(57)【要約】二次電池は、充電状態と放電状態との間でサイクルするために供される。当該二次電池は、電池エンクロージャ、電極アセンブリ、キャリアイオン、前記電池エンクロージャ内の非水性液体電解質および電極制限部のセットを含む。電極制限部のセットは、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部ならびに少なくとも１つの一次接続部材を有する一次制限システムを含み、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部は、縦方向に互いに分離され、一次制限アレイは、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、縦方向における前記電極アセンブリの増大を抑制する。電極制限部のセットは、少なくとも１つの二次接続部材によって接続された第１二次増大制限部および第２二次増大制限部を有する二次制限システムをさらに含み、二次制限システムは、二次電池のサイクル時に、第２方向における電極アセンブリの増大を少なくとも部分的に抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電状態と放電状態との間でサイクルする二次電池であって、
前記二次電池は、電池エンクロージャ、電極アセンブリ、キャリアイオン、前記電池エンクロージャ内の非水性液体電解質および電極制限部のセットを含んで成り、
前記電極アセンブリは、互いに直交する縦軸、横軸および垂直軸、縦方向において互いに分離された第１縦方向端面および第２縦方向端面、ならびに電極アセンブリの縦軸ＡＥＡを囲み、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面を接続する側面を有し、該側面は、縦軸の対向する両側に、縦軸に直交する第１方向に分離された第１領域および第２領域を有し、前記電極アセンブリは、縦方向で測定された最大幅ＷＥＡと、前記側面によって境界付けられ、横方向で測定された最大長さＬＥＡと、前記側面によって境界付けられ、垂直方向で測定された最大高さＨＥＡとを有し、ＨＥＡに対するＬＥＡおよびＷＥＡの比がそれぞれ少なくとも２：１であり、
前記電極アセンブリは、電極構造の集合体、対向電極構造の集合体、ならびに該電極集合体および該対向電極集合体の部材を電気的に分離する電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料をさらに含んで成り、前記電極構造集合体および前記対向電極構造集合体の部材が、縦方向において交互の配列で配置され、
前記電極構造の集合体の各部材は電極活物質の層を含んで成り、前記対向電極構造の集合体の各部材は対向電極活物質の層を含んで成り、前記二次電池が放電状態から充電状態に充電される場合に、前記電極活物質は電極活物質１モル当たり１モル以上のキャリアイオンを受け入れるキャパシティを有し、
前記電極制限部のセットは、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部ならびに少なくとも１つの一次接続部材を含んで成る一次制限システムを含んで成り、前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部は、縦方向に互いに分離され、前記少なくとも１つの一次接続部材は、前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部を接続し、前記一次制限システムは、前記二次電池の２０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、縦方向における前記電極アセンブリの増大を抑制し、
前記電極制限部のセットは、第２方向に分離され、少なくとも１つの二次接続部材によって接続された第１二次増大制限部および第２二次増大制限部を含んで成る二次制限システムをさらに含んで成り、前記二次制限システムは、二次電池のサイクル時に、縦方向に直交する第２方向における前記電極アセンブリの増大を少なくとも部分的に抑制し、
前記充電状態は、前記二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、前記放電状態は、前記二次電池の定格容量の２５％未満である、二次電池。
【請求項２】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の３０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の５０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の８０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の１００回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の１０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の２０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の３０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の５０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の８０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の１００回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の５回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の１０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の２０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１６】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の３０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の５０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８】
前記一次制限アレイが、前記二次電池の８０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９】
前記一次制限アレイが、前記二次電池のサイクルごとの前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１％未満となるように、前記電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、請求項１〜１８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２０】
前記二次増大制限システムが、前記二次電池の反復されるサイクルにおいて、２０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの前記第２方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、前記電極アセンブリの前記第２方向における増大を抑制する、請求項１〜１９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２１】
前記二次増大制限システムが、前記二次電池の１０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの前記第２方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、前記電極アセンブリの前記第２方向における増大を抑制する、請求項１〜２０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２２】
前記二次増大制限システムが、前記二次電池の５回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの前記第２方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、前記電極アセンブリの前記第２方向における増大を抑制する、請求項１〜２１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２３】
前記二次増大制限システムが、前記二次電池のサイクルごとの前記電極アセンブリの前記第２方向におけるフェレ径の増加が１％未満となるように、前記電極アセンブリの前記第２方向における増大を抑制する、請求項１〜２２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２４】
前記第１一次増大制限部が、前記電極アセンブリの第１縦方向端面を少なくとも部分的にカバーし、前記第２一次増大制限部が、前記電極アセンブリの第２縦方向端面を少なくとも部分的にカバーする、請求項１〜２３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２５】
積層方向に直交する面における前記電極アセンブリの突出部の表面積が、他の直交する面への該電極アセンブリの突出部の表面積よりも小さい、請求項１〜２４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２６】
積層方向に直交する面における電極構造の突出部の表面積が、他の直交する面への該電極構造の突出部の表面積よりも大きい、請求項１〜２５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２７】
充電状態と放電状態との間で前記二次電池をサイクルさせる前に、前記一次増大制限システムの少なくとも一部分が、縦方向において前記電極アセンブリの少なくとも一部分に圧縮力を加えるように予め張力を受けている、請求項１〜２６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２８】
前記一次制限システムが、前記第１方向において互いに分離され、前記第１一次増大制限部と前記第２一次増大制限部とを接続する第１一次接続部材および第２一次接続部材を含んで成る、請求項１〜２７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２９】
前記第１一次接続部材が前記第１二次増大制限部であり、前記第２一次接続部材が前記第２二次増大制限部であり、該第１一次増大制限部または該第２一次増大制限部が前記第１二次接続部材である、請求項１〜２８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの二次接続部材が、縦軸に沿って前記電極アセンブリの縦方向の第１端部および第２端部の内側にある部材を含んで成る、請求項１〜２９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの二次接続部材が、前記電極構造および前記対向電極構造のうちの１以上の少なくとも一部分を含んで成る、請求項１〜３０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの二次接続部材が、電極バックボーン構造および対向電極バックボーン構造のうちの少なくとも１つの一部分を含んで成る、請求項１〜３１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの二次接続部材が、電極電流コレクタおよび対向電極電流コレクタのうちの１以上の一部分を含んで成る、請求項１〜３２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３４】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の少なくとも１つが、縦軸に沿って前記電極アセンブリの縦方向の第１端部および第２端部の内側にある、請求項１〜３３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３５】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の少なくとも１つが、前記電極構造および前記対向電極構造のうちの１以上の少なくとも一部分を含んで成る、請求項１〜３４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３６】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の少なくとも１つが、電極バックボーン構造および対向電極バックボーン構造のうちの少なくとも１つの一部分を含んで成る、請求項１〜３５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３７】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の少なくとも１つが、電極電流コレクタおよび対向電極電流コレクタのうちの１以上の一部分を含んで成る、請求項１〜３６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３８】
前記二次電池であって、第３方向に分離され、少なくとも１つの三次接続部材によって接続された第１三次増大制限部および第２三次増大制限部を含んで成る三次制限システムをさらに含んで成り、該三次制限システムが、前記二次電池の前記放電状態から前記充電状態への充電において、前記第３方向における電極アセンブリの増大を抑制し、該第３方向が、縦方向および前記第２方向と直交する、請求項１〜３７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３９】
前記電極活物質がアノード活性であり、前記対向電極活物質がカソード活性である、請求項１〜３８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４０】
前記電極構造の集合体の各部材がバックボーンを含んで成る、請求項１〜３９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４１】
前記対向電極構造の集合体の各部材がバックボーンを含んで成る、請求項１〜４０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４２】
前記二次制限システムが、１０００ｐｓｉを超える抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における前記電極アセンブリの増大を抑制する、請求項１〜４１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４３】
前記二次増大制限部が、１００００ｐｓｉ以下での５％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における前記電極アセンブリの増大を抑制する、請求項１〜４２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４４】
前記二次増大制限部が、１００００ｐｓｉ以下での３％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における前記電極アセンブリの増大を抑制する、請求項１〜４３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４５】
前記二次増大制限部が、１００００ｐｓｉ以下での１％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における前記電極アセンブリの増大を抑制する、請求項１〜４４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４６】
前記二次増大制限部が、５０回のバッテリーサイクル後に、１００００ｐｓｉ以下での１５％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における前記電極アセンブリの増大を抑制する、請求項１〜４５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４７】
前記二次増大制限部が、１５０回のバッテリーサイクル後に、１００００ｐｓｉ以下での５％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における前記電極アセンブリの増大を抑制する、請求項１〜４６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４８】
前記対向電極構造の集合体の部材が、前記第１二次増大制限部に隣接する頂部、前記第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において前記頂部から前記底部まで延在する垂直軸ＡＣＥＳ、垂直軸ＡＣＥＳを囲み、前記頂部と前記底部とを接続する側方電極面を含んで成り、該側方電極面は、垂直軸の対向する両側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＣＥＳ、幅ＷＣＥＳならびに高さＨＣＥＳを有し、長さＬＣＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＣＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＣＥＳは、垂直軸ＡＣＥＳの方向において前記頂部から前記底部まで測定され、
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部がそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの前記内側表面および前記外側表面は実質的に同一平面であり、前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面と前記対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの前記内側表面から前記外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの前記内側表面は、前記電極構造の集合体の前記頂部および前記底部に固定される、請求項１〜４７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４９】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの２５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜４８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５０】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの５０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜４９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５１】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの７５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜５０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５２】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの９０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜５１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５３】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれがスロットを含んで成り、前記対向電極構造の集合体の高さが、前記スロットを通って延在して該スロット内に固定され、前記電極構造の集合体と第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれとの間のインターロック接続を形成する、請求項１〜５２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５４】
前記電極構造の集合体の部材が、前記第１二次増大制限部に隣接する頂部、前記第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において前記頂部から前記底部まで延在する垂直軸ＡＥＳ、垂直軸ＡＥＳを囲み、前記頂部と前記底部とを接続する側方電極面を含んで成り、該側方電極面は、垂直軸の対向する側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＥＳ、幅ＷＥＳならびに高さＨＥＳを有し、長さＬＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＥＳは、垂直軸ＡＥＳの方向において前記頂部から前記底部まで測定され、
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部はそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの前記内側表面および前記外側表面は実質的に同一平面であり、前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面と前記対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの前記内側表面から前記外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの前記内側表面は、前記電極構造の集合体の前記頂部および前記底部に固定される、請求項１〜５３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５５】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記電極構造の集合体の高さＨＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの２５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜５４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５６】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記電極構造の集合体の高さＨＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの５０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜５５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５７】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記電極構造の集合体の高さＨＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの７５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜５６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５８】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面がノッチを含んで成り、前記電極構造の集合体の高さＨＥＳが、前記ノッチ内に延在して固定され、該ノッチが前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の高さの９０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、請求項１〜５７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５９】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれがスロットを含んで成り、前記電極構造の集合体の高さが、前記スロットを通って延在して該スロット内に固定され、前記電極構造の集合体と前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれとの間のインターロック接続を形成する、請求項１〜５８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６０】
前記電極制限部のセットが、第２方向に分離され、少なくとも１つの第１二次接続部材と結合された第１二次増大制限部および第２二次増大制限部を含んで成る結合された二次制限システムをさらに含んで成る、請求項１〜５９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６１】
前記対向電極構造の集合体の部材が、前記第１二次増大制限部に隣接する頂部、前記第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において前記頂部から前記底部まで延在する垂直軸ＡＣＥＳ、垂直軸ＡＣＥＳを囲み、前記頂部と前記底部とを接続する側方電極面を含んで成り、該側方電極面は、垂直軸の対向する両側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＣＥＳ、幅ＷＣＥＳならびに高さＨＣＥＳを有し、長さＬＣＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＣＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＣＥＳは、垂直軸ＡＣＥＳの方向において前記頂部から前記底部まで測定され、
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部はそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの前記内側表面および前記外側表面は実質的に同一平面であり、前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面と前記対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの前記内側表面から前記外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの前記内側表面は、前記対向電極構造の集合体の前記頂部および前記底部に結合される、請求項１〜６０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６２】
前記電極構造の集合体の部材が、前記第１二次増大制限部に隣接する頂部、前記第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において前記頂部から前記底部まで延在する垂直軸ＡＥＳ、垂直軸ＡＥＳを囲み、前記頂部と前記底部とを接続する側方電極面を含んで成り、該側方電極面は、垂直軸の対向する両側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＥＳ、幅ＷＥＳならびに高さＨＥＳを有し、長さＬＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＥＳは、前記側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＥＳは、垂直軸ＡＥＳの方向において前記頂部から前記底部まで測定され、
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部はそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの前記内側表面および前記外側表面は実質的に同一平面であり、前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれの前記内側表面と前記対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの前記内側表面から前記外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの前記内側表面は、前記電極構造の集合体の前記頂部および前記底部に結合される、請求項１〜６１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６３】
電極構造および対向電極構造の少なくとも１つが、前記第１二次増大制限部に隣接する頂部、前記第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において前記頂部から前記底部まで延在する垂直軸ＡＥＳ、垂直軸を囲み、前記頂部と前記底部とを接続する側方電極面を含んで成り、該側方電極面は、前記側面によって境界付けられ、縦方向で測定される幅ＷＥＳを有し、
前記幅ＷＥＳは、前記頂部に隣接する第１幅から、前記頂部と前記底部との間の垂直軸に沿った領域における前記第１幅よりも小さい第２幅までテーパー状となっている、請求項１〜６２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの二次接続部材が、前記電極アセンブリの縦方向端部における前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の少なくとも１つに対応する、請求項１〜６３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６５】
前記電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料が、粒状材料およびバインダーを含んで成り、少なくとも２０体積％の空隙率を有し、前記非水性液体電解質によって浸透される、請求項１〜６４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６６】
前記キャリアイオンが、リチウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウムから成る群から選択される、請求項１〜６５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６７】
前記非水性液体電解質が、有機溶媒に溶解されたリチウム塩を含んで成る、請求項１〜６６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６８】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれが、前記電極または前記対向電極の高さの５０％未満の厚さを有して成る、請求項１〜６７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６９】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれが、前記電極または前記対向電極の高さの２０％未満の厚さを有して成る、請求項１〜６８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７０】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部のそれぞれが、前記電極または前記対向電極の高さの１０％未満の厚さを有して成る、請求項１〜６９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７１】
前記電極制限部のセットが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定される、前記電極活物質へのキャリアイオンのインサーション時に、垂直方向における前記電極活物質層の膨張を抑制する、請求項１〜７０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７２】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも０．７ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７３】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも１．７５ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７４】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも２．８ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７５】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも３．５ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７６】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも５．２５ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７７】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも７ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７８】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも８．７５ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７９】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端部および前記第２縦方向端部のそれぞれに、該第１縦方向端部および該第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも１０ｋＰａの平均圧縮力をかける、請求項１〜７８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８０】
前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面の表面積が、前記電極アセンブリの表面積の２５％未満である、請求項１〜７９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８１】
前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面の表面積が、前記電極アセンブリの表面積の２０％未満である、請求項１〜８０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８２】
前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面の表面積が、前記電極アセンブリの表面積の１５％未満である、請求項１〜８１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８３】
前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面の表面積が、前記電極アセンブリの表面積の１０％未満である、請求項１〜８２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８４】
前記制限部および前記エンクロージャが、前記電池エンクロージャによって囲まれた体積の６０％未満の合計体積を有する、請求項１〜８３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８５】
前記制限部および前記エンクロージャが、前記電池エンクロージャによって囲まれた体積の４５％未満の合計体積を有する、請求項１〜８４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８６】
前記制限部および前記エンクロージャが、前記電池エンクロージャによって囲まれた体積の３０％未満の合計体積を有する、請求項１〜８５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８７】
前記制限部および前記エンクロージャが、前記電池エンクロージャによって囲まれた体積の２０％未満の合計体積を有する、請求項１〜８６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８８】
前記二次電池をその定格容量の少なくとも８０％に充電する場合、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面が、圧縮荷重を受ける、請求項１〜８７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８９】
前記二次電池が電極アセンブリのセットを含んで成り、該セットが少なくとも二つの電極アセンブリを含んで成る、請求項１〜８８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９０】
前記電極アセンブリが、少なくとも５の電極構造と、少なくとも５の対向電極構造とを含んで成る、請求項１〜８９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９１】
前記電極アセンブリが、少なくとも１０の電極構造と、少なくとも１０の対向電極構造とを含んで成る、請求項１〜９０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９２】
前記電極アセンブリが、少なくとも５０の電極構造と、少なくとも５０の対向電極構造とを含んで成る、請求項１〜９１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９３】
前記電極アセンブリが、少なくとも１００の電極構造と、少なくとも１００の対向電極構造とを含んで成る、請求項１〜９２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９４】
前記電極アセンブリが、少なくとも５００の電極構造と、少なくとも５００の対向電極構造とを含んで成る、請求項１〜９３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９５】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、少なくとも１００００ｐｓｉの（７０ＭＰａよりも大きい）極限引張強度を有する材料を含んで成る、請求項１〜９４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９６】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、前記電池電解質と適合する材料を含んで成る、請求項１〜９５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９７】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、前記電池の浮遊電位またはアノード電位で著しく腐食しない材料を含んで成る、請求項１〜９６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９８】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、４５℃で著しく反応しないか、または機械的強度を失わない材料を含んで成る、請求項１〜９７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９９】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、７０℃で著しく反応しないか、または機械的強度を失わない材料を含んで成る、請求項１〜９８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１００】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、金属、金属合金、セラミック、ガラス、プラスチック、またはそれらの組合せを含んで成る、請求項１〜９９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０１】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、約１０〜約１００マイクロメートルの範囲の厚さを有する材料のシートを含んで成る、請求項１〜１００のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０２】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、約３０〜約７５マイクロメートルの範囲の厚さを有する材料のシートを含んで成る、請求項１〜１０１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０３】
前記一次制限システムおよび前記二次制限システムの少なくとも１つが、充填密度が５０％よりも大きい炭素繊維を含んで成る、請求項１〜１０２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０４】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて前記電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも３倍を超える圧力を加える、請求項１〜１０３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０５】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて前記電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも３倍を超える圧力を加える、請求項１〜１０４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０６】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて前記電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも４倍を超える圧力を加える、請求項１〜１０５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０７】
前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて前記電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも５倍を超える圧力を加える、請求項１〜１０６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０８】
前記電極アセンブリの外側にある前記電極制限部のセットの部分が、該電極アセンブリと該電極制限部の外側部分との総合計体積の８０％未満を占める、請求項１〜１０７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０９】
前記電極アセンブリの外側にある前記一次制限システムの部分が、該電極アセンブリと該一次制限システムの外側部分との総合計体積の４０％未満を占める、請求項１〜１０８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１０】
前記電極アセンブリの外側にある前記二次制限システムの部分が、該電極アセンブリと該二次制限システムの外側部分との総合計体積の４０％未満を占める、請求項１〜１０９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１１】
前記第１縦方向端面への前記電極集合体および前記対向電極集合体の部材の突出部が、第１突出領域に外接し、前記第２縦方向端面への前記電極集合体および前記対向電極集合体の部材の突出部が、第２突出領域に外接し、前記第１突出領域および前記第２突出領域の各々が、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面の表面積の少なくとも５０％をそれぞれ構成して成る、請求項１〜１１０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１２】
前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合、前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部が、以下の式にしたがって撓み、
δ＝６０ｗＬ４／Ｅｈ３
式中、ｗは前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部に印加される全分布荷重であり、Ｌは第１一次接続部材と第２一次接続部材との間の垂直方向の距離であり、Ｅは前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の弾性率、ならびにｈは前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の厚さである、請求項１〜１１１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１３】
前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合、前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部における応力が以下の式で示され、
σ＝３ｗＬ２／４ｈ２
式中、ｗは前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部に印加される全分布荷重であり、Ｌは第１一次接続部材と第２一次接続部材との間の垂直方向の距離であり、ならびにｈは前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部の厚さである、請求項１〜１１２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１４】
前記第１一次接続部材および前記第２一次接続部材における引張応力が、以下の式で示され、
σ＝ＰＬ／２ｔ
式中、Ｐは前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部に印加される圧力であり、Ｌは前記第１一次接続部材と前記第２一次接続部材との間の垂直方向の距離であり、ならびにｔは前記第１一次接続部材および前記第２一次接続部材の厚さである、請求項１〜１１３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１５】
前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合、前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部が、以下の式にしたがって撓み、
δ＝６０ｗｙ４／Ｅｔ３
式中、ｗは前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に第１二次増大制限部および第２二次増大制限部に印加される全分布荷重であり、ｙは前記第１二次接続部材と前記第２二次接続部材との間の縦方向の距離であり、Ｅは前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の弾性率、ならびにｔは前記第１二次接続部材および前記第２二次接続部材の厚さである、請求項１〜１１４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１６】
前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部における応力が、以下の式で示され、
σ＝３ｗｙ２／４ｔ２
式中、ｗは前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部に印加される全分布荷重であり、ｙは前記第１二次接続部材と前記第２二次接続部材との間の縦方向に沿った距離であり、ならびにｔは前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部の厚さである、請求項１〜１１５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１７】
前記第１二次接続部材および前記第２二次接続部材における引張応力が、以下の式で示され、
σ＝Ｐｙ／２ｈ
式中、Ｐは前記二次電池を反復サイクルさせる場合に前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部に印加される圧力であり、ｙは前記第１二次接続部材と前記第２二次接続部材との間の縦方向に沿った距離であり、ならびにｈは前記第１一次接続部材および前記第２一次接続部材の縦方向における厚さである、請求項１〜１１６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１８】
内側二次接続部材における引張応力が、以下の式で示され、
σ＝Ｐｙ／ｈ
式中、Ｐは前記二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に、内側第１二次接続部材および内側第２二次接続部材の間にある領域における電極活物質の膨張に起因して前記第１二次増大制限部および前記第２二次増大制限部に印加される圧力であり、ｙは前記内側第１二次接続部材と前記内側第２二次接続部材との間の縦方向に沿った距離であり、ならびにｈは前記内側第１二次接続部材および前記内側第２二次接続部材の縦方向における厚さである、請求項１〜１１７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１９】
充電状態と放電状態との間でサイクルする二次電池であって、
前記二次電池は、電池エンクロージャ、電極アセンブリ、キャリアイオン、前記電池エンクロージャ内の非水性液体電解質および電極制限部のセットを含んで成り、
前記電極アセンブリは、互いに直交する縦軸、横軸および垂直軸、縦方向において互いに分離された第１縦方向端面および第２縦方向端面、ならびに電極アセンブリの縦軸ＡＥＡを囲み、前記第１縦方向端面および前記第２縦方向端面を接続する側面を有し、該側面は、縦軸の対向する両側に、縦軸に直交する第１方向に分離された第１領域および第２領域を有し、前記電極アセンブリは、縦方向で測定された最大幅ＷＥＡと、前記側面によって境界付けられ、横方向で測定された最大長さＬＥＡと、前記側面によって境界付けられ、垂直方向で測定された最大高さＨＥＡとを有し、ＨＥＡに対するＬＥＡおよびＷＥＡの比がそれぞれ少なくとも２：１であり、
前記電極アセンブリは、電極構造の集合体、対向電極構造の集合体、ならびに該電極集合体および該対向電極集合体の部材を電気的に分離する電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料をさらに含んで成り、前記電極構造集合体および前記対向電極構造集合体の部材が、縦方向において交互の配列で配置され、
前記電極構造の集合体の各部材は電極活物質の層を含んで成り、前記対向電極構造の集合体の各部材は対向電極活物質の層を含んで成り、前記二次電池が放電状態から充電状態に充電される場合に、前記電極活物質は電極活物質１モル当たり１モル以上のキャリアイオンを受け入れるキャパシティを有し、
前記電極制限部のセットは、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部ならびに少なくとも１つの一次接続部材を含んで成る一次制限システムを含んで成り、前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部は、縦方向に互いに分離され、前記少なくとも１つの一次接続部材は、前記第１一次増大制限部および前記第２一次増大制限部を接続し、前記一次制限アレイは、前記二次電池の２０回の連続サイクルにわたる前記電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、縦方向における前記電極アセンブリの増大を抑制し、
前記充電状態は、前記二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、前記放電状態は、前記二次電池の定格容量の２５％未満である、二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、エネルギー貯蔵デバイスに使用するための構造体、そのような構造体を使用するエネルギー貯蔵デバイス、ならびにそのような構造体およびエネルギーデバイスを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロッキングチェア型二次電池またはインサーション型二次電池は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンまたはマグネシウムイオンなどのキャリアイオンが電解質を介して正極と負極との間を移動するエネルギー貯蔵デバイスの一種である。二次電池は、単一の電池セル、または電気的に結合されて電池を形成する２以上の電池セルを有して成り得、各電池セルは、正極、負極、マイクロポーラス状セパレータおよび電解質を含んで成る。
【０００３】
ロッキングチェア型電池では、正極および負極の両方が、キャリアイオンがインサーションされて抽出される材料を含んで成る。セルが放電されると、負極からキャリアイオンが取り出され、正極にインサーションされる。セルが充電されると、逆のプロセスが起こる。キャリアイオンが正極から抽出され、負極にインサーションされる。
【０００４】
キャリアイオンが電極間を移動するとき、永続的な課題の１つは、電池が繰り返し充放電される場合に電極が伸縮する傾向があるという事実にある。サイクル中の膨張および収縮は、電極が膨張して電気的短絡および電池の不具合が起こるので、電池の信頼性およびサイクル寿命に問題を生じる傾向がある。
【０００５】
したがって、電池の信頼性およびサイクル寿命を改善するために、電池サイクル中の電極の膨張および収縮を制御する必要性が依然として存在する。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、簡潔には、本開示の一態様は、電極の巨視的な膨張を緩和するか、または防止し、それによって電池のエネルギー密度、信頼性およびサイクル寿命を改善するための制限構造（または拘束構造、もしくは抑制構造、constraint structures）の実施に関する。
【０００７】
一態様によれば、充電状態および放電状態の間でサイクルするための二次電池であって、電池エンクロージャ（または電池構造体、battery enclosure）、電極アセンブリ（または電池組立体、electrode assembly）、キャリアイオン（carrier ions）、電池エンクロージャ内の非水性液体電解質（non-aqueous liquid electrolyte within the battery enclosure）および電極制限部のセット（a set of electrode constraints）を有する。電極アセンブリは、互いに垂直な縦軸、横軸および垂直軸と、縦方向（または長手方向、longitudinal direction）に互いに分離された第１縦方向端面（longitudinal end surface）および第２縦方向端面と、電極アセンブリの縦軸ＡＥＡを囲み、第１縦方向端面および第２縦方向端面を接続する側面とを有し、かかる側面が、縦軸の両側に対向する第１領域および第２領域を有し、縦軸に直交する第１方向に分離されており、電極アセンブリが、縦方向で測定される最大幅ＷＥＡと、側面によって境界が定められ横方向で測定される最大長さＬＥＡと、側面によって境界が定められ垂直方向で測定される最大高さＨＥＡとを有し、ＨＥＡに対するＬＥＡおよびＷＥＡの比がそれぞれ少なくとも２：１である。電極アセンブリは、電極構造（electrode structures）集合体（または群、population）と、対向電極構造（またはカウンタ電極構造、counter-electrode structures）集合体と、電極集合体および対向電極集合体の部材を電気的に分離する電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料（electrically insulating microporous separator material）とを有し、かかる電極集合体および対向電極構造集合体の部材は、縦方向に交互に連続して配置される。電極構造集合体の各部材は電極活物質の層を有し、対向電極構造集合体の各部材は対向電極活物質の層を有し、電極活物質は、二次電池を放電状態から充電状態に充電する際の電極活物質１モル当たりのキャリアイオン１モル以上を受け入れるキャパシティ（または容量、capacity）を有する。電極制限部のセットは、第１一次増大制限部（growth constraints）および第２一次増大制限部および少なくとも１つの一次接続部材（connecting member）を含んで成る一次制限システム（constraint system）を含み、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部は、縦方向に互いに分離され、少なくとも１つの一次接続部材が第１一次増大制限部と第２一次増大制限部とを接続し、一次制限システムが、二次電池の２０連続サイクルにわたって縦方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が２０％未満となるように、縦方向において電極アセンブリの増大を抑制する。電極制限部のセットは、第２方向に分離され、少なくとも１つの二次接続部材によって接続された第１二次増大制限部および第２二次増大制限部を含んで成る二次制限システムをさらに含み、二次制限システムは、二次電池のサイクルでの第２方向における電極アセンブリの増大を少なくとも部分的に抑制し、第２方向は縦方向に直交している。充電状態は二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、放電状態は二次電池の定格容量の２５％未満である。
【０００８】
別の態様によれば、電池エンクロージャ、電極アセンブリ、キャリアイオン、電池エンクロージャ内の非水性液体電解質および電極制限部のセットを含む、充電状態と放電状態との間でサイクルするための二次電池が供される。電極アセンブリは、互いに垂直な縦軸、横軸および垂直軸と、縦方向に互いに分離された第１縦方向端面および第２縦方向端面と、電極アセンブリの縦軸ＡＥＡを囲み、第１縦方向端面および第２縦方向端面を接続する側面とを有し、かかる側面が、縦軸の両側に対向する第１領域および第２領域を有し、縦軸に直交する第１方向に分離されており、電極アセンブリが、縦方向で測定される最大幅ＷＥＡと、側面によって境界が定められ横方向で測定される最大長さＬＥＡと、側面によって境界が定められ垂直方向で測定される最大高さＨＥＡとを有し、ＨＥＡに対するＬＥＡおよびＷＥＡの比がそれぞれ少なくとも２：１である。電極アセンブリは、電極構造集合体と、対向電極構造集合体と、電極集合体および対向電極集合体の部材を電気的に分離する電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料とをさらに含み、かかる電極集合体および対向電極構造集合体の部材は、縦方向に交互に連続して配置される。電極構造集合体の各部材は電極活物質の層を有し、対向電極構造集合体の各部材は対向電極活物質の層を有し、電極活物質は、二次電池を放電状態から充電状態に充電する際の電極活物質１モル当たりのキャリアイオン１モル以上を受け入れるキャパシティを有する。電極制限部のセットは、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部および少なくとも１つの一次接続部材を含んで成る一次制限システムを含み、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部は、縦方向に互いに分離され、少なくとも１つの一次接続部材が第１一次増大制限部と第２一次増大制限部とを接続し、一次制限アレイが、二次電池の２０連続サイクルにわたって縦方向における電極アセンブリのフェレ径の増加が２０％未満となるように、縦方向において電極アセンブリの増大を抑制する。電極制限部のセットは、第２方向に分離され、少なくとも１つの二次接続部材によって接続された第１二次増大制限部および第２二次増大制限部を含んで成る二次制限システムをさらに含み、二次制限システムは、二次電池のサイクルでの第２方向における電極アセンブリの増大を少なくとも部分的に抑制し、第２方向は縦方向に直交している。充電状態は二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、放電状態は二次電池の定格容量の２５％未満である。
【０００９】
本開示の他の態様、特徴および実施形態は、部分的に説明され、部分的に以下の記載および図面において明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、電極アセンブリと共に使用される制限システムの一実施形態の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、三次元電極アセンブリの一実施形態の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、三次元電極アセンブリの一実施形態の模式図であり、制限され膨張された構成におけるアノード構造集合体部材を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、三次元電極アセンブリの一実施形態の模式図であり、制限され膨張された構成におけるアノード構造集合体部材を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図３Ｇ】図３Ｇは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図３Ｈ】図３Ｈは、電極アセンブリの異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、さらに一次増大制限システムおよび二次増大制限システムの要素を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１に示すラインＢ−Ｂ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、さらに一次増大制限システムおよび二次増大制限システムの要素を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図１に示すラインＢ−Ｂ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、さらに一次増大制限システムおよび二次増大制限システムの要素を示す。
【図５】図５は、図１に示すラインＡ−Ａ１’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、電極アセンブリ上方の多孔質二次増大制限部の上面図の一実施形態、および二次制限部を電極アセンブリに接着するための一実施形態を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、電極アセンブリに対する多孔質二次増大制限部の上面図の一実施形態、および二次増大制限部を電極アセンブリに接着するための別の実施形態を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、電極アセンブリに対する多孔質二次増大制限部の上面図の一実施形態、および二次増大制限部を電極アセンブリに接着させるためのさらに別の実施形態を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、電極アセンブリに対する多孔質二次増大制限部の上面図の一実施形態、および二次増大制限部を電極アセンブリに接着させるためのさらに別の実施形態を示す。
【図７】図７は、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの実施形態の断面図を示し、一次制限システムの一実施形態および二次制限システムの一実施形態を含む、電極制限部のセットをさらに含む。
【図８Ａ】図８Ａは、一実施形態による電極制限部のセットによって電極アセンブリに加えられる力と、電極アセンブリを含む電池の反復サイクル時に電極構造によって加えられる力を示す、力の模式図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一実施形態による電極制限部のセットによって電極アセンブリに加えられる力と、電極アセンブリを含む電池の反復サイクル時に電極構造によって加えられる力を示す、力の模式図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタ（または集電体、current collector）が電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタが電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの別の実施形態および二次増大制限システムの別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタが電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムのさらに別の実施形態および二次増大制限システムのさらに別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１０】図１０は、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタが電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムのさらに別の実施形態および二次増大制限システムのさらに別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極バックボーン（または骨格、backbone）がノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極バックボーンがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの別の実施形態および二次増大制限システムの別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極バックボーンがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムのさらに別の実施形態および二次増大制限システムのさらに別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの別の実施形態および二次増大制限システムの別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムのさらに別の実施形態および二次増大制限システムのさらに別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極バックボーンがスロットを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の図１３Ａの挿入断面図を示し、対向電極バックボーンがスロットを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の図１３Ａの挿入断面図を示し、対向電極バックボーンがスロットを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１４】図１４は、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、対向電極電流コレクタがスロットを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、電極バックボーンが電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、電極電流コレクタが電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、電極電流コレクタがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、電極電流コレクタがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの別の実施形態および二次増大制限システムの別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、電極電流コレクタがノッチを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムのさらに別の実施形態および二次増大制限システムのさらに別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１７】図１７は、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、電極電流コレクタがスロットを介して電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、一次増大制限システムが二次増大制限システムとハイブリダイズされ、電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、一次増大制限システムが二次増大制限システムとハイブリダイズされ、電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの別の実施形態および二次増大制限システムの別の実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図１９】図１９は、図１に示すラインＡ−Ａ’に沿った電極アセンブリの一実施形態の断面図を示し、一次増大制限システムが二次増大制限システムと結合され（fused）、電極制限部のセットを組み立てるために使用される、一次増大制限システムの一実施形態および二次増大制限システムの一実施形態を含む電極制限部のセットをさらに含む。
【図２０】図２０は、増大制限部のセットの一実施形態を利用するエネルギー貯蔵デバイスまたは二次電池の実施形態の分解図を示す。
【図２１】図２１は、増大制限部のセットの一実施形態を利用するエネルギー貯蔵デバイスまたは二次電池の一般的なアセンブリのフローチャートの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の主題の他の態様、実施形態および特徴は、添付の図面を考慮して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。添付の図面は模式的なものであり、縮尺どおりに描かれることを意図しない。明確化のために、当業者が本発明の主題を理解することを可能にするために例示を必要としない場合、すべての図において、すべての要素または構成要素にラベルが付されているわけではなく、または本発明の主題の各実施形態のすべての要素または構成要素が示されているわけではない。
【００１２】
[定義]
本明細書で使用される「１の（a、an）」および「その（the）」（すなわち、単数形）は、文脈がそうでないことを明確に指示しない限り、複数の指示対象を指す。例えば、ある例では、「電極」への言及は、単一の電極と複数の同様の電極の両方を含む。
【００１３】
本明細書で使用される「約（about）」および「およそ（approximately）」は、記載された値の±１０％、±５％、または±１％を示す。例えば、一例では、約２５０μｍは２２５μｍ〜２７５μｍを含む。さらなる例として、一例では、約１０００μｍは９００μｍ〜１１００μｍを含む。他に指示がない限り、明細書および特許請求の範囲で使用される量（例えば、測定値など）を表すすべての数字は、すべての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対に指示されない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは近似値である。報告された有効数字の数の点から、また通常の丸め技法を適用することによって、各数値パラメータは少なくとも解釈されるべきである。
【００１４】
ここで二次電池の状態において「充電状態（charged state）」とは、二次電池が定格容量の少なくとも７５％に充電された状態を示す。例えば、定格容量の少なくとも８０％、定格容量の少なくとも９０％、定格容量の少なくとも９５％、例えば定格容量の１００％まで電池を充電し得る。
【００１５】
本明細書で使用される「Ｃレート（c-rate）」とは、二次電池が放電される速度の尺度を指し、電池が一時間でその公称定格容量を送る条件下で、放電電流を理論電流で割った比として定義される。例えば、１ＣのＣレートは１時間で電池を放電する放電電流を示し、２Ｃのレートは１／２時間に電池を放電させる放電電流を示し、Ｃ／２のレートは、放電電流を示す２時間で電池を放電させることを示す。
【００１６】
ここで二次電池の状態において「放電状態（discharged state）」とは、二次電池が定格容量の２５％未満に放電された状態をいう。例えば、電池は、定格容量の２０％未満、例えば定格容量の１０％未満まで、また定格容量の５％未満、例えば定格容量の０％まで放電し得る。
【００１７】
充電状態と放電状態との間の二次電池のサイクルに関して本明細書で使用される「サイクル（cycle）」とは、電池を充電および／または放電させて、充電状態または放電状態いずれかの第１状態から、その第１状態の逆の第２状態までのサイクル（すなわち、第１状態が放電された場合に充電状態、または第１状態が充電された場合に放電状態になるサイクル）で電池を動かす。次いで、電池を第１状態まで戻してサイクルが完了する。例えば、充電状態と放電状態との間の二次電池の１サイクルは、充電サイクルのように、放電状態から充電状態に充電した後、放電状態に放電してサイクルを完了することができる。単一サイクルは、放電サイクルのように、電池を充電状態から放電状態に放電させた後、充電状態に充電してサイクルを完了することも含むことができる。
【００１８】
本明細書において電極アセンブリに関して言及される「フェレ径（feret diameter）」は、２つの平面に垂直な方向で測定された電極アセンブリを制限する２つの平行な平面間の距離として定義される。例えば、縦方向における電極アセンブリのフェレ径は、縦方向に垂直な電極アセンブリを制限する２つの平行な平面間において縦方向で測定される距離である。別の例として、横方向における電極アセンブリのフェレ径は、横方向に垂直な電極アセンブリを制限する２つの平行な平面間において横方向で測定される距離である。さらに別の例として、垂直方向における電極アセンブリのフェレ径は、垂直方向に垂直な電極アセンブリを制限する２つの平行な平面間の垂直方向の距離である。
【００１９】
本明細書で使用する「縦軸（longitudinal axis）」、「横軸（transverse axis）」および「垂直軸（vertical axis）」は、互いに垂直な軸（すなわち、それぞれが互いに直交している軸）を指す。例えば、本明細書で使用する「縦軸」、「横軸」および「垂直軸」は、３次元のアスペクトまたは向きを定義するために使用される直交座標系に類似している。このように、本明細書における本発明の主題の要素の記載は、要素の３次元の向きを記載するために使用される特定の軸に限定されない。換言すると、軸は、本発明の主題の三次元態様を参照するときに置き換え可能であってよい。
【００２０】
本明細書で使用する「縦方向（longitudinal direction）」、「横方向（transverse direction）」および「垂直方向（vertical direction）」とは、互いに垂直な方向（すなわち、互いに直交する方向）を指す。例えば、本明細書で使用される「縦方向」、「横方向」および「垂直方向」は、三次元のアスペクトまたは向きを定義するために使用される直交座標系の縦軸、横軸および垂直軸にそれぞれ平行であってよい。
【００２１】
二次電池の充電状態と放電状態との間のサイクルに関して本明細書で使用される「反復サイクル（repeated cycling）」とは、放電状態から充電状態に、または充電状態から放電状態に１以上サイクルすることを指す。例えば、充電状態と放電状態との間の反復サイクルは、放電状態から充電状態までの少なくとも２回のサイクル（例えば、放電状態から充電状態への充電、放電状態へと戻る放電、再度の充電状態への充電および最終的な放電状態への放電）を含むことができる。さらにもう１つの例として、充電状態と放電状態との少なくとも２回の反復サイクルは、充電状態から放電状態への放電、充電状態へ戻す充電、再度の放電状態への放電および最終的な充電状態への充電を含むことができる。さらなる例として、充電状態と放電状態との間の反復サイクルは、放電状態から充電状態までの少なくとも５回サイクル、さらには少なくとも１０回サイクルを含むことができる。さらなる例として、充電状態と放電状態との間の反復サイクルは、放電状態から充電状態に少なくとも２５、５０、１００、３００、５００、さらには１０００回サイクルすることを含むことができる。
【００２２】
本明細書で二次電池に関して使用される「定格容量（rated capacity）」とは、標準温度条件（２５℃）下で測定されるような一定期間にわたって特定の電流を送る二次電池のキャパシティを指す。例えば、定格容量は、指定された時間の電流出力を決定することによって、または指定された電流について電流が出力され得る時間を決定することによって、および電流と時間との積をとることによってアンペア時間（Amp hour）単位で測定されてもよい。例えば、２０アンペア時間の定格の電池において、電流が定格に対して２アンペアで指定されている場合、電池はその電流出力を１０時間供するものと解され、逆に定格に対して１０時間で指定される場合、電池は１０時間の間に２アンペアを出力するものと解される。具体的には、二次電池の定格容量は、Ｃレートなどの特定の放電電流での定格容量として与えられてもよい。ここで、Ｃレートは、電池がその容量に対して放電する速度の測定値である。例えば、１ＣのＣレートは、１時間で電池を放電する放電電流を示し、２Ｃは、１／２時間で電池を放電する放電電流を示し、Ｃ／２は、２時間で電池を放電する放電電流を示す。したがって、例えば、１ＣのＣレートにおいて２０アンペア時間で定格された電池は、１時間で２０アンペアの放電電流を与えるが、２ＣのＣレートにおいて２０アンペア時間で定格された電池は、１／２時間で４０アンペアの放電電流を与え、Ｃ／２のＣレートにおいて２０アンペア時間で定格された電池は、２時間にわたって１０アンペアの放電電流を与える。
【００２３】
電極アセンブリの寸法の文脈において本明細書で使用される「最大幅（maximum width）」（ＷＥＡ）は、縦方向において電極アセンブリの縦方向端面の対向する点から測定される電極アセンブリの最大幅に対応する。
【００２４】
電極アセンブリの寸法の文脈において本明細書で使用される「最大長さ（maximum length）」（ＬＥＡ）は、横方向において電極アセンブリの横方向の側面の対向する点から測定される電極アセンブリの最大長さに対応する。
【００２５】
電極アセンブリの寸法の文脈において本明細書で使用される「最大高さ（maximum height）」（ＨＥＡ）は、横方向において電極アセンブリの横方向の側面の対向する点から測定される電極アセンブリの最大高さに対応する。
【００２６】
一般的に、本開示はエネルギー貯蔵デバイス１００（例えば、図２Ａおよび／または図２０に例示されるような、充電状態と放電状態とを繰り返す二次電池１０２）に関する。二次電池１０２は、電池エンクロージャ１０４、電極アセンブリ１０６、キャリアイオンおよび電池エンクロージャ内の非水性液体電解質を含む。二次電池１０２はまた、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する電極制限部のセット１０８を含む。制限されている電極アセンブリ１０６の増大は、電極アセンブリ１０６の１以上の寸法の巨視的な増加であり得る。
【００２７】
さらに、一般的に、本開示の様々な態様は、電池、コンデンサ、燃料電池などのエネルギー貯蔵デバイス１００に組み込まれる場合に、特に利点を供する三次元制限構造を含む。一実施形態では、制限構造は、二次電池１０２が充電状態と放電状態との間での反復サイクルされる場合に生じることがある電極アセンブリ１０６の増大、膨潤、および／または膨張の少なくとも１つに抵抗するように選択される構成および構造を有している。特に、放電状態から充電状態への移行において、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンおよびマグネシウムイオンのようなキャリアイオンが、電池の正極と負極との間を移動する。電極に到達すると、キャリアイオンが電極材料にインターカレートまたは合金化し、その電極のサイズおよび体積が増加し得る。逆に、充電状態から放電状態に移行するためにリバースさせると、イオンが脱インターカレートまたは脱合金化し、電極を収縮させ得る。この合金化および／またはインターカレーションならびに脱アロイ化および／または脱インターカレーションは、電極の著しい体積変化を引き起こす場合がある。したがって、充放電時の電極の繰り返しの膨張および収縮は、電極アセンブリ１０６に歪みを生じさせ、性能の低下および最終的には二次電池の不具合に至ることがある。
【００２８】
図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、本開示の一実施形態による、電極アセンブリ１０６の繰り返しの膨張および／または収縮の影響を説明することができる。図２Ａは、電極構造１１０の集合体および対向電極構造１１２の集合体（例えば、それぞれアノード構造およびカソード構造の集合体）を有する三次元電極アセンブリ１０６の実施形態を示す。この実施形態における三次元電極アセンブリ１０６は、相互に組み合わせられている（またはかみ合わせられている、interdigitated）電極構造１１０および対向電極構造１１２の交互のセットを供する。図２Ａに示す実施形態において、三次元電極アセンブリ１０６は、Ｙ軸に平行な縦軸ＡＥＡと、Ｘ軸に平行な横軸（図示せず）と、Ｚ軸に平行な垂直軸（図示せず）とを有する。ここに示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、軸が基準空間内で相互に垂直である基底集合を示すことのみを意図した任意の軸であり、本明細書の構造を特定の向きに限定することを決して意図していない。図２Ａに示す実施形態において、電極アセンブリ１０６を有する二次電池１０２の充放電サイクルでは、キャリアイオンは、例えば、一般的にＹ軸に平行な方向に電極構造１１０および対向電極構造１１２の間を移動し、移動方向内に位置する１以上の電極構造１１０および対向電極構造１１２の電極材料にインターカレートすることができる。キャリアイオンの電極材料へのインターカレーションおよび／または合金化の効果は、図２Ｂ〜２Ｃに示す実施形態でみることができる。特に、図２Ｂは、比較的非膨張状態の電極構造１１０を有する電極アセンブリ１０６の実施形態（例えば、充電状態と放電状態との間で二次電池１０６を反復サイクルする前）を示す。これと比較すると、図２Ｃは、所定のサイクル数の二次電池の反復サイクル後の電極構造１１０を有する電極アセンブリ１０６の実施形態を示す。この図に示すように、電極構造１１０の寸法は、電極材料へのキャリアイオンのインターカレーションおよび／または合金化のために、積層方向（例えば、Ｙ方向）に著しく増加する可能性がある。電極構造１１０の寸法はまた、別の方向（例えば、Ｚ方向（図２Ｃには示さず））に著しく増加する可能性がある。さらに、電極構造１１０のサイズの増大は、電極構造１１０における膨張を吸収するように、電極アセンブリ内の構造の変形（例えば、アセンブリにおける対向電極構造１１２およびセパレータ１３０の変形）をもたらす可能性がある。電極構造１１０の膨張は、図２Ｃの実施形態に示すように、最終的に、電極アセンブリ１０６の縦方向端部での（Ｚ方向における頂面および底面などの他の方向でも）膨らみおよび／または反りをもたらす可能性がある。したがって、一実施形態による電極アセンブリ１０６は、充放電プロセス中のキャリアイオンのインターカレーションおよび脱インターカレーションに起因して、アセンブリ１０６の縦方向（Ｙ軸）ならびに他の軸に沿って著しい膨張および収縮を呈する可能性がある。
【００２９】
このように、一実施形態では、図１に例示するように、縦方向（すなわち、Ｙ軸に平行な方向）における電極アセンブリ１０６の増大、膨張および／または膨潤の少なくとも１つを緩和および／または低減するために、一次増大制限システム１５１が供される。例えば、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８における対向する膨張によって増大を制限するようになっている構造を含むことができる。一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、縦方向に互いに分離される第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を有して成り、それらは第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を接続する少なくとも１つの一次接続部材１６２と連動して動作して、電極アセンブリ１０６の増大を共に抑制する。例えば、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６は、電極アセンブリ１０６の第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８を少なくとも部分的に覆ってもよく、一次増大制限部１５４、１５６を対向する互いに接続する接続部材１６２、１６４と連動して動作してもよく、充電および／または放電の反復サイクル中に生じる電極アセンブリ１０６のあらゆる増大を抑制してもよい。一次増大制限システム１５１の実施形態および動作のさらなる説明は、以下でより詳細に供される。
【００３０】
また、二次電池１０２における充放電プロセスを介する反復サイクルは、電極アセンブリ１０６の縦方向（例えば、図２ＡにおけるＹ軸）における増大および歪みを誘発する可能性があるだけでなく、横方向および垂直方向（例えば、それぞれ図２ＡにおけるＸ軸およびＺ軸）などの、縦方向に直交する方向における増大および歪みを誘発する可能性がある。さらにある実施形態では、一方向における増大を抑制するための一次増大制限システム１５１の組み込みは、１以上の他の方向における増大および／または膨張をさらに悪化させる可能性がある。例えば、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制するために一次増大制限システム１５１を設けた場合、充放電サイクル中のキャリアイオンのインターカレーションならびにその結果生じる電極構造の膨張は、１以上の他の方向に歪みを誘発する可能性がある。特に一実施形態では、電極の増大／膨張および縦方向増大の制限の組合せによって生成される歪みは、電極アセンブリ１０６の垂直方向（例えば、図２Ａに示すＺ軸）または横方向（例えば、図２Ａに示すＸ軸）における座屈または他の不具合をもたらす可能性がある。
【００３１】
したがって、本開示の一実施形態では、二次電池１０２は、一次増大制限システム１５１だけでなく、一次増大制限システム１５１と連動して動作し得る少なくとも１つの二次増大制限システム１５２も含み、電極アセンブリ１０６の複数の軸に沿って電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。例えば一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、一次増大制限システム１５１とインターロックするか、または相乗的に作動するようになっていてよく、それにより電極アセンブリ１０６の全体的な増大が抑制されて、電極アセンブリ１０６ならびに一次増大抑制システム１５１および二次増大抑制システム１５２をそれぞれ有する二次電池のパフォーマンスを改善し、不具合の発生率を低減する。一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２のそれぞれの相互関係の実施形態および電極アセンブリ１０６の増大を抑制するそれらの動作のさらなる説明は、以下でより詳細に供される。
【００３２】
電極アセンブリ１０６の増大を制限するとは、上述のように、電極アセンブリ１０６の１以上の寸法の全体的で巨視的な増加が抑制されていることを意味する。すなわち、電極アセンブリ１０６の全体的な増大は制限され得、それによって、電極アセンブリ１０６の１以上の電極の体積の変化がそれにもかかわらず、充放電サイクル中により小さい（例えば、微視的な）スケールで生じ得たとしても、（Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に沿って）電極アセンブリ１０６の１以上の寸法の増加が制御される。電極体積の微視的変化は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を介して観察することができる。電極制限部のセット１０８は、微視的レベルでいくらかの個々の電極の増大を阻害することができるが、増大は少なくとも抑制され得るものの、若干の増大がまだ起こり得る。充放電の際の個々の電極の体積変化は、各々の個々の電極に対して微視的レベルの小さな変化であっても、それにもかかわらず、充電状態と放電状態との間のサイクルにおいて電極アセンブリ１０６全体に対する巨視的レベルでは比較的大きな体積変化をもたらす相加効果を有する可能性があり、それによって潜在的に電極アセンブリ１０６に歪みを生じさせる。
【００３３】
一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６のアノードに対応する電極構造１１０に使用される電極活物質は、二次電池１０２の充電中にキャリアイオンが電極活物質にインサーションされると膨張する物質を含んで成る。例えば、電極活物質は、二次電池の充電中にキャリアイオンをインターカレーションするか、またはキャリアイオンと合金化するなどによって、キャリアイオンを受け入れるアノード活物質を、電極の体積の増加を生じさせるのに十分な量含んで成ってよい。例えば一実施形態では、電極活物質は、二次電池１０２が放電状態から充電状態に充電される場合、電極活物質１モル当たり１モル以上のキャリアイオンを受け入れることができる材料を含んで成ってもよい。さらなる例として、電極活物質は、電極活物質１モル当たり１．５モル以上のキャリアイオン（例えば、電極活物質１モル当たり２．０モル以上のキャリアイオン）、電極活物質１モル当たり２．５モル以上のキャリアイオン（例えば、電極活物質１モル当たり３．５モル以上のキャリアイオン）を受け入れることができる材料を含んで成ってもよい。電極活物質によって受け入れられるキャリアイオンは、リチウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも１つであってもよい。このような体積変化を供するために膨張する電極活物質の例は、シリコン、アルミニウム、スズ、亜鉛、銀、アンチモン、ビスマス、金、白金、ゲルマニウム、パラジウムおよびそれらの合金の１以上を含む。
【００３４】
[電極アセンブリ]
図２Ａを再び参照して、一実施形態では、組み合わせられた電極アセンブリ１０６は、電極構造１１０の集合体と、対向電極構造１１２の集合体と、電極構造１１０を対向電極構造から電気的に絶縁する電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ１３０とを含む。一実施形態では、電極構造１１０は、電極活物質層１３２と、電極活物質層１３２を支持する電極バックボーン１３４と、図７の実施形態に示すように、イオンを通過させるためのイオン的に多孔性の電流コレクタであってもよい電極電流コレクタ（または集電体、electrode current collector）１３６とを有して成る。例えば一実施形態では、電極構造１１０は、アノード活物質層、アノードバックボーンおよびアノード電流コレクタを有するアノード構造を有して成ることができる。同様に一実施形態では、対向電極構造１１２は、対向電極活物質層１３８と、対向電極電流コレクタ１４０と、例えば図７の実施形態に示すように、対向電極電流コレクタ１４０１４０および／または対向電極活物質層１３８の１以上を支持する対向電極バックボーン１４１とを有して成る。例えば、対向電極構造１１２は、一実施形態では、カソード活物質層と、カソード電流コレクタと、カソードバックボーンとを含んで成るカソード構造を有して成ることができる。電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ１３０は、充電プロセスおよび／または放電プロセス中にキャリアイオンを、電極アセンブリ１０６内の電極構造１１０と対向電極構造１１２との間を移動するように通過させる。さらに、電極構造１１０および対向電極構造１１２は、それぞれ、本明細書に記載されるある実施形態および構造に限定されず、本明細書に具体的に記載されるもの以外の他の構成、構造および／または材料が、電極構造１１０および対向電極構造１１２を形成するために設けられてもよいと解されるべきである。例えば、電極構造１１０および対向電極構造１１２は、電極バックボーン１３４および／または対向電極バックボーン１４１が実質的に存在しない形態（例えば、バックボーンを含む電極構造１１０および／または対向電極構造１１２の領域が、代替的に、電極活物質および／または対向電極活物質から構成されている形態）で供され得る。
【００３５】
図２Ａに示す実施形態によれば、電極構造集合体１１０および対向電極構造集合体１１２の部材はそれぞれ、交互の順序で配列され、交互の配列の方向は、積層方向Ｄに対応する。この実施形態による電極アセンブリ１０６は、互いに直交する縦軸、横軸および垂直軸をさらに有して成り、縦軸ＡＥＡは、電極構造集合体および対向電極構造集合体の部材の積層方向Ｄに概ね一致または平行である。図２Ａの実施例に示すように、縦軸ＡＥＡはＹ軸に対応して示され、横軸はＸ軸に対応するように示され、縦軸はＺ軸に対応するように示される。
【００３６】
さらに、電極アセンブリ１０６は、縦方向で（すなわち、Ｙ軸に沿って）測定された最大幅ＷＥＡと、側面によって境界付けられ、横方向で（すなわち、Ｘ軸に沿って）測定された最大長さＬＥＡと、側面によって境界付けられ、垂直方向で（すなわち、Ｚ軸に沿って）測定された最大高さＨＥＡを有する。最大幅ＷＥＡは、電極アセンブリが縦方向に最も広い、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の対向する点から測定して、電極アセンブリ１０６の最大幅に対応すると解することができる。例えば、図２における電極アセンブリ１０６の実施形態を参照すると、最大幅ＷＥＡは、縦方向で測定した場合のアセンブリ１０６の幅に単に対応するものとして解することができる。しかしながら、図３Ｈに示す電極アセンブリ１０６の実施形態を参照すると、電極アセンブリ１０６がより狭くなっている対向する点３０１ａ、３０１ｂから測定される幅とは対照的に、最大幅ＷＥＡは、電極アセンブリが縦方向に最も広くなっている、２つの対向する点３００ａ、３００ｂから測定された電極アセンブリの幅に対応すると解することができる。同様に、最大長さＬＥＡは、電極アセンブリが横方向に最も長くなっている、電極アセンブリ１０６の側面１４２の対向する点から測定される電極アセンブリの最大長さに対応すると解することができる。再び図２Ａに示す実施形態を参照して、最大長さＬＥＡは、単に電極アセンブリ１０６の長さとして理解することができるが、図３Ｈの実施形態に示すように、最大長さＬＥＡは、電極アセンブリがより短くなっている対向する点３０３ａ、３０３ｂから測定した長さとは対照的に、電極アセンブリが横方向に最も長くなっている２つの対向する点３０２ａ、３０２ｂから測定した電極アセンブリの長さに対応する。同様の線に沿って、最大高さＨＥＡは、電極アセンブリが垂直方向において最も高くなっている、電極アセンブリの側面１４３の対向する点から測定される電極アセンブリの最大高さに対応するものとして解することができる。すなわち、図２Ａに示す実施形態において、最大高さＨＥＡは単に電極アセンブリの高さである。図３Ｈの実施形態に具体的に示されていないが、電極アセンブリが縦方向および横方向の１以上に沿った点で異なる高さを有する場合、最大幅ＷＥＡおよび最大長さＬＥＡについて同様に記載されるように、電極アセンブリの最大高さＨＥＡは、電極アセンブリがより短くなっている対向する点から測定される高さとは対照的に、電極アセンブリが垂直方向において最も高くなっている、２つの対向する点から測定される電極アセンブリの高さに対応すると解することができる。電極アセンブリ１０６の最大長さＬＥＡ、最大幅ＷＥＡおよび最大高さＨＥＡは、エネルギー貯蔵デバイス１００およびその意図された用途に依存して変えてもよい。例えば一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、従来の典型的な二次電池寸法の最大長さＬＥＡ、幅ＷＥＡおよび高さＨＥＡを含んでもよい。さらなる例として、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、薄膜電池寸法の典型的な最大長さＬＥＡ、幅ＷＥＡ、および高さＨＥＡを含んでもよい。
【００３７】
いくらかの実施形態では、寸法ＬＥＡ、ＷＥＡおよびＨＥＡは、垂直軸（Ｚ軸）に沿った最大高さＨＥＡよりも長い、横軸（Ｘ軸）に沿った最大長さＬＥＡおよび／または縦軸（Ｙ軸）に沿った最大幅ＷＥＡを有する電極アセンブリ１０６を供するように選択される。例えば、図２Ａに示す実施形態において、寸法ＬＥＡ、ＷＥＡおよびＨＥＡは、電極構造積層方向Ｄに直交する横軸（Ｘ軸）に沿った、ならびに電極構造積層方向Ｄと一致する縦軸（Ｙ軸）に沿った最大寸法を有する電極アセンブリ１０６を供するように選択される。すなわち、最大長さＬＥＡおよび／または最大幅ＷＥＡは、最大高さＨＥＡよりも大きくてもよい。例えば一実施形態では、最大長さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも２：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大長さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも５：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大長さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも１０：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大長さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも１５：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大長さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも２０：１であってもよい。異なる寸法比は、活物質の量を最大にするようにエネルギー貯蔵デバイス内の最適な構成を可能にすることができ、それによってエネルギー密度を増加させることができる。
【００３８】
いくらかの実施形態では、最大幅ＷＥＡは、最大高さＨＥＡよりも大きい電極アセンブリ１０６の幅を供するように選択されてもよい。例えば一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、少なくとも２：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、少なくとも５：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、少なくとも１０：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、少なくとも１５：１であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、少なくとも２０：１であってもよい。
【００３９】
一実施形態によれば、最大長さＬＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、最適構成を供する所定の範囲内にあるように選択されてもよい。例えば一実施形態では、最大長さＬＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、１：５〜５：１の範囲内にあってもよい。さらなる例として、一実施形態では、最大長さＬＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、１：３〜３：１の範囲であってもよい。さらに別の例として、一実施形態では、最大長さＬＥＡに対する最大幅ＷＥＡの比は、１：２〜２：１の範囲内にあってもよい。
【００４０】
図２Ａに示す実施形態において、電極アセンブリ１０６は、第１縦方向端面１１６と、縦軸ＡＥＡに沿って第１縦方向端面１１６から分離された対向する第２縦方向端面１１８とを有する。電極アセンブリ１０６は、縦軸ＡＥＡを少なくとも部分的に囲み、第１縦方向端面１１６と第２縦方向端面１１８とを接続する側面１４２をさらに有して成る。一実施形態では、最大幅ＷＥＡは、第１縦方向端面１１６から第２縦方向端面１１８まで測定された、縦軸ＡＥＡに沿った寸法である。同様に、最大長さＬＥＡは、側面１４２によって境界付けられ（または規定され、bounded）てもよく、一実施形態では、縦軸に直交する横軸に沿った側面１４２の対向する第１領域１４４および第２領域１４６から測定される寸法であってもよい。一実施形態では、最大高さＨＥＡは、側面１４２によって境界付けられてもよく、縦軸に直交する垂直軸に沿って、側面１４２の対向する第１領域１４８および第２領域１５０から測定されてもよい。
【００４１】
明確にするために、図２Ａに示す実施形態において、４つの電極構造１１０および４つの対向電極構造１１２のみが示されている。例えば、電極構造集合体１１０および対向電極構造集合体１１２の部材の交互シーケンスはそれぞれ、エネルギー貯蔵デバイス１００およびその意図される用途に応じて、各々の集合体についてあらゆる数の部材を含んでもよく、電極構造集合体１１０および対向電極構造集合体１１２の部材の交互シーケンスは、例えば、図２Ａに示すように、互いに組み合わせてもよい。さらなる例として、一実施形態では、電極構造１１０の集合体の各部材は、交互の配列が積層方向Ｄに沿って終端接続している場合を除いて、対向電極構造１１２の集合体の２つの部材の間に存在してもよい。さらに別の例として、対向電極構造１１２の集合体の各部材は、交互の配列が積層方向Ｄに沿って終端接続している場合を除いて、電極構造１１０の集合体の２つの部材の間に存在してもよい。さらなる実施例では、一実施形態では、より一般的に言えば、電極構造１１０の集合体および対向電極構造１１２の集合体はそれぞれＮ個の部材を有し、Ｎ−１個の電極構造部材１１０の各々は２つの対向電極構造部材１１２の間にあり、Ｎ−１個の対向電極構造部材１１２の各々は２つの電極構造部材１１０の間にあり、Ｎは少なくとも２である。さらなる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも４である。さらなる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも５である。さらなる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも１０である。さらなる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも２５である。さらなる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも５０である。さらなる例として、一実施形態では、Ｎは少なくとも１００以上である。一実施形態では、電極集合体および／または対向電極集合体の部材は、仮想バックプレーン（例えば、電極アセンブリの表面と実質的に一致する平面）から、バックプレーンにおける部材の幾何学的フットプリント（すなわち、突出部（projection））の２倍より大きい表面積（空隙率を無視する面積）を有するように十分に延在している。ある実施形態では、仮想のバックプレーンにおけるその非幾何学的な占有面積に対する非薄層状（すなわち、３次元）電極および／または対向電極構造の表面積の比は、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約５０、少なくとも約１００、または少なくとも約５００であってもよい。しかしながら、一般的には、この比は約２〜約１０００である。このような一実施形態では、電極集合体の部材は本質的に非層状である。さらなる例として、このような一実施形態では、対向電極集合体の部材は本質的に非層状である。さらなる例として、このような一実施形態では、電極集合体の部材および対向電極集合体の部材は、本質的に非層状である。
【００４２】
一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、電極アセンブリ１０６の終端部に縦方向端部１１７、１１９を有する。一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６における電極構造１１０および対向電極構造１１２の交互シーケンスはそれぞれ、縦方向に沿って対称的に終端する（例えば、縦方向における電極アセンブリ１０６の各々の端部１１７、１１９での電極構造１１０で、または縦方向における電極アセンブリ１０６の各々の端部１１７、１１９での対向電極構造１１２で終端する）。別の実施形態では、電極構造１１０および対向電極構造１１２の交互シーケンスは、縦方向に沿って非対称的に終端する（例えば、縦軸ＡＥＡの一方の端部１１７における電極構造１１０で、または縦軸ＡＥＡの一方の端部１１９における対向電極構造１１２で終端する）。さらに別の実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、電極アセンブリ１０６の１以上の端部１１７、１１９における１以上の電極構造１１０および／または対向電極構造１１２の基礎構造（substructure）で終端してもよい。一例として、一実施形態によれば、電極構造１１０および対向電極構造１１２の交互シーケンスは、電極構造１１０および対向電極構造１１２の１以上の基礎構造で終端でき、電極バックボーン１３４、対向電極バックボーン１４１、電極電流コレクタ１３６、対向電極電流コレクタ１４０、電極活物質層１３２、対向電極活物質層１３８などを含んでおり、また、セパレータ１３０などの構造で終端してもよく、電極アセンブリ１０６の各々の縦方向端部１１７、１１９の構造が、同じ（対称）であっても、異なって（非対称）いてもよい。電極アセンブリ１０６の縦方向の終端部１１７、１１９は、電極アセンブリ１０６の全体にわたる増大を抑制するように、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６によって接触される第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８を含んで成ることができる。
【００４３】
さらに別の実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、電極構造１１０および／または対向電極構造１１２を荷重（または負荷、load）および／または電圧源（図示せず）に電気的に接続するために使用され得る１以上の電極タブ１９０および／または対向電極タブ１９２（例えば、図２０参照）と接触し得る第１横方向端部１４５および第２横方向端部１４７（例えば、図２Ａ参照）を有する。例えば、電極アセンブリ１０６は、各電極構造１１０が接続され、電極構造１１０の集合体の各部材から電流をプールする電極バス１９４（例えば、図２Ａ参照）を有して成ることができる。同様に、電極アセンブリ１０６は、各対向電極構造１１２が接続され、対向電極構造１１２の集合体の各部材から電流をプールする対向電極バス１９６を有して成ることができる。電極バス１９４および／または対向電極バス１９６の各々は、方向Ｄにおいて測定された長さを有し、組み合わせられた一連の電極構造１１０、１１２の実質的に全長にわたって延在している。図２０に示す実施形態では、電極タブ１９０および／または対向電極タブ１９２は、電極バス１９４および／または対向電極バス１９６と電気的に接続して実質的にそれらの全長にわたって延びる電極タブ延長部１９１、１９３を含む。代替的に、電極タブ１９０および／または対向電極タブ１９２は、電極バス１９４および／または対向電極バス１９６に直接的に接続してもよい。例えば、タブ延長部１９１、１９３を必要とすることなく、バス１９４、１９６の長さに沿って、その端部または中間位置に直接的に接続してもよい。電極バス１９４および／または対向電極バス１９６は、電極アセンブリ１０６の横方向において終端１４５、１４７の少なくとも一部を形成でき、荷重および／または電圧源（図示せず）への電気接続のために電極アセンブリをタブ１９０、１９２に接続することができる。さらに別の実施形態では、電極アセンブリ１０６は、垂直（Ｚ）軸に沿って設けられた第１終端１４９および第２終端１５３を有して成る。例えば一実施形態によれば、図２Ａに示すように、各々の電極構造１１０および／または対向電極構造１１２には、セパレータ材料の上部コーティングおよび下部コーティングが供される。ここで、コーティングは、垂直方向において電極アセンブリ１０６の終端１４９、１５３を形成する。セパレータ材料のコーティングから形成され得る終端１４９、１５３は、垂直方向における増大を抑制するように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０と接触して位置付けることができる垂直軸に沿った側面１４２の第１表面領域１４８および第２表面領域１５０を有して成ることができる。
【００４４】
一般的に、電極アセンブリ１０６は、平面、同一平面、または非平面である縦方向端面１１６、１１８を有して成ることができる。例えば一実施形態では、対向する縦方向端面１１６、１１８は凸状であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、対向する縦方向端面１１６、１１８は凹状であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、対向する縦方向端面１１６、１１８は、実質的に平面である。ある実施形態では、電極アセンブリ１０６は、平面上に突出部された場合にあらゆる範囲の二次元形状を有する対向する縦方向端面１１６、１１８を含んでもよい。例えば、縦方向端面１１６、１１８は、独立して滑らかな湾曲形状（例えば、円形、楕円形、双曲線または放物線）を有してもよく、独立して一連の線および頂点（例えば多角形）を含んでもよく、または独立して滑らかな湾曲形状ならびに１以上の線および頂点を含んでもよい。同様に、電極アセンブリ１０６の側面１４２は、滑らかな湾曲形状であってもよく（例えば、電極アセンブリ１０６は、円形、楕円形、双曲線または放物線断面形状を有してもよく）、または側面１４２は、頂点で接続された２以上の線を含んでもよい（例えば、電極アセンブリ１０６は多角形の断面を有してもよい）。例えば一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、シリンダー形、楕円シリンダー形、放物線状シリンダー形または双曲線シリンダー形を有する。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６は、同じサイズおよび形状の対向する縦方向端面１１６および１１８ならびに側面１４２（すなわち、対向する縦方向端面１１６と１１８との間に延在する面）を有するプリズム形状を有してもよい。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６は、三角プリズムに対応する形状を有し、電極アセンブリ１０６は、２つの対向する三角形の縦方向端面１１６および１１８ならびに２つの縦方向端部の間に延在する３つの平行四辺形（例えば、矩形）から成る側面１４２を有する。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６は、矩形プリズムに対応する形状を有し、電極アセンブリ１０６は、２つの対向する矩形の縦方向端面１１６および１１８ならびに４つの平行四辺形（例えば、矩形）面を有して成る側面１４２を有する。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６は、五角形プリズム、六角形プリズムなどに対応する形状を有し、ここで電極アセンブリ１０６は、２つの五角形、六角形などそれぞれを有し、対向する縦方向端面１１６および１１８ならびに５つ、６つなどの平行四辺形（例えば、矩形）の面をそれぞれ有して成る側面を有する。
【００４５】
次に、図３Ａ〜３Ｈを参照して、いくらかの例示的な幾何学的形状が電極アセンブリ１０６について模式的に示されている。より具体的には、図３Ａに示すように、電極アセンブリ１０６は、縦軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８ならびに縦軸ＡＥＡの周りにある縦方向端面１１６、１１８を接続する３つの矩形面を含む側面１４２を有する三角プリズム形状を有する。図３Ｂに示すように、電極アセンブリ１０６は、縦軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１平行四辺形および第２平行四辺形の縦方向端面１１６および１１８ならびに２つの縦方向端面１１６、１１８を接続し、縦軸ＡＥＡを囲む４つの平行四辺形状面を含む側面１４２を有する平行六面体形状を有する。図３Ｃに示すように、電極アセンブリ１０６は、縦軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１矩形縦方向端面１１６および第２矩形縦方向端面１１８ならびに２つの縦方向端面１１６、１１８を接続し、縦軸ＡＥＡを囲む４つの矩形状面を含む側面１４２を有する矩形プリズム形状を有する。図３Ｄに示すように、電極アセンブリ１０６は、縦軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１五角形縦方向端面１１６および第２五角形縦方向端面１１８ならびに２つの縦方向端面１１６、１１８を接続し、縦軸ＡＥＡを囲む５つの矩形状面を含む側面１４２を有する五角形プリズム形状を有する。図３Ｅに示すように、電極アセンブリ１０６は、縦軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１六角形縦方向端面１１６および第２六角形縦方向端面１１８ならびに２つの縦方向端面１１６、１１８を接続し、縦軸ＡＥＡを囲む６つの矩形状面を含む側面１４２を有する六角形プリズム形状を有する。図３Ｅにおいて、電極アセンブリは、縦軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１正方形端面１１６および第２正方形端面１１８ならびに２つの縦方向端面１１６、１１８を接続し、縦軸ＡＥＡを囲む４つの台形面を含む側面１４２を有する四角錐台形状を有する。ここで台形面は、縦軸に沿った方向において、第１面１１６におけるより大きな寸法から第２面１１８におけるより小さな寸法まで（第２面のサイズは第１面のサイズより小さい）テーパー状となっている。図３Ｆに示すように、電極アセンブリは、縦軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１正方形端面１１６および第２正方形端面１１８ならびに２つの縦方向端面１１６、１１８を接続し、縦軸ＡＥＡを囲む５つの台形面を含む側面１４２を有する五角錐台形状を有する。ここで台形面は、縦軸に沿った方向において、第１面１１６におけるより大きな寸法から第２面１１８におけるより小さな寸法まで（第２面のサイズは第１面のサイズより小さい）テーパー状となっている。図３Ｈに示すように、縦軸において電極アセンブリ１０６の中央に向かう第１長さから、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９における第２長さまで減少する長さを有する電極構造１１０および対向電極構造１１２によって、電極アセンブリ１０６は、縦方向においてピラミッド形状を有する。
【００４６】
[電極制限部]
一実施形態では、例えば図１に示されるように、電極アセンブリ１０６の全体的な巨視的増大を抑制する電極制限部のセット１０８が供される。電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６の膨張および変形を低減し、それによって電極制限部のセット１０８を有するエネルギー貯蔵デバイス１００の信頼性およびサイクル寿命を改善するように、１以上の寸法に沿って電極アセンブリ１０６の増大を抑制し得る。上述したように、いずれの特定の理論にも限定されるものではないが、二次電池１０２の充電中および／または放電中に、電極構造１１０および対向電極構造１１２の間を移動するキャリアイオンは、電極活物質へとインサートされる可能性があり、電極活物質および／または電極構造１１０の膨張をもたらす。この電極構造１１０の膨張は、電極および／または電極アセンブリ１０６を変形および膨潤させ、それによって電極アセンブリ１０６の構造的完全性を損ない、および／または電気的短絡または他の不具合の可能性を高める可能性がある。一例では、エネルギー貯蔵デバイス１００のサイクル中の電極活物質層１３２の過度の膨潤および／または膨張および収縮により、電極活物質層のフラグメントが電極活物質層１３２から離脱および／または剥離することを引き起こし、それによってエネルギー貯蔵デバイス１００の効率およびサイクル寿命を損なう可能性がある。さらに別の例では、電極活物質層１３２の過剰な膨潤および／または膨張および収縮により、電極活物質が電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ１３０を破壊し、それによって電極アセンブリ１０６の電気的短絡および他の不具合を引き起こす可能性がある。したがって、電極制限部のセット１０８は、貯蔵デバイス１００の信頼性、効率および／またはサイクル寿命を改善するために、充電状態と放電状態との間のサイクルによって生じる膨張または増大を抑制する。
【００４７】
一実施形態によれば、電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６の縦軸（例えば、図１のＹ軸）に沿った増大および／または膨張を抑制する一次増大制限システム１５１を有して成る。別の実施形態では、電極制限部のセット１０８は、垂直軸（例えば、図１のＺ軸）に沿った増大を抑制する二次増大抑制システム１５２を含んでもよい。さらに別の実施形態では、電極制限部のセット１０８は、横軸（例えば、図４ＣのＸ軸）に沿った増大を抑制する三次増大制限システム１５５を含んでもよい。一実施形態では、電極制限部のセット１０８は、１以上の方向において（例えば、縦軸および垂直軸（例えば、Ｙ軸およびＺ軸）に沿って、さらには縦軸、垂直軸および横軸（例えば、Ｙ軸、Ｚ軸およびＸ軸）の全てに沿って）増大を同時に抑制するように連動して動作する、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２ならびに三次増大制限システム１５５をそれぞれ有して成る。例えば、一次増大制限システム１５１は、充電状態と放電状態との間のサイクル中に電極アセンブリ１０６の積層方向Ｄに沿って生じる可能性のある増大を抑制し得、一方で二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の垂直方向の座屈または他の変形を防止するように、垂直軸に沿って生じる可能性のある増大を抑制し得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、一次増大制限システム１５１によって課された増大に対する制限によって悪化する垂直軸に沿った膨潤および／または膨張を低減することができる。三次増大制限システム１５５は、サイクルプロセス中に生じる可能性のある横軸に沿った膨潤および／または膨張をオプションとして低減することもできる。すなわち、一実施形態によれば、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２、ならびにオプションとしての三次増大制限システム１５５はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の多次元増大を協働的に抑制するように共に動作し得る。
【００４８】
図４Ａ〜４Ｂを参照すると、電極アセンブリ１０６のための一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２を有する電極制限部のセット１０８の実施形態が示される。二次元断面図が垂直軸（Ｚ軸）および縦軸（Ｙ軸）で示されるように、図４Ａは図１の電極アセンブリ１０６の縦軸（Ｙ軸）に沿って得られた断面図を示す。二次元断面図が垂直軸（Ｚ軸）および横軸（Ｘ軸）で示されるように、図４Ｂは横軸（Ｘ軸）に沿って得られた図１の電極アセンブリ１０６の断面図を示す。図４Ａに示すように、一次増大制限システム１５１は、一般的に、縦方向（Ｙ軸）に沿って互いに分離された第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６をそれぞれ有して成ることができる。例えば一実施形態では、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の第１縦方向端面１１６を少なくとも部分的にまたは全体的にカバーする第１一次増大制限部１５４と、電極アセンブリ１０６の第２縦方向端面１１８を少なくとも部分的にまたは完全にカバーする第２一次増大制限部１５６とを有して成る。さらに別の形態では、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６のうちの１以上は、一次増大制限部のうちの１以上が電極アセンブリ１０６の内側構造を有して成る場合など、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９の内側であってもよい。一次増大制限システム１５１は、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を接続し、縦方向に平行な主軸を有し得る少なくとも１つの一次接続部材１６２をさらに有して成ることができる。例えば、一次増大制限システム１５１は、実施形態に示すように、例えば垂直軸（Ｚ軸）に沿って、縦軸に直交する軸に沿って互いに分離された第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４をそれぞれ有して成ることができる。第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４はそれぞれ、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を互いに接続し、電極アセンブリ１０６の縦軸に沿って増大を抑制するために、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を互いに張力をかけられている状態で維持するように機能することができる。
【００４９】
一実施形態によれば、一次増大制限システム１５１を含む電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６の縦方向（すなわち、電極積層方向Ｄ）における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる実施例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。さらなる実施例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。
【００５０】
さらに別の実施形態では、一次増大制限システム１５１を含む電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる実施例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらなる実施例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。
【００５１】
さらに別の実施形態では、一次増大制限システム１５１を含む電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる実施例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらなる実施例として、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。
【００５２】
さらに別の実施形態では、一次増大制限システム１５１を含む電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の１サイクルあたりの電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらに別の例として、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる実施例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらなる実施例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。
【００５３】
充電状態とは、二次電池１０２が、その定格容量の少なくとも７５％（例えば、定格容量の少なくとも８０％）、さらには定格容量の少なくとも９０％（例えば、定格容量の少なくとも９５％）、さらには定格容量の１００％まで充電されていることを意味する。放電状態とは、二次電池がその定格容量の２５％未満（例えば、定格容量の２０％未満）、さらにはその定格容量の１０％未満（例えば、定格容量の５％未満）、さらには定格容量の０％まで放電されていることを意味する。さらに、二次電池１０２の実際の容量は、時間の経過とともに、電池が通過したサイクル数によって変化し得ることに留意されたい。すなわち、二次電池１０２は、最初にその定格容量に近い実際の測定容量を示し得るが、充電状態から放電状態に移行する際に測定した実際の容量が定格容量の８０％以下に低下するといった、二次電池１０２の寿命が終わったと考えられる場合には、電池の実際のキャパシティは経時的に減少する。
【００５４】
さらに図４Ａおよび図４Ｂに示すように、電極制限部のセット１０８は、一般的に縦方向に直交する第２方向に沿って（例えば図示の実施形態において、垂直軸（Ｚ軸）に沿って）互いに分離された第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ有して成ることができる二次増大制限システム１５２をさらに有して成ることができる。例えば一実施形態では、第１二次増大制限部１５８は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の第１領域１４８に沿って少なくとも部分的に延在し、第２二次増大制限部１６０は、第１領域１４８に対向する電極アセンブリ１０６の側面１４２の第２領域１５０に沿って少なくとも部分的に延在する。さらに別の形態では、第１二次増大制限部１５４および第２二次増大制限部１５６のうちの１以上が、例えば、二次増大制限部のうちの１以上が、電極アセンブリ１０６の内側構造を有して成る場合、電極アセンブリ１０６の側面１４２の内側にあってもよい。一実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、第２方向に平行な主軸（例えば、垂直軸）を有し得る少なくとも１つの二次接続部材１６６によって接続される。二次接続部材１６６は、縦方向に直交する方向に沿って電極アセンブリ１０６の増大を抑制するように（例えば、垂直方向における（例えば、Ｚ軸に沿った）増大を抑制するように）、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０を互いに張力をかけられている状態で接続して保持するように機能することができる。図４Ａに示す実施形態において、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６の少なくとも１つに対応することができる。しかしながら、二次接続部材１６６はこれに限定されず、代替的におよび／または付加的に、他の構造および／または構成を含むことができる。
【００５５】
一実施形態によれば、二次増大制限システム１５２を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の縦方向と直交する第２方向（例えば、垂直方向（Ｚ軸））における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で２０％未満とし得る。
【００５６】
一実施形態では、二次増大制限システム１５２を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。
【００５７】
一実施形態では、二次増大制限システム１５２を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。
【００５８】
一実施形態では、二次増大制限システム１５２を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池のサイクルあたりの電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の第２方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。
【００５９】
図４Ｃは、電極アセンブリの縦方向および第２方向に直交する第３方向（例えば、横方向（Ｘ）方向）における増大を抑制する三次増大抑制システム１５５をさらに含む電極制限部のセット１０８の一実施形態を示す。三次元増大制限システム１５５は、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２のそれぞれに加えて、三次元的に電極アセンブリ１０６の全体的な増大を抑制するために供されることができ、および／または、一次増大制限システム１５１または二次増大制限システム１５２のそれぞれの１つと組み合わせて、電極アセンブリ１０６の全体的な増大を二次元的に抑制するために供されてもよい。図４Ｃは、図１における電極アセンブリ１０６の横軸（Ｘ軸）に沿って得られる断面図を示し、得られる２Ｄ断面は、垂直軸（Ｚ軸）および横軸（Ｘ軸）で示されている。図４Ｃに示すように、三次増大制限システム１５５は、一般的に、第３方向（例えば、横方向（Ｘ軸））に沿って互いに分離された第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９をそれぞれ備えることができる。例えば一実施形態では、第１三次増大制限部１５７は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の第１領域１４４に沿って少なくとも部分的に延在し、第２三次増大制限部１５９は、第１領域１４４に横方向において第１領域１４４と対向する電極アセンブリ１０６の側面１４２の第２領域１４６に沿って少なくとも部分的に延在する。さらに別の形態では、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９のうちの１以上は、例えば、三次増大制限部の１以上が電極アセンブリ１０６の内側構造を有して成る場合、電極アセンブリ１０６の側面１４２の内側にあってもよい。一実施形態では、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９はそれぞれ、第３方向に平行な主軸を有し得る少なくとも１つの三次接続部材１６５によって接続される。三次接続部材１６５は、縦方向に直交する方向に沿って電極アセンブリ１０６の増大を抑制するように（例えば、横方向における（例えば、Ｘ軸に沿った）増大を抑制するように）、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９を互いに張力をかけられている状態で接続して保持するように機能することができる。図４Ｃに示す実施形態において、少なくとも１つの三次接続部材１６５は、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のうちの少なくとも１つに対応することができる。しかしながら、三次接続部材１６５はこれに限定されず、代替的におよび／または付加的に他の構造および／または構成を含むことができる。例えば、少なくとも１つの三次接続部材１６５は、一実施形態では、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６（図示せず）の少なくとも１つに対応することができる。
【００６０】
一実施形態によれば、三次増大制限システム１５５を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の縦方向と直交する第３方向（例えば、横方向（Ｘ軸））における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を２０％未満とし得る。
【００６１】
一実施形態によれば、三次増大制限システム１５５を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１０％未満とし得る。
【００６２】
一実施形態によれば、三次増大制限システム１５５を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を５％未満とし得る。
【００６３】
一実施形態によれば、三次増大制限システム１５５を含む制限のセットは、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池のサイクルあたりの電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を、充電状態と放電状態との間で１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した２０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した３０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した５０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した８０００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。さらに別の例として、一実施形態では、三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の第３方向における増大を抑制することができ、それによって二次電池の連続した１００００サイクルにわたる電極アセンブリの第３方向におけるフェレ径の増大を１％未満とし得る。
【００６４】
一実施形態によれば、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２、ならびにオプションとして三次増大制限システム１５５はそれぞれ、連動して動作するようになっており、それによって一次増大制限システム１５１の部分が二次増大制限システム１５２の一部として連動して働き、および／または二次増大制限システム１５２の部分が一次増大制限システム１５１の一部として連動して働き、ならびに一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２の部分がそれぞれ、三次増大制限システムの一部としても働いてもよく、その逆としてもよい。例えば、図４Ａおよび図４Ｂに示す実施形態において、一次増大制限システム１５１の第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４はそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の少なくとも一部または全体の、縦方向に直交する第２方向における増大を抑制するように機能することができる。さらに別の実施形態では、上述したように、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６の１以上はそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ接続する１以上の二次接続部材１６６として機能することができる。逆に、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の少なくとも一部はそれぞれ、一次増大制限システム１５１の第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４としてそれぞれ機能することができ、一実施形態では、二次増大制限システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６は、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６の１以上として機能することができる。さらに別の実施形態では、一次増大制限システム１５１のそれぞれの第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４の少なくとも一部および／または二次増大制限システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６は、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９の少なくとも一部または全体の構造の縦方向に直交する横方向における増大を抑制するようにとして機能することができる。さらに別の実施形態では、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６のそれぞれ、ならびに／または第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれのうちの１以上は、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９にそれぞれ接続するように、１以上の三次接続部材１６６として機能することができる。逆に、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９の少なくとも一部分はそれぞれ、一次増大制限システム１５１の第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４として機能することができ、ならびに／または二次増大制限システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６、および三次増大制限システム１５５の少なくとも一つの三次接続部材１６５は、一実施形態では、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６のそれぞれのうちの１以上、ならびに／または第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれのうちの１以上として機能することができる。代替的におよび／または付加的に、一次増大制限部および／または二次増大制限部および／または三次増大制限部は、電極アセンブリ１０６の増大を抑制するように協働する他の構造を有して成ることができる。したがって、それぞれ一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２はそれぞれ、ならびにオプションとして三次増大制限システム１５５は、電極アセンブリ１０６の増大を抑制するように、構成要素および／または構造を共有することができる。
【００６５】
一実施形態では、電極制限部のセット１０８は、一次増大制限部および二次増大制限部ならびに電池エンクロージャ１０４の外側および／もしくは内側の構造である一次接続部材および二次接続部材などの構造を有して成ることができ、または電池エンクロージャ１０４自体の一部であってもよい。例えば、電極制限部のセット１０８は、電池エンクロージャ１０４ならびに他の構造要素を含む構造の組合せを有して成ることができる。そのような実施形態の１つでは、電池エンクロージャ１０４は、一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２の構成要素であってもよい。換言すれば、一実施形態では、電池エンクロージャ１０４は、単独で、または１以上の他の構造（電池エンクロージャ１０４の内側および／または外側の構造、例えば、一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２）と組み合わせて、電極積層方向Ｄにおける、および／または積層方向Ｄに直交する第２方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。例えば、一次増大制限部１５４、１５６および二次増大制限部１５８、１５６のうちの１以上は、電極アセンブリの内側にある構造を有して成ることができる。別の実施形態では、一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２は、電池エンクロージャ１０４を含まず、その代わりに、電池エンクロージャ１０４以外の（電池エンクロージャ１０４内側のおよび／または外側の）１以上の別個の構造は、電極積層方向Ｄにおける、および／または積層方向Ｄに直交する第２方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。電極アセンブリ１０６は、エネルギー貯蔵デバイス１００または電極アセンブリ１０６を有する二次電池の反復サイクル中の電極アセンブリ１０６の増大および／または膨潤によって及ぼされる圧力よりも高い圧力において、電極制限部のセット１０８によって抑制されてよい。
【００６６】
例示的な一実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の一部としての電極構造１１０を有する二次電池の反復サイクルにおける電極構造１１０の積層方向Ｄにおいて生じる圧力を超える圧力を加えることによって、電極構造１１０の積層方向Ｄの増大を抑制する、電池エンクロージャ１０４内の１以上の別個の構造を含む。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の一部としての対向電極構造１１２を有する二次電池の反復サイクルにおける対向電極構造１１２の積層方向Ｄにおいて生じる圧力を超える圧力を加えることによって、対向電極構造１１２の積層方向Ｄの増大を抑制する、電池エンクロージャ１０４内の１以上の別個の構造を含む。二次増大制限システム１５２は、同様に、電極構造１１０および対向電極構造１１２のうちの少なくとも１つの積層方向Ｄと直行する第２方向（例えば、垂直軸（Ｚ軸）に沿った方向）の増大を、電極構造１１０または対向電極構造１１２のそれぞれを有する二次電池の反復サイクルにおける電極構造１１０または対向電極構造１１２のそれぞれの第２方向において生じる圧力を超える圧力を第２方向において加えることによって抑制する、電池エンクロージャ１０４内の１以上の別個の構造を含む。
【００６７】
さらに別の実施形態では、一次増大制限システム１５１の第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８に圧力加えることによって、（すなわち、縦方向に直交する方向にある電極アセンブリ１０６の他の表面（例えば、横軸および／または垂直軸に沿った電極アセンブリ１０６の側面１４２の対向する第１領域および第２領域）における第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６によって及ぼされる圧力を超える、縦方向における圧力を加えることによって）電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。つまり、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６は、縦方向（Ｙ軸）に直交する方向（例えば、横方向（Ｘ軸）および垂直方向（Ｚ軸））に生じる圧力を超える縦方向の圧力を加え得る。例えば、そのような実施形態の１つでは、一次増大制限システム１５１は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、一次増大制限システム１５１によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも３倍以上）超える、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８における（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、一次増大制限システム１５１は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、一次増大制限システム１５１によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも４倍以上）超える、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８における（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、一次増大制限システム１５１は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、一次増大制限システム１５１によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも５倍以上）超える、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８における（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。
【００６８】
同様に、一実施形態では、一次増大制限システム１５１の第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の縦方向に直交する第２方向（例えば、垂直軸１４８、１５０に沿った第１対向表面領域および第２対向表面領域（すなわち、垂直方向））における側面１４２の第１対向領域および第２対向領域に、第２方向に直交する方向にある電極アセンブリ１０６の他の表面における第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれによって及ぼされる圧力を超える圧力を加えることによって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。つまり、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、垂直方向（Ｚ軸）に直交する方向（例えば、横方向（Ｘ軸）および縦方向（Ｙ軸））に生じる圧力を超える垂直方向の圧力を加え得る。例えば、そのような実施形態の１つでは、二次増大制限システム１５２は、垂直方向に垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、二次増大制限システム１５２によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも３倍以上）超える、第１対向表面領域１４８および第２対向表面領域１５０における（すなわち、垂直方向における）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、二次増大制限システム１５２は、垂直方向に垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、二次増大制限システム１５２によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも４倍以上）超える、第１対向表面領域１４８および第２対向表面領域１５０における（すなわち、垂直方向における）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、二次増大制限システム１５２は、垂直方向に垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、二次増大制限システム１５２によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも５倍以上）超える、第１対向表面領域１４８および第２対向表面領域１５０における（すなわち、垂直方向における）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。
【００６９】
さらに別の実施形態では、三次増大制限システム１５５の第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の縦方向および第２方向に直交する方向（例えば、横軸１６１、１６３にそれぞれ沿った第１対向表面領域および第２対向表面領域（すなわち、横方向））における側面１４２の第１対向領域および第２対向領域に、横方向に直交する方向にある電極アセンブリ１０６の他の表面における三次増大制限システム１５５によって及ぼされる圧力を超える圧力を加えることによって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。つまり、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９はそれぞれ、横方向（Ｘ軸）に直交する方向（例えば、垂直方向（Ｚ軸）および縦方向（Ｙ軸））に生じる圧力を超える垂直方向の圧力を加え得る。例えば、そのような実施形態の１つでは、三次増大制限システム１５５は、横方向に垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、三次増大制限システム１５５によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも３倍以上）超える、第１対向表面領域１４４および第２対向表面領域１４６における（すなわち、横方向における）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、三次増大制限システム１５５は、横方向に垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、三次増大制限システム１５５によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも４倍以上）超える、第１対向表面領域１４４および第２対向表面領域１４６における（すなわち、横方向における）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、三次増大制限システム１５５は、横方向に垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、三次増大制限システム１５５によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも５倍以上）超える、第１対向表面領域１４４および第２対向表面領域１４６における（すなわち、横方向における）圧力で電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。
【００７０】
一実施形態では、一次増大制限システム１５１、二次増大制限システム１５２およびオプションとして三次増大制限システム１５５を含み得る電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６に、その２以上の次元に沿って（例えば、縦方向および垂直方向に沿って、およびオプションとして横方向に沿って）圧力を加えるようになっている。電極制限部のセット１０８によって縦方向に沿って加えられる圧力は、縦方向に直交するあらゆる方向（例えば、Ｚ方向およびＸ方向）における電極制限部のセット１０８によって加えられる圧力よりも高い。すなわち、電極制限部のセット１０８を構成する一次増大制限システム１５１、二次増大制限システム１５２およびオプションとして三次増大制限システム１５５によってそれぞれ加えられる圧力が合計されると、縦軸に沿って電極アセンブリ１０６にかかる圧力は、電極アセンブリ１０６の縦方向に直交する方向にかかる圧力を超える。例えば、そのような実施形態の１つでは、電極制限部のセット１０８は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、電極制限部のセット１０８によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも３倍以上）超える、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８に（すなわち、積層方向Ｄに）圧力を加える。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、電極制限部のセット１０８は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、電極制限部のセット１０８によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも４倍以上）超える、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８に（すなわち、積層方向Ｄに）圧力を加える。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、電極制限部のセット１０８は、積層方向Ｄに垂直な２つの方向のうちの少なくとも１つ、またはその両方において、電極制限部のセット１０８によって電極アセンブリ１０６において維持される圧力を（少なくとも５倍以上）超える、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８に（すなわち、積層方向Ｄに）圧力を加える。
【００７１】
一実施形態によれば、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８はそれぞれ、電極アセンブリ１０６全体の全表面積の所定量よりも小さい複合表面積（combined surface）を有する。例えば一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８をそれぞれ有する直角プリズムの幾何学的形状に対応する幾何学的形状ならびに、電極アセンブリ１０６の残りの表面を構成端面１１６と端面１１８との間に延在し、Ｘ方向に対向する表面領域（すなわち、直角プリズムの側面）１４４、１４６ならびにＺ方向における対向する表面領域１４８、１５０（直角プリズムの頂面および底面、ここで、Ｘ、ＹおよびＺはＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸にそれぞれ対応する方向の次元）を有する、電極アセンブリ１０６の残りの表面を構成する側面１４２を有してよい。したがって、全表面積は、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８のそれぞれの表面積に加えて、側面１４２によってカバーされた表面積（すなわち、ＸおよびＺにおける対向する表面１４４、１４６、１４８および１５０の表面積）の合計である。本開示の一態様によれば、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８の表面積の合計は、電極アセンブリ１０６の全表面の表面積の３３％未満である。例えば、そのような実施形態の１つでは、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８の表面積の合計は、電極アセンブリ１０６の全表面の表面積の２５％未満である。さらなる例として、一実施形態では、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８の表面積の合計は、電極アセンブリの全表面の表面積の２０％未満である。さらなる例として、一実施形態では、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８の表面積の合計は、電極アセンブリの全表面の表面積の１５％未満である。さらなる例として、一実施形態では、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８の表面積の合計は、電極アセンブリの全表面の表面積の１０％未満である。
【００７２】
さらに別の実施形態では、電極アセンブリ１０６は、積層方向（すなわち、縦方向）と直交する平面における電極アセンブリ１０６の突出部の表面積が、他の直交する平面への電極アセンブリ１０６の突出部の表面積よりも小さくなるようになっている。例えば、図２Ａに示す電極アセンブリ１０６の実施形態（例えば、直角プリズム）を参照すると、電極アセンブリ１０６の積層方向に直交する平面（すなわち、Ｘ−Ｚ平面）への突出部の表面積は、ＬＥＡ×ＨＥＡに対応することが分かる。同様に、電極アセンブリ１０６のＺ−Ｙ平面への突出部は、ＷＥＡ×ＨＥＡに対応し、電極アセンブリ１０６のＸ−Ｙ平面への突出部はＬＥＡ×ＷＥＡに対応する。したがって、電極アセンブリ１０６は、積層方向が最も小さな表面積を有する突出部がある平面と交差するようになっている。したがって、図２Ａに示す実施形態では、電極アセンブリ１０６は、積層方向がＨＥＡ×ＬＥＡに対応する最も小さな表面積の突出部があるＸ−Ｚ平面と交差するように位置付けられている。すなわち、電極アセンブリは、最も小さな表面積（例えば、ＨＥＡ×ＬＥＡ）を有する突出部が積層方向と直交するように位置付けられている。
【００７３】
さらに別の実施形態では、二次電池１０２は、電極積層体を形成するように共に積み重ねられ、１以上の共有された電極制限部によって制限を受けることができる複数の電極アセンブリ１０６を有して成ることができる。例えば一実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分を、電極アセンブリ積層体を形成する複数の電極アセンブリ１０６によって共有することができる。さらなる例として、一実施形態では、電極アセンブリ積層体を形成する複数の電極アセンブリは、積層体を形成する複数の電極アセンブリ１０６が共用された二次増大制限システムによって垂直方向に制限されるように、積層体の頂部電極アセンブリ１０６に第１二次増大制限部１５８および積層体の底部電極アセンブリ１０６に第２二次増大制限部１６０を有する二次増大制限システム１５２によって垂直方向に制限されてよい。同様に、一次増大制限システム１５１の一部分も共有することができる。したがって、一実施形態では、上述の単一電極アセンブリと同様に、積層方向（すなわち、縦方向）と直交する平面における電極アセンブリ１０６の積層体の突出部の表面積は、電極アセンブリ１０６の積層体の他の直交する平面への突出部の表面積よりも小さい。すなわち、複数の電極アセンブリ１０６は、積層方向（すなわち、縦方向）が電極アセンブリ積層体の他のすべての突出部のうちで最も小さい電極アセンブリ１０６の積層体の突出部を有する平面と交差して直交するようになっていてもよい。
【００７４】
一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、電極構造１１０の積層方向（すなわち縦方向）に直交する平面への電極構造１１０の突出部の表面積が、他の直交する平面への電極構造１００の突出部の表面積よりも大きくなるように構成されていてよい。例えば、図２および図７に示す実施形態を参照すると、電極１１０は、横方向で測定された長さＬＥＳ、縦方向で測定された幅ＷＥＳおよび垂直方向で測定された高さＨＥＳをそれぞれ有すると解することができる。したがって、図２および図７に示すように、Ｘ−Ｚ平面への突出部は表面積ＬＥＳ×ＨＥＳを有し、Ｙ−Ｚ平面への突出部は表面積ＷＥＳ×ＨＥＳを有し、Ｘ−Ｙ平面への突出部は表面積ＬＥＳ×ＷＥＳを有する。このうち、表面積が最も大きい突出部に対応する面は、積層方向と直交するように選択された面である。同様に、電極１１０は、電極活物質層１３２の積層方向と直交する面への突出部の表面積が、電極活物質層の他の直交方向への突出部の表面積よりも大きくなるように構成されていてもよい。例えば、図２および図７に示す実施形態では、電極活物質層は、横方向で測定された長さＬＡ、縦方向で測定された幅ＷＡおよび垂直方向で測定された高さＨＡを有していてよく、それらは突出部の表面積から計算することができる（ＬＥＳ、ＬＡ、ＷＥＳ、ＷＡ、ＨＥＳおよびＨＡはまた、電極構造および／または電極活物質層１３２の寸法が１以上の軸に沿って変化する場合に、これらの寸法の最大値に対応していてよい）。一実施形態では、電極構造体１１０を、電極構造体１００および／または電極活物質層１３２の最も高い突出部の表面積を有する平面が積層方向と直交するように位置付けることによって構成を達成することができ、それによって、電極活物質の最大表面積を有する電極構造１１０の表面は、キャリアイオンの移動方向を向き、したがってインターカレーションおよび／または合金化による充電状態と放電状態との間のサイクル中に最も大きな増大を経る。
【００７５】
一実施形態では、電極構造１１０および電極アセンブリ１０６は、電極構造１１０および／または電極活物質層１３２の最大の表面積の突出部ならびに電極アセンブリ１０６の最小の表面積の突出部が、積層方向に直交する平面内に共に存在するように構成されていてよい。例えば、図２および図７に示すような場合には、電極活物質層１３２のＸ−Ｚ平面（ＬＡ×ＨＡ）における電極活物質層１３２の突出部が最も大きい場合、電極構造１１０および／または電極活物質層１３２は、電極アセンブリの最小の表面積の突出部（ＬＥＡ×ＨＥＡ）に関して、両方の突出部のための突出部平面が積層方向と直交するように位置付けられている。すなわち、電極構造１１０および／または電極活物質の最大の表面積の突出部を有する平面は、電極アセンブリ１０６の最小の表面積の突出部を有する平面に平行である（および／または同じ平面にある）。このように、一実施形態によれば、最大の体積増大を最も起こしやすい電極構造の表面（すなわち、電極活物質層の最大含有量を有する表面）および／または電極構造の交差する（例えば、二次電池の充放電時におけるキャリアイオンの進行方向と交差する（例えば、直交する）平面は、最も表面積の小さい電極アセンブリ１０６の表面に対向している。このような構成を供する利点は、この最大の増大方向に（例えば、縦軸にそって）制限するために使用される増大制限システムを、電極アセンブリ１０６の他の表面積と比較してそれ自体が比較的小さい表面積を有する増大制限部を用いて実施することができ、それによって電極アセンブリの増大を抑制するための制限システムを実施するのに必要な体積を減少させることができることである。
【００７６】
一実施形態では、制限システム１０８は、電極アセンブリ１０６と制限システム１０８とを合わせた体積の比較的小さい体積％を占める。すなわち、電極アセンブリ１０６は、その外側表面によって境界付けられる体積（すなわち、押しのけ体積（または変位体積、displacement volume））、すなわち第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８ならびに端面に接続する側面４２によって囲まれた体積を有するものとして解することができる。電極アセンブリ１０６の外側の（すなわち、縦方向端面１１６、１１８および側面の外側の）制限システム１０８の部分（例えば、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６は電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９に位置付けられ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０は側面１４２の対向する端部にある）は、同様に、制限システムの部分の押しのけ体積（displacement volume）に相当する体積を占める。したがって、一実施形態では、一次増大制限システム１５１の外側部分（すなわち、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６ならびにその外側または外側部分である少なくとも１つの一次接続部材のいずれか）、ならびに二次増大制限システム１５２の外側部分（すなわち、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０ならびにその外側または外側部分である少なくとも１つの二次接続部材のいずれか）を含むことができる電極制限部のセット１０８の外側部分を含むことができる電極制限部のセット１０８の外側部分は、電極アセンブリ１０６と電極制限部のセット１０８の外側部分との合計体積の８０％以下を占める。さらなる例として、一実施形態では、電極制限部のセットの外側部分は、電極アセンブリ１０６と電極制限部のセットの外側部分との合計体積の６０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、電極制限部のセット１０６の外側部分は、電極アセンブリ１０６と電極制限部のセットの外側部分との合計体積の４０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、電極制限部のセット１０６の外側部分は、電極アセンブリ１０６と電極制限部のセットの外側部分との合計体積の２０％以下を占める。さらに別の実施形態では、一次増大制限システム１５１の外側部分（すなわち、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６ならびにその外側または外側部分である少なくとも１つの一次接続部材のいずれか）は、電極アセンブリ１０６と一次増大制限システム１５１の外側部分との合計体積の４０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一次増大制限システム１５１の外側部分との合計体積の３０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一次増大制限システム１５１の外側部分との合計体積の２０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一次増大制限システム１５１の外側部分との合計体積の１０％以下を占める。さらに別の実施形態では、二次増大制限システム１５２の外側部分（���なわち、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０ならびにその外側または外側部分である少なくとも１つの二次接続部材のいずれか）は、電極アセンブリ１０６と二次増大制限システム１５２の外側部分との合計体積の４０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２の外側部分は、電極アセンブリ１０６と二次増大制限システム１５２の外側部分との合計体積の３０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２の外側部分は、電極アセンブリ１０６と二次増大制限システム１５２の外側部分との合計体積の２０％以下を占める。さらに別の例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２の外側部分は、電極アセンブリ１０６と二次増大制限システム１５２の外側部分との合計体積の１０％以下を占める。
【００７７】
一実施形態によれば、電極制限部のセット１０８の部分によって占有される相対的に低い体積に対する論理的根拠は、図８Ａおよび図８Ｂに示される力の模式図を参照することによって理解することができる。図８Ａは、電極活物質層１３２の体積の増加に起因する、二次電池１０２のサイクル時の第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６に及ぼされる力を示す実施形態を示す。矢印１９８ｂは電極活物質層１３２の膨張に伴う力を示し、ｗは電極活物質層１３２の増大に起因する第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６に加えられる荷重を示し、ｐは電極活物質層１３２の体積の増加の結果としての第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６に加えられる圧力を示す。同様に、図８Ｂは、電極活物質層１３２の体積の増加に起因して、二次電池１０２のサイクル時に第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に及ぼされる力を示す実施形態を示す。矢印１９８ａは電極活物質層１３２の膨張に伴う力を示し、ｗは電極活物質層１３２の増大に起因する第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に加えられる荷重を示し、Ｐは電極活物質層１３２の体積の増加の結果として、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に加えられる圧力を示す。電極活物質は二次電池のサイクル中、等方的に（すなわち全方向に）膨張し、したがって各方向の圧力Ｐは同じであるが、各方向にかかる荷重ｗは異なる。説明の便宜上、図８Ａおよび図８Ｂに示す実施形態を参照して、第１一次増大制限部１５４または第２一次増大制限部１５６上のＸ−Ｚ平面における荷重は、Ｐ×ＬＥＳ×ＨＥＳに比例すると理解することができ、ここで、Ｐは一次増大制限部１５４、１５６における電極活物質１３２の膨張に起因して加えられる圧力であり、ＬＥＳは電極構造１１０の横方向の長さであり、ＨＥＳは電極構造１１０の垂直方向の高さである。同様に、第１二次増大制限部１５８または第２二次増大制限部１６０上のＸ−Ｙ平面における荷重は、Ｐ×ＬＥＳ×ＷＥＳに比例する。ここで、Ｐは二次増大制限部１５８、１６０上の電極活物質層１３２の膨張に起因する圧力であり、ＬＥＳは電極構造１１０の横方向の長さであり、ＷＥＳは電極構造１１０の縦方向の幅である。三次制限システムが供される場合、第１三次増大制限部１５７または第２三次増大制限部１５９におけるＹ−Ｚ平面における荷重は、Ｐ×ＨＥＳ×ＷＥＳに比例する。ここで、Ｐは三次増大制限部１５７、１５９上の電極活物質層１３２の膨張に起因する圧力であり、ＬＥＳは電極構造１１０の横方向の長さであり、ＷＥＳは電極構造１１０の縦方向の幅である。したがって、ＬＥＳがＷＥＳおよびＨＥＳの両方よりも大きい場合、Ｙ−Ｚ平面の荷重が最も小さくなり、ＨＥＳ＞ＷＥＳの場合、Ｘ−Ｙ平面の荷重がＸ−Ｚ平面の荷重よりも小さくなり、これは、Ｘ−Ｚ平面が、直交する平面の中で加えられる最も高い荷重を有することを意味する。
【００７８】
さらに、一実施形態によれば、Ｘ−Ｙ平面に一次制限部を供することとは対照的に、Ｘ−Ｚ平面における荷重が最大である場合に一次制限部がＸ−Ｚ平面に供されると、Ｘ−Ｚ平面における一次制限部は、一次制限部がＸ−Ｙ平面にある場合に必要とされるよりもはるかに小さい体積を必要とし得る。これは、一次制限部がＸ−Ｚ平面ではなくＸ−Ｙ平面にある場合、必要とされる増大に対する剛性を持たせるために、制限部をはるかに厚くする必要があるためである。特に、以下でさらに詳細に記載するように、一次接続部材間の距離が増大するにつれて、座屈の撓みも増大し、応力もまた増加する。例えば、一次増大制限部１５４、１５６の曲げによる偏向の支配式は、σ＝６０ｗＬ４／Ｅｈ３で示される。ここで、ｗは電極膨張に起因する一次増大制限部１５４、１５６に印加される全分布荷重（total distributed load）であり、Ｌは一次接続部材１５８、１６０間の垂直方向の距離であり、Ｅは一次増大制限部１５４、１５６の弾性率、およびｈは一次増大制限部１５４、１５６の厚さ（幅）である。電極活物質１３２の膨張に起因する一次増大制限部１５４、１５６に対する応力は、式σ＝３ｗＬ２／４ｈ２を使用して計算することができる。
【００７９】
ここで、ｗは電極活物質層１３２の膨張に起因する一次増大制限部１５４、１５６に印加される全分布荷重であり、Ｌは一次接続部材１５８、１６０間の垂直方向の距離であり、ｈは一次増大制限部１５４、１５６の厚さ（幅）である。したがって、一次増大制限部がＸ−Ｙ平面にあって、一次接続部材がＸ−Ｚ平面にある場合よりも離れている場合（例えば、縦方向の端部）、これは一次増大制限部をより厚くすることが要求され、したがってＸ−Ｚ平面にある場合にはより大きな体積を占めることになる。
【００８０】
一実施形態によれば、第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８上への電極集合体および対向電極集合体の部材の突出部は、第１突出部領域２００２ａおよび第２突出部領域２００２ｂを囲む。一般的に、第１突出部領域２００２ａおよび第２突出部領域２００２ｂは、典型的には、第１縦方向端面１２２および第２縦方向端面１２４のそれぞれの表面積のかなりの部分を構成して成る。例えば一実施形態では、第１突出部領域および第２突出部領域の各々は、第１縦方向端面および第２縦方向端面のそれぞれの表面積の少なくとも５０％を構成して成る。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、第１突出部領域および第２突出部領域の各々は、第１縦方向端面および第２縦方向端面のそれぞれの表面積の少なくとも７５％を構成して成る。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、第１突出部領域および第２突出部領域の各々は、第１縦方向端面および第２縦方向端面のそれぞれの表面積の少なくとも９０％を構成して成る。
【００８１】
ある実施形態では、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８は、かなりの圧縮荷重を受けることになる。例えば、いくらかの実施形態では、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも０．７ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）の圧縮荷重下にある。例えば一実施形態では、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも１．７５ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）の圧縮荷重下にある。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも２．８ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）の圧縮荷重下にある。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも３．５ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）の圧縮荷重下にある。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも５．２５ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）の圧縮荷重下にある。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも７ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）の圧縮荷重下にある。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも８．７５ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）の圧縮荷重下にある。しかしながら、典型的には、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８の各々は、少なくとも１０ｋＰａ（例えば、縦方向端面の各々の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）以下の圧縮荷重下にある。縦方向端面上の電極集合体および対向電極集合体の部材の突出部（すなわち、突出した表面領域）と一致する電極アセンブリの縦方向端面の領域は、上記の圧縮荷重（各々の突出した表面領域の全表面積にわたってそれぞれ平均化される値）下であり得る。上記の例示的な実施形態の各々において、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵デバイス１００が、その定格容量の少なくとも約８０％に充電される場合、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８は、このような圧縮荷重を受けることになる。
【００８２】
一実施形態によれば、二次増大制限システム１５２は、所定値の抑制力を適用することによって、増大の抑制を過度にゆがめる（またはスキューする、skew）ことなく、電極アセンブリ１０６の垂直方向（Ｚ方向）における増大を抑制することができる。例えば一実施形態では、二次増大抑制システム１５２は、対向する垂直領域１４８、１５０に１０００ｐｓｉより大きい抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューを適用することによって、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制し得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、対向する垂直領域１４８、１５０に５％未満の変位で１００００ｐｓｉ未満か、１００００ｐｓｉに等しい抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューを適用することによって、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制し得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、対向する垂直領域１４８、１５０に３％未満の変位で１００００ｐｓｉ未満か、１００００ｐｓｉに等しい抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューを適用することによって、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制し得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、対向する垂直領域１４８、１５０に１％未満の変位で１００００ｐｓｉ未満か、１００００ｐｓｉに等しい抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューを適用することによって、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制し得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、５０回の電池サイクルの後で、対向する垂直領域１４８、１５０に、垂直方向において１５％未満の変位で１００００ｐｓｉ未満か、１００００ｐｓｉに等しい抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューを適用することによって、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制し得る。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、１５０回の電池サイクルの後で、対向する垂直領域１４８、１５０に、垂直方向において５％未満の変位で１００００ｐｓｉ未満か、１００００ｐｓｉに等しい抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューを適用することによって、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制し得る。
【００８３】
ここで図５を参照すると、電極制限部のセット１０８を有する電極アセンブリ１０６の実施形態が、図１に示される線Ａ−Ａ’に沿った断面図で示されている。図５に示す実施形態において、一次増大制限システム１５１は、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８にそれぞれ第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を有して成ることができ、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の対向する第１表面領域１４８および第２表面領域１５０に、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０を有して成ることができる。この実施形態によれば、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６は、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０を接続し、縦方向に直交する第２方向（例えば、垂直方向）における互いの張力を維持ための少なくとも１つの二次接続部材１６６として機能することができる。しかし、追加的および／または代替的に、二次増大抑制システム１５２は、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８以外の領域に配置される少なくとも１つの二次接続部材１６６を有して成ることができる。また、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、電極アセンブリの縦方向端部１１６、１１８の内側にある第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６の少なくとも１つとして機能すると理解することができ、増大を抑制するために、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１６、１１８における別の内側の一次増大制限部および／または一次増大制限部のいずれかと関連して作用すると理解することができる。図５に示す実施形態を参照すると、電極アセンブリ１０６の第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８からそれぞれ離れた縦軸に沿って（例えば、電極アセンブリ１０６の中央領域に向かって）離間した二次接続部材１６６を供することができる。二次接続部材１６６は、電極アセンブリの端面１１６、１１８からの内側位置において、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ接続することができ、その位置で二次増大制限部１５８と１６０との間の張力下であってよい。一実施形態では、電極アセンブリの端面１１６、１１８に供された１以上の二次接続部材１６６（例えば、縦方向端面１１６、１１８における一次増大制限部１５４、１５６としても機能する二次接続部材１６６）に加えて、端面１１６、１１８からの内側位置に二次増大制限部１５８、１６０を接続する二次接続部材１６６が供される。別の実施形態では、二次増大抑制システム１５２は、縦方向端面１１６、１１８における二次接続部材１６６の有無にかかわらず、縦方向端面１１６、１１８から間隔を置いて配置された内側位置で、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ接続する１以上の二次接続部材１６６を有して成る。一実施形態によれば、内側の二次接続部材１６６は、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６として機能すると理解することもできる。例えば一実施形態では、内側の二次接続部材１６６の少なくとも１つは、以下でさらに詳細に記載するように、電極構造１１０または対向電極構造１１２の少なくとも一部を有して成ることができる。
【００８４】
より具体的には、図５に示す実施形態に関して、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の上部領域１４８を覆う第１二次増大制限部１５８と、電極アセンブリ１０６の側面１４２の下部領域１５０を覆う対向する第２二次増大制限部１６０とを含んでよく、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０は、垂直方向（すなわち、Ｚ軸に沿って）に互いに分離されている。さらに、二次増大制限システム１５２は、電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８から離間した、少なくとも１つの内側二次接続部材１６６をさらに含んでもよい。内側二次接続部材１６６は、Ｚ軸に平行に整列されてよく、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ連結して、互いに増大制限部の張力を維持し、二次増大制限システム１５２の少なくとも一部を形成する。一実施形態では、少なくとも１つの内側二次接続部材１６６は、単独で、または電極アセンブリ１０６の縦方向端面１１６、１１８に位置付けられた二次接続部材１６６とともに、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２の充電および／または放電の繰り返し中に、垂直方向（すなわち、Ｚ軸に沿った方向）における電極アセンブリ１０６の増大を低減させるために、垂直方向（すなわち、Ｚ軸に沿った方向）において、第１二次増大制限部１５８と第２二次増大制限部１６０との間の張力下であってよい。さらに、図５に示す実施形態において、電極制限部のセット１０８は、電極アセンブリ１０６のそれぞれ上側側面領域１４８および下側側面領域１５０においてそれぞれ、第１一次接続部材１６２および二次接続部材１６４によってそれぞれ接続される、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９にそれぞれ第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を有する一次増大制限システム１５１をさらに有して成る。一実施形態では、二次内側接続部材１６６と、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６をそれぞれ位置付けることができる電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９との間の縦方向に存在する電極アセンブリ１０６のそれぞれの部分に制限圧をかけるように、二次内側接続部材１６６は、それ自体、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６のうちの１以上とそれぞれ協働するものとして解することができる。
【００８５】
一実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の１以上は、複数の制限部材を含む、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６のそれぞれを、ならびに／または第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれを含む。すなわち、一次増大制限部１５４、１５６および／または二次増大制限部１５８、１６０のそれぞれは、単一単位の（または単一の、single unitary）部材であってよく、または複数の部材を用いて１以上の増大制限部を構成してもよい。例えば一実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極アセンブリの側面１４２の上部表面領域１４８および下部表面領域１５０に沿って延在する単一の制限部材を有して成ることができる。別の実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、側面の対向する表面領域１４８、１５０を横切って延在する複数の部材を有して成る。同様に、一次増大制限部１５４、１５６は、複数の部材から構成されてもよく、または各電極アセンブリの縦方向端部１１７、１１９にそれぞれ単一単位の部材を有して成ることができる。一次増大制限部１５４、１５６と二次増大制限部１５８、１６０との間の張力を維持するように、接続部材（例えば、１６２、１６４、１６５、１６６）が、電極アセンブリ１０６の増大制限部間に圧力を加える方法における対向する増大制限部材に対する増大制限部を有して成る１または複数の部材を接続するために供される。
【００８６】
一実施形態では、二次増大制限システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６は、第１二次増大制限システム１５８および第２二次増大制限システム１６０それぞれとの接触領域１６８、１７０を形成し、増大制限部の互いの張力を維持する。接触領域１６８、１７０は、少なくとも１つの二次接続部材１６６の端部１７２、１７４の表面が第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ接触する領域および／または密着する領域であり、例えば、少なくとも１つの二次接続部材１６６の端部の表面が、第１二次増大制限１５８および第２二次増大制限１６０にそれぞれ接着されるか、または接着されている。接触領域１６８、１７０は、各端部１７２、１７４にあってもよく、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の表面領域を横切って延在し、それらの間の良好な接触を供してもよい。接触領域１６８、１７０は、二次接続部材１６６と増大制限部１５８、５６０との間の縦方向（Ｙ軸）での接触を供し、接触領域１６８、１７０はまた、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のお互いの張力に維持するための良好な接触および接続を供するように横方向へと延在してもよい。一実施形態では、接触領域１６８、１７０は、縦方向（Ｙ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域（例えば、全領域１６８の合計および全領域１７０の合計）と、縦方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との少なくとも１％である比を供する。例えば一実施形態では、縦方向（Ｙ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、縦方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも２％である。さらなる例として、縦方向（Ｙ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、縦方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも５％である。さらなる例として、縦方向（Ｙ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、縦方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも１０％である。さらなる例として、縦方向（Ｙ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、縦方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも２５％である。さらなる例として、縦方向（Ｙ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、縦方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも５０％である。一般的に、縦方向（Ｙ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、縦方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、１以上の接続部材１６６が、典型的には、縦軸の全体にわたって延在する接触領域１６８、１７０を有さないので、１００％よりも小さく、例えば９０％より小さく、さらには７５％よりも小さい。しかし、一実施形態では、増大制限部１５８、１６０を有する二次接続部材１６６の接触領域１６８、１７０は、横軸（Ｘ軸）のかなりの部分を横切って延在してもよく、横方向において電極アセンブリ１０６の全体ＬＥＡを横切って延在してもよい。例えば、横方向（Ｘ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域（例えば、全領域１６８の合計および全領域１７０の合計）と、横方向における電極アセンブリ１０６のＬＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも約５０％であってもよい。さらなる例として、横方向（Ｘ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、横方向における電極アセンブリ１０６のＬＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも約７５％であってもよい。さらなる例として、横方向（Ｘ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、横方向における電極アセンブリ１０６のＬＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも約９０％であってもよい。さらなる例として、横方向（Ｘ軸）における１以上の二次接続部材１６６の総接触領域と、横方向における電極アセンブリ１０６のＬＥＡ当たりの増大制限部１５８、１６０との比は、少なくとも約９５％であってもよい。
【００８７】
一実施形態によれば、１以上の二次接続部材１６６と第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０との間の接触領域１６８、１７０はそれぞれ、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２のサイクル中に、増大制限部１５８、１６０間の適当な保持力および張力を供するように十分に広い。例えば、接触領域１６８、１７０は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の表面積の少なくとも２％（例えば、電極アセンブリ１０６の側面１４２の表面積の少なくとも１０％、さらには電極アセンブリ１０６の側面１４２の表面積の少なくとも２０％）を構成する各増大制限部１５８、１６０との接触領域を形成し得る。さらなる例として、接触領域１６８、１７０は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の表面積の少なくとも３５％（さらには電極アセンブリ１０６の側面１４２の表面積の少なくとも４０％）を構成する各増大制限部１５８、１６０との接触領域を形成し得る。例えば、上側および下側の対向する表面領域１４８、１５０をそれぞれ有する電極アセンブリ１０６の場合、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、上側および下側の対向する表面領域１４８、１５０のそれぞれの表面積の少なくとも５％（例えば、上側および下側の対向する表面領域１４８、１５０のそれぞれの表面積の少なくとも１０％、さらには上側および下側の対向する表面領域１４８、１５０のそれぞれの表面積の少なくとも２０％）に沿って増大制限部１５８、１６０との接触領域１６８、１７０を形成し得る。さらなる例として、上側および下側の対向する表面領域１４８、１５０をそれぞれ有する電極アセンブリ１０６の場合、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、上側および下側の対向する表面領域１４８、１５０のそれぞれの表面積の少なくとも４０％（例えば、上側および下側の対向する表面領域１４８、１５０のそれぞれの表面積の少なくとも５０％）に沿って増大制限部１５８、１６０との接触領域１６８、１７０を形成し得る。少なくとも１つの接続部材１６６と、電極アセンブリ１０６の総表面積に対して最小の表面積を構成する増大制限部１５８、１６０との間に接触を形成することによって、増大制限部１５８、１６０間の適切な張力を供することができる。さらに一実施形態によれば、接触領域１６８、１７０は単一の二次接続部材１６６によって供されてもよく、または、接触の総領域は複数の二次接続部材１６６によって供される接触領域１６８、１７０の複数の領域の合計であってもよい（例えば、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９に位置付けられた１以上の二次接続部材１６６、および／または電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９から間隔を置いて配置された１以上の内側二次接続部材１６６）。
【００８８】
さらに一実施形態では、それぞれ、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２（およびオプションとして、三次増大制限システム）はそれぞれ、縦方向および縦方向と直交する第２方向（例えば垂直方向（Ｚ軸））（およびオプションとして、第３方向（例えばＸ軸に沿った方向））の両方で電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができ、電極アセンブリの体積増加％を抑制する。
【００８９】
ある実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２のうちの１以上はそれぞれ、その中に細孔を有する部材（例えば、多孔質材料で作られた部材）を含んで成る。例えば、電極アセンブリ１０６上の二次増大制限部１５８の上面図を示す図６Ａを参照すると、二次増大制限部１５８は、二次増大制限部１５８によって少なくとも一部が覆われている電極アセンブリ１０６にアクセスするために、電解質がそれを通過することができる細孔１７６を有して成る。一実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、その中に細孔１７６を有する。別の実施形態では、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６の各々はそれぞれ、また第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれは、その中に細孔１７６を有する。さらに別の実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のうちの１つまたは一部のみが、その中に細孔を含む。さらに別の実施形態では、第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４のうちの１以上はそれぞれ、ならびに少なくとも１つの二次接続部材１６６は、その中に細孔を含む。細孔１７６を設けることは、例えば、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２は、電解質が異なる電極アセンブリ１０６（例えば、図２０における実施形態に示す二次電池１０２）間を流れることができるように、電池エンクロージャ１０４内に共に積み重ねられた複数の電極アセンブリ１０６を含む。例えば一実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、少なくとも０．２５の空隙率を有してもよい。さらなる例として、いくらかの実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、少なくとも０．３７５の空隙率を有することができる。さらなる例として、いくらかの実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、少なくとも０．５の空隙率を有することができる。さらなる例として、いくらかの実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、少なくとも０．６２５の空隙率を有することができる。さらなる例として、いくらかの実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、少なくとも０．７５の空隙率を有することができる。
【００９０】
一実施形態では、電極制限部のセット１０８は、一次増大制限システム１５１の構成要素の、二次増大制限システム１５２の構成要素への接着、結合および／またはグルーイングの少なくとも１つによって電極アセンブリ１０６の増大を抑制するように組み立てられ、固定されてもよい。例えば、一次増大制限システム１５１の構成要素は、二次増大制限システム１５２の構成要素にグルーイング、溶接、結合、または他の方法で接着して固定されてもよい。例えば、図４Ａに示すように、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６はそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０としてもそれぞれ機能し得る第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４にそれぞれ接着することができる。逆に、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１５０はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９における増大制限部などの第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６の少なくとも１つとして機能する、少なくとも１つの二次接続部材１６６に接着することができる。図５を参照して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、縦方向端部１１７、１１９から離間した内側接続部材１６６である少なくとも１つの二次接続部材１６６に接着することができる。一実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の部分をそれぞれ互いに固定することによって、電極アセンブリ１０６の増大を協調的に抑制することができる。
【００９１】
図６Ａ〜６Ｄは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のうちの１以上をそれぞれ、１以上の二次接続部材１６６に固定するための実施形態を示す。また、図６Ａ〜図６Ｄは、電極アセンブリ１０６の側面１４２の上面領域１４８にわたって第１二次増大制限部１５８を有する電極アセンブリ１０６の実施形態の上面図を供する。また、縦軸（Ｙ軸）に沿って離間した、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６がそれぞれ示されている。電極構造１１０および／または対向電極構造１１２の少なくとも一部に対応し得る二次接続部材１６６も示されている。図示された実施形態では、第１二次増大制限部１５８は、電解質およびキャリアイオンが電極構造１１０および対向電極構造１１２に到達することを可能にするための細孔１７６を有する。上述したように、ある実施形態では、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６はそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ接続する少なくとも１つの二次接続部材１６６として機能することができる。したがって、図示のバージョンでは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の周縁（periphery）で第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６に接続することができる。しかし、一実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、内側二次接続部材１６６である二次接続部材１６６を介して接続することもできる。図示のバージョンでは、第１二次増大制限部１５８は、増大制限部１５８が下にある内側二次接続部材１６６に結合される接合領域（bonded regions）１７８を含んで成り、増大制限部１５８が下にある内側二次接続部材１６６に結合されない非接合領域１８０を含んで成り、非接合領域１８０の領域と交互に位置する接合領域１７８の列(column)の形態で、増大制限部１５８と下にある二次接続部材１６６との間の接触領域１６８を供する。一実施形態では、非接合領域１８０は、電解質およびキャリアイオンが通過できる開細孔（open pores）１７６をさらに含む。一実施形態によれば、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極構造１１０または対向電極構造１１２、または電極アセンブリ１０６の他の内側構造の少なくとも一部を含んで成る二次接続部材１６６に接着される。一実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ、二次接続部材１６６を形成する対向電極構造１１２または他の内側構造の上端および下端に接着することができ、制限部が対向電極１１２または他の内側構造に接着される領域に対応する接着領域（adhered areas）１７８の列、および対向電極１１２または他の内側構造の間の非接着領域１８０の列を形成する。さらに、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、少なくとも１つの二次接続部材１６６を形成する対向電極構造１１２または他の構造に接着または接着されてよく、それによって、細孔１７６が少なくとも非接着領域１８０において開口しているよう保持され、また電解質およびキャリアイオンがそこを通過することができるように接合領域１７８における細孔１７６が相対的に開口した状態に保持されるよう接着されてよい。
【００９２】
さらに別の実施形態では、図６Ｂに示すように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極アセンブリ１０６の周縁で第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６にそれぞれ接続され、また内側二次接続部材１６６である二次接続部材１６６を介して接続され得る。図示のバージョンでは、第１二次増大制限部１５８は、増大制限部１５８が下にある内側二次接続部材１６６に結合される接合領域１７８を含んで成り、また増大制限部１５８が下にある二次接続部材１６６に結合されていない非接着領域１８０をさらに含んで成り、それによって非接着領域１８０の領域と交互に位置付けられる接合領域１７８の列（rows）の形態で、増大制限部１５８と下にある二次接続部材１６６との間の接触領域１６８を供する。この実施形態におけるこれらの接合領域１７８および非接合領域１８０はそれぞれ、図６Ｂに示されるように横方向（Ｘ軸）であり得る（図６Ａに示される縦方向（Ｙ軸）とは対照的に）二次接続部材１６６の寸法にわたって延在することができる。接合領域１７８および非接合領域１８０はそれぞれ、所定のパターンで縦方向および横方向の両方に延在することができる。一実施形態では、非接合領域１８０は、電解質およびキャリアイオンが通過できる開細孔１７６をさらに含む。第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ、一実施形態では、対向電極構造１１２または二次接続部材１６６を形成する他の内側構造の上端および下端に接着することができ、それによって、増大制限部が対向電極構造１１２または他の内側構造に接着する領域に対応する接着領域１７８、および対向電極構造１１２または他の内側構造の間の非接着領域１８０の領域を形成する。さらに、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、少なくとも１つの二次接続部材１６６を形成する対向電極構造１１２または他の構造に結合または接着され得、それによって細孔１７６が少なくとも非接合領域１８０において開口しているよう保持され、また電解質およびキャリアイオンがそこを通過することができるように接合領域１７８における細孔１７６が相対的に開口した状態に保持されるよう接着されてよい。
【００９３】
さらに別の実施形態では、図６Ｃを参照すると、第１二次増大抑制部材１５８および第２二次増大抑制部材１６０をそれぞれ少なくとも１つの二次接続部材１６６に接続するための代替構成が示されている。より具体的には、二次増大制限部１５８、１６０のそれぞれの接合領域１７８および非接合領域１８０は、縦方向（Ｙ軸）において電極アセンブリ１０６の中心に向かって位置付けられる接着軸ＡＧに対して対称であるように示されている。この実施形態に示すように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極構造１１０、対向電極構造１１２、または他の内側電極アセンブリ構造を含んで成る二次接続部材１６６の端部に取り付けられるが、接合領域および非接合領域の列は同じサイズではない。すなわち、増大制限部１５８、１６０を、交互または他の順序で内側二次接続部材１６６に選択的に結合することができ、それによって、非接合領域１８０の量が、例えば、それを通る電解質の通過のために十分な数の細孔１７６が開口するように接合領域１７８の量を超えるようにすることができる。すなわち、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、供される結合領域から非結合領域の面積に応じて、二次接続部材１６６を構成するすべての他の対向電極構造１１２または他の内側構造に接合されてよく、または１＋ｎ構造（例えば、対向電極構造１１２）の１つに接合されてもよい。
【００９４】
図６Ｄは、第１二次増大抑制部材１５８および第２二次増大抑制部材１６０をそれぞれ少なくとも１つの二次接続部材１６６に接続するための代替構成のさらに別の実施形態を示す。このバージョンでは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれの接合領域１７８および非接合領域１８０はそれぞれ、接着軸ＡＧの周りの非対称パターンの列を形成する。すなわち、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極構造１１０または対向電極構造１１２または他の内側構造に対応する二次接続部材１６６に、非対称であるパターンで接着させることができる。例えば、ランダムまたは他の非対称的なパターンにしたがって内側構造への接着をスキップすることによって行うことができる。図示の実施形態のパターンでは、接合領域１７８および非接合領域１８０はそれぞれ、接着軸ＡＧに関して対称ではない異なる幅を有する交互の列を形成する。さらに、接着軸ＡＧは、本明細書では縦方向（Ｙ軸）にあるように示されているが、接着軸ＡＧは横方向（Ｘ軸）に沿っていてもよいし、または縦方向および横方向に沿って２つの接着軸があってもよく、これにより、接合領域１７８および非接合領域１８０のパターンを形成することができる。同様に、図６Ａ〜図６Ｄに関して記載された、および／または示された各パターンについて、縦方向（Ｙ軸）に沿って示されたパターンを、代替的に横方向（Ｘ軸）に沿って形成してよく（もしくはその逆でもよく）、または両方向のパターンの組合せを形成してもよい。
【００９５】
一実施形態では、任意の二次接続部材１６６に沿った、および／または第１一次増大制限部１５４または第２一次増大制限部１５６それぞれの少なくとも１つに沿った、制限部に沿った接合領域および非接合領域の総面積に対する第１二次増大制限部１５８もしくは第２二次増大制限部１６０それぞれの接合領域１７８の面積は、少なくとも５０％、例えば少なくとも７５％、さらには少なくとも９０％、例えば１００％である。別の実施形態では、接合領域１７８の細孔１７６が開口した状態とするように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極構造１１０または対向電極構造１１２または電極アセンブリ１０６の他の内側構造に対応する二次接続部材１６６に接着させることができる。すなわち、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、増大制限部における細孔１７６が増大制限部を接続部材に接着するために使用されるあらゆる接着剤または他の手段によって閉塞されないように、二次接続部材１６６に接合することができる。一実施形態によれば、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、少なくとも１つの二次接続部材１６６に接続されて、増大制限部１５８、１６０の面積の少なくとも５％の細孔１７６を有する開口面積、さらには増大制限部１５８、１６０の面積の少なくとも１０％の細孔１７６を有する開口面積、さらには増大制限部１５８、１６０の面積の少なくとも２５％の細孔１７６を有する開口面積、例えば増大制限部１５８、１６０の面積の少なくとも５０％の細孔１７６を有する開口面積を供する。
【００９６】
上述の実施形態は、細孔１７６をＹ軸に沿って列として整列させた細孔１７６で特徴付けることができるが、細孔１７６は、図６Ａ〜図６ＤにおけるＸ軸に沿った横列に向けられて特徴付け得ること、また同様に、接着剤または他の接着手段を水平またはＸ軸に沿って適用して、電極制限１０８の集合を組み立てることができることは、当業者であれば理解することができるであろう。さらに、接着剤または他の接合手段を適用して、メッシュ状の空気細孔１７６を形成することができる。さらに、上述したように、接着軸ＡＧは、類似の対称および非対称の接着および／または接合パターンを供するために、水平に、またはＸ軸に沿って向けられてもよい。
【００９７】
さらに、細孔１７６および非接合領域１８０は、Ｙ軸に沿った縦列およびＸ軸に沿った横列で（すなわち直線的に）整列されているとして上記で説明したが、細孔１７６および／または非接合領域１８０は、非直線状に配置されてもよい。例えば、ある実施形態では、細孔１７６は、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれの表面全体に、非組織化またはランダムな方法でそれぞれ分布されてもよい。したがって、一実施形態では、結果として生じる構造が、過剰に閉塞されていない適切な細孔１７６を有し、非閉塞細孔１７６を有する非接合領域１８０を含む限り、接着剤または他の接着手段をいかなる方法で適用することができる。
【００９８】
[二次制限システムのサブアーキテクチャ]
一実施形態によれば、上述したように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のうちの１以上を、電極アセンブリ１０６の内側構造の一部（例えば、電極構造１１０および／または対向電極構造１１２の一部）である二次接続部材１６６を介して共に接続することができる。一実施形態では、電極アセンブリ１０６内の構造を介して制限間を接続することによって、電極構造１１０の増大によって生じる歪みを適切に補償する緊密に制限された構造を実現することができる。例えば一実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、電極構造１１０または対向電極構造１１２の一部である接続部材１６６を通る接続を介して互いに張力がかかるように位置付けられることによって、縦方向に直交する方向（例えば、垂直方向）の増大を制限し得る。さらに別の実施形態では、電極構造１１０（例えば、アノード構造）の増大は、二次接続部材１６６として機能する対向電極構造１１２（例えば、カソード）を介した二次増大制限部１５８、１６０の接続によって対抗することができる。
【００９９】
一般的に、ある実施形態では、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の構成要素は、電極アセンブリ１０６内の電極構造１１０および／または対向電極構造１１２にそれぞれ取り付けられてもよく、二次増大制限システム１５２の構成要素はまた、電極アセンブリ１０６内の電極構造１１０および／または対向電極構造１１２として具現化してよく、それによって効果的な制限を供するのみならず、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵デバイス１１０または二次電池１０２のサイズを過度に増加させることなく、電極アセンブリ１０６の体積をより効果的に利用することができる。例えば一実施形態では、一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２は、１以上の電極構造１１０に取り付けられてもよい。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２は、１以上の対向電極構造１１２に取り付けられてもよい。さらなる例として、ある実施形態では、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、電極構造１１０の集合体として具体化されてもよい。さらなる例として、ある実施形態では、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、対向電極構造１１２の集合体として具体化されてもよい。
【０１００】
図７に参照して、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸はページの平面から出るように向けられており、上述したような積層方向Ｄの指定は、Ｙ軸と平行である。より具体的には、図７は、図１における、一次増大制限システム１５１の一実施形態および二次増大制限システム１５２の一実施形態の両方を含む電極制限部のセット１０８のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。一次増大制限システム１５１は、上述したような第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６と、上述したような第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４とを含む。二次増大制限システム１５２は、第１二次増大制限部１５８と、第２二次増大制限部１６０と、電極構造１１０の集合体および／または対向電極構造１１２の集合体として具体化される少なくとも１つの二次接続部材１６６とを含む。したがって、この実施形態では、少なくとも１つの二次接続部材１６６、電極構造１１０および／または対向電極構造１１２は、交換可能であると理解することができる。さらに、セパレータ１３０は、二次接続部材１６６の一部を形成することもできる。さらに、この実施形態では、第１一次接続部材１６２および第１二次増大制限部１５８は、上述のように交換可能である。さらに、この実施形態では、第２一次接続部材１６４および第２二次増大制限部１６０は、上述のように交換可能である。より具体的には、図７に示すものは、電極構造１１０または対向電極構造１１２に対応する二次接続部材１６６の、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０とのフラッシュ接続の一実施形態である。フラッシュ接続は、第１二次増大制限部１５８と二次接続部材１６６との間の接着剤層１８２、および第２二次増大制限部１６０と二次接続部材１６６との間の接着剤層１８２をさらに含んでもよい。接着剤層１８２は、第１二次増大制限部１５８を二次接続部材１６６に固定し、第２二次増大制限部１６０を二次接続部材１６６に固定する。
【０１０１】
また、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６、第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０、ならびに少なくとも１つの二次接続部材１６６のうちの１以上は、単一の部材を形成するために互いに接合することができる複数のセグメント１０８８または部品の形態で供されてもよい。例えば、図７に示す実施形態に示すように、第１二次増大制限部１５８が、主中間セグメント１０８８ａと、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９に向かって位置付けられる第１端セグメントおよび第２端セグメント１０８８ｂとの形態で供される。ここで、主中間セグメント１０８８ａは、セグメント１０８８を接続するように供される接続部分１０８９（例えば、セグメント１０８８を互いに接続するように接合することができる、セグメント１０８８に形成されたノッチ）によって、第１端セグメントおよび第２端セグメント１０８８ｂに接続される。図７に示すように、第２二次増大制限部１６０も同様に、制限部を形成するように共に接続することができる複数のセグメント１０８８の形態で供されてもよい。一実施形態では、二次増大制限部１５８、１６０、少なくとも１つの一次接続部材１６２、および／または少なくとも１つの二次接続部材１６６のうちの１以上が、複数のセグメント１０８８の形態で供されてもよく、複数のセグメント１０８８はノッチのような接続部分を介して共に接続されて完全な部材を形成する。一実施形態によれば、ノッチまたは他の接続部を介してセグメント１０８８を共に接続することによって、セグメントが接続された場合に、複数のセグメントから形成された部材のプリテンション（pre-tension）を供することができる。
【０１０２】
一実施形態では、図７に示すものは、電極活物質層１３２、イオン性多孔質電極電流コレクタ１３６、ならびに電極活物質層１３２および電極電流コレクタ１３６を支持する電極バックボーン１３４を有する電極集合体１１０の部材である。同様に、一実施形態では、図７に示すものは、対向電極活物質層１３８、対向電極電流コレクタ１４０、ならびに対向電極活物質層１３８と対向電極活物質層１３８とを支持する対向電極バックボーン１４１を有する対向電極集合体１１２の部材である。
【０１０３】
ある実施形態では、特定の理論（例えば、図７のような）に拘束される訳ではないが、電極集合体１１０の部材は、電極活物質層１３２、電極電流コレクタ１３６、ならびに電極活物質層１３２および電極電流コレクタ１３６を支持する電極バックボーン１３４を含む。同様に、ある実施形態では、対向電極集合体１１２の部材は、対向電極活物質層１３８、対向電極電流コレクタ１４０、ならびに対向電極活物質層１３８および対向電極電流コレクタ１４０を支持する対向電極バックボーン１４１を含む。
【０１０４】
電極集合体１１０の部材は、電極バックボーン１３４に直接隣接する電極活物質層１３２、ならびに電極バックボーン１３４および電極活物質層１３２に直接隣接して効果的に取り囲む電極電流コレクタ１３６を含むように本明細書で図示され記載されているが、当業者であれば、電極集合体１１０の他の配置が考えられることが理解されるであろう。例えば一実施形態（図示せず）において、電極集合体１１０は、電極電流コレクタ１３６に直接隣接する電極活物質層１３２、および電極バックボーン１３４に直接隣接する電極電流コレクタ１３６を含んでもよい。換言すると、電極バックボーン１３４は電極電流コレクタ１３６によって効果的に取り囲まれてもよく、電極活物質層１３２はその側面に隣接して電極電流コレクタ１３６に直接隣接している。当業者には理解されるように、電極集合体１１０および／または対向電極集合体１１２の任意の適切な構成は、本明細書に記載される本発明の対象に適用可能であり得るが、電極活物質層１３２は、セパレータ１３０を介して対向電極活物質層１３８から分離されている。また、電極電流コレクタ１３６は、電極活物質層１３２とセパレータ１３０との間に位置するとイオン透過性である必要があり、対向電極電流コレクタ１４０は、対向電極活物質層１３８とセパレータ１３０との間に配置されていれば、イオン透過性である必要がある。
【０１０５】
例示を容易にするために、電極集合体１１０の３つの部材および対向電極集合体１１２の４つの部材のみが示されている。しかしながら実際には、本明細書における本発明の対象を使用するエネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２は、上述したように、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２の用途に応じて、電極構造１１０および対向電極１１２の追加の部材を含んでもよい。さらに図７に示すものには、電極活物質層１３２と対向電極活物質層１３８とを電気的に絶縁するマイクロポーラス状セパレータ１３０が示されている。
【０１０６】
上述したように、ある実施形態では、電極構造１１０の集合体の各部材は、電解質（図示せず）内のキャリアイオン（図示せず）が電極構造１１０にインサーションされると膨張し得、電極構造１１０からのキャリアイオンを放出すると収縮し得る。例えば一実施形態では、電極構造１１０はアノード活性であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、電極構造１１０はカソード活性であってもよい。
【０１０７】
さらに、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ接続するために、制限部１５８、１６０は、適切な手段によって（例えば、図示するような接着によって、または代替的には溶接することによって（例えば電流コネクタ１３６、１４０に溶接することによって））少なくとも１つの接続部材１６６に取り付けることができる。例えば、第１二次増大制限部１５８および／または第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、（例えば、電極１３４および／または対向電極のバックボーン１４１、電極１３６および／または対向電極の電流コレクタ１４０のそれぞれの少なくとも１つを接着、接合、結合、溶接などの少なくとも一種によって）電極構造１１０および／または対向電極構造１１２の少なくとも１つに対応する二次接続部材１６６に取り付けられてもよい。一実施形態によれば、第１二次増大制限部１５８および／または第２二次増大制限部１６０はそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および／または第２二次増大制限部１６０を１以上の二次接続部材１６６の端部（例えば、電極集合体１００および／または対向電極構造１１２の端部）に、電極構造１１０および／または対向電極構造１１２の１以上の端部を、第１二次増大制限部１５８および／または第２二次増大制限部１６０それぞれの少なくとも１つに接着するために接着剤または他の接着材料を使用しつつ、機械的に圧縮することによって二次接続部材１６６に取り付けることができる。
【０１０８】
図８Ａ〜図８Ｂは、電極制限部のセット１０８によって電極アセンブリ１０６に及ぼされる力と、電極アセンブリ１０６を含む二次電池１０２の反復サイクル時に電極構造１１０によって加えられる力とを示す一実施形態による力の模式図である。図８Ａ〜図８Ｂを参照すると、二次電池１０２の充電および放電による反復サイクルは、電極構造１１０における増大（例えば、電極構造１１０の電極活物質層１３２へのイオン（例えば、Ｌｉ）のインターカレーションおよび／または合金化に起因する、電極構造１１０の電極活物質層１３２における増大）を引き起こす。したがって、電極構造１１０は、電極構造１１０の体積の増大に起因して、垂直方向に対向する力１９８ａおよび縦方向に対向する力１９８ｂを及ぼし得る。特に示されていないが、電極構造１１０は、体積変化に起因して横方向に対向する力を及ぼし得る。これらの力に対抗し、電極アセンブリ１０６の全体的な増大を抑制するために、一実施形態では、電極制限部のセット１０８は、電極構造１１０によって及ぼされる縦方向の力１９８ｂに対抗するように、縦方向に力２００ａを及ぼす電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９において、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６をそれぞれ有する一次増大制限システム１５１を含む。同様に、一実施形態では、電極制限部のセット１０８は、電極構造１１０によって及ぼされる垂直方向の力１９８ａに対抗するように、垂直方向における力２００ｂを及ぼす、電極アセンブリ１０６の垂直方向に沿った対向する表面に、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ有する二次増大制限システム１５２を含む。さらに、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２の１以上にそれぞれ、三次増大制限システム１５５（図示せず）を交互に、または加えて供することができ、それによって、電極アセンブリ１０６における電極構造１１０の体積変化によって及ぼされる横方向の力に対抗するように、横方向に反作用力を及ぼす。したがって、電極制限部のセット１０８は、充放電間のサイクル中に電極構造１１０の体積変化によって電極構造１１０によって及ぼされる力に少なくとも部分的に対抗することができ、それによって、電極アセンブリ１０６の全体の巨視的な増大を制御して制限することができる。
【０１０９】
[電極構造の集合体]
再び図７を参照して、電極構造１１０の集合体の各部材はまた、第１二次増大制限部１５８に隣接する頂部１０５２、第２二次増大制限部１６０に隣接する底部１０５４、およびＺ軸に平行な垂直軸ＡＥＳ（マークなし）を囲む側面（マークなし）含み、側面が頂部１０５２と底部１０５４とを接続している。電極構造１１０はさらに、長さＬＥＳ、幅ＷＥＳおよび高さＨＥＳを含む。長さＬＥＳは、側面によって境界が定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＥＳは、側面によって境界が定められ、Ｙ軸に沿って測定される。垂直軸ＡＥＳに沿って測定される。高さＨＥＳは、頂部１０５２から底部１０５４までの垂直軸ＡＥＳまたはＺ軸に沿って測定される。
【０１１０】
電極集合体１１０の部材の長さＬＥＳは、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極集合体１１０の部材は、典型的には、約５ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲においてＬＥＳを有する。例えば、そのような実施形態の１つでは、電極集合体１１０の部材は、約１０ｍｍ〜約２５０ｍｍのＬＥＳを有する。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極集合体１１０の部材は、約２０ｍｍ〜約１００ｍｍのＬＥＳを有する。
【０１１１】
電極集合体１１０の部材のＷＥＳはまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極集合体１１０の各部材は、典型的には約０．０１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲のＷＥＳを有する。例えば一実施形態では、電極集合体１１０の各部材のＷＥＳは、約０．０２５ｍｍから約２ｍｍの範囲にある。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体１１０の各部材のＷＥＳは、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの範囲にある。
【０１１２】
電極集合体１１０の部材のＨＥＳはまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極集合体１１０の部材は、典型的には、約０．０５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲のＨＥＳを有する。例えば一実施形態では、電極集合体１１０の各部材のＨＥＳは、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲にある。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体１１０の各部材のＨＥＳは、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲にある。
【０１１３】
別の実施形態では、電極構造１１０の集合体の各部材は、Ｚ軸に平行な垂直軸ＡＥＳＢを有する電極構造バックボーン１３４を含んでもよい。電極構造バックボーン１３４はまた、垂直軸ＡＥＳＢの周りで電極構造バックボーン１３４を取り囲む電極活物質１３２の層を含んでもよい。代替的に、電極構造バックボーン１３４は、電極活物質層１３２の機械的安定性を供し、一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２のための接続点を供し得る。ある実施形態では、電極活物質層１３２は、電極活物質層１３２にキャリアイオンをインサーションすると膨張し、電極活物質層層１３２からキャリアイオンを抽出すると収縮する。例えば一実施形態では、電極活物質１３２の層はアノード活性であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、電極活物質層１３２は、カソード活性であってもよい。電極構造バックボーン１３４は、第１二次増大抑制部１５８に隣接する頂部１０５６、第２二次増大抑制部１６０に隣接する底部１０５８、および垂直軸ＡＥＳＢを囲み、頂部１０５６と底部１０５８とを接続する側面（マークなし）を含んでもよい。電極構造バックボーン１３４は、長さＬＥＳＢ、幅ＷＥＳＢ、および高さＨＥＳＢをさらに含む。長さＬＥＳＢは、側面によって境界が定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＥＳＢは、側面によって境界が定められ、Ｙ軸に沿って測定される。高さＨＥＳＢは、頂部１０５６から底部１０５８までのＺ軸に沿って測定される。
【０１１４】
電極構造バックボーン１３４のＬＥＳＢは、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極構造バックボーン１３４は、典型的には、約５ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲のＬＥＳＢを有する。例えば、そのような実施形態の１つでは、電極構造バックボーン１３４は、約１０ｍｍ〜約２５０ｍｍのＬＥＳＢを有する。さらなる一例として、そのような実施形態の１つでは、電極構造バックボーン１３４は、約２０ｍｍ〜約１００ｍｍのＬＥＳＢを有する。一実施形態によれば、電極構造バックボーン１３４は、少なくとも１つの接続部材１６６として機能する電極構造１１０の基礎構造であってもよい。
【０１１５】
電極構造バックボーン１３４のＷＥＳＢはまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、各電極構造バックボーン１３４は、典型的には、少なくとも１マイクロメータのＷＥＳＢを有する。例えば一実施形態では、各電極構造バックボーン１１４のＷＥＳＢは実質的に厚いが、一般的に５００マイクロメートルを超える厚さを有さない。さらなる例として、一実施形態では、各電極構造バックボーン１３４のＷＥＳＢは、約１〜約５０マイクロメートルの範囲内にある。
【０１１６】
電極構造バックボーン１３４のＨＥＳＢもまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極構造バックボーン１３４は、典型的には、少なくとも約５０マイクロメートル、より典型的には少なくとも約１００マイクロメートルのＨＥＳＢを有する。さらに一般的に、電極構造バックボーン１３４は、典型的には、約１００００マイクロメートル以下、より典型的には約５０００マイクロメートル以下のＨＥＳＢを有する。例えば一実施形態では、各電極構造バックボーン１３４のＨＥＳＢは、約０．０５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にある。さらなる例として、一実施形態では、各電極構造バックボーン１３４のＨＥＳＢは、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、各電極構造バックボーン１３４のＨＥＳＢは、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内にある。
【０１１７】
用途に応じて、電極構造バックボーン１３４は、導電性であっても絶縁性であってもよい。例えば一実施形態では、電極構造バックボーン１３４は、導電性であってもよく、電極活物質１３２のための電極電流コレクタ１３６を含んでもよい。そのような実施形態の１つでは、電極構造バックボーン１３４は、少なくとも約１０３ジーメンス／ｃｍの導電率を有する電極電流コレクタ１３６を含む。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極構造バックボーン１３４は、少なくとも約１０４ジーメンス／ｃｍの導電率を有する電極電流コレクタ１３６を含む。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極構造バックボーン１３４は、少なくとも約１０５ジーメンス／ｃｍの導電率を有する電極電流コレクタ１３６を含む。他の実施形態では、電極構造バックボーン１３４は比較的非導電性である。例えば一実施形態では、電極構造バックボーン１３４は、１０ジーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。さらなる例として、一実施形態では、電極構造バックボーン１３４は、１シーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。さらなる例として、一実施形態では、電極構造バックボーン１３４は、１０−１ジーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。
【０１１８】
ある実施形態では、電極構造バックボーン１３４は、例えば金属、半導体、有機物、セラミックスおよびガラスなどの、成形し得る任意の材料を含んでもよい。例えば、ある実施形態では、材料は、シリコンおよびゲルマニウムなどの半導体材料を含む。しかしながら、代替的に、炭素系有機材料、またはアルミニウム、銅、ニッケル、コバルト、チタン、およびタングステンなどの金属も、電極構造バックボーン１３４に組み込こんでもよい。例示的な一実施形態では、電極構造バックボーン１３４はシリコンを含んで成る。シリコンは、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、またはそれらの組合せであってもよい。
【０１１９】
ある実施形態において、電極活物質層１３２は、少なくとも１マイクロメートルの厚さを有していてもよい。しかしながら、典型的には、電極活物質層１３２の厚さは２００マイクロメートルを超えない。例えば一実施形態では、電極活物質層１３２は、約１〜５０マイクロメートルの厚さを有していてもよい。さらなる例として、一実施形態では、電極活物質層１３２は、約２〜約７５マイクロメートルの厚さを有していてもよい。さらなる例として、一実施形態において、電極活物質層１３２は、約１０〜約１００マイクロメートルの厚さを有していてもよい。さらなる例として、一実施形態では、電極活物質層１３２は、約５〜約５０マイクロメートルの厚さを有していてもよい。
【０１２０】
ある実施形態では、電極電流コレクタ１３６は、セパレータ１３０から電極活物質層１３２へのキャリアイオンの移動を容易にするために、キャリアイオンに対して十分なイオン透過性を有するイオン透過性の導体材料を含み、電流コレクタとして機能させることができる。電極電流コレクタ１３６は、電極活物質層１３２とセパレータ１３０との間に位置付けられて、電極電流コレクタ１３６から電極活物質層１３２の表面に沿って電流を流す（または分配する、distribution）ことによって、より均一なキャリアイオン輸送を促進することができる。これは順に、キャリアイオンのより均一なインサーションおよび抽出を促進し、それによって、サイクル中の電極活物質層１３２の応力を低減することができる。電極電流コレクタ１３６は、セパレータ１３０と対向する電極活物質層１３２の表面に電流を流すため、キャリアイオンに対する電極活物質層１３２の反応性が、キャリアイオン濃度が最も大きい箇所で最も高くなる。
【０１２１】
電極電流コレクタ１３６は、イオン伝導性および導電性を双方有するイオン透過性導体材料を含む。換言すると、電極電流コレクタ１３６は、電気化学的積層体または電極アセンブリ１０６において、イオン透過性導体層の一方の側に最も隣接する電極活物質層１３２と、電極電流コレクタ１３６の他方の側に最も隣接するセパレータ層１３０との間のキャリアイオンの移動を容易にするキャリアイオンのための厚さ、電気伝導度、イオン導電性を有する。相対的な基準として、電極電流コレクタ１３６は、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、そのイオン伝導率より大きい導電率を有する。例えば、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００００：１である。
【０１２２】
一実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合（例えば、二次電池１０２が充電または放電している場合）、電極電流コレクタ１３６は、隣接するセパレータ層１３０のイオン伝導率に匹敵するイオン伝導率を有する。例えば一実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６は、セパレータ層１３０のイオン伝導率の少なくとも５０％（すなわち、それぞれ０．５：１の比）である（キャリアイオンについての）イオン伝導率を有する。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１．２５：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１．５：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも２：１である。
【０１２３】
一実施形態では、電極電流コレクタ１３６はまた、電極活物質層１３２の導電率よりも実質的に大きい導電率を有する。例えば一実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の導電率と電極活物質層１３２の導電率との比は、少なくとも１００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の導電率と電極活物質層１３２の導電率との比は、少なくとも５００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の導電率と電極活物質層１３２の導電率との比は、少なくとも１０００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の導電率と電極活物質層１３２の導電率との比は、少なくとも５０００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、電極電流コレクタ１３６の導電率と電極活物質層１３２の導電率との比は、少なくとも１００００：１である。
【０１２４】
ある実施形態における電極電流コレクタ層１３６の厚さ（すなわち、電極電流コレクタ層１３６がサンドイッチ状にされている間での、セパレータ１３０と、一実施形態では、アノード活物質層（例えば、電極活物質層１３２）との間の最短距離）は、層１３６の構成および電気化学的積層体の性能仕様に依存するであろう。一般的に、電極電流コレクタ層１３６がイオン透過性導体層である場合、それは少なくとも約３００オングストロームの厚さを有する。例えば、いくらかの実施形態では、約３００〜８００オングストロームの範囲の厚さを有していてもよい。しかしながら、より典型的には、約０．１マイクロメートルよりも大きい厚さを有する。一般的に、イオン透過性導体層は、約１００マイクロメートル以下の厚さを有するであろう。したがって、例えば一実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、約０．１〜約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。さらなる例として、いくらかの実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、約０．１〜約５マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。さらなる例として、いくらかの実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、約０．５〜約３マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。一般的に、電極電流コレクタ層１３６の厚さは、ほぼ均一であることが好ましい。例えば一実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、約２５％未満の厚さの不均一性を有することが好ましい。ある実施形態では、厚さのばらつきはさらに小さい。例えば、いくらかの実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、約２０％未満の厚さの不均一性を有する。さらなる例として、いくらかの実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、約１５％未満の厚さの不均一性を有する。いくらかの実施形態では、イオン透過性導体層は、約１０％未満の厚さの不均一性を有する。
【０１２５】
一実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、イオン透過性および電気伝導性に寄与する導電性構成要素およびイオン伝導性構成要素を含むイオン透過性導体層である。典型的には、導電性構成要素は、メッシュもしくはパターン化された表面、フィルムの形態における連続的な導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）、または連続的な導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）を含んで成る複合材料を含むであろう。さらに、イオン導電性構成要素は、典型的には細孔（例えば、メッシュの隙間、パターン化された金属もしくは金属合金含有材料層の間の空間、金属フィルムの細孔、またはキャリアイオンのための十分な拡散性を有する固体イオン伝導体）を含んで成るであろう。ある実施形態において、イオン透過性導体層は、堆積された多孔質材料、イオン輸送材料、イオン反応性材料、複合材料、または物理的に多孔質の材料を含む。多孔質の場合、例えば、イオン透過性導体層は、少なくとも約０．２５の空隙率を有してもよい。しかしながら、一般的には、空隙率は典型的には約０．９５を超えないであろう。より典型的には、イオン透過性導電体層が多孔性である場合、空隙率は約０．２５〜約０．８５の範囲であってもよい。いくらかの実施形態では、例えば、イオン透過性導体層が多孔質である場合、空隙率は、約０．３５〜約０．６５の範囲であってもよい。
【０１２６】
図７に示す実施形態では、電極電流コレクタ層１３６は、電極活物質層１３２の唯一のアノード電流コレクタである。換言すると、電極構造バックボーン１３４はアノード電流コレクタを含んでもよい。しかしながら、ある他の実施形態では、電極構造バックボーン１３４は、オプションとして、アノード電流コレクタを含まなくてもよい。
【０１２７】
[対向電極構造の集合体]
再び図７を参照すると、対向電極構造１１２の集合体の各部材はまた、第１二次増大制限部１５８に隣接する頂部１０６８、第２二次増大制限部１６０に隣接する底部１０７０、およびＺ軸に平行な垂直軸ＡＣＥＳ（マークせず）を囲んでいる側面（マークせず）を含んでもよく、その側面は頂部１０６８と底部１０７０とを接続している。対向電極構造１１２は、長さＬＣＥＳ、幅ＷＣＥＳ、および高さＨＣＥＳをさらに含む。長さＬＣＥＳは、側面によって境界が定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＣＥＳは、側面によって境界が定められ、Ｙ軸に沿って測定される。高さＨＣＥＳは、垂直軸ＡＣＥＳまたはＺ軸に沿って、頂部１０６８から底部１０７０まで測定される。
【０１２８】
対向電極集合体１１２の部材のＬＣＥＳは、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極集合体１１２の部材は、典型的には、約５ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲のＬＣＥＳを有するであろう。例えば、そのような実施形態の１つでは、対向電極集合体１１２の部材は、約１０ｍｍ〜約２５０ｍｍのＬＣＥＳを有する。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、対向電極集合体１１２の部材は、約２５ｍｍ〜約１００ｍｍのＬＣＥＳを有する。
【０１２９】
対向電極集合体１１２の部材のＷＣＥＳはまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極集合体１１２の各部材は、典型的には、約０．０１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内のＷＣＥＳを有するであろう。例えば一実施形態では、対向電極集合体１１２の各部材のＷＣＥＳは、約０．０２５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲にあるであろう。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体１１２の各部材のＷＣＥＳは、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの範囲にあるであろう。
【０１３０】
対向電極集合体１１２の部材のＨＣＥＳはまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極集合体１１２の部材は、典型的には、約０．０５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内のＨＣＥＳを有するであろう。例えば一実施形態では、対向電極集合体１１２の各部材のＨＣＥＳは、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲にある。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体１１２の各部材のＨＣＥＳは、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内にあるであろう。
【０１３１】
別の実施形態では、対向電極構造１１２の集合体の各部材は、Ｚ軸に平行な垂直軸ＡＣＥＳＢを有する対向電極構造バックボーン１４１を含んでもよい。対向電極構造バックボーン１４１はまた、垂直軸ＡＣＥＳＢを中心にして対向電極構造バックボーン１４１を囲む対向電極活物質層１３８を含んでもよい。換言すると、対向電極構造バックボーン１４１は、対向電極活物質層１３８のための機械的安定性を供してもよく、また一次増大制限システム１５１および／または二次増大制限システム１５２のための取り付け点を供してもよい。ある実施形態では、対向電極活物質層１３８は、対向電極活物質層１３８へのキャリアイオンのインサーション時に膨張し、対向電極活物質層１３８からのキャリアイオンの抽出時に収縮する。例えば一実施形態では、対向電極活物質層１３８は、アノード活性であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、対向電極活物質層１３８は、カソード活性であってもよい。対向電極構造バックボーン１４１はまた、第１二次増大制限部１５８に隣接する頂部１０７２、第２二次増大制限部１６０に隣接する底部１７０４、ならびに垂直軸ＡＣＥＳＢを囲み、頂部１０７２と底部１０７４とを接続する側面（マークせず）を含んでもよい。対向電極構造バックボーン１４１は、長さＬＣＥＳＢ、幅ＷＣＥＳＢ、および高さＨＣＥＳＢをさらに含む。長さＬＣＥＳＢは、側面によって境界が定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＣＥＳＢは、側面によって境界が定められ、Ｙ軸に沿って測定される。高さＨＣＥＳＢは、頂部１０７２から底部１０７４までＺ軸に沿って測定される。
【０１３２】
対向電極構造バックボーン１４１のＬＣＥＳＢは、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極構造バックボーン１４１は、典型的には、約５ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲のＬＣＥＳＢを有するであろう。例えば、そのような実施形態の１つでは、対向電極構造バックボーン１４１は、約１０ｍｍ〜約２５０ｍｍのＬＣＥＳＢを有するであろう。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、対向電極構造バックボーン１４１は、約２０ｍｍ〜約１００ｍｍのＬＣＥＳＢを有する。
【０１３３】
対向電極構造バックボーン１４１のＷＣＥＳＢもまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、各対向電極構造バックボーン１４１は、典型的には、少なくとも１マイクロメートルのＷＣＥＳＢを有するであろう。例えば一実施形態では、各対向電極構造バックボーン１４１のＷＣＥＳＢは実質的に厚いが、一般的に５００マイクロメートルを超える厚さを有さないであろう。さらなる例として、一実施形態では、各対向電極構造バックボーン１４１のＷＣＥＳＢは、約１〜約５０マイクロメートルの範囲にあるであろう。
【０１３４】
対向電極構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢもまた、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極構造バックボーン１４１は、典型的には、少なくとも約５０マイクロメートル、より典型的には少なくとも約１００マイクロメートルのＨＣＥＳＢを有するであろう。さらに、一般的に、対向電極構造バックボーン１４１は、典型的には約１００００マイクロメートル以下、より典型的には約５０００マイクロメートル以下のＨＣＥＳＢを有するであろう。例えば一実施形態では、各対向電極構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢは、約０．０５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にあるであろう。さらなる例として、一実施形態では、各対向電極構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢは、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲にあるであろう。さらなる例として、一実施形態では、各対向電極構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢは、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内にあるであろう。
【０１３５】
用途に応じて、対向電極構造バックボーン１４１は、導電性であっても絶縁性であってもよい。例えば一実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１は導電性であってもよく、対向電極活物質１３８のための対向電極電流コレクタ１４０を含んでもよい。そのような実施形態の１つでは、対向電極構造バックボーン１４１は、少なくとも約１０３ジーメンス／ｃｍの導電率を有する対向電極電流コレクタ１４０を含む。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、対向電極構造バックボーン１４１は、少なくとも約１０４ジーメンス／ｃｍの導電率を有する対向電極電流コレクタ１４０を含む。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、対向電極構造バックボーン１４１は、少なくとも約１０５ジーメンス／ｃｍの導電率を有する対向電極電流コレクタ１４０を含む。他の実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１は比較的非導電性である。例えば一実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１は、１０ジーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。さらなる例として、一実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１は、１シーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。さらなる例として、一実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１は、１０−１ジーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。
【０１３６】
ある実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１は、金属、半導体、有機物、セラミックス、およびガラスなどの成形され得る任意の材料を含んでもよい。例えば、ある実施形態では、材料は、シリコンおよびゲルマニウムなどの半導体材料を含む。しかしながら、代替的に、炭素系有機材料、またはアルミニウム、銅、ニッケル、コバルト、チタンおよびタングステンなどの金属もまた、対向電極構造バックボーン１４１に組み込んでもよい。例示的な一実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１はシリコンを含んで成る。シリコンは、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、またはそれらの組合せであってもよい。
【０１３７】
ある実施形態では、対向電極活物質層１３８は、少なくとも１マイクロメートルの厚さを有していてもよい。しかし、典型的には、対向電極活物質層１３８の厚さは２００マイクロメートルを超えないであろう。例えば一実施形態では、対向電極活物質層１３８は、約１〜５０マイクロメートルの厚さを有していてもよい。さらなる例として、一実施形態では、対向電極活物質層１３８は、約２〜約７５マイクロメートルの厚さを有していてもよい。さらなる例として、一実施形態では、対向電極活物質層１３８は、約１０〜約１００マイクロメートルの厚さを有していてもよい。さらなる例として、一実施形態では、対向電極活物質層１３８は、約５〜約５０マイクロメートルの厚さを有していてもよい。
【０１３８】
ある実施形態では、対向電極電流コレクタ１４０は、セパレータ１３０から対向電極活物質層１３８へのキャリアイオンの移動を容易にするために、キャリアイオンに対して十分なイオン透過性を有し、また電流コレクタとして機能させることができるような十分な導電性を有するイオン透過性導体材料を含む。対向電極電流コレクタ１４０は、対向電極活物質層１３８とセパレータ１３０との間に位置するか否かに関わらず、対向電極電流コレクタ１４０からの電流を電極活物質層１３８の表面に沿って流すことでより均一なキャリアイオンの輸送を容易にし得る。これは順に、キャリアイオンのより均一なインサーションおよび抽出を促進し、それによってサイクル中の対向電極活物質層１３８における応力を低減することができる。対向電極電流コレクタ１４０は、セパレータ１３０に対向する対向電極活物質層１３８の表面に電流を流すため、対向電極活物質層１３８のキャリアイオンに対する反応性は、キャリアイオン濃度が最大となる箇所で、最大となるであろう。
【０１３９】
対向電極電流コレクタ１４０は、イオン伝導性および導電性を双方有するイオン透過性導体材料を含む。換言すると、対向電極電流コレクタ１４０は、電気化学的積層体または電極アセンブリ１０６において、イオン透過性導体層の一方の側に最も隣接する対向電極活物質層１３８と、対向電極電流コレクタ１４０の他方の側に最も隣接するセパレータ層１３０との間のキャリアイオンの移動を容易にするキャリアイオンのための厚さ、電気伝導度、イオン導電性を有する。相対的な基準として、対向電極電流コレクタ１４０は、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、そのイオン伝導率より大きい導電率を有する。例えば、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００００：１である。
【０１４０】
一実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合（例えば、二次電池１０２が充電または放電している場合）、対向電極電流コレクタ１４０は、隣接するセパレータ層１３０のイオン伝導率に匹敵するイオン伝導率を有する。例えば一実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０は、セパレータ層１３０のイオン伝導率の少なくとも５０％（すなわち、それぞれ０．５：１の比）である（キャリアイオンについての）イオン伝導率を有する。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１．２５：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１．５：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層１３０の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも２：１である。
【０１４１】
一実施形態では、対向電極電流コレクタ１４０はまた、対向電極活物質層１３８の導電率よりも実質的に大きい導電率を有する。例えば一実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の導電率と対向電極活物質層１３８の導電率との比は、少なくとも１００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の導電率と対向電極活物質層１３８の導電率との比は、少なくとも５００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の導電率と対向電極活物質層１３８の導電率との比は、少なくとも１０００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の導電率と対向電極活物質層１３８の導電率との比は、少なくとも５０００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイス１００にエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、対向電極電流コレクタ１４０の導電率と対向電極活物質層１３８の導電率との比は、少なくとも１００００：１である。
【０１４２】
ある実施形態における対向電極電流コレクタ層１４０の厚さ（すなわち、対向電極電流コレクタ層１４０がサンドイッチ状にされている間で、セパレータ１３０と、一実施形態では、アノード活物質層（例えば、対向電極活物質層１３８）との間の最短距離）は、層１４０の構成および電気化学的積層体の性能仕様に依存するであろう。一般的に、対向電極電流コレクタ層１４０がイオン透過性導体層である場合、それは少なくとも約３００オングストロームの厚さを有する。例えば、いくらかの実施形態では、約３００〜８００オングストロームの範囲の厚さを有していてもよい。しかしながら、より典型的には、約０．１マイクロメートルよりも大きい厚さを有する。一般的に、イオン透過性導体層は、約１００マイクロメートル以下の厚さを有するであろう。したがって、例えば一実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、約０．１〜約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。さらなる例として、いくらかの実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、約０．１〜約５マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。さらなる例として、いくらかの実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、約０．５〜約３マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。一般的に、対向電極電流コレクタ層１４０の厚さは、ほぼ均一であることが好ましい。例えば一実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、約２５％未満の厚さの不均一性を有することが好ましい。ある実施形態では、厚さのばらつきはさらに小さい。例えば、いくらかの実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、約２０％未満の厚さの不均一性を有する。さらなる例として、いくらかの実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、約１５％未満の厚さの不均一性を有する。いくらかの実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、約１０％未満の厚さの不均一性を有する。
【０１４３】
一実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、イオン透過性および電気伝導性に寄与する導電性構成要素およびイオン伝導性構成要素を含むイオン透過性導体層である。典型的には、導電性構成要素は、メッシュもしくはパターン化された表面、フィルムの形態における連続的な導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）、または連続的な導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）を含んで成る複合材料を含むであろう。さらに、イオン導電性構成要素は、典型的には細孔（例えば、メッシュの隙間、パターン化された金属もしくは金属合金含有材料層の間の空間、金属フィルムの細孔、またはキャリアイオンのための十分な拡散性を有する固体イオン伝導体）を含んで成るであろう。ある実施形態において、イオン透過性導体層は、堆積された多孔質材料、イオン輸送材料、イオン反応性材料、複合材料、または物理的に多孔質の材料を含む。多孔質の場合、例えば、イオン透過性導体層は、少なくとも約０．２５の空隙率を有してもよい。しかしながら、一般的には、空隙率は典型的には約０．９５を超えないであろう。より典型的には、イオン透過性導電体層が多孔性である場合、空隙率は約０．２５〜約０．８５の範囲であってもよい。いくらかの実施形態では、例えば、イオン透過性導体層が多孔質である場合、空隙率は、約０．３５〜約０．６５の範囲であってもよい。
【０１４４】
図７に示す実施形態では、対向電極電流コレクタ層１４０は、対向電極活物質層１３８の唯一のカソード電流コレクタである。換言すると、対向電極構造バックボーン１４１はカソード電流コレクタを含んでもよい。しかしながら、ある他の実施形態では、対向電極構造バックボーン１４１は、オプションとして、カソード電流コレクタを含まなくてもよい。
【０１４５】
一実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の各々は、それぞれ内側表面１０６０および１０６２と、Ｚ軸に沿って分離された対向する外側表面１０６４および１０６６とを含んでもよく、それによって、第１二次増大制限部１５８の高さＨ１５８および第２二次増大制限部１６０の高さＨ１６０が規定される。本開示の態様によれば、第１二次増大制限部１５８および／または第２二次増大制限部１６０のいずれかの高さをそれぞれ増加させることにより、制限部の剛性を増すことができるが、これは体積の増加を必要とし、したがって電極アセンブリ１０６および制限部のセット１０８を含むエネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２のエネルギー密度の低下を引き起こす場合がある。したがって、制限部１５８、１６０の厚さは、制限部の材料特性、電極１００の所定の膨張からの圧力を相殺するために必要な制限部強度、および他の要因にしたがって選択することができる。例えば一実施形態では、第１二次増大制限部高さＨ１５８および第２二次増大制限部高さＨ１６０はそれぞれ、高さＨＥＳの５０％未満であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、第１二次増大制限部高さＨ１５８および第２二次増大制限部高さＨ１６０はそれぞれ、高さＨＥＳの２５％未満であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、第１二次増大制限部高さＨ１５８および第２二次増大制限部高さＨ１６０はそれぞれ、高さＨＥＳの１０％未満であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、第１二次増大制限部高さＨ１５８および第２二次増大制限部高さＨ１６０はそれぞれ、高さＨＥＳの５％未満であってもよい。いくらかの実施形態では、第１二次増大制限部高さＨ１５８および第２二次増大制限部高さＨ１６０は異なっていてもよく、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれに使用される材料もまた、異なっていてもよい。
【０１４６】
ある実施形態では、内側表面１０６０および１０６２は、電極構造１１０の集合体および／または対向電極構造１１２の集合体を接着させることができる表面特徴を含むことができ、外側表面１０６４および１０６６は、複数の制限された電極アセンブリ１０６を積み重ねやすい（すなわち、図７内で暗示されるが、明確性のために示されてはいない）表面形状を有する。例えば一実施形態では、内側表面１０６０および１０６２、または外側表面１０６４および１０６６は平面であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、内側表面１０６０および１０６２、または外側表面１０６４および１０６６は、非平面であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、内側表面１０６０および１０６２、ならびに外側表面１０６４および１０６６は平面であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、内側表面１０６０および１０６２、ならびに外側表面１０６４および１０６６は、非平面であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、内側表面１０６０および１０６２、ならびに外側表面１０６４および１０６６は、実質的に平面であってもよい。
【０１４７】
本明細書に記載されているように、電極構造１１０および／または対向電極１１２として実施される少なくとも１つの二次接続部材１６６を内側表面１０６０および１０６２に固定するためのモードは、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびそれらの意図された用途に応じて変えてもよい。図７に示す例示態様のように、電極構造１１０の集合体（すなわち、図示するような電極電流コレクタ１３６）の頂部１０５２および底部１０５４、ならびに対向電極構造１１２の集合体（すなわち、電極電流コレクタ１４０）の頂部１０６８および底部１０７０は、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に固定されてもよい。同様に、第１一次増大制限部１５４の頂部１０７６および底部１０７８、ならびに第２一次増大制限部１５６の頂部１０８０および底部１０８２は、接着剤層１８２を介して第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に固定されてもよい。
【０１４８】
換言すると、図７に示す実施形態では、電極構造１１０の集合体の頂部１０５２および底部１０５４は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２の両方に効果的に合致する高さＨＥＳを含み、また平らな実施形態において、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に接着剤層１８２を介して固定されてもよい。さらに、対向電極構造１１２の集合体の頂部１０６８および底部１０７０は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部の内側表面１０６２の両方に効果的に合致する高さＨＣＥＳを含み、また平らな実施形態において、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に接着剤層１８２を介して固定されてもよい。
【０１４９】
さらに、別の例示的な実施形態では、電極バックボーン１３４の頂部１０５６および底部１０５８、ならびに対向電極バックボーン１４１の頂部１０７２および底部１０７４は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に、接着剤層１８２（図示せず）を介して固定してもよい。同様に、第１一次増大制限部１５４の頂部１０７６および底部１０７８、ならびに第２一次増大制限部１５６の頂部１０８０および底面１０８２は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大抑制部１６０の表面１０６２に、接着剤層１８２の層（この段落で記載した実施形態に関して図示せず）を介して固定されてもよい。換言すると、電極バックボーン１３４の頂部１０５６および底部１０５８は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２の両方を効果的に満たす高さＨＥＳＢを含み、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に、接着剤層１８２を介して固定されてもよい。さらに、対向電極バックボーン１４１の頂部１０７２および底部１０７４は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２の両方に効果的に合致する高さＨＣＥＳＢを含み、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に接着剤層１８２を介して固定されてもよい。
【０１５０】
したがって、一実施形態では、電極構造１１０および／もしくは対向電極構造１１２の集合体の少なくとも一部ならびに／またはセパレータ１３０は、１以上の二次接続部材１６６として機能して、二次増大制限システム１５２において互いに第１二次増大制限部１５８、第２二次増大制限部１６０をそれぞれ接続し、それによって、サイクル中の電極アセンブリ１０６の増大を抑制するコンパクトで空間効率の良い制限システムを供する。一実施形態によれば、充放電サイクルに伴って体積が膨脹する電極構造１１０および／もしくは対向電極構造１１２の任意の部分を除いて、電極構造１１０および／もしくは対向電極構造１１２ならびに／またはセパレータ１３０は、１以上の二次接続部材１６６として機能することができる。すなわち、電極アセンブリ１０６における体積変化の原因である、電極構造１１０および／または対向電極構造１１２の部分（例えば、電極活物質１３２）は、典型的には、電極制限部のセット１０８の一部として機能しないであろう。一実施形態では、一次増大制限システム１５１の一部として供される第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６はそれぞれ、縦方向における増大をさらに抑制し、また二次増大制限システム１５２の第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ接続するように、二次接続部材１６６としても機能することができ、それによって、電極の増大／膨張の抑制のための協同的な相乗抑制システム（すなわち、電極制限部のセット１０８）を供する。
【０１５１】
[対向電極構造を介する接続]
図９Ａ〜図９Ｃを参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図９Ａ〜図９Ｃはそれぞれ、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。ここで、各第１一次増大制限部１５４および各第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に取り付けられてもよい。ある実施形態では、図９Ａ〜図９Ｃに示すように、非固定の電極構造１１０は、それらの頂部と第１二次増大制限部１５８との間、およびそれらの底部と第２二次増大制限部１６０との間に電極ギャップ１０８４を含んでもよい。換言すると、ある実施形態では、各電極構造１１０の頂部１０５２および底部１０５４はそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の間にギャップを有していてもよい。さらにある実施形態では、図９Ｃに示すように、電極構造１１０の頂部１０５２は、第１二次増大制限部１５８と接触していてもよいが、固定されていなくてもよく、電極構造１１０の底部１０５４は、第２二次増大抑制部１６０と接触していてもよいが、固定されていなくてもよく、または電極構造１１０の頂部１０５２は、第１二次増大抑制部１５８と接触していてもよいが、固定されていなくてもよく、電極構造１１０の底部１０５４は、第２二次増大制限部１６０（図示せず）にと接触していてもよいが、固定されていなくてもよい。
【０１５２】
より具体的には、一実施形態では、図９Ａに示すように、複数の対向電極バックボーン１４１は、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に固定されてもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極バックボーン１１２は、固定された対向電極バックボーン１４１に対して接着軸ＡＧの周りに対称パターンを含んでもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極バックボーン１４１は、固定された対向電極バックボーン１４１に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１５３】
１つの例示的な実施形態では、第１対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの対向電極バックボーン１４１を含んでもよく、２つの固定された対向電極バックボーン１４１は、１つの電極構造１１０の側面に位置する。したがって、第１対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。別の例示的な実施形態では、第２対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの対向電極バックボーン１４１を含んでもよく、２つの固定された対向電極バックボーン１４１は、２以上の電極構造１１０および１以上の非固定の対向電極バックボーン１４１の側面に位置する。したがって、第２対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な対称的取付けパターンユニットが考慮されている。
【０１５４】
１つの例示的な実施形態では、第１非対称取付けパターンまたはランダム取付けパターンは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２以上の対向電極バックボーン１４１を含んでもよく、２以上の固定された対向電極バックボーン１４１は、固定された対向電極バックボーン１４１Ａ、固定された対向電極バックボーン１４１Ｂ、固定された対向電極バックボーン１４１Ｃ、および固定された対向電極バックボーン１４１Ｄとして個々に称されてもよい。固定された対向電極バックボーン１４１Ａおよび固定された対向電極バックボーン１４１Ｂは（１＋ｘ）の電極構造１１０の側面に位置付けられ、固定された対向電極バックボーン１４１Ｂおよび固定された対向電極バックボーン１４１Ｃは（１＋ｙ）の電極構造１１０の側面に位置付けられ、固定された対向電極バックボーン１４１Ｃおよび固定された対向電極バックボーン１４１Ｄは（１＋ｚ）の電極構造１１０の側面に位置付けられ、ここで、固定された２つの対向電極バックボーン１４１Ａ〜１４１Ｄのいずれか２つの間の電極構造１１０の総量（すなわち、ｘ、ｙまたはｚ）は、等しくなく（すなわち、ｘ≠ｙ≠ｚ）、非固定の対向電極バックボーン１４１によってさらに分離されてもよい。換言すると、任意の数の対向電極バックボーン１４１が、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定されてもよく、それによって、いずれか２つの固定された対向電極バックボーン１４１の間に、非固定の対向電極バックボーン１４１によって分離された任意の等しくない数の電極構造１１０を含んでもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な非対称またはランダムな取付けパターンが考慮されている。
【０１５５】
より具体的には、一実施形態では、図９Ｂに示すように、複数の対向電極電流コレクタ１４０は、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に固定されてもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された複数の対向電極電流コレクタ１４０は、固定された対向電極電流コレクタ１４０に対して接着軸ＡＧの周りに対称パターンを含んでもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極電流コレクタ１４０は、固定された対向電極電流コレクタ１４０に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１５６】
１つの例示的な実施形態では、第１対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの対向電極電流コネクタ１４０を含んでもよく、２つの固定された対向電極電流コネクタ１４０は、１つの電極構造１１０の側面に位置する。したがって、第１対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。別の例示的な実施形態では、第２対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの対向電極電流コネクタ１４０を含んでもよく、２つの固定された対向電極電流コネクタ１４０は、２以上の電極構造１１０および１以上の非固定の対向電極電流コネクタ１４０の側面に位置する。したがって、第２対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な対称的取付けパターンユニットが考慮されている。
【０１５７】
１つの例示的な実施形態では、第１非対称取付けパターンまたはランダム取付けパターンは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２以上の対向電極電流コネクタ１４０を含んでもよく、２以上の固定された対向電極電流コネクタ１４０は、固定された対向電極電流コネクタ１４０Ａ、固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｂ、固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｃ、および固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｄとして個々に称されてもよい。固定された対向電極電流コネクタ１４０Ａおよび固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｂは（１＋ｘ）の電極構造１１０の側面に位置付けられ、固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｂおよび固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｃは（１＋ｙ）の電極構造１１０の側面に位置付けられ、固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｃおよび固定された対向電極電流コネクタ１４０Ｄは（１＋ｚ）の電極構造１１０の側面に位置付けられ、ここで、固定された２つの対向電極電流コネクタ１４０Ａ〜１４０Ｄのいずれか２つの間の電極構造１１０の総量（すなわち、ｘ、ｙまたはｚ）は、等しくなく（すなわち、ｘ≠ｙ≠ｚ）、非固定の対向電極電流コネクタ１４０によってさらに分離されてもよい。換言すると、任意の数の対向電極電流コネクタ１４０が、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定されてもよく、それによって、いずれか２つの固定された対向電極電流コネクタ１４０の間に、非固定の対向電極電流コネクタ１４０によって分離された任意の等しくない数の電極構造１１０を含んでもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な非対称またはランダムな取付けパターンが考慮されている。
【０１５８】
図１０を参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。上述のような積層方向Ｄの指定は、Ｙ軸と平行である。より具体的には、図１０は、上述のように、接着剤１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１６６を有する、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。さらに、一実施形態では、接着剤１８２を介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極電流コレクタ１４０が示されている。より具体的には、複数の対向電極電流コレクタ１４０は、球根形状またはドッグボーン形状の断面を含んでもよい。換言すると、対向電極電流コレクタ１４０は、対向電極バックボーン１４１の頂部１０７２と底部１０７４との間の中間付近での電極電流コレクタ１４０の幅に対して、対向電極バックボーン１４１の頂部１０７２および底部１０７４付近で電極電流コレクタ１４０の幅を大きくしてもよい。すなわち、電流コレクタ１４０の頂部に向かう対向電極電流コレクタ１４０の球根状の断面は、対向電極電流コレクタ１４０の中央に向かってテーパー状であり、再び増加して対向電極電流コレクタ１４０の底部に向けて球根状の断面を供する。したがって、接着剤１８２の塗布は、上述のように、対向電極電流コレクタ１４０の球根部分またはドッグボーン部分を囲んでもよく、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ対向電極電流コレクタ１４０を固定してもよい。この実施形態では、球根形状またはドッグボーン形状の対向電極電流コレクタ１４０は、本明細書に記載の他の実施形態と比較して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０へのそれぞれの取り付け強度を高めることができる。図１０にも、上述した対応する電極ギャップ１０８４とセパレータ１３０とを有する電極構造１１０が示されている。また、本実施形態において、複数の対向電極電流コレクタ１４０は、上述のように、対称パターンまたは非対称パターンで固定されていてもよい。さらにこの実施形態では、電極構造１１０は、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ接触していてもよいが、それらに固定されていなくてもよい。
【０１５９】
接着剤１８２を介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ対向電極構造１１２を固定するための別のモードは、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２内にノッチを使用することを含む。図１１Ａ〜図１１Ｃを参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０および上述のような積層方向Ｄの指定は、Ｙ軸と平行である。より具体的には、図１１Ａ〜図１１Ｃは、図１のＡ−Ａ’線に沿ったそれぞれの断面を示す。ここで、各第１一次増大制限部１５４および各第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定されてもよい。ある実施形態では、図１１Ａ〜１１Ｃを参照すると、非固定の電極構造１１０は、詳細に上記記載したように、それらの頂部と第１二次増大制限部１５８との間、およびそれらの底部と第２二次増大制限部１６０との間に電極ギャップ１０８４を含んでもよい。
【０１６０】
より具体的には、一実施形態では、図１１Ａに示すように、複数の対向電極バックボーン１４１を、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２にノッチ１０６０ａおよび１０６２ａならびに接着剤層１８２を介して固定してもよい。したがって、いくらかの実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａを介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極バックボーン１４１は、上述のように、固定された対向電極バックボーン１４１に対して接着軸ＡＧの周りに対称的なパターンを含んでもよい。ある実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａを介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極バックボーン１４１は、固定された対向電極バックボーン１４１に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１６１】
ある実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ深さを有してもよい。例えば一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの２５％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの５０％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの７５％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの９０％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。換言すると、複数の対向電極バックボーン１４１の各部材は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０と第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２との両方に効果的に合流して延在する高さＨＣＥＳＢを含んでもよく、ノッチの実施形態において、接着剤１８２を介して、第１二次増大制限部１５８のノッチ１０６０ａに、および第２二次増大制限部１６０のノッチ１０６２ａに固定してもよい。
【０１６２】
さらに、図１１Ａ〜図１１Ｃはまた、ノッチの実施形態において、複数の対向電極バックボーン１４１を固定するための異なる実施形態を示す。例えば、図１１Ａに示す一実施形態では、複数の対向電極バックボーン１４１は、対向電極バックボーン頂部１０７２および対向電極バックボーン底部１０７４を介して接着剤１８２で接着されてもよい。さらなる例として、図１１Ｂに示される一実施形態では、複数の対向電極バックボーン１４１は、対向電極バックボーン１４１の側面を介して接着剤１８２で接着されてもよい。さらなる例として、図１１Ｃに示される一実施形態では、複数の対向電極バックボーン１４１は、対向電極バックボーン１４１の頂部１０７２、底部１０７４、および側面を介して接着剤１８２で接着されてもよい。
【０１６３】
さらに、対向電極構造１１２を第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ接着剤１８２を介して固定するための別のモードはまた、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２内にノッチ１０６０ａおよび１０６２ａを使用することを含む。図１２Ａ〜図１２Ｃを参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図１２Ａ〜図１２Ｃはそれぞれ、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。ここで、各第１一次増大制限部１５４および各第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に取り付けられてもよい。ある実施形態では、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、上記詳細に記載したように、非固定の電極構造１１０は、それらの頂部１０５２と第１二次増大制限部１５８との間、およびそれらの底部１０５４と第２二次増大制限部１６０との間に電極ギャップ１０８４を含んでもよい。
【０１６４】
より具体的には、一実施形態では、図１２Ａに示すように、複数の対向電極電流コレクタ１４０を、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２にノッチ１０６０ａおよび１０６２ａならびに接着剤層１８２を介して固定してもよい。したがって、いくらかの実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａを介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極電流コレクタ１４０は、上述のように、固定された対向電極電流コレクタ１４０に対して接着軸ＡＧの周りに対称的なパターンを含んでもよい。ある実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａを介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極電流コレクタ１４０は、固定された対向電極電流コレクタ１４０に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１６５】
ある実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ深さを有してもよい。例えば一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの２５％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの５０％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの７５％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの９０％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。換言すると、複数の対向電極電流コレクタ１４０の各部材は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０と第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２との両方に効果的に合流して延在してよく（上述のような高さＨＣＥＳＢと類似する）、ノッチの実施形態において、接着剤１８２を介して、第１二次増大制限部１５８のノッチ１０６０ａに、および第２二次増大制限部１６０のノッチ１０６２ａに固定してもよい。
【０１６６】
さらに、図１２Ａ〜図１２Ｃはまた、ノッチの実施形態において、複数の対向電極電流コレクタ１４０を固定するための異なる実施形態を示す。例えば、図１２Ａに示す一実施形態では、複数の対向電極電流コレクタ１４０は、対向電極電流コレクタ頂部１４８６および対向電極電流コレクタ底部１４８８を介して接着剤１８２で接着されてもよい。さらなる例として、図１２Ｂに示される一実施形態では、複数の対向電極電流コレクタ１４０は、対向電極電流コレクタ１４０の側面を介して接着剤１８２で接着されてもよい。さらなる例として、図１２Ｃに示される一実施形態では、複数の対向電極電流コレクタ１４０は、対向電極電流コレクタ１４０の頂部１４８６、底部１４８８、および側面を介して接着剤１８２で接着されてもよい。
【０１６７】
ある実施形態では、複数の対向電極バックボーン１４１または複数の対向電極電流コレクタ１４０を、インターロック接続（interlocking connection）の態様による、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の各々におけるスロットを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定させてもよい。図１３Ａ〜図１３Ｃおよび図１４を参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図１３Ａ〜図１３Ｃおよび図１４はそれぞれ、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。ここで、各第１一次増大制限部１５４および各第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に取り付けられてもよい。ある実施形態では、図１３Ａ〜図１３Ｃおよび図１４に示すように、上記詳細に記載したように、非固定の電極構造１１０は、それらの頂部１０５２と第１二次増大制限部１５８との間、およびそれらの底部１０５４と第２二次増大制限部１６０との間に電極ギャップ１０８４を含んでもよい。
【０１６８】
より具体的には、図１に示す一実施形態では、図１３Ａに示すように、複数の対向電極バックボーン１４１を、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂ、ならびに接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定してもよい。したがって、ある実施形態では、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極バックボーン１４１は、上述のように、固定された対向電極バックボーン１４１に対して接着軸ＡＧの周りに対称的なパターンを含んでもよい。ある実施形態では、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極バックボーン１４１は、接着された対向電極バックボーン１４１に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１６９】
ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれにおけるスロット１０６０ｂおよび１０６２ｂは、インターロックされた態様における複数の対向電極バックボーン１４１を受けるように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ通って延在してもよい。換言すると、複数の対向電極バックボーン１４１は、上述のようなスロット１０６０ｂを介する第１二次増大制限部高さＨ１５８と、上述のようなスロット１０６２ｂを介する第２二次増大制限部高さＨ１６０との両方を完全に通って合流して延在する高さＨＣＥＳＢを含み、それによって、インターロックされた態様における、第１二次増大制限部１５８と第２二次増大制限部１６０との両方とをインターロックする。いくらかの実施形態では、接着剤１８２を使用して、複数の対向電極バックボーン１４１の側面とスロット１０６０ｂ、１０６２ｂのそれぞれとの間のインターロック接続を固定または強化してもよい。
【０１７０】
より具体的には、図１３Ｂ〜図１３Ｃに示すように、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂは、アスペクト比によって特徴付けられてもよい。例えば、ある実施形態では、図１３Ｂに示すように、スロット１０６０ｂは、対向電極バックボーン１４１の頂部１０７２と第１二次増大制限部１５８の外側表面１０６４との間の距離として定義される第１寸法Ｓ１、および上述のように、対向電極バックボーン１４１の２つの側面間の距離として定義される第２寸法Ｓ２を含んでもよい。したがって、例えば一実施形態では、Ｓ１は、上述した二次増大制限部高さＨ１５８およびＨ１６０と同じおよび／または類似の寸法であってもよく、これは、対向電極構造高さＨＣＥＳに関連して選択された高さを有してもよい。例えば一実施形態では、Ｓ１は対向電極高さＨＣＥＳの５０％未満であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、Ｓ１は対向電極高さの２５％未満であってもよい。さらに一実施形態では、Ｓ１は対向電極高さＨＣＥＳの１０％未満、例えば対向電極高さＨＣＥＳの５％未満であってもよい。したがって、０．０５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の対向電極高さＨＣＥＳの場合、Ｓ１は０．０２５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲の値を有することができる。さらに、一実施形態では、Ｓ２は少なくとも１マイクロメートルであってもよい。さらなる例として、一実施形態では、Ｓ２は一般的に５００マイクロメートルを超えなくてもよい。さらなる例として、一実施形態では、Ｓ２は１〜約５０マイクロメートルの範囲内であってもよい。このように、例えば一実施形態では、アスペクト比Ｓ１：Ｓ２は、０．０５〜５００の範囲であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、アスペクト比Ｓ１：Ｓ２は、０．５〜１００の範囲であってもよい。
【０１７１】
また、図１３Ｃに示すように、スロット１０６２ｂは、対向電極バックボーン１４１の底部１０７４と第２二次増大制限部１６０の外側表面１０６６との間の距離として規定される第１寸法Ｓ３、上述のように、対向電極バックボーン１４１の２つの側面間の距離として定義される第２寸法Ｓ４を含んでもよい。一実施形態では、Ｓ３は、上述した二次増大制限部高さＨ１５８およびＨ１６０と同じおよび／または類似の寸法であってもよく、これは、対向電極構造高さＨＣＥＳに関連して選択された高さを有してもよい。例えば一実施形態では、Ｓ３は対向電極高さＨＣＥＳの５０％未満であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、Ｓ３は対向電極高さの２５％未満であってもよい。さらに一実施形態では、Ｓ３は対向電極高さＨＣＥＳの１０％未満、例えば対向電極高さＨＣＥＳの５％未満であってもよい。さらに、一実施形態では、Ｓ４は少なくとも１マイクロメートルであってもよい。さらなる例として、一実施形態では、Ｓ４は一般的に５００マイクロメートルを超えなくてもよい。さらなる例として、一実施形態では、Ｓ４は１〜約５０マイクロメートルの範囲内であってもよい。このように、例えば一実施形態では、アスペクト比Ｓ３：Ｓ４は、０．０５〜５００の範囲であってもよい。さらなる例として、一実施形態では、アスペクト比Ｓ３：Ｓ４は、０．５〜１００の範囲であってもよい。
【０１７２】
図１４を参照すると、別の実施形態では、複数の対向電極電流コネクタ１４０を、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂ、ならびに接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定してもよい。したがって、ある実施形態では、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極電流コネクタ１４０は、上述のように、固定された対向電極電流コネクタ１４０に対して接着軸ＡＧの周りに対称的なパターンを含んでもよい。ある実施形態では、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の対向電極電流コネクタ１４０は、接着された対向電極電流コネクタ１４０に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１７３】
ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれにおけるスロット１０６０ｂおよび１０６２ｂは、インターロックされた態様における複数の対向電極電流コネクタ１４０を受けるように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ通って延在してもよい。換言すると、複数の対向電極電流コネクタ１４０は、第１二次増大制限部１５８と第２二次増大制限部１６０（上述の高さＨＣＥＳＢに類似）との両方を完全に通って効果的に合流して延在してもよく、別のインターロックされた態様では接着剤１８２を介してスロット１０６０ｂおよび１０６２ｂに固定されてもよい。
【０１７４】
[電極構造を介した接続]
以下に記載する代替実施形態では、電極構造１１０は、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ独立して固定されてもよい。図１５Ａ〜１５Ｂを参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図１５Ａ〜図１５Ｃはそれぞれ、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。ここで、各第１一次増大制限部１５４および各第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に取り付けられてもよい。ある実施形態では、図１５Ａ〜図１５Ｃに示すように、上記詳細に記載したように、非固定の対向電極構造１１２は、それらの頂部１０６８と第１二次増大制限部１５８との間、およびそれらの底部１０７０と第２二次増大制限部１６０との間に対向電極ギャップ１０８６を含んでもよい。換言すると、ある実施形態では、各対向電極構造１１２の頂部１０６８および底部１０７０は、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の間にギャップ１０８６をそれぞれ有してもよい。さらに、ある実施形態では、図１５Ａ〜図１５Ｂに示すように、対向電極構造１１２の頂部１０６８は、第１二次増大制限部１５８と接触していてもよいが、固定されていなくてもよい。対向電極構造１１２の底部１０７０は、第２二次増大抑制部１６０と接触していてもよいが、固定されていなくてもよい。または、対向電極構造１１２の頂部１０６８は、第１二次増大抑制部１５８および対向電極の底部１０７０と接触していてもよいが、固定されていなくてもよく、対向電極構造１１２の底部１０７０は、第２二次増大抑制部１６０と接触していてもよいが、固定されていなくてもよい（図示せず）。
【０１７５】
より具体的には、一実施形態では、図１５Ａに示すように、複数の電極バックボーン１３４を、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に、接着剤層１８２を介して取り付けてもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の電極バックボーン１３４は、固定された電極バックボーン１３４に対して接着軸ＡＧの周りに対称的なパターンを含んでもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の電極バックボーン１３４は、固定された電極バックボーン１３４に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１７６】
１つの例示的な実施形態では、第１対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの電極バックボーン１３４を含んでもよく、２つの固定された電極バックボーン１３４は、１つの対向電極構造１１２の側面に位置する。したがって、第１対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。別の例示的な実施形態では、第２対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの電極バックボーン１３４を含んでもよく、２つの固定された電極バックボーン１３４は、２以上の対向電極構造１１２および１以上の非固定の電極バックボーン１３４の側面に位置する。したがって、第２対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な対称的取付けパターンユニットが考慮されている。
【０１７７】
１つの例示的な実施形態では、第１非対称取付けパターンまたはランダム取付けパターンは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２以上の電極バックボーン１３４を含んでもよく、２以上の固定された電極バックボーン１３４は、固定された電極バックボーン１３４Ａ、固定された電極バックボーン１３４Ｂ、固定された電極バックボーン１３４Ｃ、および固定された電極バックボーン１３４Ｄとして個々に称されてもよい。固定された電極バックボーン１３４Ａおよび固定された電極バックボーン１３４Ｂは（１＋ｘ）の対向電極構造１１２の側面に位置付けられ、固定された電極バックボーン１３４Ｂおよび固定された電極バックボーン１３４Ｃは（１＋ｙ）の対向電極構造１１２の側面に位置付けられ、固定された電極バックボーン１３４Ｃおよび固定された電極バックボーン１３４Ｄは（１＋ｚ）の対向電極構造１１２の側面に位置付けられ、ここで、固定された２つの電極バックボーン１３４Ａ〜１３４Ｄのいずれか２つの間の対向電極構造１１２の総量（すなわち、ｘ、ｙまたはｚ）は、等しくなく（すなわち、ｘ≠ｙ≠ｚ）、非固定の電極バックボーン１３４によってさらに分離されてもよい。換言すると、任意の数の電極バックボーン１３４が、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定されてもよく、それによって、いずれか２つの固定された電極バックボーン１３４の間に、非固定の電極バックボーン１３４によって分離された任意の等しくない数の対向電極構造１１２を含んでもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な非対称またはランダムな取付けパターンが考慮されている。
【０１７８】
より具体的には、一実施形態では、図１５Ｂに示すように、複数の電極電流コレクタ１３６は、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２に固定されてもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された複数の電極電流コレクタ１３６は、固定された電極電流コレクタ１３６に対して接着軸ＡＧの周りに対称パターンを含んでもよい。ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の電極電流コレクタ１３６は、固定された電極電流コレクタ１３６に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１７９】
１つの例示的な実施形態では、第１対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの電極電流コネクタ１３６を含んでもよく、２つの固定された電極電流コネクタ１３６は、１つの対向電極構造１１２の側面に位置する。したがって、第１対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。別の例示的な実施形態では、第２対称的取付けパターンユニットは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２つの電極電流コネクタ１３６を含んでもよく、２つの固定された電極電流コネクタ１３６は、２以上の対向電極構造１１２および１以上の非固定の電極電流コネクタ１３６の側面に位置する。したがって、第２対称的取付けパターンユニットは、必要に応じて、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２およびその用途に応じて、積層方向Ｄに沿って繰り返してもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な対称的取付けパターンユニットが考慮されている。
【０１８０】
１つの例示的な実施形態では、第１非対称取付けパターンまたはランダム取付けパターンは、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定された２以上の電極電流コネクタ１３６を含んでもよく、２以上の固定された電極電流コネクタ１３６は、固定された電極電流コネクタ１３６Ａ、固定された電極電流コネクタ１３６Ｂ、固定された電極電流コネクタ１３６Ｃ、および固定された電極電流コネクタ１３６Ｄとして個々に称されてもよい。固定された電極電流コネクタ１３６Ａおよび固定された電極電流コネクタ１３６Ｂは（１＋ｘ）の対向電極構造１１２の側面に位置付けられ、固定された電極電流コネクタ１３６Ｂおよび固定された電極電流コネクタ１３６Ｃは（１＋ｙ）の対向電極構造１１２の側面に位置付けられ、固定された電極電流コネクタ１３６Ｃおよび固定された電極電流コネクタ１３６Ｄは（１＋ｚ）の対向電極構造１１２の側面に位置付けられ、ここで、固定された２つの電極電流コネクタ１３６Ａ〜１３６Ｄのいずれか２つの間の対向電極構造１１２の総量（すなわち、ｘ、ｙまたはｚ）は、等しくなく（すなわち、ｘ≠ｙ≠ｚ）、非固定の電極電流コネクタ１３６によってさらに分離されてもよい。換言すると、任意の数の電極電流コネクタ１３６が、上述のように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定されてもよく、それによって、いずれか２つの固定された電極電流コネクタ１３６の間に、非固定の電極電流コネクタ１３６によって分離された任意の等しくない数の対向電極構造１１２を含んでもよい。当業者には理解されるように、他の例示的な非対称またはランダムな取付けパターンが考慮されている。
【０１８１】
電極構造１１０を第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ接着剤１８２を介して固定するための別のモードは、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２内にノッチ１０６０ａおよび１０６２ａを使用することを含む。図１６Ａ〜図１６Ｃを参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図１６Ａ〜図１６Ｃはそれぞれ、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。ここで、各第１一次増大制限部１５４および各第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に取り付けられてもよい。ある実施形態では、図１６Ａ〜図１６Ｃに示すように、上記詳細に記載したように、非固定の対向電極構造１１２は、それらの頂部１０６８と第１二次増大制限部１５８との間、およびそれらの底部１０７０と第２二次増大制限部１６０との間に電極ギャップ１０８６を含んでもよい。
【０１８２】
より具体的には、一実施形態では、図１６Ａに示すように、複数の電極電流コレクタ１３６を、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０および第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２にノッチ１０６０ａおよび１０６２ａならびに接着剤層１８２を介して固定してもよい。したがって、いくらかの実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａを介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の電極電流コレクタ１３６は、上述のように、固定された電極電流コレクタ１３６に対して接着軸ＡＧの周りに対称的なパターンを含んでもよい。ある実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａを介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の電極電流コレクタ１３６は、固定された電極電流コレクタ１３６に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１８３】
ある実施形態では、ノッチ１０６０ａ、１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ深さを有してもよい。例えば一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの２５％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの５０％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの７５％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。さらなる例として、一実施形態では、ノッチ１０６０ａまたは１０６２ａは、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０内にそれぞれ、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の高さの９０％の深さを有していてもよい（すなわち、この実施形態における第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さは、上述のようにＨ１５８およびＨ１６０に類似し得る）。換言すると、複数の電極電流コレクタ１３６の各部材は、第１二次増大制限部１５８の内側表面１０６０と第２二次増大制限部１６０の内側表面１０６２との両方に効果的に合流して延在してよく（上述のような高さＨＣＥＳＢと類似する）、ノッチの実施形態において、接着剤１８２を介して、第１二次増大制限部１５８のノッチ１０６０ａに、および第２二次増大制限部１６０のノッチ１０６２ａに固定してもよい。
【０１８４】
さらに、図１６Ａ〜図１６Ｃはまた、ノッチの実施形態において、複数の電極電流コレクタ１３６を固定するための異なる実施形態を示す。例えば、図１６Ａに示す一実施形態では、複数の電極電流コレクタ１３６は、電極電流コレクタ頂部１８９２および電極電流コレクタ底部１８９４を介して接着剤１８２で接着されてもよい。さらなる例として、図１６Ｂに示される一実施形態では、複数の電極電流コレクタ１３６は、電極電流コレクタ１３６の側面を介して接着剤１８２で接着されてもよい。さらなる例として、図１６Ｃに示される一実施形態では、複数の電極電流コレクタ１３６は、電極電流コレクタ１３６の頂部１８９２、底部１８９４、および側面を介して接着剤１８２で接着されてもよい。
【０１８５】
ある実施形態では、複数の電極電流コレクタ１３６を、インターロック接続の態様による、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の各々におけるスロット１０６０ｂ、１０６２ｂを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定させてもよい。図１７を参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図１７は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。ここで、各第１一次増大制限部１５４および各第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に取り付けられてもよい。ある実施形態では、図１７に示すように、上記詳細に記載したように、非固定の対向電極構造１１２は、それらの頂部１０６８と第１二次増大制限部１５８との間、およびそれらの底部１０７０と第２二次増大制限部１６０との間に電極ギャップ１０８６を含んでもよい。
【０１８６】
より具体的には、図１に示す一実施形態では、図１７に示すように、複数の電極電流コレクタ１３６を、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂ、ならびに接着剤層１８２を介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に固定してもよい。したがって、ある実施形態では、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の電極電流コレクタ１３６は、上述のように、固定された電極電流コレクタ１３６に対して接着軸ＡＧの周りに対称的なパターンを含んでもよい。ある実施形態では、スロット１０６０ｂおよび１０６２ｂを介して、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０にそれぞれ固定された複数の電極電流コレクタ１３６は、接着された電極電流コレクタ１３６に対して接着軸ＡＧの周りに非対称パターンまたはランダムパターンを含んでもよい。
【０１８７】
ある実施形態では、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれにおけるスロット１０６０ｂおよび１０６２ｂは、インターロックされた態様における複数の電極電流コレクタ１３６を受けるように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をそれぞれ通って延在してもよい。換言すると、複数の電極電流コレクタ１３６は、第１二次増大制限部１５８と第２二次増大制限部１６０との両方に効果的に合流して延在してよく（上述のような高さＨＣＥＳＢと類似する）、インターロックされた態様における、接着剤１８２を介して、スロット１０６０ｂおよびスロット１０６２ｂに固定してもよい。
【０１８８】
[一次増大制限部による接続]
別の実施形態では、制限された電極アセンブリ１０６は、二次接続部材１６６がそれぞれ第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を含む電極制限部のセット１０８を含んでもよく、さらに上述したように、縦方向（すなわち、Ｙ軸に沿った方向）および／または積層方向Ｄ、ならびに縦方向（すなわち、Ｚ軸に沿った方向）の両方において電極アセンブリ１０６の増大を同時に制限する。図１８Ａ〜図１８Ｂを参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図１８Ａ〜図１８Ｂはそれぞれ、図１における、一次増大制限システム１５１の一実施形態および二次増大制限システム１５２の一実施形態の両方を含む電極制限部のセット１０８のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。一次増大制限システム１５１は、上述したような第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６と、上述したような第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４とを含む。二次増大制限システム１５２は、第１二次増大制限部１５８と、第２二次増大制限部１６０と、第１一次増大制限部１５４および／または第２一次増大制限部１５６として具体化される二次接続部材１６６とを含む。したがって、この実施形態では、二次接続部材１６６、第１一次増大制限部１５４および／または第２一次増大制限部１５６は、交換可能であると理解することができる。さらに、セパレータ１３０は、二次接続部材１６６の一部を形成することもできる。さらに、この実施形態では、第１一次接続部材１６２および第１二次増大制限部１５８は、上述のように交換可能である。さらに、この実施形態では、第２一次接続部材１６４および第２二次増大制限部１６０は、上述のように交換可能である。
【０１８９】
第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６は、上述のように、接着剤層１８２を介して第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に取り付けられてもよい。換言すると、図１８Ａ〜図１８Ｂに示す実施態様において、電極制限部のセット１０８は、ハイブリッド化された実施形態における第１二次増大制限部１５８であり得る第１一次接続部材１６２と、ハイブリッド化された実施形態における第２二次増大制限部１６０であり得る第２一次接続部材１６４とを含む。このように、第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４のそれぞれは、縦方向における増大を抑制する場合に張力がかかり得、垂直方向における増大を抑制する場合に第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０（すなわち、圧縮部材）として機能し得る。
【０１９０】
より具体的には、一実施形態では、図１８Ａに示すように、非固定の電極構造１１０および非固定の対向電極構造１１２８は、それらの各頂部（すなわち、１０５２および１０６８）の間の、対応する電極ギャップ１０８４および対応する対向電極ギャップ１０８６、ならびに第２二次増大制限部１５８、およびそれぞれの各底部（すなわち、１０５４および１０７０）の間と、第２二次増大制限部１６０とを含む。
【０１９１】
より具体的には、一実施形態では、図１８Ｂに示すように、電極制限部のセット１０８は、ハイブリッド化された第１二次増大制限部１５８  ／第１一次接続部材１６２およびハイブリッド化された第２二次増大制限部１６０  ／第２一次接続部材１６４の両方に隣接する第２セパレータ１３０ａをさらに含む。
【０１９２】
[結合された制限システム（Fused Constraint System）]
いくらかの実施形態では、電極制限部のセット１０８を共に結合してもよい。例えば一実施形態では、一次増大制限システム１５１を二次増大制限システム１５２と結合させることができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制限システム１５２は、一次増大制限システム１５１と結合してもよい。換言すると、一次増大制限システム１５１（例えば、それぞれ第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６）の態様は、ユニボディタイプのシステムにおいて、二次増大制限システム１５２（例えば、それぞれ第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０）と併存してもよい。図１９を参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、縦軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する参照用の直交座標系が示されている。Ｘ軸は、ページの平面から出てくるように向けられている。セパレータ１３０、および積層方向Ｄの指定は、上述のようにＹ軸と平行に配置されている。より具体的には、図１９は、図１における、二次増大制限システム１５２の一実施形態と結合された一次増大制限システム１５１の一実施形態を含む結合された電極制限部１０８のＡ−Ａ’線に沿った断面を示す。
【０１９３】
図１９にさらに示す一実施形態は、電極活物質層１３２および電極電流コレクタ１３６を有する電極集合体１１０の部材である。同様に、図１９に示す一実施形態は、対向電極活物質層１３８と対向電極電流コレクタ１４０とを有する対向電極集合体１１２の部材である。例示を容易にするために、電極集合体１１０の２つの部材および対向電極集合体１１２の３つの部材のみが示されている。本明細書の本発明の趣旨を使用するエネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２は、エネルギー貯蔵デバイス１００または二次電池１０２の用途に応じて、電極構造１１０および対向電極１１２の集合体の付加的な部材を含んでもよい。より具体的には、図１９の結合された実施形態に示すように、二次接続部材１６６は、上述したように、それぞれ電極バックボーン１３４および／または対向電極バックボーン１４１として具体化されてもよいが、上述のように，第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０のそれぞれに、それぞれ結合されてもよい。同様に、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６は、それぞれ第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０に結合されてもよく、それによって、最終的に結合された、またはユニボディの制限部１０８を形成する。
【０１９４】
[二次電池]
図２０を参照すると、本開示の複数の電極制限部のセット１０８ａを有する二次電池１０２の一実施形態の分解図が示されている。二次電池１０２は、電池エンクロージャ１０４と、電池エンクロージャ１０４内の電極アセンブリのセット１０６ａとを含み、電極アセンブリ１０６のそれぞれは、第１縦方向端面１１６、対向する第２縦方向端面１１８（すなわち、図示の直交座標系のＹ軸に沿った縦方向端面１１６から分離した端面）を含む。各電極アセンブリ１０６は、各電極アセンブリ１０６内で互いに対して積層方向Ｄに積み重ねられた、電極構造１１０の集合体と、対向電極構造１１２の集合体とを含む。換言すると、電極構造１１０および対向電極構造１１２の集合体は、第１縦方向端面１１６と第２縦方向端面１１８との間で積層方向Ｄに形成される連続した、交互に連続された電極構造１１０および対向電極１１２において配置される（例えば、図２Ａおよび図２０に示されているように、積層方向Ｄは、図示の直交座標系のＹ軸と平行である）。  さらに、個々の電極アセンブリ１０６内の積層方向Ｄは、セット１０６ａ内の電極アセンブリ１０６の集合体の積層方向（すなわち、電極アセンブリの積層方向）に対して垂直である。換言すると、電極アセンブリ１０６は、個々の電極アセンブリ１０６内の積層方向Ｄに垂直なセット１０６ａ内の方向において、互いに対して配置される（例えば、電極アセンブリの積層方向が、図示の直交座標系のＺ軸に対応する方向にあり、一方で、個々の電極アセンブリ１０６内の積層方向Ｄは、図示の直交座標系のＹ軸に対応する方向にある）。
【０１９５】
図２０に示された実施形態に示された電極アセンブリのセット１０６ａは、同じ大きさを有する個々の電極アセンブリ１０６を含むが、１以上の個々の電極アセンブリ１０６は、セット１０６ａにおける他の電極アセンブリ１０６よりも少なくとも１つのそれの寸法において異なるサイズを有してもよいか、代替的に有する。例えば一実施形態によれば、二次電池１０２に設けられたセット１０６ａを形成するために共に積み重ねられた電極アセンブリ１０６は、各アセンブリ１０６の縦方向（すなわち、積層方向Ｄ）に異なる最大幅ＷＥＡを有してもよい。別の実施形態によれば、二次電池１０２に設けられた積み重ねられたセット１０６ａを構成する電極アセンブリ１０６は、縦軸に直交する横軸に沿って異なる最大長さＬＥＡを有してもよい。さらなる例として、一実施形態では、二次電池１０２における電極アセンブリ１０６ａのセットを形成するために共に積み重ねられた各電極アセンブリ１０６は、電極アセンブリ１０６が共に積み重ねられて電極アセンブリのセット１０６ａを形成する方向に沿って減少するＬＥＡ×ＷＥＡの領域を供するように選択される、縦軸に沿った最大幅ＷＥＡと横軸に沿った最大長さＬＥＡとを有する。例えば、各電極アセンブリ１０６の最大幅ＷＥＡおよび最大長さＬＥＡは、アセンブリ１０６が積み重ねられる第１方向において、それに隣接する電極アセンブリ１０６の幅よりも小さくなり、それに対向する第２方向において、それに隣接する電極アセンブリ１０６の長さよりも大きくなるように選択されてもよく、それによって、ピラミッド形状における電極アセンブリのセット１０６ａを有する二次電池１０２を形成するように、電極アセンブリ１０６が共に積み重ねられる。あるいは、各電極アセンブリ１０６の最大長さＬＥＡおよび最大幅ＷＥＡは、積層された電極アセンブリ１０６ａのセットの異なる形状および／または構成を供するように選択することができる。１以上の電極アセンブリ１０６の最大垂直高さＨＥＡは、セット１０６ａにおける他のアセンブリ１０６とは異なるように、ならびに／または所定の形状および／もしくは構成を有する積層されたセット１０６ａを供するように選択されてもよい。
【０１９６】
タブ１９０、１９２は、電池エンクロージャ１０４から突出して、セット１０６ａの電極アセンブリ１０６とエネルギー供給源または消費源（図示せず）との間の電気的接続を供する。より具体的には、この実施形態では、タブ１９０は、タブ延長部１９１に（例えば、導電性接着剤を使用して）電気的に接続され、タブ延長部１９１は、電極アセンブリ１０６のそれぞれによって構成される電極構造１１０に電気的に接続される。同様に、タブ１９２は、タブ延長部１９３に（例えば、導電性接着剤を使用して）電気的に接続され、各電極アセンブリ１０６によって構成される対向電極１１２に電気的に接続される。
【０１９７】
図２０に示す実施形態における各電極アセンブリ１０６は、縦方向（すなわち、積層方向Ｄ）の増大を抑制するための関連する一次増大抑制システム１５１を有する。代替的に、一実施形態では、セット１０６ａを構成する複数の電極アセンブリ１０６は、一次増大制限システム１５１の少なくとも一部分を共有してもよい。図示の実施形態では、各一次増大制限システム１５１は、上述したように、それぞれ第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８に重なり得る第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６、ならびに、上述したように、側面１４２の重なり得る第１対向一次接続部材１６２および第２対向一次接続部材１６４を含む。第１対向一次接続部材１６２および第２対向一次接続部材１６４はそれぞれ、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６を互いに向かって引っ張るか、あるいは換言すると、電極アセンブリ１０６の縦方向における増大を抑制するのを補助し、一次増大制限部１５４、１５６は、対向する第１縦方向端面１１６および第２縦方向端面１１８にそれぞれ圧縮力または抑制力を加え得る。その結果、電池１０２の充電状態と放電状態との間の形成および／またはサイクル中に、電極アセンブリ１０６の縦方向の膨張が抑制される。さらに、一次増大制限システム１５１は、相互に互いに直交し、縦方向に直交する２つの方向（例えば、図示のように、直交座標系において、縦方向がＹ軸の方向に対応し、互いに直交し、縦方向に直交する２つの方向がＸ軸およびＺ軸の方向にそれぞれ対応する）のいずれかにおいて、縦方向（すなわち、積層方向Ｄ）で電極アセンブリ１０６に、電極アセンブリ１０６に維持される圧力を超える圧力を及ぼす。
【０１９８】
さらに、図２０に示される実施形態における各電極アセンブリ１０６は、垂直方向における増大（すなわち、垂直方向（すなわち、直交座標系におけるＺ軸に沿った方向）における電極アセンブリ１０６、電極１１０、および／または対向電極１１２の膨張）を抑制するための関連する二次増大抑制システム１５２を有する。あるいは、一実施形態では、セット１０６ａを構成する複数の電極アセンブリ１０６が、二次増大抑制システム１５２の少なくとも一部分を共有する。各二次増大制限システム１５２は、対応する側面１４２にそれぞれ重なり得る第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０と、より詳細に上述した少なくとも１つの二次接続部材１６６とを含む。二次接続部材１６６は、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０をお互いに向かって引っ張るか、あるいは別法として、より詳細に上述したように、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制するのを補助し、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０がそれぞれ、側面１４２に圧縮力または抑制力を加え得る。その結果、電池１０２の充電状態と放電状態との間の形成および／またはサイクル中に、電極アセンブリ１０６の垂直方向への膨張が抑制される。さらに、二次増大制限システム１５２は、相互に互いに直交し、縦方向に直交する２つの方向（例えば、図示のように、直交座標系において、垂直方向がＺ軸の方向に対応し、互いに直交し、縦方向に直交する２つの方向がＸ軸およびＹ軸の方向にそれぞれ対応する）のいずれかにおいて、垂直方向で（すなわち、直交座標系におけるＺ軸に平行に）電極アセンブリ１０６に、電極アセンブリ１０６に維持される圧力を超える圧力を及ぼす。
【０１９９】
さらに、図２０に示す実施形態の各電極アセンブリ１０６、より詳細に上述したように、縦方向および垂直方向における増大を抑制するために、関連する一次増大制限システム１５１および関連する二次増大制限システム１５２を有する。さらに、ある実施形態によれば、電極タブ１９０および／または対向電極タブ１９２、ならびにタブ延長部１９１、１９３は、三次増大抑制システム１５５の一部として機能することができる。例えば、ある実施形態では、タブ延長部１９１、１９３は、第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９などの三次制限システム１５５の一部として作用するように、対向する横方向表面領域１４４、１４６に沿って延在してもよい。タブ延長部１９１、１９３は、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９において、一次増大制限部１５４、１５６に接続されて、それによって、一次増大制限部１５４、１５６が、横方向に沿って電極アセンブリ１０６を圧縮するようにタブ延長部１９１、１９３を互いに張力をかけて配置し、それぞれ第１三次増大制限部１５７および第２三次増大制限部１５９としてそれぞれ作用する、少なくとも１つの三次接続部材１６５として機能する。逆に、タブ１９０、１９２および／またはタブ膨張部１９１、１９３はそれぞれ、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６に対する第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４として機能し得る。さらに別の実施形態では、タブ１９０、１９２および／またはタブ膨張部１９１、１９３は、二次増大制限システム１５２の一部として（例えば、二次増大制限部１５８、１６０を接続する少なくとも一つの二次接続部材１６６の一部を形成することによって）機能し得る。したがって、タブ１９０、１９２および／またはタブ延長部１９１、１９３はそれぞれ、一次制限システム１５１および二次制限システム１５２の１以上の一部として機能するか、および／または三次増大制限システム１５５の一部を形成して、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２それぞれの１以上によって制限される方向に直交する方向に電極アセンブリ１０６を制限することのいずれかによって、電極アセンブリ１０６の全体の微視的な増大を制限することを補助し得る。
【０２００】
二次電池１０２の組立てを完了するために、電池エンクロージャ１０４は非水性電解質（図示せず）で満たされ、蓋１０４ａは（折り目線ＦＬに沿って）折り畳まれ、頂面１０４ｂにシールされる。完全に組み立てられると、シールされた二次電池１０２は、その外側表面（すなわち、変位量）によって囲まれた体積を占め、二次電池エンクロージャ１０４は、その内側の体積（すなわち、内側表面１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆ、１０４ｇおよび蓋１０４ａによって境界付けられた角プリズム状の体積）よりも小さい電池の変位量（蓋１０４ａを含む）に対応する体積を占め、ならびにセット１０６ａの各増大制限部１５１、１５２は、それぞれのその変位量に対応する体積を占める。したがって、電池エンクロージャ１０４および増大制限部１５１、１５２は、組み合わせて、電池エンクロージャ１０４の外側表面（すなわち、電池の変位容量）によって境界付けられる体積の７５％未満を占める。例えば、そのような実施形態の１つでは、増大制限部１５１、１５２および電池エンクロージャ１０４は、組み合わせて、電池エンクロージャ１０４の外側表面によって境界付けられた体積の６０％未満を占める。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、増大制限部１５１、１５２および電池エンクロージャ１０４は、組み合わせて、電池エンクロージャ１０４の外側表面によって境界付けられた体積の４５％未満を占める。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、増大制限部１５１、１５２および電池エンクロージャ１０４は、組み合わせて、電池エンクロージャ１０４の外側表面によって境界付けられた体積の３０％未満を占める。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、増大制限部１５１、１５２および電池エンクロージャ１０４は、組み合わせて、電池エンクロージャ１０４の外側表面によって境界付けられた体積の２０％未満を占める。
【０２０１】
図２０の説明を容易にするために、二次電池１０２は、電極アセンブリ１０６の１つのセット１０６ａのみを含み、セット１０６ａは、６つの電極アセンブリ１０６のみを含む。実際には、二次電池１０２は、２以上の電極アセンブリ１０６ａを含んでもよく、セット１０６ａのそれぞれは、互いに対して横方向に（例えば、図２０の直交座標系のＸＹ平面内にある相対方向に）、または互いに対して垂直方向に（例えば、図２０の直交座標系のＺ軸に実質的に平行な方向に）配置される。さらに、これらの実施形態のそれぞれにおいて、電極アセンブリ１０６ａのセットのそれぞれは、２以上の電極アセンブリ１０６を含んでもよい。例えば、ある実施形態では、二次電池１０２は、１セット、２セット、またはそれ以上の電極アセンブリ１０６ａを含んで成ってもよく、各セット１０６ａは、１以上の電極アセンブリ１０６（例えば、それぞれのセット１０６ａ内で、１、２、３、４、５、６、１０、１５、またはそれ以上の電極アセンブリ１０６）含んでいる。電池１０２が２以上のこのようなセット１０６ａを含む場合、セット１０６ａは、二次電池１０２に含まれる電極アセンブリ１０６ａの他のセットに対して横方向または垂直方向に配置されてもよい。これらの様々な実施形態の各々において、各個別の電極アセンブリ１０６は、上述のように、それ自体の増大制限部（すなわち、電極アセンブリ１０６と制限部１５１、１５２との間の１対１の関係）を有してもよく、２以上の電極アセンブリ１０６は、上述のように、共通の制限部１５１、１５２（すなわち、２以上の電極アセンブリ１０６の制限部１０８のセット）を有してもよく、または２以上の電極アセンブリ１０６が、制限部１５１、１５２の構成要素を共有してもよい（すなわち、２以上の電極アセンブリ１０６は、例えば、上述の結合した実施形態におけるように、共通の圧縮部材（例えば、第２二次増大抑制部１５８）および／または引張部材１６６を有してもよい）。
【０２０２】
[その他の電池の構成要素]
ある実施形態では、上述したような、図２０に例示するように、一次増大制限システム１５１および二次増大制限システム１５２を含む電極制限部１０８のセットは、長さＬ１、幅Ｗ１および厚さｔ１を有するシート２０００から生じ得る。より具体的には、一次増大制限システム１５１を形成するために、シート２０００は、電極アセンブリ１０６の周りに巻き付けられ、電極アセンブリ１０６を囲むように縁部２００１で折り畳まれてもよい。あるいは、一実施形態では、シート２０００は、積層されて電極アセンブリのセット１０６ａを形成する複数の電極アセンブリ１０６の周りに巻き付けられてもよい。シートの縁部は互いに重なり合い、互いに溶接、接着、または他の方法で固定されて、第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６および第１一次接続部材１６２、第１一次接続部材１６２および第２一次接続部材１６４を含む一次増大制限システム１５１を形成する。この実施形態では、一次増大制限システム１５１は、シート２０００の変位量（すなわち、Ｌ１、Ｗ１およびｔ１の乗算積）に対応する体積を有する。一実施形態では、少なくとも１つの一次接続部材は、積層方向Ｄに引き伸ばされて部材に張力を与え、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部によって圧縮力が働くようにする。あるいは、少なくとも１つの二次接続部材を第２方向に引き伸ばして部材に張力をかけることができ、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部によって圧縮力が働く。別の実施形態では、接続部材を伸長させて張力をかける代わりに、一次増大制限システムおよび二次増大制限システムの１以上の接続部材および／または増大制限部または他の部分を、電極アセンブリにわたって、および／または電極アセンブリにおいて、組み立て前に前もって張力をかけてもよい。別の代替的な実施形態では、一次増大制限システムおよび二次増大制限システムの１以上の接続部材および／または増大制限部および／または他の部分は、電極アセンブリへの取り付け時および／または電極アセンブリにわたっての取り付け時において最初から張力下となっているのではなく、むしろ電池の形成が、電極アセンブリを膨張させ、接続部材および／または増大制限部（すなわち、自己緊張）のような一次増大制限システムおよび／または二次増大制限システムの部分に張力を誘発させる。
【０２０３】
シート２０００は、電極アセンブリ１０６に所望の力を加えることができる広範囲の適合性材料（または相溶性材料、compatible material）のいずれかを含んで成ってもよい。一般的に、一次増大制限システム１５１は、典型的には、電池電解質と適合する少なくとも１００００ｐｓｉ（＞７０ＭＰａ）の極限引張強度を有し、電池１０２の浮遊電位または陽極電位で著しく腐食することがなく、４５℃、さらには７０℃まででも、顕著に反応しないかまたは機械的強度を失わない材料を含んで成る。例えば、一次増大制限システム１５１は、広範囲の金属、合金、セラミック、ガラス、プラスチック、またはそれらの組み合わせ（すなわち、複合材）のいずれかを含んで成ってもよい。１つの例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、ステンレス鋼（例えば、ＳＳ３１６、４４０Ｃまたは硬質４４０Ｃ）、アルミニウム（例えば、アルミニウム７０７５−Ｔ６、硬質Ｈ１８）、チタン（例えば、６ＡＩ−４Ｖ）、ベリリウム、ベリリウム銅（硬質）、銅（Ｏ２フリー、硬質）、ニッケル、しかしながら一般的には、一次増大制限システム１５１が金属を含んで成る場合、腐食を制限し、電極構造１１０と対向電極１１２との間の電気的短絡を生じさせることを制限する方法で組み込まれることが一般的に好ましい。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、アルミナ（例えば、焼結またはＣｏｏｒｓｔｅｋ ＡＤ９６）、ジルコニア（例えば、Ｃｏｏｒｓｔｅｋ ＹＺＴＰ）、イットリア安定化ジルコニア（例えばＥＮｒＧ Ｅ−Ｓｔｒａｔｅ（登録商標））などを含んで成る。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、Ｓｃｈｏｔｔ Ｄ２６３強化ガラスのようなガラスを含んで成る。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（例えばＡｐｔｉｖ １１０２）、炭素を有するＰＥＥＫ（例えばＶｉｃｔｒｅｘ ９０ＨＭＦ４０またはＸｙｃｏｍｐ １０００−０４）、炭素を有するポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（例えばＴｅｐｅｘ Ｄｙｎａｌｉｔｅ ２０７）、３０％ガラスを有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（例えばＶｉｃｔｒｅｘ ９０ＨＭＦ４０またはＸｙｃｏｍｐ １０００−０４）、ポリイミド（例えばＫａｐｔｏｎ（登録商標））などのプラスチックを含んで成る。別の例示的な実施形態では、一次増大制限システム１５１は、Ｅ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｄ 繊維／エポキシ、０°、Ｅ Ｇｌａｓｓ ＵＤ／エポキシ、０°、Ｋｅｖｉａｒ Ｓｔｄ 繊維／エポキシ、０°、Ｋｅｖｉａｒ ＵＤ／エポキシ、０°、Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｄ 繊維／エポキシ、０℃、Ｃａｒｂｏｎ ＵＤ／エポキシ、０°、Ｔｏｙｏｂｏ Ｚｙｌｏｎ（登録商標）繊維／エポキシなどの複合材を含んで成る。別の例示的な実施形態では、一次増大抑制システム１５１は、Ｋｅｖｉａｒ４９アラミド繊維、Ｓ Ｇｌａｓｓ繊維、炭素繊維、Ｖｅｃｔｒａｎ ＵＭ ＬＣＰ繊維、Ｄｙｎｅｅｍａ、Ｚｙｌｏｎなどの繊維を含んで成る。
【０２０４】
一次増大制限システム１５１の厚さ（ｔ１）は、例えば、一次増大制限システム１５１の構成材料、電極アセンブリ１０６の全体的な寸法、および電池のアノードおよびカソードの組成を含む広範囲の要素に依存する。いくらかの実施形態では、例えば、一次増大制限システム１５１は、約１０〜約１００マイクロメートルの範囲の厚さを有するシートを含んで成る。例えば、そのような実施形態の１つでは、一次増大制限システム１５１は、約３０μｍの厚さを有するステンレス鋼シート（例えば、ＳＳ３１６）を含んで成る。さらなる例として、別のそのような実施形態では、一次増大制限システム１５１は、約４０μｍの厚さを有するアルミニウムシート（例えば、７０７５−Ｔ６）を含んで成る。さらなる例として、別のそのような実施形態では、第１増大抑制システム１５１は、約３０μｍの厚さを有するジルコニアシート（例えば、Ｃｏｏｒｓｔｅｋ ＹＺＴＰ）を含んで成る。さらなる例として、別のそのような実施形態では、一次増大制限システム１５１は、約７５μｍの厚さを有するＥ Ｇｌａｓｓ ＵＤ／エポキシ ０°シートを含んで成る。さらなる例として、別のそのような実施形態では、一次増大制限システム１５１は、５０％よりも大きい充填密度で１２μｍの炭素繊維を含んで成る。
【０２０５】
特定の理論に制限されるものではないが、本明細書に記載の接着方法は、接着、はんだ付け、結合、焼結、圧接、ろう付け、溶射接合、クランプまたはそれらの組合せを含んでもよい。接着剤は、導電性エポキシ、導電性エラストマー、導電性金属で充填された絶縁性有機接着剤の混合物（例えば、ニッケル充填エポキシ、カーボン充填エポキシ）などの導電性材料を有する材料を接合することを含んでもよい。導電性ペーストを用いて材料同士を接合し、接合強度を温度（焼結）、光（ＵＶ硬化、架橋）、化学硬化（触媒による架橋）によって調整することができる。接合プロセスは、ワイヤボンディング、リボンボンディング、超音波ボンディングを含んでもよい。溶接プロセスには、超音波溶接、抵抗溶接、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接、誘導溶接、および冷間溶接を含んでもよい。これらの材料の接合は、プラズマ溶射、フレーム溶射、アーク溶射などの溶射コーティングなどのコーティングプロセスを使用して材料を共に接合することによっても行うことができる。例えば、ニッケルまたは銅のメッシュを、接着剤としてのニッケル溶射を用いてニッケルバス上に接合することができる。
【０２０６】
電極１１０および対向電極１１２の集合体の部材は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンまたはアルミニウムイオンなどのキャリアイオンを吸収および放出することができる電気活物質を含む。いくらかの実施形態では、電極構造１１０の集合体の部材は、アノード活性な電気活物質（負極と呼ばれることもある）を含み、対向電極構造１１２の集合体の部材は、カソード活性な電気活物質正極（正極と呼ばれることもある）を含む。他の実施形態では、電極構造１１０の集合体の部材は、カソード活性な電気活物質を含み、対向電極構造１１２の集合体の部材は、アノード活性な電気活物質を含んで成る。この段落に記載された実施形態および実施例のそれぞれにおいて、負極活物質は、粒状凝集体電極またはモノリシック電極であってもよい。
【０２０７】
例示的なアノード活性電気活物質には、グラファイトおよび軟質または硬質炭素などの炭素材料、またはリチウムと合金を形成することができるある範囲の金属、半金属、合金、酸化物および化合物のいずれかを含む。アノード材料を構成することができる金属または半金属の具体的な例は、スズ、鉛、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、ガリウム、シリコン、インジウム、ジルコニウム、ゲルマニウム、ビスマス、カドミウム、アンチモン、銀、亜鉛、砒素、ハフニウム、イットリウム、およびパラジウムを含む。１つの例示的な実施形態において、アノード活物質は、アルミニウム、スズもしくはシリコン、またはそれらの酸化物、それらの窒化物、それらのフッ化物、またはそれらの他の合金を含んで成る。別の例示的な実施形態において、アノード活物質は、シリコンまたはその合金を含んで成る。
【０２０８】
例示的なカソード活物質には、広範囲のカソード活物質のいずれかが含まれる。例えば、リチウムイオン電池の場合、カソード活物質は、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、遷移金属窒化物、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属硫化物、およびリチウム遷移金属窒化物から選択されるカソード材料を含んで成ってもよい。これらの遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、および遷移金属窒化物の遷移金属元素は、ｄ−シェルまたはｆ−シェルを有する金属元素を含むことができる。そのような元素の具体例は、Ｓｃ、Ｙ、ランタノイド、アクチノイド、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＡＧおよびＡｕである。付加的なカソード活物質は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉｘＣｏｙＡｌ２）Ｏ２、ＬｉＦｅＰＯ４、Ｌｉ２ＭｎＯ４、Ｖ２Ｏ５、オキシ硫化モリブデン、リン酸塩、ケイ酸塩、バナジウム酸塩およびそれらの組合せを含む。
【０２０９】
一実施形態では、充電および放電プロセス中に、リチウムイオン（または他のキャリアイオン）が負極活物質に組み込まれるかまたは負極活物質から離れる場合の体積膨張および収縮に対応するために、有意な空隙率を供するようにアノード活物質を微細構造化する。一般的に、負極活物質の空隙率は少なくとも０．１である。しかし典型的には、負極活物質の空隙率は０．８以下である。例えば一実施形態では、負極活物質の空隙率は約０．１５〜約０．７５である。さらなる例として、一実施形態では、負極活物質の空隙率は約０．２〜約０．７である。さらなる例として、一実施形態では、負極活物質の空隙率は約０．２５〜約０．６である。
【０２１０】
微細構造化負極活物質の組成およびその形成方法に応じて、微細構造化負極活物質は、マクロポーラス材料層、ミクロポーラス材料層、またはメソポーラス材料層、またはそれらの組合せ（例えば、ミクロポーラスおよびメソポーラス、またはメソポーラスおよびマクロポーラスの組合せ）を含んで成ってもよい。ミクロポーラス材料は、典型的には、１０ｎｍ未満の細孔寸法、１０ｎｍ未満の壁寸法、１〜５０マイクロメートルの細孔深さ、および一般的に「スポンジ状」および不規則な外観（平滑でない壁、および分枝した細孔）によって特徴付けられる細孔形態によって特徴付けられる。メソポーラス材料は、典型的には、１０〜５０ｎｍの細孔寸法、１０〜５０ｎｍの壁寸法、１〜１００マイクロメートルの細孔深さ、およびいくらか明確に定義されるか、または樹枝状の細孔である分岐した細孔によって特徴付けられる細孔形態によって特徴付けられる。マクロポーラス材料は、典型的には、５０ｎｍを超える細孔寸法、５０ｎｍを超える壁寸法、１〜５００マイクロメートルの細孔深さ、および様々な、直鎖状、分枝状、または樹枝状、滑らかなまたは粗い壁であり得る細孔形態によって特徴付けられる。さらに、空隙体積は、開いたまたは閉じた空隙、またはそれらの組合せを含んで成ってもよい。一実施形態では、空隙体積は開放空隙を含んで成る。すなわち、負極活物質は、リチウムイオン（または他のキャリアイオン）が負極に入るかまたは負極から出ることができる（例えば、リチウムイオンが正極活物質を脱離した後、空隙開口を介して負極活物質に入り得る）負極活物質の側面に開口を有する空隙含む。別の実施形態では、空隙体積は閉じた空隙を含む。すなわち、負極活物質は、負極活物質によって囲まれた空隙を含む。一般的に、開放空隙は、キャリアイオンの界面表面面積を大きくすることができるが、閉じた空隙は固体電解質界面の影響を受けにくく、一方、キャリアイオンが入ってくる場合には負極活物質を膨張させる余地をそれぞれ供する。したがって、ある実施形態では、負極活物質が開放空隙と閉じた空隙の組合せを含んで成ることが好ましい。
【０２１１】
一実施形態では、負極活物質は、多孔質のアルミニウム、スズもしくはシリコンまたはそれらの合金を含んで成る。多孔質シリコン層は、例えば、アノード酸化、エッチングによって（例えば、金、白金、銀または金／パラジウムなどの貴金属を単結晶シリコンの表面上に堆積させ、その表面をフッ化水素酸および過酸化水素の混合物でエッチングすることによって）、またはパターン化された化学エッチングなどの当該技術分野で公知の他の方法によって形成してもよい。さらに、多孔質負極活物質は、一般的に、少なくとも約０．１、０．８未満の多孔率を有し、約１〜約１００マイクロメートルの厚さを有する。例えば一実施形態において、負極活物質は、約５〜約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５〜約０．７５の多孔率を有する多孔質シリコンを含んで成る。さらなる例として、一実施形態において、負極活物質は、約１０〜約８０マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５〜約０．７の多孔率を有する多孔質シリコンを含んで成る。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、負極活物質は、約２０〜約５０マイクロメートルの厚さを有し、約０．２５〜約０．６の多孔率を有する多孔質シリコンを含んで成る。さらなる例として、一実施形態では、負極活物質は、約５〜約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５〜約０．７５の多孔率を有する多孔質シリコン合金（ニッケルケイ化物など）を含んで成る。
【０２１２】
別の実施形態において、負極活物質は、アルミニウム、スズもしくはシリコン、またはそれらの合金の繊維を含んで成る。個々の繊維は、約５ｎｍ〜約１００００ｎｍの直径（厚さ寸法）および一般的に負極活物質の厚さに対応する長さを有してもよい。シリコンの繊維（ナノワイヤ）は、例えば蒸気気相増大（ＶＬＳ）増大および固液状固体（ＳＬＳ）増大のような当技術分野で公知の化学気相増大または他の技術によって形成してもよい。さらに、負極活物質は、一般的に、少なくとも約０．１、０．８未満の気孔率を有し、約１〜約２００マイクロメートルの厚さを有する。例えば一実施形態では、負極活物質は、約５〜約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５〜約０．７５の多孔率を有するシリコンナノワイヤを含んで成る。さらなる例として、一実施形態では、負極活物質は、約１０〜約８０マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５〜約０．７の多孔率を有するシリコンナノワイヤを含んで成る。さらなる例として、一実施形態では、負極活物質は、約２０〜約５０マイクロメートルの厚さを有し、約０．２５〜約０．６の多孔率を有するシリコンナノワイヤを含んで成る。さらなる例として、一実施形態では、負極活物質は、約５〜約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５〜約０．７５の多孔率を有するケイ素合金（例えば、ニッケルシリサイド）のナノワイヤを含んで成る。
【０２１３】
一実施形態では、電極構造１１０の集合体の各部材は、底部、頂部、およびその底部から頂部まで延在する、また電極構造１１０および対向電極構造１１２の交互のシーケンスが進行する方向にほぼ垂直な方向に延在する縦軸（ＡＥ）を有する。さらに、電極構造１１０の各部材は、電極の縦軸（ＡＥ）に沿って測定された長さ（ＬＥ）、電極構造および対向電極構造の交互のシーケンスが進行する方向において測定される幅（ＷＥ）、ならびに長さ（ＬＥ）および幅（ＷＥ）の測定方向それぞれに垂直な方向に測定された高さ（ＨＥ）を有する。電極集合体の各部材はまた、その縦軸に垂直な平面内の電極の突出部の辺の長さの合計に対応する周縁（ＰＥ）を有する。
【０２１４】
電極集合体の部材の長さ（ＬＥ）は、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極集合体の部材は、典型的には、約５ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲の長さ（ＬＥ）を有する。例えば、そのような実施形態の１つでは、電極集合体の部材は、約１０ｍｍ〜約２５０ｍｍの長さ（ＬＥ）を有する。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、電極集合体の部材は、約２５ｍｍ〜約１００ｍｍの長さ（ＬＥ）を有する。
【０２１５】
電極集合体の部材の幅（ＷＥ）もまた、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極集合体の各部材は、典型的には、約０．０１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内の幅（ＷＥ）を有する。例えば一実施形態では、電極集合体の各部材の幅（ＷＥ）は、約０．０２５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材の幅（ＷＥ）は、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの範囲にある。
【０２１６】
電極集合体の部材の高さ（ＨＥ）もまた、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極集合体の部材は、典型的には、約０．０５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内の高さ（ＨＥ）を有する。例えば一実施形態では、電極集合体の各部材の高さ（ＨＥ）は、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲にある。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材の高さ（ＨＥ）は、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内にある。一実施形態によれば、電極集合体の部材は、第１高さを有する１以上の第１電極部材と、第１高さ以外の第２高さを有する１以上の第２電極部材とを含む。例えば一実施形態では、１以上の第１電極部材は、電極部材が二次制限システムの一部分と垂直方向（Ｚ軸）で接触できるように選択された高さを有してもよい。例えば、１以上の第１電極部材の高さは、第１電極部材が、例えば、少なくとも１つの第１電極部材またはその基礎構造が、二次接続部材１６６として機能する場合、垂直軸に沿って第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の両方の間で延在して接触するように十分であってよい。さらに、一実施形態によれば、１以上の第２電極部材は、１以上の第１電極部材よりも低い高さを有してもよく、それによって、例えば、１以上の第２電極部材は、第２二次増大制限部１５８、１６０の両方の間で十分に延在して接触するように十分していない。さらに別の実施形態では、１以上の第１電極部材および１以上の第２電極部材の異なる高さは、電極アセンブリ１０６の所定の形状に適合するように選択されてもよく、例えば、電極アセンブリの形状は、縦方向軸および／もしくは横方向軸の１以上に沿って異なる高さを有し、ならびに／または二次電池のための所定の性能特性を供する。
【０２１７】
電極集合体の部材の周縁（ＰＥ）は、同様に、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、電極集合体の部材は、典型的には、約０．０２５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内の周縁（ＰＥ）を有する。例えば一実施形態では、電極集合体の各部材の周縁（ＰＥ）は、約０．１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材の周縁（ＰＥ）は、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内にある。
【０２１８】
一般的に、電極集合体の部材は、その幅（ＷＥ）およびその高さ（ＨＥ）のそれぞれよりも実質的に大きい長さ（ＬＥ）を有する。例えば一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＷＥおよびＨＥのそれぞれに対するＬＥの比がそれぞれ少なくとも５：１である（すなわち、それぞれ、ＬＥとＷＥとの比がそれぞれ少なくとも５：１であり、ＬＥとＨＥとの比がそれぞれ少なくとも５：１である）。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＬＥおよびＷＥのそれぞれに対するＨＥの比は、それぞれ少なくとも１０：１である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＬＥおよびＷＥのそれぞれに対するＨＥの比は、それぞれ少なくとも１５：１である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＬＥおよびＷＥのそれぞれに対するＨＥの比は、それぞれ少なくとも２０：１である。
【０２１９】
さらに、電極集合体の部材が、その周縁（ＰＥ）より実質的に大きい長さ（ＬＥ）を有することが一般的に好ましい。例えば一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＬＥとＰＥとの比がそれぞれ少なくとも１．２５：１である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＬＥとＰＥとの比は、それぞれ少なくとも２．５：１である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＬＥとＰＥとの比は、それぞれ少なくとも３．７５：１である。
【０２２０】
一実施形態では、電極集合体の部材の高さ（ＨＥ）と幅（ＷＥ）との比は、それぞれ少なくとも０．４：１である。例えば一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＨＥとＷＥとの比は、少なくとも２：１である。さらなる例として、一実施形態では、ＨＥとＷＥの比は、それぞれ少なくとも１０：１である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＨＥとＷＥとの比は、それぞれ少なくとも２０：１である。しかしながら、典型的には、電極集合体の各部材について、ＨＥとＷＥとの比は、一般的に、それぞれ１０００：１未満である。例えば一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＨＥとＷＥとの比は、それぞれ５００：１未満である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＨＥとＷＥとの比は、それぞれ１００：１未満である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＨＥとＷＥとの比は、それぞれ１０：１未満である。さらなる例として、一実施形態では、電極集合体の各部材について、ＨＥとＷＥとの比は、それぞれ約２：１〜約１００：１の範囲内にある。
【０２２１】
一実施形態では、対向電極集合体の集合体の各部材は、底部、頂部、およびその底部から頂部まで延在する、また電極構造および対向電極構造の交互のシーケンスが進行する方向にほぼ垂直な方向に延在する縦軸（ＡＣＥ）を有する。さらに、対向電極集合体の各部材は、電極の縦軸（ＡＣＥ）に沿って測定された長さ（ＬＣＥ）、電極構造および対向電極構造の交互のシーケンスが進行する方向において測定される幅（ＷＣＥ）、ならびに長さ（ＬＣＥ）および幅（ＷＣＥ）の測定方向それぞれに垂直な方向に測定された高さ（ＨＣＥ）を有する。対向電極集合体の各部材はまた、その縦軸に垂直な平面内の対向電極の突出部の辺の長さの合計に対応する周縁（ＰＣＥ）を有する。
【０２２２】
対向電極集合体の部材の長さ（ＬＣＥ）は、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極集合体の部材は、典型的には、約５ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲の長さ（ＬＣＥ）を有する。例えば、そのような実施形態の１つでは、対向電極集合体の部材は、約１０ｍｍ〜約２５０ｍｍの長さ（ＬＣＥ）を有する。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、対向電極集合体の部材は、約２５ｍｍ〜約１００ｍｍの長さ（ＬＣＥ）を有する。
【０２２３】
対向電極集合体の部材の幅（ＷＣＥ）もまた、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極集合体の各部材は、典型的には、約０．０１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内の幅（ＷＣＥ）を有する。例えば一実施形態では、対向電極集合体の各部材の幅（ＷＣＥ）は、約０．０２５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材の幅（ＷＣＥ）は、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの範囲にある。
【０２２４】
対向電極集合体の部材の高さ（ＨＣＥ）もまた、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極集合体の部材は、典型的には、約０．０５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内の高さ（ＨＣＥ）を有する。例えば一実施形態では、対向電極集合体の各部材の高さ（ＨＣＥ）は、約０．０５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲にある。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材の高さ（ＨＣＥ）は、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内にある。一実施形態によれば、対向電極集合体の部材は、第１高さを有する１以上の第１対向電極部材と、第１高さ以外の第２高さを有する１以上の第２対向電極部材とを含む。例えば一実施形態では、１以上の第１対向電極部材は、対向電極部材が二次制限システムの一部分と垂直方向（Ｚ軸）で接触できるように選択された高さを有してもよい。例えば、１以上の第１対向電極部材の高さは、第１対向電極部材が、例えば、少なくとも１つの第１対向電極部材またはその基礎構造が二次接続部材１６６として機能する場合、垂直軸に沿って第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の両方の間で延在して接触するように十分であってよい。さらに、一実施形態によれば、１以上の第２対向電極部材は、１以上の第１対向電極部材よりも低い高さを有してもよく、それによって、例えば、１以上の第２対向電極部材は、第２二次増大制限部１５８、１６０の両方の間で十分に延在して接触しない。さらに別の実施形態では、１以上の第１対向電極部材および１以上の第２対向電極部材の異なる高さは、電極アセンブリ１０６の所定の形状に適合するように選択されてもよく、例えば、電極アセンブリの形状は、縦方向軸および／もしくは横方向軸の１以上に沿って異なる高さを有し、ならびに／または二次電池のための所定の性能特性を供する。
【０２２５】
対向電極集合体の部材の周縁（ＰＣＥ）は、同様に、エネルギー貯蔵デバイスおよびその意図される用途に応じて変化する。しかしながら、一般的に、対向電極集合体の部材は、典型的には、約０．０２５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内の周縁（ＰＣＥ）を有する。例えば一実施形態では、対向電極集合体の各部材の周縁（ＰＣＥ）は、約０．１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材の周縁（ＰＣＥ）は、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内にある。
【０２２６】
一般的に、対向電極集合体の部材は、その幅（ＷＣＥ）およびその高さ（ＨＣＥ）のそれぞれよりも実質的に大きい長さ（ＬＣＥ）を有する。例えば一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＷＣＥおよびＨＣＥに対するＬＣＥの比がそれぞれ少なくとも５：１である（すなわち、それぞれ、ＬＣＥとＷＣＥとの比がそれぞれ少なくとも５：１であり、ＬＣＥとＨＣＥとの比がそれぞれ少なくとも５：１である）。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＬＣＥおよびＷＣＥのそれぞれに対するＨＣＥの比は、それぞれ少なくとも１０：１である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＬＣＥおよびＷＣＥのそれぞれに対するＨＣＥの比は、それぞれ少なくとも１５：１である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＬＣＥおよびＷＣＥのそれぞれに対するＨＣＥの比は、それぞれ少なくとも２０：１である。
【０２２７】
さらに、対向電極集合体の部材が、その周縁（ＰＣＥ）より実質的に大きい長さ（ＬＣＥ）を有することが一般的に好ましい。例えば一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＬＣＥとＰＣＥとの比がそれぞれ少なくとも１．２５：１である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＬＣＥとＰＣＥとの比は、それぞれ少なくとも２．５：１である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＬＣＥとＰＣＥとの比は、それぞれ少なくとも３．７５：１である。
【０２２８】
一実施形態では、対向電極集合体の部材の高さ（ＨＣＥ）と幅（ＷＣＥ）との比は、それぞれ少なくとも０．４：１である。例えば一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥとの比は、少なくとも２：１である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥの比は、それぞれ少なくとも１０：１である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥとの比は、それぞれ少なくとも２０：１である。しかしながら、典型的には、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥとの比は、一般的に、それぞれ１０００：１未満である。例えば一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥとの比は、それぞれ５００：１未満である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥとの比は、それぞれ１００：１未満である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥとの比は、それぞれ１０：１未満である。さらなる例として、一実施形態では、対向電極集合体の各部材について、ＨＣＥとＷＣＥとの比は、対向電極集合体の各部材について、それぞれ約２：１〜約１００：１の範囲内にある。
【０２２９】
一実施形態では、負極集合体の各部材によって構成される負極電流導体層１３６は、そのような負極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＮＥの少なくとも５０％である長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、負極集合体の各部材によって構成される負極電流導体層１３６は、そのような負極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＮＥの少なくとも６０％である長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、負極集合体の各部材によって構成される負極電流導体層１３６は、そのような負極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＮＥの少なくとも７０％である長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、負極集合体の各部材によって構成される負極電流導体層１３６は、そのような負極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＮＥの少なくとも８０％である長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、負極集合体の各部材によって構成される負極電流導体層１３６は、そのような負極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＮＥの少なくとも９０％である長さＬＮＣを有する。
【０２３０】
一実施形態では、正極集合体の各部材に含まれる正極電流導体１４０は、そのような正極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＰＥの少なくとも５０％である長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、正極集合体の各部材に含まれる正極電流導体１４０は、そのような正極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＰＥの少なくとも６０％である長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、正極集合体の各部材に含まれる正極電流導体１４０は、そのような正極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＰＥの少なくとも７０％である長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、正極集合体の各部材に含まれる正極電流導体１４０は、そのような正極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＰＥの少なくとも８０％である長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、正極集合体の各部材に含まれる正極電流導体１４０は、そのような正極電流コレクタを含んで成る部材の長さＬＰＥの少なくとも９０％である長さＬＰＣを有する。
【０２３１】
一実施形態では、負極電流コレクタ層１３６は、イオン伝導性および導電性の双方を有するイオン透過性導体材料を含んで成る。換言すると、負極電流コレクタ層は、電気化学的積層体において、イオン透過性導体層の一方の側に最も隣接する活物質層と、負極電流コレクタ層の他方の側に最も隣接するセパレータ層との間のキャリアイオンの移動を容易にするキャリアイオンのための厚さ、電気伝導度、イオン導電性を有する。相対的な基準として、負極電流コレクタ層は、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、そのイオン伝導率より大きい導電率を有する。例えば、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００００：１である。
【０２３２】
一実施形態では、電流がデバイスにエネルギーを蓄積するために印加されるか、または荷重がデバイスを放電するために印加される場合（例えば、二次電池１０２が充電または放電している場合）、負極電流コレクタ層１３６は、イオン伝導性および導電性の双方を有するイオン透過性導体材料を含んで成り、負極電流コレクタ１３６は、隣接するセパレータ層のイオン伝導率に匹敵するイオン伝導率を有してもよい。例えば一実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイス１００を放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６は、セパレータ層のイオン伝導率の少なくとも５０％（すなわち、それぞれ０．５：１の比）である（キャリアイオンについての）イオン伝導率を有する。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１．２５：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも１．５：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の（キャリアイオンについての）イオン伝導率とセパレータ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率との比は、少なくとも２：１である。
【０２３３】
一実施形態では、負極電流コレクタ１３６はまた、負極活物質層の導電率よりも実質的に大きい導電率を有する。例えば一実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の導電率と負極活物質層の導電率との比は、少なくとも１００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の導電率と負極活物質層の導電率との比は、少なくとも５００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の導電率と負極活物質層の導電率との比は、少なくとも１０００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の導電率と負極活物質層の導電率との比は、少なくとも５０００：１である。さらなる例として、いくらかの実施形態では、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、負極電流コレクタ１３６の導電率と負極活物質層の導電率との比は、少なくとも１００００：１である。
【０２３４】
ある実施形態における負極電流コレクタ１３６の厚さ（すなわち、負極電流コレクタ層１３６がサンドイッチ状にされている間での、セパレータと負極活物質層との間の最短距離）は、一実施形態では、層の構成および電気化学的積層体の性能仕様に依存するであろう。一般的に、負極電流コレクタ層がイオン透過性導体層である場合、それは少なくとも約３００オングストロームの厚さを有する。例えば、いくらかの実施形態では、約３００〜８００オングストロームの範囲の厚さを有していてもよい。しかしながら、より典型的には、約０．１マイクロメートルよりも大きい厚さを有する。一般的に、イオン透過性導体層は、約１００マイクロメートル以下の厚さを有するであろう。したがって、例えば一実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、約０．１〜約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。さらなる例として、いくらかの実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、約０．１〜約５マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。さらなる例として、いくらかの実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、約０．５〜約３マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。一般的に、負極電流コレクタ１３６の厚さは、ほぼ均一であることが好ましい。例えば一実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、約２５％未満の厚さの不均一性を有することが好ましい。ここで厚さの不均一性は、層の最大厚さから層の最小厚さを減算した値を層厚さの平均値で除算した値として定義される。ある実施形態では、厚さのばらつきはさらに小さい。例えば、いくらかの実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、約２０％未満の厚さの不均一性を有する。さらなる例として、いくらかの実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、約１５％未満の厚さの不均一性を有する。いくらかの実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、約１０％未満の厚さの不均一性を有する。
【０２３５】
一実施形態では、負極電流コレクタ１３６は、イオン透過性および電気伝導性に寄与する導電性構成要素およびイオン伝導性構成要素を含んで成るイオン透過性導体層である。典型的には、導電性構成要素は、メッシュもしくはパターン化された表面、フィルムの形態における連続的な導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）、または連続的な導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）を含んで成る複合材料を含んで成るであろう。さらに、イオン導電性構成要素は、典型的には細孔（例えば、メッシュの隙間、パターン化された金属もしくは金属合金含有材料層の間の空間、金属フィルムの細孔、またはキャリアイオンのための十分な拡散性を有する固体イオン伝導体）を含んで成るであろう。ある実施形態において、イオン透過性導体層は、堆積された多孔質材料、イオン輸送材料、イオン反応性材料、複合材料、または物理的に多孔質の材料を含んで成る。多孔質の場合、例えば、イオン透過性導体層は、少なくとも約０．２５の空隙率を有してもよい。しかしながら、一般的には、空隙率は典型的には約０．９５を超えないであろう。より典型的には、イオン透過性導電体層が多孔性である場合、空隙率は約０．２５〜約０．８５の範囲であってもよい。いくらかの実施形態では、例えば、イオン透過性導体層が多孔質である場合、空隙率は、約０．３５〜約０．６５の範囲であってもよい。
【０２３６】
負極電流コレクタ１３６は、負極活物質層とセパレータとの間に位置付けられているため、負極電流コレクタからの電流を負極活物質層の表面に沿って流すことによって、より均一なキャリアイオン輸送を促進し得る。これは、順に、キャリアイオンのより均一なインサーションおよび抽出を容易にし、それによって、サイクル中の負極活物質の応力（stress）を低減し得る。負極電極電流コレクタ１３６は、負極活物質層のセパレータ側の表面に電流を流すため、負極活物質層のキャリアイオンに対する反応性が最も高くなり、キャリアイオン濃度が最も高くなる。さらに別の実施形態では、負極電流コレクタ１３６および負極活物質層の位置を逆にしてもよい。
【０２３７】
一実施形態によれば、正極の各部材は、例えば、正極バックボーンと正極活物質層との間に配置され得る正極電流コレクタ１４０を有する。さらに、負極電流コレクタ１３６および正極電流コレクタ１４０のうちの１以上は、アルミニウム、炭素、クロム、金、ニッケル、ＮｉＰ、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、シリコンとニッケルの合金、チタンまたはそれらの組合せなどの金属を含んで成ってもよい（Ａ．Ｈ．ＷｈｉｔｅＨｅａｄおよびＭ．Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、１５２（１１）Ａ２１０５−Ａ２１１３（２００５）による、「リチウムベース電池の正極用電極電流コレクタ」を参照されたい）。さらなる例として、一実施形態では、正極電流コレクタ１４０は金または金シリサイドなどのそれらの合金を含んで成る。さらなる例として、一実施形態では、正極電流コレクタ１４０は、ニッケルまたはニッケルシリサイドなどのそれらの合金を含んで成る。
【０２３８】
別の実施形態では、正極電流コレクタ層と正極活物質層との位置を逆にしてもよく、例えば、正極電流コレクタ層をセパレータ層と正極活物質層との間に位置付けてもよい。そのような実施形態では、最も隣接した正極活物質層のための正極電極電流コレクタ１４０は、上述のような負極電流コレクタ層に関連した、組成および構造を有するイオン透過性導体を含んで成る。すなわち、正極電流コレクタ層は、イオン伝導性および導電性の双方を有するイオン透過性導体材料の層を含んで成る。この実施形態において、正極電流コレクタ層は、電気化学的積層体において、正極電流コレクタ層の一方の側に最も隣接する正極活物質層と、正極電流コレクタ層の他方の側に最も隣接するセパレータ層との間のキャリアイオンの移動を容易にするキャリアイオンのための厚さ、電気伝導度、イオン導電性を有する。相対的な基準として、正極電流コレクタ層は、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、そのイオン伝導率より大きい導電率を有する。例えば、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、正極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、正極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５０００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、正極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、正極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも５００００：１である。さらなる例として、そのような実施形態の１つでは、デバイスにエネルギーを蓄積するための印加電流、またはデバイスを放電するための印加された荷重がある場合、正極電流コレクタ層の（キャリアイオンについての）イオン伝導率と導電率との比は、一般的に、それぞれ少なくとも１０００００：１である。
【０２３９】
電気絶縁セパレータ層１３０は、電極構造１１０の集合体の各部材を取り囲み、対向電極構造１１２の集合体の各部材から電気的に絶縁することができる。電気絶縁セパレータ層１３０は、典型的には、非水性電解質を浸透させることができるマイクロポーラス状セパレータ材料を含む。例えば一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料は、少なくとも５０オングストローム、より典型的には約２５００オングストロームの範囲の直径、および約２５％〜約７５％、より典型的には約３５％〜５５％の範囲の多孔率を有する。さらに、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極集合体および対向電極集合体の隣接する部材の間でキャリアイオンの伝導を可能にするための非水性電解質を浸透させ得る。ある実施形態では、例えば、マイクロポーラス状セパレータ材料の多孔率を無視して、充電または放電サイクル中のイオン交換のための，電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の最も近い部材（すなわち、「隣接するペア」）との間の電気絶縁性セパレータ材料の少なくとも７０体積％が、マイクロポーラス状セパレータ材料である。換言すると、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の最も近い部材との間の電気絶縁材料の少なくとも７０体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料の多孔率を無視して、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の部材の隣接するペアそれぞれの間の電気絶縁材料の少なくとも７５体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料の多孔率を無視して、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の部材の隣接するペアそれぞれの間の電気絶縁材料の少なくとも８０体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料の多孔率を無視して、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の部材の隣接するペアそれぞれの間の電気絶縁材料の少なくとも８５体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料の多孔率を無視して、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の部材の隣接するペアそれぞれの間の電気絶縁材料の少なくとも９０体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料の多孔率を無視して、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の部材の隣接するペアそれぞれの間の電気絶縁材料の少なくとも９５体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料の多孔率を無視して、マイクロポーラス状セパレータ材料は、電極構造１１０の集合体の部材と対向電極構造１１２の集合体の部材の隣接するペアそれぞれの間の電気絶縁材料の少なくとも９９体積％を構成する。
【０２４０】
一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料は、粒状材料およびバインダーを含んで成り、少なくとも約２０体積％の多孔率（空隙率）を有する。マイクロポーラス状セパレータ材料の細孔は、少なくとも５０オングストロームの直径を有し、典型的には約２５０〜２５００オングストロームの範囲内にある。マイクロポーラス状セパレータ材料は、典型的には、約７５％未満の多孔率を有する。一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料は、少なくとも約２５体積％の多孔率（空隙率）を有する。一実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料は、約３５〜５５％の多孔率を有する。
【０２４１】
マイクロポーラス状セパレータ材料用のバインダーは、広範囲の無機またはポリマー材料から選択されてもよい。例えば一実施形態では、バインダーは、ケイ酸塩、リン酸塩、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、および水酸化物（例えば水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム）などからなる群から選択される有機材料である。例えば一実施形態では、バインダーは、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロプロペンなどを含むモノマーから誘導されたフルオロポリマーである。別の実施形態では、バインダーは、様々な分子量および密度の範囲のいずれかを有するポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリブテンなどのポリオレフィンである。別の実施形態では、バインダーは、エチレン−ジエン−プロペン−ターポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリアセタールおよびポリエチレングリコールジアクリレートからなる群から選択される。別の実施形態において、バインダーは、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、スチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリアクリルアミド、ポリビニルエーテル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびポリエチレンオキシドからなる群から選択される。別の実施形態では、バインダーは、アクリレート、スチレン、エポキシおよびシリコンからなる群から選択される。別の実施形態において、バインダーは、上記ポリマーの２以上のコポリマーまたはブレンドである。
【０２４２】
マイクロポーラス状セパレータ材料に含まれる粒状材料は、広範囲の材料から選択してもよい。一般的に、このような材料は、動作温度において比較的低い電子伝導度およびイオン伝導度を有し、マイクロポーラス状セパレータ材料に接触する電池電極または電流コレクタの動作電圧下で腐食しない。例えば一実施形態では、粒状材料は、１×１０−４Ｓ／ｃｍ未満のキャリアイオン（例えば、リチウム）の伝導率を有する。さらなる例として、一実施形態では、粒状材料は、１×１０−５Ｓ／ｃｍ未満のキャリアイオンに対する伝導率を有する。さらなる例として、一実施形態では、粒状材料は、１×１０−６Ｓ／ｃｍ未満のキャリアイオンに対する導電率を有する。例示的な粒状材料は、粒状ポリエチレン、ポリプロピレン、ＴｉＯ２ポリマー複合材、シリカエーロゲル、ヒュームドシリカ、シリカゲル、シリカヒドロゲル、シリカキセロゲル、シリカゾル、コロイドシリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、カオリン、タルク、珪藻土、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、またはそれらの組合せを含む。例えば一実施形態では、粒状材料は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＢＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｇｅ３Ｎ４などの粒状酸化物または粒状窒化物を含んで成る（Ｐ．ＡｒｏｒａおよびＪ．Ｚｈａｎｇの「Ｂａｔｔｅｒｙ Ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ」Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ ２００４、１０４、４４１９−４４６２を参照）。一実施形態では、粒状材料は、約２０ｎｍ〜２μｍ、より典型的には２００ｎｍ〜１．５μｍの平均粒径を有する。一実施形態では、粒状材料は、約５００ｎｍ〜１μｍの平均粒径を有する。
【０２４３】
代替的な実施形態では、マイクロポーラス状セパレータ材料に含まれる粒状材料は、電池の機能のためのイオン伝導性を供するように電解質の進入に望ましい空隙率を維持させつつ、焼結、バインディング、硬化などの技術によって結合されてもよい。
【０２４４】
マイクロポーラス状セパレータ材料は、例えば粒子が静電引力またはファンデルワールス力などの表面エネルギーによって合体された粒状セパレータ材料の電気泳動堆積、粒状セパレータ材料の（スピンコーティングまたはスプレーコーティングを含む）スラリー堆積、スクリーン印刷、ディップコーティング、および静電スプレー堆積によって堆積させてもよい。バインダーは、堆積プロセスに含まれてもよい。例えば、粒状材料は、溶媒蒸発により沈殿する溶解したバインダー材料でスラリー堆積させてもよく、溶解したバインダー材料の存在下で電気泳動的に堆積させてもよく、またはバインダーおよび絶縁粒子などで共電気泳動的に堆積させてもよい。代替的に、または付加的に、粒子を電極構造の中または上に堆積させた後にバインダーを添加してもよい。例えば、粒状材料を有機バインダー溶液中に分散させ、ディップコートまたはスプレーコートした後、バインダー材料を乾燥、溶融または接着力を供するように架橋してもよい。
【０２４５】
組み立てられたエネルギー貯蔵デバイスでは、マイクロポーラス状セパレータ材料は、二次電池電解質としての使用に適した非水性電解質で浸透される。典型的には、非水性電解質は、有機溶媒に溶解されたリチウム塩を含む。例示的なリチウム塩には、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌ、およびＬｉＢｒなどの無機リチウム塩、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＮＳＯ２ＣＦ３、ＬｉＮＳＯ２ＣＦ５、ＬｉＮＳＯ２Ｃ４Ｆ９、ＬｉＮＳＯ２Ｃ５Ｆ１１、ＬｉＮＳＯ２Ｃ６Ｆ１３およびＬｉＮＳＯ２Ｃ７Ｆ１５などの有機リチウム塩が含まれる。リチウム塩を溶解するための例示的な有機溶媒は、環状エステル、鎖状エステル、環式エーテルおよび鎖状エーテルが含まれる。環状エステルの具体例としては、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ビニレンカーボネート、２−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンが含まれる。鎖状エステルの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、アルキルプロピオネート、ジアルキルマロネート、およびアルキルアセテートが含まれる。環状エーテルの具体例としては、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１、３−ジオキソラン、アルキル−１、３−ジオキソランおよび１、４−ジオキソランが含まれる。鎖状エーテルの具体例としては、１、２−ジメトキシエタン、１、２−ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテルおよびテトラエチレングリコールジアルキルエーテルが含まれる。
【０２４６】
さらに一実施形態によれば、マイクロポーラス状セパレータ１３０ならびに他の電極構造１１０および／または対向電極構造１１２を含む二次電池１０２の構成要素は、二次電池１０２の充放電時に電極活物質１３２の膨張が生じる場合があっても、構成要素が機能することを可能にする構成および組成を含んで成る。すなわち、充放電時における電極活物質１３２の膨張に起因する構成要素の破損が許容範囲内になるように、構成要素が構成されてもよい。
【０２４７】
[電極制限部のパラメータ]
一実施形態によれば、電極制限部のセット１０８の設計は、（ｉ）電極活物質層１３２の膨張による電極制限部のセット１０８の構成要素に及ぼされる力、および（ｉｉ）電極活物質層１３２の膨張によって及ぼされる力に対抗するために必要とされる電極制限部のセット１０８の強度を含むパラメータに依存する。例えば一実施形態によれば、電極活物質の膨張によってシステムに及ぼされる力は、特定の方向に沿った断面電極面積に依存する。例えば、縦方向に作用する力は、電極の長さ（ＬＥ）に電極の高さ（ＨＥ）を乗じた値に比例する。垂直方向において、力は電極の長さ（ＬＥ）に電極の幅（ＷＥ）を乗じた値に比例し、横方向の力は電極の幅（ＷＥ）に電極の高さ（ＨＥ）を乗じた値に比例する。
【０２４８】
一次増大制限部１５４、１５６の設計は、多数の変数に依存してもよい。一次増大制限部１５４、１５６は、電極活物質層１３２の縦方向の膨張による電極アセンブリ１０６の肉眼的増大を抑制する。図８Ａに示す実施形態では、一次増大制限部１５４、１５６は、少なくとも１つの一次接続部材１５８（例えば、第１一次接続部材１５８および第２一次接続部材１６０）と協働して、電極活物質層１３２を有する電極構造１１０の増大を抑制するように作用する。増大の抑制において、少なくとも１つの接続部材１５８は、一次増大制限部１５４、１５６が互いに張力がかかるように配置され、それによって、それらが、電極活物質層１３２の増大によって及ぼされる力を打ち消すように圧縮力を及ぼす。一実施形態によれば、一次接続部材１５８の引張強度に応じて、一次増大制限部１５４、１５６に力が加えられると、一次増大制限部１５４、１５６は、（ｉ）互いから離れて移動すること（縦方向に離れて移動すること）、（ｉｉ）厚みを圧縮すること、ならびに（ｉｉｉ）力に対処するために縦方向に沿って曲げおよび／または偏向することの少なくとも１つを実行することができる。一次増大制限部１５４、１５６の互いから離れる方向の範囲は、一次接続部材１５８、１６０の設計に依存してもよい。一次増大制限部１５４、１５６が圧縮できる量は、一次増大制限部の材料特性（例えば、一次増大制限部１５４、１５６を形成する材料の圧縮強度）の関数である。一実施形態によれば、一次増大制限部１５４、１５６が曲がることができる量は、（ｉ）電極構造１１０の縦方向における増大によって加えられる力、（ｉｉ）一次増大制限部１５４、１５６の弾性率、（ｉｉｉ）一次接続部材１５８、１６０間の垂直方向の距離、および（ｉｖ）一次増大制限部１５４、１５６の厚さ（幅）に依存する。一実施形態では、一次増大制限部１５４、１５６の最大撓み（deflection）は、一次接続部材１５８、１６０の間の垂直方向における増大制限部１５４、１５６の中間点で生じ得る。撓みは、垂直方向に沿った一次接続部材１５８、１６０間の距離の４乗で増加し、制限材料の弾性率と共に線形的に減少し、一次増大制限部厚さ（幅）の３乗で減少する。一次増大制限部１５４、１５６の曲げによる撓みを支配する式は、δ＝６０ｗＬ４／Ｅｈ３と表すことができる。
【０２４９】
ここで、ｗは電極膨張による一次増大制限部１５４、１５６に印加される全分布荷重であり、Ｌは一次接続部材１５８、１６０間の垂直方向の距離であり、Ｅは一次増大制限部１５４、１５６の弾性率、およびｈは一次増大制限部１５４、１５６の厚さ（幅）である。
【０２５０】
一実施形態では、電極活物質１３２の膨張による一次増大制限部１５４、１５６に対する応力は、式σ＝３ｗＬ２／４ｈ２を使用して計算することができる。
【０２５１】
ここで、ｗは電極活物質層１３２の膨張による一次増大制限部１５４、１５６に印加される全分布荷重であり、Ｌは一次接続部材１５８、１６０間の垂直方向の距離であり、およびｈは一次増大制限部１５４、１５６の厚さ（幅）である。一実施形態では、一次増大制限部１５４、１５６に対する最大応力は、一次増大制限部１５４、１５６を一次接続部材１５８、１６０に取り付ける点に生じる。一実施形態では、応力は一次接続部材１５８、１６０の間の距離の二乗で増加し、一次増大制限部１５４、１５６の厚さの二乗で減少する。
【０２５２】
[一次接続部材の設計に影響を与える変数]
図８Ａにおける実施形態に示されるように、第１一次接続部材１５８および第２一次接続部材１６０などの少なくとも１つの一次接続部材１５８の設計には、多くの変数が影響を及ぼし得る。一実施形態では、一次接続部材１５８、１６０は、互いに離れて移動する（離れて動く）一次増大制限部１５４、１５６において生じる可能性がある反作用力に対して十分な抵抗を供し得る。一実施形態では、一次接続部材１５８、１６０の引張応力を支配する式は、σ＝ＰＬ／２ｔと示すことができる。
【０２５３】
ここで、Ｐは一次増大制限部における電極活物質層１３２の増大による印加された圧力であり、Ｌは一次接続部材１５８、１６０間の垂直方向の距離であり、およびｔは接続部材１５８、１６０の垂直方向の厚さである。
【０２５４】
[二次増大制限部の設計に影響を与える変数]
図８Ｂにおける実施形態に示されるように、第１二次増大制限部１５８および第２二次増大制限部１６０の設計に、多数の変数が影響を及ぼし得る。一実施形態では、二次増大制限部１５８、１６０の設計に影響を及ぼす変数は、一次増大制限部１５４、１５６の設計に影響を及ぼす変数と同様であるが、直交方向に変換される変数である。例えば一実施形態では、二次増大制限部１５８、１６０の曲げによる撓みを支配する式は、δ＝６０ｗｙ４／Ｅｔ３と示すことができる。
【０２５５】
ここで、ｗは電極活物質層１３２の膨張による二次増大制限部１５８、１６０に印加される全分布荷重であり、ｙは二次接続部材１６６（例えば、二次接続部材１６６として作用する第１一次増大制限部１５４および第２一次増大制限部１５６）間の縦方向の距離であり、Ｅは二次増大制限部１５８、１６０の弾性率であり、ならびにｔは二次増大制限部１５８、１６０の厚さである。別の実施形態では、二次増大制限部１５８、１６０に対する応力は、σ＝３ｗｙ２／４ｔ２と示すことができる。
【０２５６】
ここで、ｗは電極活物質層１３２の膨張による二次増大制限部１５８、１６０に印加される全分布荷重であり、ｙは二次接続部材１５４、１５６間の縦方向の距離であり、およびｔは二次増大制限部１５８、１６０の厚さである。
【０２５７】
[二次接続部材の設計に影響する変数]
図８Ｂにおける実施形態に示されるように、第１二次接続部材１５４および第２二次接続部材１５６などの少なくとも１つの二次接続部材１６６の設計には、多くの変数が影響を及ぼし得る。一実施形態では、二次接続部材１５４、１５６の引張応力は、一次接続部材１５８、１６０の引張応力と同様に、σ＝Ｐｙ／２ｈと示すことができる。
【０２５８】
ここで、Ｐは二次増大制限部１５８、１６０における電極活物質層１３２の膨張によって印加される圧力であり、ｙは接続部材１５４、１５６間の縦方向の距離であり、およびｈは二次接続部材１５４、１５６の縦方向の厚みである。
【０２５９】
一実施形態では、二次増大制限部１５８、１６０のための少なくとも１つの接続部材１６６は、電極アセンブリ１０６の縦方向端部１１７、１１９に配置されていないが、その代わりに、電極アセンブリ１０６内に最初に配置されてもよい。例えば、対向電極構造１１２の一部は、二次的増大制限部１５８、１６０を互いに接続する二次接続部材１６６として作用し得る。少なくとも１つの二次接続部材１６６が内側部材であり、電極活物質層１３２の膨張が二次接続部材１６６のいずれかの側で生じるような場合、内側二次接続部材１６６に対する引張応力は、式σ＝Ｐｙ／ｈを使用して計算することができる。
【０２６０】
ここで、Ｐは内側の第１二次接続部材１６６および第２二次接続部材１６６（例えば、縦方向において互いから分離された対向電極構造１１２）の間にある二次増大制限部１５８、１６０の領域における電極活物質の膨張による印加された圧力であり、ｙは内側二次接続部材１６６間の縦方向の距離であり、およびｈは縦方向における内側二次接続部材１６６の厚さである。この実施形態によれば、内側二次接続部材１６６（例えば、対向電極構造１１２）の厚さの半分の一方だけが、一方の側の電極活物質による膨張を抑制するのに寄与し、内側二次接続部材１６６の厚さの半分の他方が、他方の側の電極活物質による膨張の抑制に寄与する。
【実施例】
【０２６１】
[実施例１]
本実施例は、制限部のセット１０８を有する電極アセンブリ１０６を製造する方法の一例を示す。図２１は、本明細書における本方法の実施形態に関する。
【０２６２】
本実施例では、ステップＳ１において、アノードおよびカソードのバックボーン１３４、１４１がそれぞれ作製される（または組み立てられる、fabricate）。次に、ステップＳ２に示すように、アノードバックボーン１３４上に、シリコン含有材料などのアノード活物質１３２を形成することによって、アノード１１０を作製する。ステップＳ３において、アノード電極電流コレクタ１３６およびカソード電極電流コレクタ１４０をそれぞれ作製する。ステップＳ４と同様に、制限部のセット１０８を作製する。ステップＳ５において、セパレータ１３０を形成するための材料が、アノード電極電流コレクタ１３６の側面に堆積される。ステップＳ６において、カソード活物質１３８は、アノード構造１１０とカソードバックボーン１４１との間に材料を堆積させることによって形成される。最後に、ステップＳ７において、電極アセンブリ１０６をタブに接続し、パッケージングし、電解質で充填し、密封する。一実施形態によれば、セパレータ１３０および／またはカソード活物質１３８がステップＳ５およびＳ６で堆積される前のステップＳ４における制限部のセット１０８の製造は、アノード構造１１０の制限部のセット１０８への改善された接着を供し得、セパレータ１３０および／またはカソード活物質１３８が電極アセンブリ１０６に供された後に制限部のセット１０８が形成された場合に、余分な残渣が残らないようにし得る。
【０２６３】
以下の実施形態は、開示の態様を例示するために供されるが、実施形態は限定を意図するものではなく、他の態様および／または実施形態も供され得る。
【０２６４】
[実施形態１]
充電状態と放電状態との間でサイクルする二次電池であって、当該二次電池は、電池エンクロージャ、電極アセンブリ、キャリアイオン、電池エンクロージャ内の非水性液体電解質および電極制限部のセットを含んで成る、二次電池。
【０２６５】
上記二次電池において、電極アセンブリは、互いに直交する縦軸、横軸および垂直軸、縦方向において互いに分離された第１縦方向端面および第２縦方向端面、ならびに電極アセンブリの縦軸ＡＥＡを囲み、第１縦方向端面および第２縦方向端面を接続する側面を有し、当該側面は、縦軸の対向する両側に、縦軸に直交する第１方向に分離された第１領域および第２領域を有し、当該電極アセンブリは、縦方向で測定された最大幅ＷＥＡと、側面によって境界付けられ、横方向で測定された最大長さＬＥＡと、側面によって境界付けられ、垂直方向で測定された最大高さＨＥＡとを有し、ＨＥＡに対するＬＥＡおよびＷＥＡの比がそれぞれ少なくとも２：１である。
【０２６６】
電極アセンブリは、電極構造の集合体、対向電極構造の集合体、ならびに電極集合体および対向電極集合体の部材を電気的に分離する電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料をさらに含んで成り、電極構造集合体および対向電極構造集合体の部材が、縦方向において交互の配列で配置される。
【０２６７】
電極構造の集合体の各部材は電極活物質の層を含んで成り、対向電極構造の集合体の各部材は対向電極活物質の層を含んで成り、二次電池が放電状態から充電状態に充電される場合に、電極活物質は電極活物質１モル当たり１モル以上のキャリアイオンを受け入れるキャパシティを有する。
【０２６８】
電極制限部のセットは、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部ならびに少なくとも１つの一次接続部材を含んで成る一次制限システムを含んで成り、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部は、縦方向に互いに分離され、少なくとも１つの一次接続部材は、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部を接続し、一次制限システムは、縦方向における電極アセンブリの増大を抑制し、それによって、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加は２０％未満となる。
【０２６９】
電極制限部のセットは、第２方向に分離され、少なくとも１つの二次接続部材によって接続された第１二次増大制限部および第２二次増大制限部を含んで成る二次制限システムをさらに含んで成り、当該二次制限システムは、二次電池のサイクル時に、縦方向に直交する第２方向における電極アセンブリの増大を少なくとも部分的に抑制する。
【０２７０】
充電状態は、二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、放電状態は、二次電池の定格容量の２５％未満である。
【０２７１】
[実施形態２]
一次制限アレイが、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１に記載の二次電池。
【０２７２】
[実施形態３]
一次制限アレイが、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１に記載の二次電池。
【０２７３】
[実施形態４]
一次制限アレイが、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１に記載の二次電池。
【０２７４】
[実施形態５]
一次制限アレイが、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１に記載の二次電池。
【０２７５】
[実施形態６]
一次制限アレイが、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１に記載の二次電池。
【０２７６】
[実施形態７]
一次制限アレイが、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【０２７７】
[実施形態８]
一次制限アレイが、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜７のいずれかに記載の二次電池。
【０２７８】
[実施形態９]
一次制限アレイが、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜８のいずれかに記載の二次電池。
【０２７９】
[実施形態１０]
一次制限アレイが、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜９のいずれかに記載の二次電池。
【０２８０】
[実施形態１１]
一次制限アレイが、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１０のいずれかに記載の二次電池。
【０２８１】
[実施形態１２]
一次制限アレイが、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１１のいずれかに記載の二次電池。
【０２８２】
[実施形態１３]
一次制限アレイが、二次電池の５回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１２のいずれかに記載の二次電池。
【０２８３】
[実施形態１４]
一次制限アレイが、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１３のいずれかに記載の二次電池。
【０２８４】
[実施形態１５]
一次制限アレイが、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１４のいずれかに記載の二次電池。
【０２８５】
[実施形態１６]
一次制限アレイが、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１５のいずれかに記載の二次電池。
【０２８６】
[実施形態１７]
一次制限アレイが、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１６のいずれかに記載の二次電池。
【０２８７】
[実施形態１８]
一次制限アレイが、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１７のいずれかに記載の二次電池。
【０２８８】
[実施形態１９]
一次制限アレイが、二次電池のサイクルごとの電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加が１％未満となるように、電極アセンブリの縦方向における増大を抑制する、実施形態１〜１８のいずれかに記載の二次電池。
【０２８９】
[実施形態２０]
二次増大制限システムが、二次電池の反復されるサイクルにおいて、２０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増加が２０％未満となるように、電極アセンブリの第２方向における増大を抑制する、実施形態１〜１９のいずれかに記載の二次電池。
【０２９０】
[実施形態２１]
二次増大制限システムが、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増加が１０％未満となるように、電極アセンブリの第２方向における増大を抑制する、実施形態１〜２０のいずれかに記載の二次電池。
【０２９１】
[実施形態２２]
二次増大制限システムが、二次電池の５回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増加が５％未満となるように、電極アセンブリの第２方向における増大を抑制する、実施形態１〜２１のいずれかに記載の二次電池。
【０２９２】
[実施形態２３]
二次増大制限システムが、二次電池のサイクルごとの電極アセンブリの第２方向におけるフェレ径の増加が１％未満となるように、電極アセンブリの第２方向における増大を抑制する、実施形態１〜２２のいずれかに記載の二次電池。
【０２９３】
[実施形態２４]
第１一次増大制限部が、電極アセンブリの第１縦方向端面を少なくとも部分的にカバーし、第２一次増大制限部は、電極アセンブリの第２縦方向端面を少なくとも部分的にカバーする、実施形態１〜２３のいずれかに記載の二次電池。
【０２９４】
[実施形態２５]
積層方向に直交する面における電極アセンブリの突出部の表面積が、他の直交する面への電極アセンブリの突出部の表面積よりも小さい、実施形態１〜２４のいずれかに記載の二次電池。
【０２９５】
[実施形態２６]
積層方向に直交する面における電極構造の突出部の表面積が、他の直交する面への電極構造の突出部の表面積よりも大きい、実施形態１〜２５のいずれかに記載の二次電池。
【０２９６】
[実施形態２７]
充電状態と放電状態との間で二次電池をサイクルさせる前に、一次増大制限システムの少なくとも一部分が、縦方向において電極アセンブリの少なくとも一部分に圧縮力を加えるように予め張力を受けている、実施形態１〜２６のいずれかに記載の二次電池。
【０２９７】
[実施形態２８]
一次制限システムが、第１方向において互いに分離され、第１一次増大制限部と第２一次増大制限部とを接続する第１一次接続部材および第２一次接続部材を有して成る、実施形態１〜２７のいずれかに記載の二次電池。
【０２９８】
[実施形態２９]
第１一次接続部材が第１二次増大制限部であり、第２一次接続部材が第２二次増大制限部であり、第１一次増大制限部または第２一次増大制限部が第１二次接続部材である、実施形態１〜２８のいずれかに記載の二次電池。
【０２９９】
[実施形態３０]
少なくとも１つの二次接続部材が、縦軸に沿って電極アセンブリの縦方向の第１端部および第２端部の内側にある部材を有して成る、実施形態１〜２９のいずれかに記載の二次電池。
【０３００】
[実施形態３１]
少なくとも１つの二次接続部材が、電極構造および対向電極構造の１以上の少なくとも一部分を含んで成る、実施形態１〜３０のいずれかに記載の二次電池。
【０３０１】
[実施形態３２]
少なくとも１つの二次接続部材が、電極バックボーン構造および対向電極バックボーン構造の少なくとも１つの一部分を含んで成る、実施形態１〜３１のいずれかに記載の二次電池。
【０３０２】
[実施形態３３]
少なくとも１つの二次接続部材が、電極電流コレクタおよび対向電極電流コレクタの１以上の一部分を含んで成る、実施形態１〜３２のいずれかに記載の二次電池。
【０３０３】
[実施形態３４]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の少なくとも１つが、縦軸に沿って電極アセンブリの縦方向の第１端部および第２端部の内側にある、実施形態１〜３３のいずれかに記載の二次電池。
【０３０４】
[実施形態３５]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の少なくとも１つが、電極構造および対向電極構造の１以上の少なくとも一部分を含んで成る、実施形態１〜３４のいずれかに記載の二次電池。
【０３０５】
[実施形態３６]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の少なくとも１つが、電極バックボーン構造および対向電極バックボーン構造の少なくとも１つの一部分を含んで成る、実施形態１〜３５のいずれかに記載の二次電池。
【０３０６】
[実施形態３７]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の少なくとも１つが、電極電流コレクタおよび対向電極電流コレクタの１以上の一部分を含んで成る、実施形態１〜３６のいずれかに記載の二次電池。
【０３０７】
[実施形態３８]
二次電池が、第３方向に分離され、少なくとも１つの三次接続部材によって接続された第１三次増大制限部および第２三次増大制限部を含んで成る三次制限システムをさらに含んで成り、当該三次制限システムが、二次電池の放電状態から充電状態への充電において、第３方向における電極アセンブリの増大を抑制し、当該第３方向が、縦方向および第２方向と直交する、実施形態１〜３７のいずれかに記載の二次電池。
【０３０８】
[実施形態３９]
電極活物質がアノード活性であり、対向電極活物質がカソード活性である、実施形態１〜３８のいずれかに記載の二次電池。
【０３０９】
[実施形態４０]
電極構造の集合体の各部材がバックボーンを含んで成る、実施形態１〜３９のいずれかに記載の二次電池。
【０３１０】
[実施形態４１]
対向電極構造の集合体の各部材がバックボーンを含んで成る、実施形態１〜４０のいずれかに記載の二次電池。
【０３１１】
[実施形態４２]
二次制限システムが、１０００ｐｓｉを超える抑制力および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における電極アセンブリの増大を抑制する、実施形態１〜４１のいずれかに記載の二次電池。
【０３１２】
[実施形態４３]
二次増大制限部が、１００００ｐｓｉ以下での５％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における電極アセンブリの増大を抑制する、実施形態１〜４２のいずれかに記載の二次電池。
【０３１３】
[実施形態４４]
二次増大制限部が、１００００ｐｓｉ以下での３％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における電極アセンブリの増大を抑制する、実施形態１〜４３のいずれかに記載の二次電池。
【０３１４】
[実施形態４５]
二次増大制限部が、１００００ｐｓｉ以下での１％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における電極アセンブリの増大を抑制する、実施形態１〜４４のいずれかに記載の二次電池。
【０３１５】
[実施形態４６]
二次増大制限部が、５０回のバッテリーサイクル後に、１００００ｐｓｉ以下での１５％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における電極アセンブリの増大を抑制する、実施形態１〜４５のいずれかに記載の二次電池。
【０３１６】
[実施形態４７]
二次増大制限部が、１５０回のバッテリーサイクル後に、１００００ｐｓｉ以下での５％未満の変位および０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで、垂直方向における電極アセンブリの増大を抑制する、実施形態１〜４６のいずれかに記載の二次電池。
【０３１７】
[実施形態４８]
対向電極構造の集合体の部材が、第１二次増大制限部に隣接する頂部、第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において頂部から底部まで延在する垂直軸ＡＣＥＳ、垂直軸ＡＣＥＳを囲み、頂部と底部とを接続する側方電極面を含んで成り、側方電極面は、垂直軸の対向する側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＣＥＳ、幅ＷＣＥＳならびに高さＨＣＥＳを有し、長さＬＣＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＣＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＣＥＳは、垂直軸ＡＣＥＳの方向において頂部から底部まで測定される、実施形態１〜４７のいずれかに記載の二次電池。
【０３１８】
上記二次電池において、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部はそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの内側表面および外側表面は実質的に同一平面であり、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面と対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの内側表面から外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの内側表面は、電極構造の集合体の頂部および底部に固定される。
【０３１９】
[実施形態４９]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの２５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜４８のいずれかに記載の二次電池。
【０３２０】
[実施形態５０]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの５０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜４９のいずれかに記載の二次電池。
【０３２１】
[実施形態５１]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの７５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜５０のいずれかに記載の二次電池。
【０３２２】
[実施形態５２]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、対向電極構造の集合体の高さＨＣＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの９０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜５１のいずれかに記載の二次電池。
【０３２３】
[実施形態５３]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれがスロットを含んで成り、対向電極構造の集合体の高さが、スロットを通って延在して該スロット内に固定され、電極構造の集合体と第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれとの間のインターロック接続を形成する、実施形態１〜５２のいずれかに記載の二次電池。
【０３２４】
[実施形態５４]
電極構造の集合体の部材が、第１二次増大制限部に隣接する頂部、第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において頂部から底部まで延在する垂直軸ＡＥＳ、垂直軸ＡＥＳを囲み、頂部と底部とを接続する側方電極面を含んで成り、側方電極面は、垂直軸の対向する側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＥＳ、幅ＷＥＳならびに高さＨＥＳを有し、長さＬＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＥＳは、垂直軸ＡＥＳの方向において頂部から底部まで測定される、実施形態１〜５３のいずれかに記載の二次電池。
【０３２５】
上記二次電池において、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部はそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの内側表面および外側表面は実質的に同一平面であり、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面と対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの内側表面から外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの内側表面は、電極構造の集合体の頂部および底部に固定される。
【０３２６】
[実施形態５５]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、電極構造の集合体の高さＨＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの２５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜５４のいずれかに記載の二次電池。
【０３２７】
[実施形態５６]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、電極構造の集合体の高さＨＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの５０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜５５のいずれかに記載の二次電池。
【０３２８】
[実施形態５７]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、電極構造の集合体の高さＨＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの７５％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜５６のいずれかに記載の二次電池。
【０３２９】
[実施形態５８]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面がノッチを含んで成り、電極構造の集合体の高さＨＥＳが、ノッチ内に延在して固定され、ノッチが第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の高さの９０％の垂直方向に沿って規定される深さを有する、実施形態１〜５７のいずれかに記載の二次電池。
【０３３０】
[実施形態５９]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれがスロットを含んで成り、電極構造の集合体の高さが、スロットを通って延在して該スロット内に固定され、電極構造の集合体と第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれとの間のインターロック接続を形成する、実施形態１〜５８のいずれかに記載の二次電池。
【０３３１】
[実施形態６０]
電極制限部のセットが、第２方向に分離され、少なくとも１つの第１二次接続部材と結合された第１二次増大制限部および第２二次増大制限部を含んで成る結合された二次制限システムをさらに含んで成る、実施形態１〜５９のいずれかに記載の二次電池。
【０３３２】
[実施形態６１]
対向電極構造の集合体の部材が、第１二次増大制限部に隣接する頂部、第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において頂部から底部まで延在する垂直軸ＡＣＥＳ、垂直軸ＡＣＥＳを囲み、頂部と底部とを接続する側方電極面を含んで成り、側方電極面は、垂直軸の対向する両側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＣＥＳ、幅ＷＣＥＳならびに高さＨＣＥＳを有し、長さＬＣＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＣＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＣＥＳは、垂直軸ＡＣＥＳの方向において頂部から底部まで測定される、実施形態１〜６０のいずれかに記載の二次電池。
【０３３３】
上記二次電池において、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部はそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの内側表面および外側表面は実質的に同一平面であり、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面と対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの内側表面から外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの内側表面は、対向電極構造の集合体の頂部および底部に結合される。
【０３３４】
[実施形態６２]
電極構造の集合体の部材が、第１二次増大制限部に隣接する頂部、第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において頂部から底部まで延在する垂直軸ＡＥＳ、垂直軸ＡＥＳを囲み、頂部と底部とを接続する側方電極面を含んで成り、側方電極面は、垂直軸の対向する両側に、垂直軸に直交する第１方向に分離された対向する第１領域および第２領域、長さＬＥＳ、幅ＷＥＳならびに高さＨＥＳを有し、長さＬＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、横方向で測定され、幅ＷＥＳは、側方電極面によって境界付けられ、縦方向で測定され、また高さＨＥＳは、垂直軸ＡＥＳの方向において頂部から底部まで測定される、実施形態１〜６１のいずれかに記載の二次電池。
【０３３５】
上記二次電池において、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部はそれぞれ、内側表面および対向する外側表面を含んで成り、それぞれの内側表面および外側表面は実質的に同一平面であり、第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれの内側表面と対向する外側表面との間の距離が、垂直方向において、それぞれの内側表面から外側表面まで測定されたそれぞれの高さを規定し、それぞれの内側表面は、電極構造の集合体の頂部および底部に結合される。
【０３３６】
[実施形態６３]
電極構造および対向電極構造の少なくとも１つが、第１二次増大制限部に隣接する頂部、第２二次増大制限部に隣接する底部、垂直方向に平行で、垂直方向において頂部から底部まで延在する垂直軸ＡＥＳ、垂直軸を囲み、頂部と底部とを接続する側方電極面を含んで成り、側方電極面は、側面によって境界付けられ、縦方向で測定される幅ＷＥＳを有する、実施形態１〜６２のいずれかに記載の二次電池。
【０３３７】
上記二次電池において、幅ＷＥＳは、頂部に隣接する第１幅から、頂部と底部との間の垂直軸に沿った領域における第１幅よりも小さい第２幅までテーパー状となっている。
【０３３８】
[実施形態６４]
少なくとも１つの二次接続部材が、電極アセンブリの縦方向端部における前記第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の少なくとも１つに対応する、実施形態１〜６３のいずれかに記載の二次電池。
【０３３９】
[実施形態６５]
電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料が、粒状材料およびバインダーを含んで成り、少なくとも２０体積％の空隙率を有し、非水性液体電解質によって浸透される、実施形態１〜６４のいずれかに記載の二次電池。
【０３４０】
[実施形態６６]
キャリアイオンが、リチウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウムから成る群から選択される、実施形態１〜６５のいずれかに記載の二次電池。
【０３４１】
[実施形態６７]
非水性液体電解質が、有機溶媒に溶解されたリチウム塩を含んで成る、実施形態１〜６６のいずれかに記載の二次電池。
【０３４２】
[実施形態６８]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれが、電極または対向電極の高さの５０％未満の厚さを有して成る、実施形態１〜６７のいずれかに記載の二次電池。
【０３４３】
[実施形態６９]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれが、電極または対向電極の高さの２０％未満の厚さを有して成る、実施形態１〜６８のいずれかに記載の二次電池。
【０３４４】
[実施形態７０]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部のそれぞれが、電極または対向電極の高さの１０％未満の厚さを有して成る、実施形態１〜６９のいずれかに記載の二次電池。
【０３４５】
[実施形態７１]
電極制限部のセットが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定される、電極活物質へのキャリアイオンのインサーション時に、垂直方向における電極活物質層の膨張を抑制する、実施形態１〜７０のいずれかに記載の二次電池。
【０３４６】
[実施形態７２]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも０．７ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７１のいずれかに記載の二次電池。
【０３４７】
[実施形態７３]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも１．７５ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７２のいずれかに記載の二次電池。
【０３４８】
[実施形態７４]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも２．８ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７３のいずれかに記載の二次電池。
【０３４９】
[実施形態７５]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも３．５ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７４のいずれかに記載の二次電池。
【０３５０】
[実施形態７６]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも５．２５ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７５のいずれかに記載の二次電池。
【０３５１】
[実施形態７７]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも７ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７６のいずれかに記載の二次電池。
【０３５２】
[実施形態７８]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１突出縦方向端部および第２突出縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも８．７５ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７７のいずれかに記載の二次電池。
【０３５３】
[実施形態７９]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれに、第１縦方向端部および第２縦方向端部のそれぞれの表面積にわたって平均された少なくとも１０ｋＰａの平均圧縮力をかける、実施形態１〜７８のいずれかに記載の二次電池。
【０３５４】
[実施形態８０]
第１縦方向端面および第２縦方向端面の表面積が、電極アセンブリの表面積の２５％未満である、実施形態１〜７９のいずれかに記載の二次電池。
【０３５５】
[実施形態８１]
第１縦方向端面および第２縦方向端面の表面積が、電極アセンブリの表面積の２０％未満である、実施形態１〜８０のいずれかに記載の二次電池。
【０３５６】
[実施形態８２]
第１縦方向端面および第２縦方向端面の表面積が、電極アセンブリの表面積の１５％未満である、実施形態１〜８１のいずれかに記載の二次電池。
【０３５７】
[実施形態８３]
第１縦方向端面および第２縦方向端面の表面積が、電極アセンブリの表面積の１０％未満である、実施形態１〜８２のいずれかに記載の二次電池。
【０３５８】
[実施形態８４]
制限部およびエンクロージャが、電池エンクロージャによって囲まれた体積の６０％未満の合計体積を有する、実施形態１〜８３のいずれかに記載の二次電池。
【０３５９】
[実施形態８５]
制限部およびエンクロージャが、電池エンクロージャによって囲まれた体積の４５％未満の合計体積を有する、実施形態１〜８４のいずれかに記載の二次電池。
【０３６０】
[実施形態８６]
制限部およびエンクロージャが、電池エンクロージャによって囲まれた体積の３０％未満の合計体積を有する、実施形態１〜８５のいずれかに記載の二次電池。
【０３６１】
[実施形態８７]
制限部およびエンクロージャが、電池エンクロージャによって囲まれた体積の２０％未満の合計体積を有する、実施形態１〜８６のいずれかに記載の二次電池。
【０３６２】
[実施形態８８]
二次電池をその定格容量の少なくとも８０％に充電する場合、第１縦方向端面および第２縦方向端面が、圧縮荷重を受ける、実施形態１〜８７のいずれかに記載の二次電池。
【０３６３】
[実施形態８９]
二次電池が電極アセンブリのセットを含んで成り、当該セットが少なくとも二つの電極アセンブリを含んで成る、実施形態１〜８８のいずれかに記載の二次電池。
【０３６４】
[実施形態９０]
電極アセンブリが、少なくとも５の電極構造と、少なくとも５の対向電極構造とを含んで成る、実施形態１〜８９のいずれかに記載の二次電池。
【０３６５】
[実施形態９１]
電極アセンブリが、少なくとも１０の電極構造と、少なくとも１０の対向電極構造とを含んで成る、実施形態１〜９０のいずれかに記載の二次電池。
【０３６６】
[実施形態９２]
電極アセンブリが、少なくとも５０の電極構造と、少なくとも５０の対向電極構造とを含んで成る、実施形態１〜９１のいずれかに記載の二次電池。
【０３６７】
[実施形態９３]
電極アセンブリが、少なくとも１００の電極構造と、少なくとも１００の対向電極構造とを含んで成る、実施形態１〜９２のいずれかに記載の二次電池。
【０３６８】
[実施形態９４]
電極アセンブリが、少なくとも５００の電極構造と、少なくとも５００の対向電極構造とを含んで成る、実施形態１〜９３のいずれかに記載の二次電池。
【０３６９】
[実施形態９５]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、少なくとも１００００ｐｓｉの（７０ＭＰａよりも大きい）極限引張強度を有する材料を含んで成る、実施形態１〜９４のいずれかに記載の二次電池。
【０３７０】
[実施形態９６]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、電池電解質と適合する材料を含んで成る、実施形態１〜９５のいずれかに記載の二次電池。
【０３７１】
[実施形態９７]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、電池の浮遊電位またはアノード電位で著しく腐食しない材料を含んで成る、実施形態１〜９６のいずれかに記載の二次電池。
【０３７２】
[実施形態９８]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、４５℃で著しく反応しないか、または機械的強度を失わない材料を含んで成る、実施形態１〜９７のいずれかに記載の二次電池。
【０３７３】
[実施形態９９]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、７０℃で著しく反応しないか、または機械的強度を失わない材料を含んで成る、実施形態１〜９８のいずれかに記載の二次電池。
【０３７４】
[実施形態１００]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、金属、金属合金、セラミック、ガラス、プラスチック、またはそれらの組合せを含んで成る、実施形態１〜９９のいずれかに記載の二次電池。
【０３７５】
[実施形態１０１]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、約１０〜約１００マイクロメートルの範囲の厚さを有する材料のシートを含んで成る、実施形態１〜１００のいずれかに記載の二次電池。
【０３７６】
[実施形態１０２]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、約３０〜約７５マイクロメートルの範囲の厚さを有する材料のシートを含んで成る、実施形態１〜１０１のいずれかに記載の二次電池。
【０３７７】
[実施形態１０３]
一次制限システムおよび二次制限システムの少なくとも１つが、充填密度が５０％よりも大きい炭素繊維を含んで成る、実施形態１〜１０２のいずれかに記載の二次電池。
【０３７８】
[実施形態１０４]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端面および第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも３倍を超える圧力を加える、実施形態１〜１０３のいずれかに記載の二次電池。
【０３７９】
[実施形態１０５]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端面および第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも３倍を超える圧力を加える、実施形態１〜１０４のいずれかに記載の二次電池。
【０３８０】
[実施形態１０６]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端面および第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも４倍を超える圧力を加える、実施形態１〜１０５のいずれかに記載の二次電池。
【０３８１】
[実施形態１０７]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、第１縦方向端面および第２縦方向端面に、相互に垂直で、かつ積層方向に対して垂直である２つの方向のそれぞれにおいて電極アセンブリに維持された圧力の少なくとも５倍を超える圧力を加える、実施形態１〜１０６のいずれかに記載の二次電池。
【０３８２】
[実施形態１０８]
電極アセンブリの外側にある電極制限部のセットの部分が、電極アセンブリと電極制限部の外側部分との総合計体積の８０％未満を占める、実施形態１〜１０７のいずれかに記載の二次電池。
【０３８３】
[実施形態１０９]
電極アセンブリの外側にある一次制限システムの部分が、電極アセンブリと一次制限システムの外側部分との総合計体積の４０％未満を占める、実施形態１〜１０８のいずれかに記載の二次電池。
【０３８４】
[実施形態１１０]
電極アセンブリの外側にある二次制限システムの部分が、電極アセンブリと二次制限システムの外側部分との総合計体積の４０％未満を占める、実施形態１〜１０９のいずれかに記載の二次電池。
【０３８５】
[実施形態１１１]
第１縦方向端面における電極集合体および対向電極集合体の部材の突出部が、第１突出領域に外接し（または囲い、もしくは制限し、circumscribe）、第２縦方向端面における電極集合体および対向電極集合体の部材の突出部が、第２突出領域に外接し、第１突出領域および第２突出領域の各々が、第１縦方向端面および第２縦方向端面の表面積の少なくとも５０％をそれぞれ構成して成る、実施形態１〜１１０のいずれかに記載の二次電池。
【０３８６】
[実施形態１１２]
第１一次増大制限部および第２一次増大制限部が、次式にしたがって、二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に撓む、実施形態１〜１１１のいずれかに記載の二次電池。
【０３８７】
δ＝６０ｗＬ４／Ｅｈ３
【０３８８】
ここで、ｗは二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に第１一次増大制限部および第２一次増大制限部に印加される全分布荷重であり、Ｌは第１一次接続部材と第２一次接続部材との間の垂直方向の距離であり、Ｅは第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の弾性率、ならびにｈは第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の厚さである。
【０３８９】
[実施形態１１３]
二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部における応力が、次式で示される、実施形態１〜１１２のいずれかに記載の二次電池。
【０３９０】
σ＝３ｗＬ２／４ｈ２
【０３９１】
ここで、ｗは二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に第１一次増大制限部および第２一次増大制限部に印加される全分布荷重であり、Ｌは第１一次接続部材と第２一次接続部材との間の垂直方向の距離であり、ならびにｈは第１一次増大制限部および第２一次増大制限部の厚さである。
【０３９２】
[実施形態１１４]
第１一次接続部材および第２一次接続部材における引張応力が、次式で示される、実施形態１〜１１３のいずれかに記載の二次電池。
【０３９３】
σ＝ＰＬ／２ｔ
【０３９４】
ここで、Ｐは二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に第１一次増大制限部および第２一次増大制限部に印加される圧力であり、Ｌは第１一次接続部材と第２一次接続部材との間の垂直方向の距離であり、ならびにｔは第１一次接続部材および第２一次接続部材の厚さである。
【０３９５】
[実施形態１１５]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部が、次式にしたがって、二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に撓む、実施形態１〜１１４のいずれかに記載の二次電池。
【０３９６】
δ＝６０ｗｙ４／Ｅｔ３
【０３９７】
ここで、ｗは二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に第１二次増大制限部および第２二次増大制限部に印加される全分布荷重であり、ｙは第１二次接続部材と第２二次接続部材との間の縦方向の距離であり、Ｅは第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の弾性率、ならびにｔは第１二次接続部材および第２二次接続部材の厚さである。
【０３９８】
[実施形態１１６]
第１二次増大制限部および第２二次増大制限部における応力が、次式で示される、実施形態１〜１１５のいずれかに記載の二次電池。
【０３９９】
σ＝３ｗｙ２／４ｔ２
【０４００】
ここで、ｗは二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に第１二次増大制限部および第２二次増大制限部に印加される全分布荷重であり、ｙは第１二次接続部材と第２二次接続部材との間の縦方向に沿った距離であり、ならびにｔは第１二次増大制限部および第２二次増大制限部の厚さである。
【０４０１】
[実施形態１１７]
第１二次接続部材および第２二次接続部材における引張応力が、次式で示される、実施形態１〜１１６のいずれかに記載の二次電池。
【０４０２】
σ＝Ｐｙ／２ｈ
【０４０３】
ここで、Ｐは二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に第１二次増大制限部および第２二次増大制限部に印加される圧力であり、ｙは第１二次接続部材と第２二次接続部材との間の縦方向に沿った距離であり、ならびにｈは第１一次接続部材および第２一次接続部材の縦方向における厚さである。
【０４０４】
[実施形態１１８]
内側二次接続部材における引張応力が、次式で示される、実施形態１〜１１７のいずれかに記載の二次電池。
【０４０５】
σ＝Ｐｙ／ｈ
【０４０６】
ここで、Ｐは二次電池を充電状態と放電状態との間で反復サイクルさせる場合に、内側第１二次接続部材および内側第２二次接続部材の間にある領域における電極活物質の膨張に起因して第１二次増大制限部および第２二次増大制限部に印加される圧力であり、ｙは内側第１二次接続部材と内側第２二次接続部材との間の縦方向に沿った距離であり、ならびにｈは内側第１二次接続部材および内側第２二次接続部材の縦方向における厚さである。
【０４０７】
[実施形態１１９]
充電状態と放電状態との間でサイクルする二次電池であって、当該二次電池は、電池エンクロージャ、電極アセンブリ、キャリアイオン、電池エンクロージャ内の非水性液体電解質および電極制限部のセットを含んで成る、二次電池。
【０４０８】
上記二次電池において、電極アセンブリは、互いに直交する縦軸、横軸および垂直軸、縦方向において互いに分離された第１縦方向端面および第２縦方向端面、ならびに電極アセンブリの縦軸ＡＥＡを囲み、第１縦方向端面および第２縦方向端面を接続する側面を有し、当該側面は、縦軸の対向する両側に、縦軸に直交する第１方向に分離された第１領域および第２領域を有し、当該電極アセンブリは、縦方向で測定された最大幅ＷＥＡと、側面によって境界付けられ、横方向で測定された最大長さＬＥＡと、側面によって境界付けられ、垂直方向で測定された最大高さＨＥＡとを有し、ＨＥＡに対するＬＥＡおよびＷＥＡの比がそれぞれ少なくとも２：１である。
【０４０９】
電極アセンブリは、電極構造の集合体、対向電極構造の集合体、ならびに電極集合体および対向電極集合体の部材を電気的に分離する電気絶縁性マイクロポーラス状セパレータ材料をさらに含んで成り、電極構造集合体および対向電極構造集合体の部材が、縦方向において交互の配列で配置される。
【０４１０】
電極構造の集合体の各部材は電極活物質の層を含んで成り、対向電極構造の集合体の各部材は対向電極活物質の層を含んで成り、二次電池が放電状態から充電状態に充電される場合に、電極活物質は電極活物質１モル当たり１モル以上のキャリアイオンを受け入れるキャパシティを有する。
【０４１１】
電極制限部のセットは、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部ならびに少なくとも１つの一次接続部材を含んで成る一次制限システムを含んで成り、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部は、縦方向に互いに分離され、少なくとも１つの一次接続部材は、第１一次増大制限部および第２一次増大制限部を接続し、一次制限アレイは、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる電極アセンブリの縦方向におけるフェレ径の増加は２０％未満となるように、縦方向における電極アセンブリの増大を抑制する。
【０４１２】
充電状態は、二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、放電状態は、二次電池の定格容量の２５％未満である。
【０４１３】
[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１６年５月１３日に出願された米国特許出願第６２／３３５９１２号からの優先権の利益を主張し、２０１６年１１月１６日に出願された米国特許出願第６２／４２２９５８号からの優先権の利益を主張するＰＣＴ出願であり、これらの両方はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０４１４】
[文献の援用]
以下に列挙された項目を含む、本明細書に記載された刊行物および特許は、個々の刊行物または特許が参照により具体的かつ個々に組み込まれているかのように、その全体がすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。矛盾する場合には、本明細書中のあらゆる定義を含む本出願が支配する。
【０４１５】
[均等物]
特定の実施形態について詳述したが、上記の明細書は例示であり、限定的なものではない。本明細書を検討して種々の変形例が、当業者に明らかになるであろう。実施形態の全範囲は、その均等物の全範囲、および明細書、そのような変形例と併せて、特許請求の範囲を参照することによって決定されるべきである。
【０４１６】
他に示さない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量、反応条件などを表す全ての数字は、すべての場合において「約（about）」という用語によって修飾されるものとして解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。
【図１】
2019515472.tif 000003
【図２Ａ】
2019515472.tif 000004
【図２Ｂ】
2019515472.tif 000005
【図２Ｃ】
2019515472.tif 000006
【図３Ａ】
2019515472.tif 000007
【図３Ｂ】
2019515472.tif 000008
【図３Ｃ】
2019515472.tif 000009
【図３Ｄ】
2019515472.tif 000010
【図３Ｅ】
2019515472.tif 000011
【図３Ｆ】
2019515472.tif 000012
【図３Ｇ】
2019515472.tif 000013
【図３Ｈ】
2019515472.tif 000014
【図４Ａ】
2019515472.tif 000015
【図４Ｂ】
2019515472.tif 000016
【図４Ｃ】
2019515472.tif 000017
【図５】
2019515472.tif 000018
【図６Ａ】
2019515472.tif 000019
【図６Ｂ】
2019515472.tif 000020
【図６Ｃ】
2019515472.tif 000021
【図６Ｄ】
2019515472.tif 000022
【図７】
2019515472.tif 000023
【図８Ａ】
2019515472.tif 000024
【図８Ｂ】
2019515472.tif 000025
【図９Ａ】
2019515472.tif 000026
【図９Ｂ】
2019515472.tif 000027
【図９Ｃ】
2019515472.tif 000028
【図１０】
2019515472.tif 000029
【図１１Ａ】
2019515472.tif 000030
【図１１Ｂ】
2019515472.tif 000031
【図１１Ｃ】
2019515472.tif 000032
【図１２Ａ】
2019515472.tif 000033
【図１２Ｂ】
2019515472.tif 000034
【図１２Ｃ】
2019515472.tif 000035
【図１３Ａ】
2019515472.tif 000036
【図１３Ｂ】
2019515472.tif 000037
【図１３Ｃ】
2019515472.tif 000038
【図１４】
2019515472.tif 000039
【図１５Ａ】
2019515472.tif 000040
【図１５Ｂ】
2019515472.tif 000041
【図１６Ａ】
2019515472.tif 000042
【図１６Ｂ】
2019515472.tif 000043
【図１６Ｃ】
2019515472.tif 000044
【図１７】
2019515472.tif 000045
【図１８Ａ】
2019515472.tif 000046
【図１８Ｂ】
2019515472.tif 000047
【図１９】
2019515472.tif 000048
【図２０】
2019515472.tif 000049
【図２１】
2019515472.tif 000050
【国際調査報告】
2019515472.tif 000051
2019515472.tif 000052
2019515472.tif 000053