(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の同心環状セル室を含む筐体、
複数の電気化学蓄電環状セル、
を備え、
前記複数の電気化学蓄電環状セルの一つは、前記複数の環状セル室の一つの中に位置付けられ、
前記複数の電気化学蓄電環状セルは電気的に直列に接続され、
導電性電解質が前記環状セル室の各々を満たし、
前記複数の環状セル室の各々は、
円筒状コアに巻きつけられてジェリーロール構造を形成する第１及び第２の電極シートであって、前記第１及び第２の電極シートの各々は、前記ジェリーロール構造の端面に平行なコーティングされていない導電性エッジと、前記コーティングされていない導電性エッジの間にあるコーティングされている対向面とを含み、
前記第１及び第２の電極シートのコーティングされている対向面を機械的及び電気的に分離し、且つ、円筒状コアと前記第１の電極シートのコーティングされている対向面とを機械的及び電気的に分離する、第１及び第２のセパレータシートと、
を備え、
前記第１の電極シートの前記コーティングされていない導電性エッジはタブを含み、前記タブは前記タブ間の前記コーティングされていない導電性エッジの一部を切り取ることによって形成され、前記第１の電極シートの前記タブは軸方向に外側へ突き出ていて、前記ジェリーロール構造を形成するときに、前記円筒状コアに対して、角度が同一の場所に配置され、
前記第２の電極シートの前記コーティングされていない導電性エッジはタブを含み、前記タブは前記タブ間の前記コーティングされていない導電性エッジの一部を切り取ることによって形成され、前記第２の電極シートの前記タブは軸方向に外側へ突き出ていて、前記ジェリーロール構造を形成するときに、前記円筒状コアに対して、角度が同一の場所に配置される、電気化学蓄電マルチセル。
【請求項２】
前記円筒状コアはプラスチックコアを含む、請求項１に記載の電気化学蓄電マルチセル。
【請求項３】
前記コーティングされていない導電性エッジの、押し付けられて角度が同一の場所に配置されたタブをさらに含み、前記押し付けられて角度が同一の場所に配置されたタブは、互いに電気的に接続されている、請求項１または請求項２に記載の電気化学蓄電マルチセル。
【請求項４】
前記筐体は４つの同心環状セル室を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気化学蓄電マルチセル。
【請求項５】
カバーをさらに備え、
前記複数の環状セル室の各々は、筐体に取り付けられたカバーによって流体的に分離される、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電気化学蓄電マルチセル。
【請求項６】
複数の電気化学蓄電セルの各々を筐体の同心環状セル室内に位置付けることであって、前記同心環状セル室の数は前記複数の電気化学蓄電セルに一致する、位置付けることと、
前記複数の電気化学蓄電セルの各々を直列に電気的に接続することと、
を含み、
前記同心環状セル室の各々が導電性電解質で満たされている、電気化学蓄電マルチセルのための方法であって、さらに、
第１及び第２の電極シートを円筒状コアに巻きつけてジェリーロール構造を形成することにより、前記複数の電気化学蓄電セルの各々を形成することであって、前記第１及び第２の電極シートの各々は、前記ジェリーロール構造の端面に平行なコーティングされていない導電性エッジと、前記コーティングされていない導電性エッジの間にあるコーティングされている対向面とを含む、前記複数の電気化学蓄電セルの各々を形成することと、
第１及び第２のセパレータシートを前記第１及び第２の電極シートの間の前記円筒状コアに巻きつけて、前記第１及び第２の電極シートのコーティングされている対向面を機械的及び電気的に分離し、且つ、前記円筒状コアとコーティングされている対向面とを機械的及び電気的に分離することと、
前記第１及び第２の電極シートの前記コーティングされていない導電性エッジから一部を切り取ることによって、タブを形成することと、
前記第１の電極シートの前記タブは、軸方向に外側へ突き出ていて、前記ジェリーロール構造を形成するときに、前記円筒状コアに対して、角度が同一の場所に配置されることと、
前記第２の電極シートの前記タブは、軸方向に外側へ突き出ていて、前記ジェリーロール構造を形成するときに、前記円筒状コアに対して、角度が同一の場所に配置されることと、
を含む、電気化学蓄電マルチセルのための方法。
【請求項７】
前記複数の電気化学蓄電セルの各々を直列に電気的に接続することは、角度が同一の場所に配置されたタブを押し付けて、前記複数の電気化学蓄電セルのうちの一つの前記第１の電極の前記コーティングされていない導電性エッジを、前記複数の電気化学蓄電セルのうちの隣接する一つの前記第２の電極の前記コーティングされていない導電性エッジに、電気的に接続することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の電気化学蓄電セルの各々を直列に電気的に接続することは、押し付けられたタブを筐体の導電性インサートに溶接して、前記複数の電気化学蓄電セルのうちの一つの前記第１の電極の前記コーティングされていない導電性エッジを、前記複数の電気化学蓄電セルのうちの隣接する一つの前記第２の電極の前記コーティングされていない導電性エッジに、電気的に接続することを含む、請求項６または請求項７に記載の方法。
【請求項９】
浸漬、噴霧、物理的蒸着、及び金属スパッタリングの処理のうちの１つ又は複数によって、電気化学マルチセルを密閉することをさらに含む、請求項６から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記同心環状セル室の各々を流体的に分離することをさらに含む、請求項６から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の電気化学蓄電セルは、４つの電気化学蓄電セルを含み、
電気化学蓄電マルチセルは、電気化学蓄電クアッドセルを含む、
請求項６から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、従来の装置と比較して、電気性能及び熱性能が同等で又は電気性能及び熱性能を増加させ、且つ製造コストを低減する、電気化学マルチセル及びそのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低電気インピーダンスで高出力の円筒状電気化学セルを製造するために、現在の製造技術は、電極の長さに沿って数カ所で、通常は溶接により、電極基板箔に取り付けられる複数の導電性タブを含む。セルのインピーダンスを減少させるために、タブの数はそれ相応に増やされる。
【０００３】
個別タブを取り付けるためのいくつかの従来の方法が、現在、電気化学蓄電セル、電気化学コンデンサ、電界コンデンサ、ドライフィルムコンデンサ、及び類似の電気装置の製造において利用されている。個別タブを取り付けるための従来の方法は、コーティングされている電極の両側の領域内でコーティングを取り除き、露出したコーティングされていない領域にタブを溶接し、その後に、溶接されたタブと、電極を間にしてタブと向かい合った露出した箔に、絶縁被覆層を貼り付けることを含む。他の従来の方法では、電極表面を部分的にコーティングし、コーティングされていない、コーティングのない電極エッジ箔を残すことにより、コーティングを除去するステップが回避される。さらに、タブは、接着される場合もあるし、又は、コーティングされていない電極領域から交互に切り取られて形成される場合もある。それから、タブのエッジで電気的に短絡することを防ぐために、絶縁テープがタブを覆うために貼り付けられることもある。個別タブを用いずに巻かれた電極アセンブリに電極を電気的接続するための従来の方法は、コーティングのないエッジ箔をプレートに溶接することによるブラインド（blind）を含む。電気的接続は、コーティングされていない電極箔エッジに対して、プレートを機械的に押し付けた状態に保つことにより、提供される場合もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、発明者は、上述のアプローチに関する起こり得る問題に気付いた。すなわち、個別タブを使用すると、電流が電極に沿った離散点でタブの小さい領域に導かれ、局所的な高オーム加熱により、電極の残りの部分よりも非常に高温で動作する領域を生成する場合がある。さらに、セルのアンペア時（Ａｈ）容量は、タブの取り付けのためにコーティングされていない領域に起因して全体的に低減され、コーティングされていない領域のアノード対カソードの容量比の局所的な差が、リチウムイオン電池化学の場合、局所的なリチウムめっきを引き起こす場合がある。さらに、セルの製造の複雑さが増して、製造速度が減少し、コーティングの除去、タブの溶接、及びテーピング動作を成し遂げるためのさらなる機能を必要とし、生産を開始するためにより大きな財政投資が要求される。さらに、コーティングの除去、タブの溶接、及びタブのテーピングを実行するためにセルの製造工程の速度が低減して、セルの製造コストが増加する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を少なくとも部分的に取り組む一つのアプローチは、電気化学蓄電マルチセルを含み、電気化学蓄電マルチセルは、複数の同心環状セル室を含む筐体と、複数の電気化学蓄電セルと、を備え、複数の環状セルの各々は、複数の環状セル室のうちの一つの中に位置付けられ、複数の環状セルは電気的に直列に接続され、導電性電解質が環状セル室の各々を満たす。
【０００６】
別の態様において、電気化学蓄電マルチセルのための方法は、複数の電気化学蓄電セルの各々を筐体の同心環状室内に位置付けること、ここで同心環状室の数は複数の電気化学蓄電セルに一致し、複数の電気化学蓄電セルの各々を直列に電気的に接続すること、及び環状セル室の各々を導電性電解質で満たすことを含む。
【０００７】
このように、非常に大きな型を持ち、従来の電気化学蓄電マルチセルと比較して、電気性能及び熱性能が同等で又は電気性能及び熱性能を改良し、且つ製造コストを低減する、電気化学蓄電マルチセルが提供される。さらに、電気化学蓄電マルチセルは、タブを個々の電極に溶接することなく製造されても良い。これにより、製造時間とコストが低減される。さらに、電極箔と筐体端子の間を低インピーダンスで電気的接続する円筒状電気化学蓄電マルチセルが製造されても良い。これにより、製造コストを低減しつつ高出力動作を可能にする。さらに、互いに関して低い熱抵抗であって、部品の共有を増加させた、円筒状電気化学蓄電マルチセルが提供されても良い。これにより、部品の数と電気化学蓄電マルチセルの製造の複雑さを低減でき、単位出力当たりの電気化学蓄電マルチセルのサイズを低減でき、（部品の数とその取り扱いが低減し、製造の複雑さが低減することにより）製造コストを低減できる。
【０００８】
上述の要約は、詳細な説明でさらに記載する概念の選択を簡単にした形式で取り入れるために提供されていることが理解される。請求項に係る主題のキー又は必須の特徴を特定することを意図していない。請求項に係る主題の範囲は、詳細な説明に続く特許請求の範囲によって独自に定義される。さらに、請求項に係る主題は、上述した又はこの開示の全ての部分のあらゆるデメリットの解決の実施に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電気化学マルチセルの断面の分解斜視図を概略的に示す。
【図２Ａ】電気化学蓄電セルのためのコーティングされた電極の平面図を概略的に示す。
【図２Ｂ】電気化学蓄電セルのためのコーティングされた電極の斜視図を概略的に示す。
【図３Ａ】電気化学蓄電セルのためのコーティングされた電極の平面図を概略的に示す。
【図３Ｂ】電気化学蓄電セルのためのコーティングされた電極の斜視図を概略的に示す。
【図４Ａ】電気化学蓄電セルの巻きコアの側面図を概略的に示す。
【図４Ｂ】電気化学蓄電セルの巻きコアの断面図を概略的に示す。
【図４Ｃ】電気化学蓄電セルの巻きコアの端面図を概略的に示す。
【図４Ｄ】電気化学蓄電セルの巻きコアの斜視図を概略的に示す。
【図４Ｅ】電極シートが部分的に巻かれた状態の円筒状巻きコアの端面図を概略的に示す。
【図５Ａ】電極シートが巻かれた状態の円筒状巻きコアの端面図を概略的に示す。
【図５Ｂ】図５Ａの断面Ｂ−Ｂで得られる、電極シートが巻かれた状態の円筒状巻きコアの断面図を概略的に示す。
【図５Ｃ】図５Ａの断面Ｃ−Ｃで得られる、電極シートが巻かれた状態の円筒状巻きコアの断面図を概略的に示す。
【図６】巻く工程中に部分的に形成された電気化学蓄電セルの斜視図を概略的に示す。
【図７】電気化学蓄電マルチセルの断面図を概略的に示す。
【図８】電気化学蓄電マルチセルの平面図を概略的に示す。
【図９】電気化学蓄電マルチセルの分解断面斜視図を概略的に示す。
【図１０】電気化学蓄電マルチセルの断面図を概略的に示す。
【図１１】電気化学蓄電マルチセルの上面図を概略的に示す。
【図１２Ａ】電気化学蓄電マルチセルの平面図を概略的に示す。
【図１２Ｂ】図１２Ａの断面１２Ｂ−１２Ｂで得られる、電気化学蓄電マルチセルの断面図を概略的に示す。
【図１３Ａ】電気化学蓄電マルチセルの上面斜視図を概略的に示す。
【図１３Ｂ】電気化学蓄電マルチセルの底面斜視図を概略的に示す。
【図１４】電気化学蓄電マルチセルのための例示的な方法のフローチャートを示す。
【図１５】電気化学蓄電マルチセルのための例示的な方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の態様について、例を挙げて、上記のように列挙した実施形態に関して、説明する。１つ又は複数の実施形態において実質的に同一の構成部品、工程ステップ、及び他の要素は、協調的に識別され、最小限の繰り返しで説明する。しかし、協調的に識別される要素がある程度異なることもあることは留意される。さらに、特に断りのない限り、本開示に含まれる描画図面は概略であり、通常、尺度通りに描かれていないことがさらに留意される。むしろ、図面に示される様々な描画尺度、アスペクト比、構成部品の数は、ある特徴又は関係をより見やすくするように意図的に変形されている。しかし、図１、図５Ａ〜図５Ｃ、図６〜図１１、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ、及び図１３Ｂは、他の相対的な寸法が使用されているけれども、尺度通りに描かれている。
【００１１】
本明細書は、従来の円筒状電気化学蓄電マルチセルと従来のその製造方法と比較して、電気性能及び熱性能が同等で又は電気性能及び熱性能を改良し、且つ製造コストを低減する、円筒状電気化学蓄電マルチセル及びその製造方法に関する。
【００１２】
電気化学蓄電マルチセルの例示的な実施形態の分解断面斜視図が図１に示されている。図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂは、電気化学蓄電セルのためのコーティングされた電極の平面図及び斜視図をそれぞれ示している。電気化学蓄電セルの例示的な円筒状巻きコアが、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄに描かれている。電気化学蓄電セルの、第１及び第２のセパレータシートの一部と、第１及び第２の電極の一部が巻かれた状態の例示的な円筒状巻きコアの端面図が図４Ｅに示されている。図５Ａは、電気化学蓄電セルの端面図を概略的に示し、図５Ｂ及び図５Ｃは、図５Ａの断面５Ｂ−５Ｂ及び断面５Ｃ−５Ｃでそれぞれ得られる電気化学蓄電セルの断面を概略的に示している。図６は、巻く工程中に部分的に形成された電気化学蓄電セルの斜視図を示す。図８は、電気化学蓄電マルチセルの平面図であり、図７は、図８の断面７−７で得られる電気化学マルチセルの断面図である。図９は、電気化学蓄電マルチセルの分解断面斜視図を示している。図１０は、筐体に取り付けられたカバーを含む電気化学マルチセルの断面図を概略的に示している。図１１は、電気化学蓄電マルチセルのカバーの平面図を概略的に示している。図１２Ａは電気化学蓄電マルチセルの筐体１２００の平面図を概略的に示し、図１２Ｂは、図１２Ａの断面１２Ｂ−１２Ｂで得られる筐体の断面を概略的に示している。図１３Ａ及び図１３Ｂは、電気化学蓄電マルチセルの上面斜視図及び底面斜視図を示している。図１４及び図１５は、電気化学蓄電マルチセルのための例示的な方法のフローチャートを示している。
【００１３】
低電気インピーダンスの電気化学蓄電マルチセルを製造する方法は、従来、電極の長さに沿って数カ所で、複数の導電性タブを個々の電気化学蓄電セルの電極基板（箔）に取り付けることを含んでいる。さらに、電気化学蓄電セルのインピーダンスを相応に減少させるために、電極に取り付けられるタブの数は増やされている。個別タブの取り付けのいくつかの従来の方法が、現在、電気化学蓄電セル、電気化学コンデンサ、電界コンデンサ、ドライフィルムコンデンサ、及び類似の電気装置の製造において利用されている。従来の方法の一例では、電極のコーティングが、電極の幅の両側で遮断され又は取り除かれて、下層の金属基板箔を露出させる。それから、タブは、この露出した箔の領域に溶接される。それから、粘着テープなどの絶縁被覆層が、溶接されたタブ領域と電極の反対側の露出した箔に貼り付けられる。従来の方法の別の例では、電極コーティングは、両側で、電極のエッジ近くの小さい矩形領域から取り除かれて、両側の下層箔を露出させる。タブは、予め取り除かれた矩形領域内の露出した箔に溶接される。絶縁テープ又は類似の物が両側のタブの溶接領域に貼り付けられる。従来の方法の別の例では、電極は、両側のコーティングされていない露出箔のコーティングされていないエッジゾーン領域と共に、コーティングされる。タブは、この露出箔領域に溶接され、テープで絶縁されて、タブの鋭いエッジの電気的短絡が防がれる。
【００１４】
電極基板に取り付けられる個別タブの使用は、電流が電極に沿った離散点で小さい領域のタブに導かれ、局所的な高オーム加熱により、特にセルに重い電気負荷がかけられるときに、電極の残りの部分よりも非常に高温で動作する領域を生成する場合があるという欠点がある。さらに、タブの取り付けに必要な、コーティングが除去された領域に起因して、セルのアンペア時（Ａｈ）容量は全体的に低減される。露出した領域の電極（例えば、アノード対カソード）の容量比の局所的な差により、リチウムイオン電池化学の場合、リチウムめっき領域が生じる場合がある。さらに、セルの製造機器がより複雑になり、コーティングの除去、タブの溶接、及びテーピング動作を成し遂げるためのさらなる機能を必要とし、生産を開始するためにより大きな財政投資が要求される。さらに、コーティングの除去、タブの溶接、及びタブのテーピング作業を成し遂げるためにセルの製造工程の速度が低減して、セルの製造コストが増加する。
【００１５】
図１を参照すると、図１は、例示的な電気化学蓄電マルチセル（マルチセル）１００の分解断面図を示している。マルチセル１００は、複数の個別セル室１３２を備えた筐体１３０とカバー１４０とを含む。筐体１３０の形状は円筒状である。複数のセル室１３２の各々は、その中に同心円状に形成された環状の円筒状室を含む。筐体１３０は、個々の電気化学蓄電セルを複数個収納することができ、複数の個々の電気化学蓄電セルの各々は、同心のセル室１３２の一つに収納され、且つ同心のセル室１３２の一つに大きさが一致する。よって、電気化学蓄電セルは、筐体１３０内で同心円状に形成された環状同心セル室１３２の寸法に一致するように同心円状に形成される。図１は、電気化学蓄電クアッドセルの例を示している。電気化学蓄電クアッドセルは、筐体１３０の４つの同心セル室１３２に収納された４つの個々の電気化学蓄電セル１１０，１１２，１１４，１１６を含む電気化学蓄電マルチセルである。一例として、電気化学蓄電クアッドセルは、大型の１２Ｖの電気化学蓄電クアッドセルであり、個々の電気化学蓄電セルは３Ｖの電気化学蓄電セルを含む。
【００１６】
筐体１３０は、プラスチック筐体物質又は他の非導電性筐体物質を含む。プラスチックの筐体は、マルチセルの質量を低減し、マルチセルのコストを低減し、成形及び押出などによりマルチセルの特徴の製造を容易にするのに、有利である。筐体１３０は、筐体内への成形された相互接続ブスバー挿入部を含むように設計されて、筐体１３０内でブスバーを適切に位置付けても良い。さらに、個別セル室１３２の各々は、電気化学蓄電セルスタック（ジェリーロール構造）を一つだけ含んでも良い。よって、筐体の室１３２は、隣接する室の電気化学蓄電セルから、各電気化学蓄電セルを機械的に、電気化学的に、環境的に分離しても良い。
【００１７】
さらに後述するように、個々の電気化学蓄電セルは、支持され且つ円筒状巻きコアに巻きつけられる電極シートとセパレータシートを含んでも良い。巻かれた電極シートとセパレータシートは、ジェリーロール構造を形成する。電極シートは、部分的にコーティングされた導電性基板（箔）を含んでも良い。部分的にコーティングされた導電性基板（箔）は、コーティングされた中心部を、コーティングされていない導電性エッジの間に含む。コーティングされていない導電性エッジは、円筒状巻きコアに対して、軸方向に外側へ突き出るタブとして形成されても良い。さらに、タブは、円筒状巻きコアの上に、電極シートとセパレータシートを巻くときに、円筒状巻きコアの中心軸に対して角度が同一の場所に配置されるように、箔に沿って位置付けられても良い。角度が同一の場所に配置される複数のタブ群は、電極シートを円筒状巻きコアの上に巻く前に、電極シートの長さに沿って距離をあけてタブを配置することにより、形成されても良い。例示的な電気化学蓄電マルチセル１００において、タブ１０６は、正反対の位置で、角度が同一の場所に配置されているタブの２つの群を含み、タブ１０２は、タブ１０６からオフセット９０°で、角度が同一の場所に配置されているタブの２つの正反対の位置の群（１つの群のみが図１に示されている）を含む。９０°のオフセットにより、製造再現性と電極シート上のタブの位置決め精度とが増し、製造効率が促進される。例えば、角度が同一の場所に配置されるタブ群のオフセットを９０°以外にすると、製造の複雑さが増し、及び／又は製造の欠陥の数が増す可能性がある。さらに、角度が同一の場所に配置されるタブ群のオフセットを９０°以外にすると、隣接する及び対向する、同一の場所に配置されるタブ群の間の間隔が増え、発熱が増し、第１の電極シートと第２の電極シートの同一の場所に配置されるタブ間のアーク放電又は短絡のリスクが減る。
【００１８】
同一の場所に配置されるタブ群は、各群の各タブが、ジェリーロール構造の巻かれた各電極層に沿った、同一の角度の円弧長のタブを含むという点で、対応する群である。さらに、角度が同一の場所に配置されるタブ群のペアは、およそ正反対の側に、例えば、円筒状巻きコアの周りで互いに、ちょうど正反対の位置から数度の範囲内、又はちょうど正反対の位置に、形成されても良い。さらに、電気化学蓄電セル１００のいずれかの軸端で、タブ群の角度が合わされても良い。タブの形状は、丸くても良く、角が付けられても良く、正方形、長方形、三角形、歯状、又は他のそのような形状であっても良く、必ずしも物理的に物質を切断することによって形成される特徴に限らないことに留意すべきである。
【００１９】
電気化学蓄電マルチセル１００は、さらに、カバー１４０を含む。カバー１４０は、筐体１３０に取り付けられるときに、室１３２の各々を流体的に分離する。カバー１４０は、大電流のメス相互接続端子１４４を含んでも良く、電気化学蓄電マルチセル１００は、さらに、大電流のオス相互接続端子１３６を含んでも良い。
【００２０】
電気化学セルのジェリーロール構造は、円筒状コア５４０に巻きつけられた、コーティングされた第１及び第２の電極シートと、第１及び第２のセパレータシート（図５において５２０として全体的に描かれている）とを含み、個々の電極に個別タブを溶接することなく、低電気インピーダンスの電気化学蓄電セルを形成する。図４Ｂの例に示すように、電気化学蓄電セルの円筒状コア４００は、さらに後述するように、巻きマンドレルに円筒状コアを取り付ける及び取り外すのを促進するのに役立ち、巻いている間はコアを回転させるのに役立つ、六角形の中心などの、主要な中心を持つ。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、図２Ａ及び図２Ｂは、第１の電極シート２００を形成するための方法のステップを示している。一例において、第１の電極はアノードを含む。しかし、第１の電極は、代わりに、カソード、正電極、又は負電極を含んでも良い。リチウムイオン電気化学蓄電セルのアノードの場合、第１の電極は、連続的なコーティング工程において、金属箔基板の両側にコーティングされる、電気活性リチウムインターカレーション物質、又は金属リチウムコーティングを含んでも良い。コーティングは、特定の幅２３０において施され、コーティングされる部分の間にある箔のコーティングされていないエッジ部分２２４はそのままにしておく。コーティングを施した後、コーティングされた表面を持つ電極は、乾かされ、光沢を付けられても良い。それから、コーティングされた部分の交互のエッジ２２０に沿って、コーティングされたシートの物質に、切り込みが入れられても良い。これにより、電極シート２００の１つのエッジ上のコーティングされた領域２１０から特定の幅２３０を伸ばす、箔の露出したコーティングされていないエッジ部分２２４を含む、連続的な電極物質が得られる。第１の電極シート２００は、幅２４０において、箔のコーティングされていないエッジ部分２２４を含む。
【００２２】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、図３Ａ及び図３Ｂは、第２の電極シート３００を形成するための方法のステップを示している。一例において、第２の電極はカソードを含む。しかし、第２の電極は、代わりに、アノード、正電極、又は負電極を含んでも良い。リチウムイオン電気化学蓄電セルのカソードの場合、第２の電極は、特別に調合されたリチウム化された鉄リン酸塩粉末と導電性カーボンとポリマー接着剤の混合物を含んでも良い。混合物が、連続的なコーティング工程において、金属箔基板の両側にコーティングされて、第２の電極３００が形成されうる。コーティングは、特定の幅３３０において施され、コーティングされた部分の間にある箔のコーティングされていないエッジ部分３２４はそのままにしておく。コーティングを施した後、コーティングされた表面を持つ電極は、乾かされ、光沢を付けられても良い。それから、コーティングされた部分の交互のエッジ３２０に沿って、コーティングされたシートの物質に、切り込みが入れられても良い。これにより、電極シート３００の１つのエッジ上のコーティングされた領域３１０から特定の幅３３０を伸ばす、箔の露出したコーティングされていないエッジ部分３２４を含む、連続的な電極物質が得られる。第１の電極シート３００は、幅３４０において、箔のコーティングされていないエッジ部分３２４を含む。
【００２３】
図４Ａ〜図４Ｄを参照すると、図４Ａ〜図４Ｄは、電気化学蓄電セルのための円筒状巻きコア４００の一例を示している。円筒状巻きコア４００は、中空の中心コア４１０を含んでも良い。電極シートのエッジが、円筒状巻きコア４００の端部を越えて、軸方向に突き出るようするために、円筒状巻きコアの長さは、第１及び第２の電極シートの幅未満であっても良い。円筒状巻きコア４００は、金属コア又はプラスチックコアと壁４０２とを含む。壁４０２は、ジェリーロール構造とそれの巻きを構造的に支持できるほどに十分に厚く、且つ、電気化学蓄電セルがセル室１３２のうちの一つに挿入できるように十分に薄い。従って、円筒状巻きコア４００の内径４０６は、電気化学蓄電セルをセル室１３２のうちの一つに挿入できるほど十分に大きい。図４Ａは、円筒状巻きコア４００の側面図を示し、図４Ｂは、円筒状巻きコア４００の中心軸４０８を通る、断面４Ｂ−４Ｂで得られる、円筒状巻きコア４００の断面図を示している。
【００２４】
図４Ｅを参照すると、図４Ｅは、電極シートとセパレータシートの一部が巻きつけられた円筒状巻きコア４００の端面図を示している。上述したように、円筒状巻きコア４００は、中空の中心コア４１０を含む。図４Ｅに示されるように、第１のセパレータシート４５０、第１の電極シート４５２、第２のセパレータシート４５４、及び第２の電極シート４５６が、この順番で、円筒状巻きコア４００の周囲に巻きつけられている。電極シートとセパレータシートの一部が巻かれた層４６０は、電気化学蓄電セルの巻かれた外径４８０を形成する。第１及び第２のセパレータシート４５０，４５４は、非導電性物質を含んでも良い。例えば、第１及び第２のセパレータシート４５０，４５４は、ポリマー材料を含んでも良い。
【００２５】
電気化学蓄電セルのジェリーロール構造を作るために、中空のプラスチック又は金属の円筒状巻きコア４００が、巻線機のシャフト上に配置され又は取り付けられる。第１及び第２のセパレータシート４５０，４５４の幅方向のエッジを、コアの軸方向の長さに沿って中心に置き、粘着テープを使用してコアに固定する。それから、円筒状巻きコア４００を、少なくとも１回転分、回転する。第１の電極の幅方向のエッジは、第１のセパレータシートと第２のセパレータシートの間の円筒状巻きコアの軸４７０と平行に位置付けられる。それから、巻きコアは、１回転分、回転される。これにより、第１の電極シート４５２を第１と第２のセパレータシート４５０，４５４の間に閉じ込めて固定する。次に、第２の電極シート４５６が、第２のセパレータシート４５４とコアに既に巻かれた第１のセパレータシート４５０の間の、円筒状巻きコア軸４７０と平行に位置付けられる。それから、所望の長さの第１及び第２の電極シートがジェリーロール構造に巻きつくまで、及び／又は最終的な巻かれた全径４８０が達成されるまで、円筒状巻きコアを連続的に回転する。図４Ｅは、さらに、円筒状巻きコア４００の周りの層内に巻かれた、第１及び第２のセパレータシート４５０，４５４と第１及び第２の電極シート４５２，４５６をそれぞれ示している。
【００２６】
第１及び第２の電極の幅は、いずれも第１及び第２のセパレータシートの幅よりも大きいけれども、いずれも第１及び第２のセパレータシートの幅以下の幅でコーティングされる。さらに、第２の電極は、第１の電極のコーティングされた幅よりもわずかに狭い幅でコーティングされる。このようにして、セパレータシートは、円筒状巻きコアの周りに巻かれた第１及び第２の電極のコーティングされた表面を機械的に及び電気的に分離する。
【００２７】
巻く工程中、タブが電極シートのコーティングされた領域から（軸方向の）外側に突き出たままで、電極シートのコーティングされていない導電性エッジ部分の一部が切り取られる又はトリミングされる。この方法で、別個の個別タブを電極シートに溶接することなく、且つコーティングの一部を取り除いて基板箔を露出させることなく、タブを電極シートから一体的に形成することができる。タブは回転の巻き角に対して特定のパターン又は頻度で形成されても良く、同一の場所に配置された一連のタブ群（例えば、タブ１０６）が生成されて、このタブ群が、溶接ステップの前の統合ステップ中に、機械的に自由に後で変形されても良い（例えば、統合されても良い及び／又は押し付けられても良い）。統合及び溶接ステップは、第１の電極シートの巻かれた層を互いに電気的に接続し、第２の電極シートの巻かれた層を互いに電気的に接続し、且つ第１の電極シートと第２の電極シートの巻かれた層を電気化学蓄電セルの端子に電気的に接続するのに役立つ。
【００２８】
電極シートの切り取り工程は、巻きマンドレル回転角に基づいて実行されても良い。このようにして、第１の電極シートと第２の電極シートの後続層のタブが、ジェリーロール構造の外側へ突き出た多層タブ群を形成するように、巻かれた各層のタブは、放射状に並べられ、角度が同一の場所に配置される。多層タブ群は、セルの外面の巻かれた電極シート層から円筒状巻きコアの外面の巻かれた電極シート層にまで及ぶ。
【００２９】
タブの長さが調整されて、２ラジアン（１１４．６°）以上且つ１８０°未満（例えば、πラジアン未満）の、ジェリーロール構造の電極物質の各層の夾角に及ぶ自由な円弧長のタブが生成される。別の例では、タブの長さが調整されて、２ラジアン（１１４．６°）以上且つ１７８°未満の、ジェリーロール構造の電極物質の各層の夾角に及ぶ自由な円弧長のタブが生成される。タブの長さは、全巻きマンドレル回転角に基づいて調整される、又は巻き角、物質の厚み、ジェリーロール構造の巻き直径（又は半径）のうちの１つ又は複数に基づいて調整される。
【００３０】
図６を参照すると、図６は、第１及び第２の電極シートと第１及び第２のセパレータシートを円筒状巻きコア６３０に巻いているときの、部分的に組み立てられた電気化学蓄電セル６００の斜視図を示している。部分的に組み立てられた電気化学蓄電セル６００は、幅６１０においてコーティングされた電極シート（例えば、第１の電極シート又は第２の電極シート）、電極シートのコーティングされていないエッジ部分６４０、巻かれたセパレータシート６２０（例えば、第１又は第２のセパレータシート）を含み、部分的なジェリーロール構造６５０を形成する。図６Ａ及び図６Ｂには明示的に示されていないけれども、部分的に組み立てられた電気化学蓄電セル６００は、第１及び第２の電極シートの両方と、一部が巻かれた第１及び第２のセパレータシートの両方を含み、部分的なジェリーロール構造６５０を形成する。コーティングされた幅６１０はセパレータシート６２０の幅以下であって、セパレータシート６２０は、確実に、第１の電極シートを第２の電極シートから電気的且つ機械的に分離する。
【００３１】
コーティングされていないエッジ部分６４０は、複数のタブ６７０を含む。タブ６７０は、巻く前に形成されても良いし、又は電極シートが円筒状巻きコア６３０に巻かれるときに、その間のコーティングされていない導電性のエッジ部分の一部をトリミングする又は切り取ることにより、形成されても良い。図６に示すように、タブ６７０の形状は全体的に長くて狭い。さらに、電極シートを円筒状巻きコア６３０に巻くときに、タブ６７０が円筒状巻きコア６３０に対して角度が同一の場所に配置されるように、円筒状コアに巻かれる電極シートの長さが増えるにつれて、タブ６７０の長さ６９０は増える（且つタブ６７０間の間隔６９４も増える）。上述したように、タブの長さは、電極シートを円筒状巻きコア６３０に巻くときの、２ラジアン以上の夾角に及ぶ円弧長に一致する。さらに、連続的なタブ６７０の縦方向の中心線６９６は、円筒状巻きコア６３０に巻かれるときに１８０°で向かい合うように、間隔を空けられて、ジェリーロール構造の外側へ突き出た多層タブ群を形成する。多層タブ群は、セルの外面の巻かれた電極シート層から円筒状巻きコアの外面の巻かれた電極シート層にまで及ぶ。このようにして、スタンピングタブ形成工程を使用する従来の方法によって生じる、タブの長さの均一性を修正するための二次的なトリミング動作が回避され、製造コストと複雑さが低減される。
【００３２】
図６に示すように、タブ６７０は、巻かれてジェリーロール構造を形成するときに、円筒状巻きコア６３０を越えて軸方向に突き出ても良い。コーティングされていないエッジ部分６４０と、電極シートのその場所から一体的に形成されたタブ６７０とが、円筒状巻きコア６３０の端部を越えて突き出るように、円筒状巻きコア６３０の軸方向の長さは、第１及び第２の電極シートの幅未満であっても良い。このように、スロット切り抜き（slotted cutouts）６７０に隣接する電極シートの一部は、円筒状巻きコア６３０に向かって又は円筒状巻きコア６３０から離れるように、変形され、押し付けられ、及び統合されて、第１及び第２の電極シートをジェリーロール構造の第１の端部６５４に隣接する筐体の導電性インサートに電気的に接続しても良い。さらに、第１及び第２の電極シートのコーティングされていないエッジ部分は、第１の端部６５４で円筒状巻きコアの端部を越えて突き出て、第１の電極シートを第１の導電性インサートに電気的に接続し、且つ第２の電極シートを第２の導電性インサートに電気的に接続しても良い。このようにして、第１の電極シートは、さらに、電気化学蓄電セルの第１の端子に電気的に接続され、第２の電極シートは、さらに、電気化学蓄電セルの第２の端子に電気的に接続される。
【００３３】
タブ形成切り取り工程は、論理的に制御されたレーザー切断、高圧非導電性研磨媒体切断、機械的なダイカット、又は他の一般に知られている工業的切断又は打ち抜き工程により実行されうる。巻き工程は、第１及び第２の電極シートの最終的な長さが巻かれるまで、及び／又は最終的な巻き径が巻かれるまで、継続される。それから、ジェリーロールが１回以上のさらなる回転で回転されて、ジェリーローズ構造の全体の外層が第１及び／又は第２のセパレータシートで覆われても良く、ジェリーロールの外層が１つ以上の層の粘着テープで固定されても良い。テープの幅は、第１及び／又は第２のセパレータシートと同じか、又はわずかに広い。得られたジェリーロール構造と巻きコアは、巻線機マンドレルから取り除かれる。
【００３４】
図５Ａを参照すると、図５Ａは、電気化学蓄電セルのジェリーロール構造の端面図を示している。電気化学蓄電セルのジェリーロール構造は、５２０で全体的に示される、電極シートとセパレータシートが巻かれた円筒状巻きコア５４０を含む。第１の電極（例えば、アノード又はカソード）は、第１の電極シート内で形成される正反対に位置する多層タブ群５２２を含み、第２の電極（例えば、カソード又はアノード）は、第２の電極シート内で形成される正反対に位置する多層タブ群５２６を含む。巻かれたジェリーロール構造は、もう一つの巻かれたセパレータシート層５５０により、その外面を包まれてもいい。４つの群からなる正反対に位置するタブ群が示されているけれども、電気化学蓄電セルのジェリーロール構造は、少なくとも２つの群の多層タブを含んでいれば良い。９０°のオフセットにより、製造再現性と電極シート上のタブの位置決め精度とが増し、製造効率が促進される。例えば、角度が同一の場所に配置されるタブの群のオフセットを９０°以外にすると、製造の複雑さが増し、及び／又は製造の欠陥の数が増す可能性がある。さらに、角度が同一の場所に配置されるタブ群のオフセットを９０°以外にすると、隣接する及び対向する、同一の場所に配置されるタブ群の間の間隔が増え、発熱が増し、第１の電極シートと第２の電極シートの同一の場所に配置されるタブ群の間のアーク放電又は短絡のリスクが減る。
【００３５】
図５Ｂ及び図５Ｃを参照すると、図５Ｂ及び図５Ｃは、図５Ａの断面５Ｂ−５Ｂ及び断面５Ｃ−５Ｃで得られる電気化学蓄電セルのジェリーロール構造の断面図を示している。多層タブ群５２２は、第１及び第２の電極シートのうちの一方において形成され、多層タブ群５２６は、第１及び第２の電極シートのうちの他方において形成される。
【００３６】
図７を参照すると、図７は、図８の断面７−７で得られる電気化学蓄電マルチセルの部分的な断面図を示している。電気化学蓄電マルチセル７００は、４つの室７１４を含む筐体７１０を備える。４つの室７１４の各々は、電気化学蓄電セル７２０を含む。さらに、電気化学蓄電セル７２０は、マルチセル７００の内部７０２に向かって、より多くの数の巻かれた層を含むため、より厚く、マルチセル７００の外部７０４に向かって、より少ない数の巻かれた層を含むため、より薄い。このように、巻きコアと電気化学蓄電セル７２０の直径が外部７０４からマルチセルの内部７２０に向かって減少するため、各電気化学蓄電セル７２０の容積はほぼ同じである。各電気化学蓄電セル７２０は、多層タブ群７３０を含む。タブ群７３０の各々は、各電気化学蓄電セル７２０の巻かれた電極シートのうちの一つの複数の層から伸びる。各電極のタブは統合されても良く、共有される筐体７１０の複数の金属コア面（例えば、導電性インサート）７６０のうちの一つと圧縮接触するように、タブは押し付けられても良い。露出し且つ押し付けられたタブは導電性インサート７６０に溶接されて、第１のセルの第１の電極から第１のセルに隣接する第２のセルの第２の電極間の低電気抵抗及び熱接続を形成しても良い。第１及び第２の電極は、それぞれ正電極及び負電極であっても良く、又は第１及び第２の電極は、それぞれ負電極及び正電極であっても良い。一例として、押し付けられたタブの導電性インサート７６０への溶接は、超音波振動溶接、又はレーザー溶接又は電子ビーム溶接などの融接を含む。
【００３７】
図７に示すように、導電性インサート７６０（例えば、ブスバー）は、室７１４の壁の先端７５０の内部で、先端７５０に隣接して、及び／又は先端７５０で挿入されても良い。導電性インサート７６０の大きさ（例えば、厚み、長さ）は、電気化学蓄電マルチセルの電流負荷を維持するように決定されても良い。導電性インサートは、電気化学蓄電マルチセル内に位置付けられて、導電性インサートの形成において物質の容積が低減されても良い。一例において、導電性インサート７６０，７６４は、電気化学蓄電セル７００の正極及び負極をそれぞれ形成する。さらに、先端７５０は、筐体カバーの底面の溝又は形成された特徴に一致するように、形成され又は溝を彫られて、筐体カバーの筐体７１０への封止及び取り付けを可能にし、室７１４の機械的及び電気化学的な分離を可能にする。電気化学蓄電マルチセル７００は、さらに、電気化学蓄電マルチセル７００を別の電気化学蓄電マルチセルに直列に接続するため、又は電気化学蓄電マルチセル７００を外部のエネルギーシンクに接続するための、大電流のオス相互接続端子７９０を備えても良い。相互接続ラッチ７９４は、電気化学蓄電マルチセルアセンブリを固定するのを援助するために使用される。相互接続ラッチ７９４の固定は、アセンブリを意図した位置に確実に結合することを援助できるようにする、機械的結合による、可聴のカチッという音の生成を含んでも良い。
【００３８】
図８に進み、図８は、電気化学蓄電マルチセル７００の平面図を示している。図８の例において、電気化学蓄電マルチセル７００は、電気化学蓄電クアッドセルを含む。電気化学蓄電クアッドセルは、筐体７１０の室７１４内に収容された４つの同心の電気化学蓄電セル７２０を含む。マルチセル７００は、それぞれ正極及び負極である、又はそれぞれ負極及び正極である、端子７６０，７６４を含む。マルチセル７００は、さらに、個々の電気化学蓄電セル７２０の電極シートのコーティングされていない導電性エッジから形成される、正反対に位置する多層タブ群のペアを含む。隣接する電気化学蓄電セル７２０の多層タブ群の溶接により、一つの電気化学蓄電セルの電極が、隣接する電気化学蓄電セルの逆極性の電極に電気的に接続される。このようにして、隣接するセル間の低抵抗電気的及び熱的接続が形成される。よって、多層群のタブ７３０が導電性インサートに溶接される場所を除いて、筐体室７１４は、各電気化学蓄電セル７２０を電気化学的に及び電気的に分離する。図７及び図８の例示的な電気化学蓄電クアッドセルにおいて、溶接は、多数の場所、例えば、各多層タブ群に対応する１６個の場所８３０，８３２で実施される。隣接する同心の電気化学蓄電セルの多層タブ群の隣接するペア８２０が、筐体７１０の共通の導電性インサートに溶接されて、隣接する同心の電気化学蓄電セル間の低抵抗の電気的及び熱的接続が形成される。さらに、いくつかの溶接８３２（例えば、図８の場所５，８，１５，１６によって示されている）は、個々の電気化学蓄電セル７２０を端子７６０，７６４（例えば、正極及び負極）に接続するのに役立つ。さらに、いくつかの溶接８３２（例えば、図８の場所１５，１６によって示されている）は、筐体７１０を筐体カバー９４０に接続するのに役立つ。
【００３９】
導電性インサートへのタブ群の溶接が完了した後、図９に示されるように、筐体カバー９４０が、共有される筐体９３０の開口端に取り付けられる。筐体カバー９４０は、材料のコストを低減し、且つ筐体カバーの成形特徴の製造を容易にする、プラスチックの筐体カバーであっても良い。さらに、筐体カバー９４０は、エポキシ樹脂、接着剤、溶接（超音波、レーザー、又はエネルギービーム）により又は機械的な接続機構を使用する（例えば、機械的スナップを連結する）ことにより、筐体９３０に取り付けられる。これにより、確実に、各セル９３２内の電解質液は流体的に分離され、混合できない。オス相互接続端子９３６とメス相互接続端子９４４は、カバー９４０の上面の大電流相互接続端子を含み、電気化学蓄電マルチセル９００の底面は、エネルギーをアセンブリ内に流す大電流能力を持つ電気化学蓄電マルチセル９００を電気的に接続するのを可能にする。一例において、相互接続端子９３６，９４４は、Ｒａｄｓｏｋ端子を含む。図９に示されるように、カバー９４０の上面とマルチセル９００の底面は平らであり、所定の電圧又は１２Ｖの所定容量まで、オス相互接続端子９３６とメス相互接続端子９４４を介して直列に複数のマルチセルアセンブリを積み重ねて電気的接続することを可能にする。さらに、メンテナンス又は置換を必要とする個々のマルチセルアセンブリは、単にスタックから抜いて、新しいマルチセルアセンブリ内に差し込むことにより置き換えられるため、オス相互接続端子９３６とメス相互接続端子９４４の位置決めと電気的蓄電マルチセル９００の積み重ね能力は、マルチセルスタックのその場でのメンテナンスを容易にする。
【００４０】
図１０に進み、図１０は、電気化学蓄電クアッドセル７００の部分的な断面図を示している。電気化学蓄電クアッドセル７００は、筐体７１０と、筐体７１０に取り付けられた筐体カバー９４０とを含む。７５０で示されるように、セル室７１４の壁の先端の溝付き又は成形の特徴は、筐体カバー９４０の底面の溝付き又は成形の特徴に相応に適合する。さらに、溶接された場所で（例えば、図８の場所１５，１６によって示される）、筐体カバー９４０に不可欠なブスバー１０５０は、アクセスウィンドウ１０４６を介して一致するように位置付けられて、筐体カバー９４０の配列と、ブスバー１０６０を筐体７１０の対応するブスバー７６０に溶接することを容易にする。アクセスウィンドウ１０４６は、２つの対向するブスバーを共に接続し又は溶接するためのレーザアクセスを可能にするのに十分な大きさである。アクセスウィンドウ１０４６は、カバー９４０の製造中に形成されても良い。一例において、カバー９４０は射出成形を用いて、製造される。ブスバーのレーザー溶接の後に、アクセスウィンドウ１０４６は封止されて、電気化学蓄電マルチセルの気密性が確保される。ブスバー１０６０は、銅又は他の導電性物質を含んでも良い。
【００４１】
図１１に進み、図１１は、電気化学蓄電マルチセル１１００の平面図を示している。電気化学蓄電マルチセル１１００は、マルチセルの筐体の上部に取り付けられた筐体カバー９４０を含む。筐体カバー９４０は、筐体カバー９４０に放射状に且つ角度分散され、且つ、各筐体の室に対応する注入口１１１０を含む。電解質充填量が、注入口１１１０を介して、マルチセルの各筐体室内に運ばれる。電解質充填量の全量が、筐体の垂直の電解質注入経路１２１０と水平の電解質注入経路１２１２において保持される。このようにして、マルチセルを電解質で満たす時間が低減され、マルチセル内の電解質の分配を均一にできる。さらに、筐体室とその中の電極シートへの電解質の浸漬及び吸収は、圧力及び／又は真空、振動、及び加熱により促進される。筐体７１０の突出部１２７０は、オス相互接続端子を含む。電解質の注入口は、プラスチックの注入プラグをその場で押し付けて溶接することにより、封止される。電気化学蓄電マルチセルの形成後、マルチセルは、浸漬、噴霧、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は金属スパッタリングの工程を受けて、マルチセルアセンブリ全体を密閉する。図１３Ａ及び図１３Ｂは、オス相互接続端子７９０を含む、密閉されたマルチセル１３００の上面斜視図及び底面斜視図を示している。
【００４２】
ここで説明した電気化学蓄電マルチセルは、個別タブを各電極シートに溶接することなく形成される。よって、製造時間は低減され且つ簡易化され、巻きセルアセンブリ装置の生産のための資本投資が減少する。さらに、電極シートからの一体的なタブの形成は、箔のタブを筐体の導電性インサートに溶接するのを可能にし、それにより、隣接する電気化学蓄電セルへの電気的接続の提供に加えて機械的な支持も提供する。この方法では、従来の方法における、個別の電極タブと、個別の電極タブを分離するためのテープは使用されない。よって、製造部品の総数を低減でき、製造を簡易化することができる。ジェリーロール構造は押し付けられて、筐体の室壁、円筒状巻きコア、及び筐体カバーの間で密接に支持されるため、マルチセルの機械的なロバスト性も増加する。
【００４３】
ここで記載したように、複数の同心環状セル室を含む筐体と、複数の電気化学蓄電セルとを備え、複数の環状セルの各々は、複数の環状セル室のうちの一つの中に位置付けられ、複数の環状セルは直列に電気的に接続され、導電性電解質が各環状セル室内を満たす、電気化学蓄電マルチセルの一例が提供される。複数の環状セル室は、円筒状コアに巻きつけられてジェリーロール構造を形成する第１及び第２の電極シートを備え、第１及び第２の電極シートの各々は、ジェリーロール構造の端面に平行なコーティングされていない導電性エッジと、コーティングされていない導電性エッジの間にあるコーティングされている対向面とを含み、第１及び第２のセパレータシートは、第１及び第２の電極シートのコーティングされている対向面を機械的及び電気的に分離し、且つ、円筒状コアと第１の電極シートのコーティングされている対向面とを機械的及び電気的に分離する。コーティングされていない導電性エッジはタブを含み、タブはタブ間のコーティングされていない導電性エッジの一部を切り取ることによって形成され、タブは軸方向に外側へ突き出ていて、ジェリーロール構造を形成するときに、円筒状コアに対して、角度が同一の場所に配置される。筐体は４つの同心環状セル室を含む。電気化学蓄電セルは、コーティングされていない導電性エッジの、押し付けられて角度が同一の場所に配置されたタブをさらに含み、押し付けられて角度が同一の場所に配置されたタブは、互いに電気的に接続されている。カバーをさらに備えた電気化学蓄電マルチセルが提供されても良い。複数のセル室の各々は、筐体に取り付けられたカバーによって流体的に分離される。
【００４４】
図１４を参照すると、図１４は、電気化学蓄電セルについての例示的な方法１４００を示している。方法１４００は、電極シートを形成することによって開始する（１４１０）。電極シートの形成は、金属シート基板の両側を特定の幅でコーティングし、特定の幅のコーティングした部分の間にあるコーティングされていない部分をそのままにすることを含む（１４１２）。方法１４００は、コーティングしたシート基板を乾かして光沢を付けて、コーティングした基板を矯正し及び／又は滑らかにして平らにする（１４１４）。次に、方法１４００は、コーティングした部分の交互のエッジに沿ってコーティングしたシートに切り込みを入れる（１４１６）。これにより、電極が形成される。コーティングの組成は、電極の本質によって決まる。例えば、リチウムイオン電気化学蓄電セルのアノードは、連続的なコーティング工程において、金属箔基板の両側にコーティングされた、電気活性リチウムインターカレーション物質、又は金属リチウムコーティングを含む。別の例として、リチウムイオン電気化学蓄電セルのカソードは、リチウム化された鉄リン酸塩粉末と導電性カーボンとポリマー接着剤の混合物を含む。方法１４００は、他の種類の電気化学蓄電セルのために使用されても良く、リチウムイオン電気化学蓄電セルに限定しない。
【００４５】
続いて、方法１４００は、別の電極が形成されるかどうかを判断する（１４１８）。別の電極が形成される場合、方法１４００は１４１２に戻り、さもなければ、方法１４００は１４２０に進み、電極シートを取り付ける。方法１４００は、巻きコアを選択して、巻線機に巻きコアを取り付ける（１４２２）。例として、巻きコアは、円形の断面を持つ円筒状巻きコア５４０などの中空円筒状巻きコアを含む。
【００４６】
方法１４００は１４２４に進み、第１及び第２のセパレータシートが巻きコアの曲線状の外面に取り付けられ、巻きコアが回転されて、少なくとも１回転分の第１及び第２のセパレータシートを巻きコア上に巻きつける。第１及び第２のセパレータシートの幅方向のエッジは、円筒状コアの中心軸と平行であって、第１及び第２のセパレータシートの連続層は、均一の平行な方法で、巻きコアの周りに巻きつけられる。さらに、第１の電極シートは、巻かれた層のコーティングされていないエッジ部分が巻きコアの第一端を越えて突き出るように、位置付けされる。
【００４７】
第１の電極シートは、巻きコアに隣接する第１及び第２のセパレータシートの巻かれていない端部の間に位置付けられ（１４２６）、巻きコアが回転されて、少なくとも１回転分の第１の電極シートを巻きコア上に巻きつける。第１の電極シートの幅方向のエッジは、円筒状コアの中心軸と平行に位置付けられて、第１の電極シートの連続層は、均一の平行な方法で、巻きコアの周りに巻きつけられる。第２の電極シートは、第２のセパレータシートの表面上に位置付けられ（１４２８）、巻きコアが回転されて、少なくとも１回転分の第２の電極シートを巻きコア上に巻きつける。このようにして、第１及び第２のセパレータシートは、第１及び第２の電極シートのコーティングされた幅を電気的及び機械的に分離する。第２の電極シートの幅方向のエッジは、円筒状コアの中心軸と平行に位置付けられて、第２の電極シートの連続層は、均一の平行な方法で、巻きコアの周りに巻きつけられる。さらに、第２の電極シートは、巻かれた層のコーティングされていないエッジ部分が巻きコアの第一端を越えて突き出るように、位置付けされる。方法は、方法１５００に進み（１４３０）、そこでは、巻き統合クアッドセルアセンブリが説明される。
【００４８】
図１５を参照すると、方法１４００は、電気接続部の巻き及び組み立てを含む１５００へと続く。巻き工程が実行される（１５１０）。一例として、巻き工程１５１０が連続的な巻線機上で実施され、コンピュータのコントローラにより実行される。巻きコアが回転されて、電極シートとセパレータシートを連続的に巻き、電気化学蓄電セルのジェリーロール構造を形成する（１５１２）。巻きコアの回転中、タブは、電極シートのコーティングされていないエッジ部分から、切り取られ又は一体的に形成される（１５１４）。上述したように、タブの長さとタブ間の間隔は、円筒状コアの半径、電極シートとセパレータシートの厚み、及び巻かれる電極シートとセパレータシートの長さ（又は巻かれたジェリーロール構造の最終的な半径）に応じて決定される。さらに、タブの長さは、巻きマンドレル角に基づいていて、電極シートを円筒状巻きコア６３０上に巻くときに、２ラジアン以上（且つ１８０°未満）の夾角に及ぶ円弧長に一致する。別の例では、タブの長さは、２ラジアン以上（１１４．６°）且つ１７８°未満の、ジェリーロール構造の電極物質の各層の夾角に及ぶタブの自由な円弧長を生成するように、調整される。さらに、連続的なタブ６７０の縦方向の中心線６９６は、円筒状巻きコア６３０に巻かれるときに１８０°で向かい合うように（例えば、正反対になるように）間隔を空けられて、ジェリーロール構造の多層タブ群７３０を形成する。多層タブ群は、電気化学蓄電セルの外面から円筒状巻きコア６３０の外面にまで放射状に広がる。
【００４９】
さらに、巻き角速度は、タブの形成速度に対応する。形成工程は、論理的に制御されたレーザー切断、高圧非導電性研磨媒体切断、機械的なダイカット、又は他の一般に知られている工業的切断及び／又は打ち抜き工程により実行されうる。方法１５００は１５１６へと続き、最終的なジェリーロール構造の直径（例えば、電気化学蓄電セルの電極の直径）に達したかどうかを判断する。これに代えて、方法１５００は、１５１６で、巻かれた電極シートの最終的な長さに達したかどうかを判断しても良い。達していなければ、方法１５００は、１５１２に戻り、巻きコアの回転を継続する。
【００５０】
１５１６で最終的なジェリーロール構造の直径に達していれば、方法１５００は１５１８へと続き、巻きコアの最後の１回転を完了させて、電気化学蓄電セルの外面をセパレータシートのうちの一つで囲む。セパレータシートを含む電気化学蓄電セルの外層は粘着テープで固定されて、巻かれた電気化学蓄電セルの電極シートと共に巻きコアが巻線機から取り除かれる（１５２０）。
【００５１】
方法１５００は１５３０へと続き、追加のセルが形成されるかどうかが判断される。Ｎ個のセルを含む電気化学蓄電マルチセルについては、Ｎ番目のセルが形成されるまで、１５３０において、追加のセルが形成される。例えば、４より少ないセルが電気化学蓄電クアッドセルにおいて形成されていた場合、方法１５００は、１５３０の後、１４２２に戻る。形成される追加のセルがなければ方法１５００は１５４０へと続き、マルチセルが組み立てられる。
【００５２】
個々の電気化学蓄電セル（ジェリーロール構造）が、対応する筐体の室に挿入される又は装填される（１５４２）。個々の電気化学蓄電セルは同心状に形成されて、筐体内に装填されるときに同心のセルを形成する。各セルの電極シートの層を互いに且つ逆極性の隣接するセルの電極と電気的に接続するために、各電気化学蓄電セルの多層タブ群は、統合されて、筐体の隣接する導電性インサートに押し付けられて、導電性インサートに溶接される。筐体カバーが、筐体に取り付けられる（１５４６）。取り付けは、接着、機械的結合、及び溶接を含み、セル室は確実に電気化学的且つ機械的に分離される。マルチセルアセンブリは、浸漬、噴霧、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は金属スパッタリングの工程を受けて、マルチセルアセンブリ全体が密閉される（１５４８）。１５４８の後、方法１５００及び方法１４００は終了する。
【００５３】
ここで説明したように、電気化学蓄電マルチセルのための方法が提供される。その方法は、複数の電気化学蓄電セルの各々を筐体の同心環状室内に位置付けること、ここで同心環状室の数は複数の電気化学蓄電セルに一致していて、複数の電気化学蓄電セルの各々を直列に電気的に接続することを含み、環状セル室の各々が導電性電解質で満たされている。方法は、さらに、第１及び第２の電極シートを円筒状コアに巻きつけてジェリーロール構造を形成することにより、複数の電気化学蓄電セルの各々を形成し、第１及び第２の電極シートの各々は、ジェリーロール構造の端面に平行なコーティングされていない導電性エッジと、コーティングされていない導電性エッジの間にあるコーティングされている対向面とを含み、第１及び第２のセパレータシートを第１及び第２の電極シートの間の円筒状コアに巻きつけて、第１及び第２の電極シートのコーティングされている対向面を機械的及び電気的に分離し、且つ、円筒状コアとコーティングされている対向面とを機械的及び電気的に分離し、第１及び第２の電極シートのコーティングされていない導電性エッジから一部を切り取ることによって、タブを形成し、タブは、軸方向に外側へ突き出ていて、ジェリーロール構造を形成するときに、円筒状コアに対して、角度が同一の場所に配置されても良い。複数の電気化学蓄電セルの各々を直列に電気的に接続することは、角度が同一の場所に配置されたタブを押し付けて、複数の電気化学蓄電セルのうちの一つの第１の電極のコーティングされていない導電性エッジを、複数の電気化学蓄電セルのうちの隣接する一つの第２の電極のコーティングされていない導電性エッジに、電気的に接続することを含んでも良い。複数の電気化学蓄電セルの各々を直列に電気的に接続することは、押し付けられたタブを筐体の導電性インサートに溶接して、複数の電気化学蓄電セルのうちの一つの第１の電極のコーティングされていない導電性エッジを、複数の電気化学蓄電セルのうちの隣接する一つの第２の電極のコーティングされていない導電性エッジに、電気的に接続することを含んでも良い。方法は、浸漬、噴霧、物理的蒸着、及び金属スパッタリングの処理のうちの１つ又は複数によって、電気化学マルチセルを密閉することをさらに含んでも良い。方法は、環状セル室の各々を流体的に分離することをさらに含んでも良い。複数の電気化学蓄電セルが４つの電気化学蓄電セルを含み、電気化学蓄電マルチセルが電気化学蓄電クアッドセルを含む、方法が提供されても良い。
【００５４】
電気化学蓄電セルにおいて使用するための、連続の、例えばロール・ツー・ロール処理による電極物質に、多数の利点があるけれども、この開示は、バッチ式の処理にも調和する。さらに、リチウムイオンの電気化学蓄電セルの例を記載したけれども、ここで説明した、電気化学蓄電セルと、電気化学蓄電セルのための方法及びシステムは、他の種類の電気化学蓄電セルにも適用される。
【００５５】
最後に、上述した商品、システム、及び方法は、本開示の限定しない例の実施形態であり、多数の変形及び拡張が同様に熟慮されることが理解される。よって、本開示は、ここに開示された商品、システム、及び方法の、新規且つ非自明のコンビネーション及びサブコンビネーションの全部と、それらに対してありとあらゆる同等のものとを含む。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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