含む、電気化学スタック組立体。
２つの主表面及び４つの副表面を有する第１の固体電気化学スタックであって、第１の電気化学セルを含み、上記セルが固体電解質を含む、第１の固体電気化学スタックと；
上記第１の固体電気化学スタックを取り囲む第１のトレイであって、４つの側面を有する第１の中央面と、上記４つの側面のそれぞれ１つから上方にそれぞれ延在する４つの端部とを含み、上記第１のトレイの上記４つの端部のそれぞれと、上記第１の固体電気化学スタックの上記それぞれの副表面との間に空間を有する、第１のトレイと；
２つの主表面及び４つの副表面を有する第２の固体電気化学スタックであって、第２の電気化学セルを含み、上記セルが固体電解質を含む、第２の固体電気化学スタックと；
上記第２の固体電気化学スタックを取り囲む第２のトレイであって、４つの側面を有する第２の中央面と、上記４つの側面のそれぞれ１つから上方にそれぞれ延在する４つの端部とを含み、上記第２のトレイの上記４つの端部のそれぞれと、上記第２の固体電気化学スタックの上記それぞれの副表面との間に空間を有する、第２のトレイと；
上記第１及び第２のトレイ中の上記第１及び第２の固体電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、上記第１の固体電気化学スタックの上記２つの主表面の１つ、及び上記第２の固体電気化学スタックの上記２つの主表面の１つに接触する、ラミネートパウチと、
を含む、電気化学スタック組立体。
【0334】
条項７７。上記第１及び第２の中央面が互いに接触する、条項７６の電気化学スタック組立体。
【0335】
条項７８。上記第１及び第２の中央面が、プラスチック、熱添加剤を有するプラスチック、ゴム、セラミック、粘土、ガラス、強化ガラス、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム－銅合金、又はアルミニウム－銅合金からなる群から選択される材料を含む、条項７６の電気化学スタック組立体。
【0336】
条項７９。上記第１及び第２のトレイが、プラスチック、熱添加剤を有するプラスチック、ゴム、セラミック、粘土、ガラス、強化ガラス、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム－銅合金、又はアルミニウム－銅合金からなる群から選択される材料を含む、条項７６の電気化学スタック組立体。
【0337】
条項８０。上記第１及び第２の固体電気化学スタックのそれぞれが、それぞれ固体電解質を有する２個の電気化学セルを含む、条項７６～７９のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0338】
条項８１。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれが４個の電気化学セルを含む、条項７６～８０のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0339】
条項８２。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれが、それぞれ固体電解質を有する８個の電気化学セルを含む、条項７６～８１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0340】
条項８３。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれが、それぞれ固体電解質を有する１６個の電気化学セルを含む、条項７６～８２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0341】
条項８４。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれが、それぞれ固体電解質を有する２４個の電気化学セルを含む、条項７６～８３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0342】
条項８５。上記電気化学セルのそれぞれが、順番に、第１のアノード集電体、第１のアノード支持体、第１のセパレーター、第１のカソードフレーム、第１のカソード集電体、第２のカソード集電体、第２のカソードフレーム、第２のセパレーター、第２のアノード支持体、及び第２のアノード集電体を含む、条項７６～８４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0343】
条項８６。上記第１の固体電気化学スタックの上記２つの主表面の１つと上記ラミネートパウチとの間に配置される第１のスペーサーブロック及び第１の圧縮性シート、並びに上記第２の固体電気化学スタックの上記２つの主表面の１つと上記ラミネートパウチとの間に配置される第２のスペーサーブロック及び第２の圧縮性シートをさらに含む、条項７６～８５のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0344】
条項８７。上記第１の中央面と上記第１の電気化学スタックとの間の第１の接合層、及び上記第２の中央面と上記第２の電気化学スタックとの間の第２の接合層をさらに含む、条項７６～８６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0345】
条項８８。上記第１のトレイの上記４つの端部の１つが、第１の組の細長い開口部を含み、上記第２のトレイの上記４つの端部の１つが、第２の組の細長い開口部を含む、条項７６～８７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0346】
条項８９。上記第１の組の細長い開口部の上に延在する第１の部品と、上記第２の組の細長い開口部の上に延在する第２の部品とをさらに含む、条項８８の電気化学スタック組立体。
【0347】
条項９０。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれのアノード及びカソードが、それぞれの組の上記細長い開口部を通過して延在する、条項８８又は条項８９の電気化学スタック組立体。
【0348】
条項９１。上記第１のトレイの上記４つの端部の１つが、第１の細長い開口部を含み、上記第２のトレイの上記４つの端部の１つが、第２の細長い開口部を含む、条項７６～９０のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0349】
条項９２。上記第１の細長い開口部の上に延在して第１の組の細長い開口部を画定する第１の部品と、上記第２の細長い開口部の上に延在して第２の組の細長い開口部を画定する第２の部品とをさらに含む、条項９１の電気化学スタック組立体。
【0350】
条項９３。上記第１及び第２の電気化学スタックのそれぞれのアノード及びカソードが、それぞれの組の細長い開口部を通過して延在する、条項９１又は条項９２の電気化学スタック組立体。
【0351】
条項９４。電気化学スタック組立体であって：
１つ以上の電気化学セルであって、それぞれの電気化学セルが固体電解質を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する電気化学スタックを形成する、電気化学セルと；
上記電気化学スタックを取り囲むフレームであって、上記フレームと上記４つの副表面のそれぞれとの間に空間を有する、フレームと；
上記フレーム及び上記電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、２つの主表面の一方又は両方に接触する、ラミネートパウチと、
を含む電気化学スタック組立体。
１つ以上の電気化学セルであって、それぞれの電気化学セルが固体電解質を含み、２つの主表面及び４つの副表面を有する電気化学スタックを形成する、電気化学セルと；
上記電気化学スタックを取り囲むフレームであって、上記フレームと上記４つの副表面のそれぞれとの間に空間を有する、フレームと；
上記フレーム及び上記電気化学スタックを取り囲むラミネートパウチであって、２つの主表面の一方又は両方に接触する、ラミネートパウチと、
を含む電気化学スタック組立体。
【0352】
条項９５。上記電気化学スタック組立体が中央壁をさらに含み、上記電気化学スタック組立体が、上記中央壁を２つの主表面の一方に接着するための接着剤をさらに含み、上記ラミネートパウチが上記２つの主表面の他方に接触する、条項９４の電気化学スタック組立体。
【0353】
条項９６。上記接着剤が感圧接着剤を含む、条項９５の電気化学スタック組立体。
【0354】
条項９７。上記中央壁が熱伝導性材料を含む、条項９５又は９６の電気化学スタック組立体。
【0355】
条項９８。少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子をさらに含む、条項９４～９７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0356】
条項９９。上記フレームが負電位である、条項９４～９８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0357】
条項１００。上記フレームが正電位である、条項９４～９８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0358】
条項１０１。上記フレームを絶縁するための絶縁材料をさらに含む、条項９４～１００のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0359】
条項１０２。上記フレームが、プラスチック、熱添加剤を有するプラスチック、ゴム、セラミック、粘土、ガラス、強化ガラス、熱可塑性物質、炭素繊維、金属－プラスチック複合材料、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム－銅合金、又はアルミニウム－銅合金、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、条項９４～１０１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0360】
条項１０３。上記フレームと、上記電気化学スタックの上記４つの副表面との間の上記空間によって、上記電気化学スタックの充電及び放電サイクル中に、上記４つの副表面に対して上記ラミネートパウチによる力が加わるのが防止され、それによって上記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の上記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷が防止される、条項９４～１０２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0361】
条項１０４。上記ラミネートパウチの内部が真空下にあり、それによって上記ラミネートパウチが、上記電気化学スタックの一方又は両方の主表面に接触する、条項９４～１０３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0362】
条項１０５。上記ラミネートパウチの内部が真空下にあり、それによって上記ラミネートパウチが両方の主表面に接触する、条項９４～１０４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0363】
条項１０６。上記フレームと上記電気化学スタックとの間の上記空間によって、上記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の上記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷を引き起こさずに、充電及び放電サイクル中に上記電気化学スタックが膨張及び収縮するための空間が得られる、条項９４～１０５のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0364】
条項１０７。上記フレームと上記電気化学スタックとの間の上記空間によって、上記１つ以上の電気化学セルのそれぞれの中の上記固体電解質の変形、亀裂、又は他の損傷を引き起こさずに、充電サイクル中に上記少なくとも１つの電気化学スタックが膨張するための空間が得られる、条項９４～１０６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0365】
条項１０８。上記ラミネートパウチによって、上記２つの主表面の少なくとも１つに対して垂直の方向で約２０％の膨張及び収縮が得られる、条項９４～１０７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0366】
条項１０９。上記２つの主表面にわたる圧力の分布が、１０ｍｍ２、１０ｃｍ２、又は１０ｍ２の表面積にわたって均一である、条項９４～１０８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0367】
条項１１０。上記２つの主表面にわたる圧力の分布が、２０ｍｍ２、２０ｃｍ２、又は２０ｍ２の表面積にわたって均一である、条項９４～１０８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0368】
条項１１１。上記２つの主表面にわたる圧力の分布が、３０ｍｍ２、３０ｃｍ２、又は３０ｍ２の表面積にわたって均一である、条項９４～１０８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0369】
条項１１２。上記ラミネートパウチが上記フレームの周囲に適合する、条項９４～１１１のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0370】
条項１１３。上記ラミネートパウチの内部が真空下にあるときに、上記ラミネートパウチがその形状を維持する、条項９４～１１２のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0371】
条項１１４。上記ラミネートパウチがシールされ、上記ラミネートパウチの内部が真空下にある、条項９４～１１３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0372】
条項１１５。上記ラミネートパウチによって、上記電気化学スタックの上記２つの主表面の上に、単位面積当たり７８ポンドの力が加えられる、条項９４～１１４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0373】
条項１１６。上記真空によって、上記電気化学スタックの上記２つの主表面の上に、最大１４．７ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）の大気圧が加わる、条項１１３～１１５のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0374】
条項１１７。上記ラミネートパウチが、継ぎ目を形成し向かい合う表面を有する１組の積層体形態を含み、上記向かい合う表面が上記継ぎ目においてシールによって接合される、条項９４～１１６のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0375】
条項１１８。上記ラミネートパウチ中の真空が１０Ｔｏｒｒ未満である、条項９４～１１７のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0376】
条項１１９。上記フレームが、金属、プラスチック、ゴム、シリコーン、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、条項９４～１１８のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0377】
条項１２０。上記ラミネートパウチが、２つの主表面を有する成形形状を有する、条項９４～１１９のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0378】
条項１２１。上記ラミネートパウチ上の上記成形形状の上記２つの主表面の１つの表面積の、上記電気化学スタックの上記２つの主表面の１つの表面積に対する比が１を超える、いずれかの条項１２０の電気化学スタック組立体。
【0379】
条項１２２。上記ラミネートパウチ上の上記成形形状の上記２つの主表面の１つの表面積の、上記電気化学スタックの上記２つの主表面の１つの表面積に対する比が１．１を超える、条項１２１の電気化学スタック組立体。
【0380】
条項１２３。上記ラミネートパウチ上の上記成形形状の上記２つの主表面の１つの表面積の、上記電気化学スタックの上記２つの主表面の１つの表面積に対する比が１．２を超える、条項１２１又は１２２の電気化学スタック組立体。
【0381】
条項１２４。上記電気化学スタックの上記主表面の１つが、長方形であり、６４ｍｍ×７９ｍｍの寸法を有する、条項９４～１２３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0382】
条項１２５。上記ラミネートパウチの上記成形形状の厚さが、上記電気化学スタックの厚さの約２０％である、条項１２１～１２４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0383】
条項１２６。上記ラミネートパウチの上記成形形状の厚さが１３．５ｍｍである、条項１２１～１２４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0384】
条項１２７。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が、上記フレーム及び上記ラミネートパウチを通過して延在する、条項９８～１２５のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0385】
条項１２８。それぞれの電気化学セルが固体電解質セパレーターを含む、条項９８～１２４のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0386】
条項１２９。上記固体電解質セパレーターが、焼結リチウム充填ガーネット電解質を含む、条項１２８の電気化学スタック組立体。
【0387】
条項１３０。負極がリチウム金属を含む、条項９４～１２９のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0388】
条項１３１。上記中央壁が、上記電気化学スタックの正極又は負極のいずれかに取り付けられる、条項９５～１３０のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0389】
条項１３２。上記電気化学スタックの上記正極又は上記負極のいずれかに、上記フレームの上記中央壁を取り付けるための感圧接着剤をさらに含む、条項１３１の電気化学スタック組立体。
【0390】
条項１３３。上記電気化学スタックの上記正極又は負極のいずれかに、上記フレームを取り付けるための感圧接着剤をさらに含む、条項１３１又は条項１３２の電気化学スタック組立体。
【0391】
条項１３４。上記フレームが、金属インサート及び周囲プラスチック部分を含む、条項９４～１３３のいずれかの電気化学スタック組立体。
【0392】
条項１３５。上記周囲プラスチック部分が、上記周囲プラスチック部分の周囲に配置される複数の突出部を含む、条項１３４の電気化学スタック組立体。
【0393】
条項１３６。上記周囲プラスチック部分が、少なくとも３つの側面に沿ったフランジ部分を含む、条項１３４又は条項１３５の電気化学スタック組立体。
【0394】
条項１３７。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が平坦である、条項９８の電気化学スタック組立体。
【0395】
条項１３８。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が曲げられる、条項９８の電気化学スタック組立体。
【0396】
条項１３９。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子がＺ型屈曲部を有する、条項９８の電気化学スタック組立体。
【0397】
条項１４０。上記少なくとも１つの正極端子及び少なくとも１つの負極端子が折り曲げられる、条項９８の電気化学スタック組立体。
【0398】
条項１４１。条項７６～１４０のいずれか１つの、２つ以上の電気化学スタック組立体を含むモジュール。
【0399】
条項１４２。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極の厚さが、別の電気化学スタック組立体中の上記正極の厚さよりも大きい、条項１３８のモジュール。
【0400】
条項１４３。それぞれの電気化学セル中に負極を含み、、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記負極の厚さが、別の電気化学スタック組立体中の上記負極の厚さよりも大きい、条項１３８のモジュール。
【0401】
条項１４４。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極が、別の電気化学スタック組立体の中の上記正極よりも高いエネルギー密度を有する、条項１３８のモジュール。
【0402】
条項１４５。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極が、別の電気化学スタック組立体の中の上記正極よりも高い電力出力を有する、条項１３８のモジュール。
【0403】
条項１４６。それぞれの電気化学セル中に正極を含み、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の少なくとも１つ以上の中の上記正極が、別の電気化学スタック組立体の中の上記正極よりも高い電力出力を有し；さらに、上記２つ以上の電気化学スタック組立体の別の少なくとも１つ以上の中の別の正極が、別の電気化学スタック組立体中の上記正極よりも高いエネルギー密度を有する、条項１３８のモジュール。
【0404】
条項１４７。モジュール、又はモジュールの組み合わせを含むパックであって、上記モジュールが、条項１４１～１４６のいずれか１つによるモジュールである、パック。
【0405】
条項１４８。条項１～１４０のいずれかによる電気化学スタック組立体；条項１４１～１４６のいずれかによるモジュール；又は条項１４７によるパックを含む電気自動車。
【0406】
[0270] 上記の実施形態及び実施例は、単に説明的で非限定的であることが意図される。当業者であれば、日常的な実験以下を用いることで、特定の化合物、材料、及び手順の多数の均等物を認識されるであろうし、又は確認できるであろう。このような全ての均等物は、本発明の範囲内であると見なされ、添付の請求項によって含まれる。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図4H】
【図4I】
【図4J】
【図4K】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図5J】
【図5K】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図9G】
【図9H】
【図9I】
【図9J】
【図9K】
【図9L】
【図9M】
【図9N】
【図9O】
【図9P】
【図9Q】
【図9R】
【図9S】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【国際調査報告】