(57)【要約】  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を提供する。この二次電池は、一群のアノード構造、一群のカソード構造、および電気絶縁性微孔質セパレータ材料を含む電極アセンブリを有する。また、電極アセンブリは、充電状態と放電状態との間の前記二次電池のサイクルにおける電極アセンブリの前記長手方向への増大を少なくとも部分的に抑制する一組の電極制約部をさらに含む。一群のアノード構造の各部材が、二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ａ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ａ２を有し、一群のカソード構造の各部材が、二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ｃ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ｃ２を有し、Ａ１が、Ａ２よりも大きく、Ｃ１が、Ｃ２よりも小さい。
2020501331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および前記電池筐体内の非水性液体電解質を含む、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であって、
前記電極アセンブリが、一群のアノード構造、一群のカソード構造、および前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を含み、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造が、長手方向に交互に並んで配置され、前記一群のアノード構造の各部材が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ａ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ａ２を有し、前記一群のカソード構造の各部材が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ｃ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ｃ２を有し、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の断面積が、前記長手方向に平行な第１の長手方向面において測定され、
前記電極アセンブリが、充電状態と放電状態との間の前記二次電池のサイクルにおける前記電極アセンブリの前記長手方向への増大を少なくとも部分的に抑制する一組の電極制約部をさらに含み、
前記一群のカソード構造の各部材が、カソード活物質層を含み、前記一群のアノード構造の各部材が、前記二次電池が放電状態から充電状態に充電されるときに、アノード活物質のモルあたり複数モルのキャリアイオンを受容する容量を有するアノード活物質層を含み、
Ａ１が、前記一群のアノード構造のサブセットの各部材についてＡ２よりも大きく、Ｃ１が、前記一群のカソード構造のサブセットの各部材についてＣ２よりも小さく、
前記充電状態が、前記二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、前記放電状態が、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】
前記一群のアノード構造のサブセットが、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＡＡ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＡＡ２を有し、前記一群のカソード構造のサブセットが、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＡｃ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＡｃ２を有し、ＭＡＡ１がＭＡＡ２よりも大きく、ＭＡＣ１がＭＡＣ２よりも小さい、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記一群のアノード構造のサブセットが少なくとも２個の部材を含み、前記一群のカソード構造のサブセットが少なくとも２個の部材を含む、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記一群のアノード構造のサブセットが少なくとも５個の部材を含み、前記一群のカソード構造が少なくとも５個の部材を含む、請求項１から３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５】
前記一群のアノード構造のサブセットが、全ての前記一群のアノード構造の少なくとも１０％を含み、前記一群のカソード構造が、全ての前記一群のカソード構造の少なくとも１０％を含む、請求項１から４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６】
前記一群のアノード構造のサブセットが、全ての前記一群のアノード構造の少なくとも２５％を含み、前記一群のカソード構造が、全ての前記一群のカソード構造の少なくとも２５％を含む、請求項１から５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７】
前記一群のアノード構造のサブセットが、全ての前記一群のアノード構造の少なくとも５０％を含み、前記一群のカソード構造が、全ての前記一群のカソード構造の少なくとも５０％を含む、請求項１から６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８】
前記一群のアノード構造のサブセットが、全ての前記一群のアノード構造の少なくとも７５％を含み、前記一群のカソード構造が、全ての前記一群のカソード構造の少なくとも７５％を含む、請求項１から７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９】
前記一群のアノード構造のサブセットが、全ての前記一群のアノード構造の少なくとも９０％を含み、前記一群のカソード構造が、全ての前記一群のカソード構造の少なくとも７５％を含む、請求項１から８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０】
前記一群のアノード構造のサブセットが、３個から５個の部材を含み、前記一群のカソード構造が、３個から５個の部材を含む、請求項１から９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１】
前記一群のアノード構造の部材が長さＬＡを含み、前記一群のカソード構造の部材が、前記部材の底部から前記部材の頂部まで延びる長さＬＣを含み、前記底部が、前記部材が延在する面に近接し、前記頂部が、前記面に対して遠位にあり、前記第１の長手方向面が、前記長さＬＡおよびＬＣの方向に対して垂直である、請求項１から１０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２】
前記一群のカソードの各部材が、直交する高さＨＣ、幅ＷＣ、および長さＬＣの方向を含み、前記高さＨＣおよび前記幅ＷＣのそれぞれに対する前記長さＬＣの比が少なくとも５：１である、請求項１から１１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３】
前記一群のカソードの各部材が、直交する高さＨＣ、幅ＷＣ、および長さＬＣの方向を含み、前記高さＨＣおよび前記幅ＷＣのそれぞれに対する前記長さＬＣの比が少なくとも１０：１である、請求項１から１２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４】
前記長手方向面がＺ−Ｙ平面内にあり、Ｙが前記長手方向に平行な軸に対応し、Ｚが前記長手方向軸に対して直交し、且つ前記一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬＣにもそれぞれ直交する軸に対応する、請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記長手方向面が、Ｙ軸に沿って回転したときにＺ−Ｙ平面から１５度未満離れた平面内にあり、前記Ｙ軸が、前記長手方向に平行な軸に対応し、Ｚが、前記長手方向軸に対して直交し、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬＣにもそれぞれ直交する軸に対応する、請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記長手方向面が、Ｙ軸に沿って回転したときにＺ−Ｙ平面から４５度未満離れた平面内にあり、前記Ｙ軸が、前記長手方向に平行な軸に対応し、Ｚが、前記長手方向軸に対して直交し、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬＣにもそれぞれ直交する軸に対応する、請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記長手方向面が、Ｙ軸に沿って回転したときにＺ−Ｙ平面から４５度よりも大きく９０度未満の平面内にあり、前記Ｙ軸が、前記長手方向に平行な軸に対応し、Ｚが、前記長手方向軸に対して直交し、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬＣにもそれぞれ直交する軸に対応する、請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記長手方向面がＸＹ平面内にあり、前記Ｙ軸が前記長手方向に平行な軸に対応し、前記Ｘ軸が、前記長手方向に対して直交し、且つそれぞれ前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬｃにも平行である軸に対応する、請求項１３に記載の二次電池。
【請求項１９】
前記一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＬＡ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＬＡ２を有し、前記一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＬＣ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＬＣ２を有し、前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１およびＭＬＣ２が、各部材について前記長手方向に平行な複数の長手方向面において測定され、
ＭＬＡ１が、前記一群のアノード構造のサブセットの各部材についてＭＬＡ２よりも大きく、ＭＬＣ１が、前記一群のカソード構造のサブセットの各部材についてＭＬＣ２よりも小さい、請求項１から１８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２０】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての少なくとも３つの長手方向面において測定される中央断面積である、請求項１から１９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２１】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての少なくとも５つの長手方向面において測定される中央断面積である、請求項１から２０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２２】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての少なくとも１０個の長手方向面において測定される中央断面積である、請求項１から２１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２３】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記部材の前記長さＬの少なくとも約１０％だけ互いに離れている少なくとも２つの長手方向面において測定される前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての中央断面積である、請求項１から２２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２４】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記部材の前記長さＬの少なくとも約１５％だけ互いに離れている少なくとも２つの長手方向面において測定される前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての中央断面積である、請求項１から２３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２５】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記部材の前記長さＬの少なくとも約２０％だけ互いに離れている少なくとも２つの長手方向面において測定される前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての中央断面積である、請求項１から２４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２６】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記部材の前記長さＬの少なくとも約５０％だけ互いに離れている少なくとも２つの長手方向面において測定される前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての中央断面積である、請求項１から２５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２７】
前記中央断面積ＭＬＡ１、ＭＬＡ２、ＭＬＣ１、およびＭＬＣ２が、前記部材の前記長さＬの少なくとも約７５％だけ互いに離れている少なくとも２つの長手方向面において測定される前記一群のアノード構造のサブセットおよび前記一群のカソード構造のサブセットについての中央断面積である、請求項１から２６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２８】
Ｃ１が２×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項１から２７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項２９】
Ｃ１が２．５×１０２μｍ２から９．５×１０６μｍ２の範囲内である、請求項１から２８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３０】
Ｃ２が１．０×１０３μｍ２から１．０×１０７μｍ２の範囲内である、請求項１から２９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３１】
Ｃ２が１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内である、請求項１から３０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３２】
Ａ１が１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内である、請求項１から３１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３３】
Ａ１が４．５×１０３μｍ２から７．６×１０６μｍ２の範囲内である、請求項１から３２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３４】
Ａ２が５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項１から３３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３５】
Ａ２が１．５×１０３μｍ２から７．５×１０６μｍ２の範囲内である、請求項１から３４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３６】
前記Ｃ１に対するＣ２の比が少なくとも１．０５：１である、請求項１から３５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３７】
前記Ｃ１に対するＣ２の比が少なくとも１．１：１である、請求項１から３６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３８】
前記Ｃ１に対するＣ２の比が少なくとも１．３：１である、請求項１から３７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項３９】
前記Ｃ１に対するＣ２の比が少なくとも２：１である、請求項１から３８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４０】
前記Ｃ１に対するＣ２の比が少なくとも３：１である、請求項１から３９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４１】
前記Ｃ１に対するＣ２の比が少なくとも４：１である、請求項１から４０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４２】
前記Ｃ１に対するＣ２の比が少なくとも６：１である、請求項１から４１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４３】
前記Ａ２に対するＡ１の比が少なくとも１．０１：１である、請求項１から４２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４４】
前記Ａ２に対するＡ１の比が少なくとも１．０５：１である、請求項１から４３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４５】
前記Ａ２に対するＡ１の比が少なくとも１．５：１である、請求項１から４４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４６】
前記Ａ２に対するＡ１の比が少なくとも２：１である、請求項１から４５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４７】
前記Ａ２に対するＡ１の比が少なくとも３：１である、請求項１から４６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４８】
前記Ａ２に対するＡ１の比が少なくとも４：１である、請求項１から４７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項４９】
前記Ａ２に対するＡ１の比が少なくとも５：１である、請求項１から４８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５０】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１が、１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内であり、前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２が、５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項２〜４９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５１】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１が、４．７×１０３μｍ２から６．８×１０６μｍ２の範囲内であり、前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２が、１．６×１０３μｍ２から７．１×１０６μｍ２の範囲内である、請求項２〜５０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５２】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２が、１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内であり、前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１が、１×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項２〜５１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５３】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２が、１．０５×１０３μｍ２から９．５×１０６μｍ２の範囲内であり、前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１が、２．６×１０２μｍ２から９．０３×１０６μｍ２の範囲内である、請求項２〜５２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５４】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１の比が、少なくとも１．０１：１である、請求項２〜５３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５５】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１の比が、少なくとも１．０５：１である、請求項２〜５４のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５６】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１の比が、少なくとも１．５：１である、請求項２〜５５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５７】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１の比が、少なくとも３：１である、請求項２〜５６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５８】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１の比が、少なくとも４：１である、請求項２〜５７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項５９】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＡ１の比が、少なくとも５：１である、請求項２〜５８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６０】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２の比が、少なくとも１．０５：１である、請求項２〜５９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６１】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２の比が、少なくとも１．１：１である、請求項２〜６０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６２】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２の比が、少なくとも１．３：１である、請求項２〜６１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６３】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２の比が、少なくとも２：１である、請求項２〜６２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６４】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２の比が、少なくとも３：１である、請求項２〜６３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６５】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２の比が、少なくとも４：１である、請求項２〜６４のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６６】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＡＣ２の比が、少なくとも６：１である、請求項２〜６５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６７】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１が、１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内であり、前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２が、５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項１９〜６６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６８】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１が、４．７×１０３μｍ２から６．８×１０６μｍ２の範囲内であり、前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２が、１．６×１０３μｍ２から７．１×１０６μｍ２の範囲内である、請求項１９〜６７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項６９】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２が、１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内であり、前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１が、１×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項１９〜６８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７０】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２が、１．０５×１０３μｍ２から９．５×１０６μｍ２の範囲内であり、前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１が、２．６×１０２μｍ２から９．０３×１０６μｍ２の範囲内である、請求項１９〜６９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７１】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１の比が、少なくとも１．０１：１である、請求項１９〜７０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７２】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１の比が、少なくとも１．０５：１である、請求項１９〜７１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７３】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１の比が、少なくとも１．５：１である、請求項１９〜７２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７４】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１の比が、少なくとも２：１である、請求項１９〜７３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７５】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１の比が、少なくとも３：１である、請求項１９〜７４のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７６】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１の比が、少なくとも４：１である、請求項１９〜７５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７７】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＡ１の比が、少なくとも５：１である、請求項１９〜７６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７８】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２の比が、少なくとも１．１：１である、請求項１９〜７７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項７９】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２の比が、少なくとも１．３：１である、請求項１９〜７８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８０】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２の比が、少なくとも２：１である、請求項１９〜７９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８１】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２の比が、少なくとも３：１である、請求項１９〜８０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８２】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２の比が、少なくとも４：１である、請求項１９〜８１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８３】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＬＣ２の比が、少なくとも６：１である、請求項１９〜８２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８４】
前記一群のアノード構造の部材のサブセットが、前記二次電池が充電状態にあるときの少なくとも２つの部材を有するサブセットについて、前記サブセットの各部材についての前記長手方向に平行な複数の長手方向面において測定される断面積の中央値である第１の中央断面積ＭＯＡ１と、前記二次電池が放電状態にあるときの少なくとも２つの部材を有するサブセットについて、前記サブセットの各部材についての前記長手方向に平行な複数の長手方向面において測定される断面積の中央値である第２の中央断面積ＭＯＡ２とを有し、
前記一群のカソード構造の部材のサブセットが、前記二次電池が充電状態にあるときの少なくとも２つの部材を有するサブセットについて、前記サブセットの各部材についての前記長手方向に平行な複数の長手方向面において測定される断面積の中央値である第１の中央断面積ＭＯＣ１と、前記二次電池が放電状態にあるときの少なくとも２つの部材を有するサブセットについて、前記サブセットの各部材についての前記長手方向に平行な複数の長手方向面において測定される断面積の中央値である第２の中央断面積ＭＯＣ２とを有し、
ＭＯＡ１がＭＯＡ２よりも大きく、ＭＯＣ１がＭＯＣ２よりも小さい、請求項１９〜８３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８５】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１が、１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内であり、前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２が、５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項８４に記載の二次電池。
【請求項８６】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１が、４．７×１０３μｍ２から６．８×１０×１０６μｍ２の範囲内であり、前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２が、１．６×１０３μｍ２から７．１×１０６μｍ２の範囲内である、請求項８４〜８５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８７】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２が、１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内であり、前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１が、１×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内である、請求項８４〜８６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８８】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２が、１．０５×１０３μｍ２から９．５×１０６μｍ２の範囲内であり、前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１が、２．６×１０２μｍ２から９．０３×１０６μｍ２の範囲内である、請求項８４〜８７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項８９】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１の比が、少なくとも１．０１：１である、請求項８４〜８８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９０】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１の比が、少なくとも１．０５：１である、請求項８４〜８９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９１】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１の比が、少なくとも１．５：１である、請求項８４〜９０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９２】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１の比が、少なくとも２：１である、請求項８４〜９１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９３】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１の比が、少なくとも３：１である、請求項８４〜９２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９４】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１の比が、少なくとも４：１である、請求項８４〜９３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９５】
前記一群のアノード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する前記一群のアノード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＡ１の比が、少なくとも５：１である、請求項８４〜９４のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９６】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２の比が、少なくとも１．０５：１である、請求項８４〜９５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９７】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２の比が、少なくとも１．１：１である、請求項８４〜９６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９８】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２の比が、少なくとも１．３：１である、請求項８４〜９７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項９９】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２の比が、少なくとも２：１である、請求項８４〜９８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１００】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２の比が、少なくとも３：１である、請求項８４〜９９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０１】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２の比が、少なくとも４：１である、請求項８４〜１００のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０２】
前記一群のカソード構造のサブセットの前記第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する前記一群のカソード構造のサブセットの前記第２の中央断面積ＭＯＣ２の比が、少なくとも６：１である、請求項８４〜１０１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０３】
前記一群のアノード構造の部材が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の幅ＷＡ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに前記第２の幅ＷＡ２を有し、前記一群のカソード構造の部材が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の幅ＷＣ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の幅ＷＣ２を有し、ＷＡ１が、前記一群のアノード構造のサブセットについてＷＡ２よりも大きく、ＷＣ１が、前記一群のカソード構造のサブセットについてＷＣ２よりも小さく、前記幅ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＣ１およびＷＣ２が、前記長手方向において測定される、請求項１から１０２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０４】
前記幅が、直交Ｘ−Ｙ平面と前記長手方向面の二等分線によって形成される線で測定され、前記Ｙ軸が前記長手方向に平行であり、前記Ｘ軸が、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬＣの方向に平行である、請求項１０３に記載の二次電池。
【請求項１０５】
前記ＸＹ−平面が、前記カソード構造の高さＨの中点に位置し、前記高さが、前記長手方向と前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬＣの方向との両方に直交する方向において測定される、請求項１０３〜１０４のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０６】
前記ＸＹ平面が、前記カソード構造の全高Ｈの２５％から７５％のいずれかである前記カソード構造の前記高さに沿って位置し、前記高さが、前記長手方向と前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材の前記長さＬＡおよびＬＣの方向との両方に直交する方向において測定される、請求項１０３に記載の二次電池。
【請求項１０７】
前記第１の幅ＷＡ１が、５０μｍから２０００μｍの範囲内であり、前記第２の幅ＷＡ２が、１５μｍから２５００μｍの範囲内である、請求項１０３〜１０６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０８】
前記第１の幅ＷＡ１が、９０μｍから１５２０μｍの範囲内であり、前記第２の幅ＷＡ２が、３０μｍから１５００μｍの範囲内である、請求項１０３〜１０７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０９】
前記第１の幅ＷＣ１が、２μｍから５０００μｍの範囲内であり、前記第２の幅ＷＣ２が、５μｍから５０００μｍの範囲内である、請求項１０３〜１０８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１０】
前記第１の幅ＷＣ１が、５μｍから１９００μｍの範囲内であり、前記第２の幅ＷＣ２が、２０μｍから２０００μｍの範囲内である、請求項１０３〜１０９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１１】
ＷＡ２に対するＷＡ１の比が少なくとも１．０１：１である、請求項１０３〜１１０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１２】
ＷＡ２に対するＷＡ１の比が少なくとも１．０５：１である、請求項１０３〜１１１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１３】
ＷＡ２に対するＷＡ１の比が少なくとも１．５：１である、請求項１０３〜１１２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１４】
ＷＡ２に対するＷＡ１の比が少なくとも２：１である、請求項１０３〜１１３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１５】
ＷＡ２に対するＷＡ１の比が少なくとも３：１である、請求項１０３〜１１４のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１６】
ＷＡ２に対するＷＡ１の比が少なくとも４：１である、請求項１０３〜１１５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１７】
ＷＡ２に対するＷＡ１の比が少なくとも５：１である、請求項１０３〜１１６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１８】
ＷＣ１に対するＷＣ２の比が少なくとも１．１：１である、請求項１０３〜１１７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１１９】
ＷＣ１に対するＷＣ２の比が少なくとも１．３：１である、請求項１０３〜１１８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２０】
ＷＣ１に対するＷＣ２の比が少なくとも２：１である、請求項１０３〜１１９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２１】
ＷＣ１に対するＷＣ２の比が少なくとも３：１である、請求項１０３〜１２０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２２】
ＷＣ１に対するＷＣ２の比が少なくとも４：１である、請求項１０３〜１２１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２３】
ＷＣ１に対するＷＣ２の比が少なくとも６：１である、請求項１０３〜１２２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２４】
前記一群のカソード構造の部材が多孔質のカソード活物質の層を含み、前記カソード活物質の層が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の多孔度Ｐ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の多孔度Ｐ２を有し、前記第１の多孔度Ｐ１が前記第２の多孔度Ｐ２よりも小さい、請求項１から１２３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２５】
前記第１の多孔度Ｐ１が３０％以下であり、前記第２の多孔度Ｐ２が少なくとも約５０％である、請求項１２４に記載の二次電池。
【請求項１２６】
前記第１の多孔度Ｐ１が２０％以下であり、前記第２の多孔度Ｐ２が少なくとも約６０％である、請求項１２４〜１２５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２７】
前記第１の多孔度Ｐ１が１０％以下であり、前記第２の多孔度Ｐ２が少なくとも約７０％である、請求項１２４〜１２６のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２８】
前記第１の多孔度Ｐ１に対する前記第２の多孔度Ｐ２の比が少なくとも１．１：１である、請求項１２４〜１２７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２９】
前記第１の多孔度Ｐ１に対する前記第２の多孔度Ｐ２の比が少なくとも１．５：１である、請求項１２４〜１２８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３０】
前記第１の多孔度Ｐ１に対する前記第２の多孔度Ｐ２の比が少なくとも２：１である、請求項１２４〜１２９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３１】
前記第１の多孔度Ｐ１に対する前記第２の多孔度Ｐ２の比が少なくとも５：１である、請求項１２４〜１３０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３２】
前記二次電池が、０．１Ｃで少なくとも５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量を有する、請求項１から１３１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３３】
前記二次電池が、０．１Ｃで少なくとも８ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量を有する、請求項１から１３２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３４】
前記二次電池が、０．１Ｃで少なくとも１０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量を有する、請求項１から１３３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３５】
前記二次電池が、０．１Ｃで少なくとも１５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量を有する、請求項１から１３４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３６】
前記二次電池が、０．１Ｃで少なくとも２０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量を有する、請求項１から１３５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３７】
前記二次電池が、０．１Ｃで少なくとも２５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量を有する、請求項１から１３６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３８】
前記二次電池が、少なくとも７５％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を有する、請求項１３２〜１３７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３９】
前記二次電池が、少なくとも８０％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を有する、請求項１３２〜１３８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４０】
前記二次電池が、少なくとも９５％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を有する、請求項１３２〜１３９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４１】
前記一群のカソード構造の部材が、マトリクス中に分散した粒子を有するカソード活物質の層を含む、先行する請求項のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４２】
前記カソード活物質層が、ポリマー材料を含むマトリクス中に分散した、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のうちの１つからなる群から選択されるカソード活物質の粒子を含む、請求項１３８に記載の二次電池。
【請求項１４３】
前記カソード活物質層が、前記カソード活物質が点在するフィラー粒子をさらに含み、前記フィラー粒子が、炭素粒子およびポリマー含有ビーズのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４１〜１４２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４４】
前記微孔質セパレータ材料が、ポリマーマトリクス中に点在する絶縁粒子を有する可撓性膜を含む、請求項１から１４３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４５】
前記一群のカソード構造の部材が、１００ｐｓｉで断面積Ｃの少なくとも５％の減少を呈する、請求項１から１４４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４６】
前記一群のカソード構造の部材が、１００ｐｓｉで断面積の少なくとも２５％の減少を呈する、請求項１から１４５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４７】
前記一群のカソード構造の部材が、１００ｐｓｉで断面積の少なくとも５０％の減少を呈する、請求項１から１４６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４８】
前記一群のカソード構造の部材が、１００ｐｓｉで断面積の少なくとも７５％の減少を呈する、請求項１から１４７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４９】
前記一組の電極制約部が、
第１および第２の一次増大制約部および少なくとも１つの一次接続部材を備える一次制約システムを備え、前記第１および第２の一次増大制約部が前記長手方向に互いに離間し、前記少なくとも１つの一次接続部材が前記第１および第２の一次増大制約部を接続し、前記一次制約システムが、前記二次電池のサイクル時に前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を少なくとも部分的に抑制する、請求項１から１４８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５０】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１４９に記載の二次電池。
【請求項１５１】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１４９〜１５０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５２】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１４９〜１５１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５３】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１４９〜１５２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５４】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１４９〜１５３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５５】
前記一組の電極制約部が、
第２の方向に分離され且つ少なくとも１つの二次接続部材によって接続された第１および第２の二次増大制約部を含む二次制約システムをさらに含み、前記二次制約システムが、前記二次電池のサイクル時に前記電極アセンブリの第２の方向への増大を少なくとも部分的に抑制し、前記第２の方向が前記長手方向に対して直交している、請求項１から１５４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５６】
前記二次増大制約システムが、前記二次電池の反復サイクル時に２０回の連続サイクルにわたって前記電極アセンブリの前記第２の方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記第２の方向への増大を抑制する、請求項１５５に記載の二次電池。
【請求項１５７】
前記二次増大制約システムが、前記二次電池の１０回の連続サイクルにわたって前記電極アセンブリの前記第２の方向におけるフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記第２の方向への増大を抑制する、請求項１５５〜１５６のうちのいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５８】
前記二次増大制約システムが、前記二次電池の５回の連続サイクルにわたって前記電極アセンブリの前記第２の方向におけるフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、前記電極アセンブリの前記第２の方向への増大を抑制する、請求項１５５〜１５７のうちのいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５９】
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の形成方法であって、前記二次電池が、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および前記電池筐体内の非水性液体電解質を含み、前記電極アセンブリが、一群のアノード構造、一群のカソード構造、および前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を有し、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材が、長手方向に交互に並んで配置され、前記一群のアノード構造の部材が、前記二次電池の充電時に断面積Ａで膨張するアノード活物質層を含み、前記一群のカソード構造の部材が、断面積Ｃを有する圧縮性カソード活物質層を含み、前記断面積が前記長手方向に平行である第１の長手方向面において測定され、前記方法が、
初期形成段階において、前記一群のカソード構造のサブセットの部材の断面積が、前記初期形成段階前の初期断面積Ｃｉから、前記初期形成段階前の前記初期断面積Ｃｉの９５％未満である前記初期形成段階後の形成後断面積Ｃｆまで減少するように、前記一群のアノード構造の部材における前記アノード活物質層の断面積における膨張が前記一群のカソード構造の前記圧縮性カソード活物質層を圧縮するように前記二次電池を充電することを備える、方法。
【請求項１６０】
前記形成後断面積Ｃｆが前記初期断面積Ｃｉの９０％未満である、請求項１５９に記載の方法。
【請求項１６１】
前記形成後断面積Ｃｆが前記初期断面積Ｃｉの８０％未満である、請求項１５９〜１６０のうちいずれかに記載の方法。
【請求項１６２】
前記形成後断面積Ｃｆが前記初期断面積Ｃｉの７０％未満である、請求項１５９〜１６１のうちいずれかに記載の方法。
【請求項１６３】
前記一群のカソード構造の部材が、ポリマー材料のマトリクス中にカソード活物質の粒子を含む圧縮性カソード活物質層を含み、前記圧縮性カソード活物質層が、前記カソード活物質層中の粒子の第１の体積％から前記カソード活物質層中の粒子の第２の体積％まで圧縮され、前記第２の体積％が前記第１の体積％よりも高い、請求項１５９〜１６２のうちいずれかに記載の方法。
【請求項１６４】
前記微孔質セパレータがポリマー材料を含む可撓性膜を含み、前記初期形成段階が、前記一群のカソード構造および前記一群のアノード構造の両方の部材に前記微孔質セパレータを少なくとも部分的に接着する圧力で前記カソード構造およびアノード構造に対して前記微孔質セパレータを圧縮する、請求項１５９〜１６３のうちいずれかに記載の方法。
【請求項１６５】
前記初期形成ステップが、少なくとも１０００ｐｓｉの圧力で前記カソード構造およびアノード構造に対して前記微孔質セパレータを圧縮する、請求項１５９〜１６４のうちいずれかに記載の方法。
【請求項１６６】
前記初期形成ステップが、少なくとも３０００ｐｓｉの圧力で前記カソード構造およびアノード構造に対して前記微孔質セパレータを圧縮する、請求項１５９〜１６５のうちいずれかに記載の方法。
【請求項１６７】
前記初期形成ステップが、少なくとも１０，０００ｐｓｉの圧力で前記カソード構造およびアノード構造に対して前記微孔質セパレータを圧縮する、請求項１５９〜１６６のいずれかに記載の方法。
【請求項１６８】
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の形成方法であって、前記二次電池が、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および前記電池筐体内の非水性液体電解質を含み、前記電極アセンブリが、一群のアノード構造、一群のカソード構造、および前記一群のアノードおよび前記一群の圧縮性カソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータを有し、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材が、長手方向に交互に並んで配置され、前記一群のアノード構造の部材が、前記二次電池の充電時に断面積Ａで膨張するアノード活物質層を含み、前記一群のカソード構造の部材が、断面積Ｃを有する圧縮性カソード活物質層を含み、前記断面積が前記長手方向に平行である第１の長手方向面において測定され、前記方法が、
初期形成ステップにおいて、前記圧縮性カソード活物質層の断面積Ｃに接触するとともに、前記カソード構造の前記圧縮性カソード活物質層および前記アノード構造の前記アノード活物質層に前記微孔質セパレータを少なくとも部分的に接着する圧力で、一群のアノード構造の部材におけるアノード活物質層の膨張が前記カソード構造の前記圧縮性カソード活物質層に対して前記微孔質セパレータを圧縮するように、前記二次電池を充電することを備え、
前記二次電池の放電および前記アノード活物質層の断面積Ａの収縮の際に、前記圧縮性カソード活物質層および前記アノード活物質層への前記微孔質セパレータの少なくとも部分的な接着により、前記圧縮性カソード活物質層の断面積Ｃにおける膨張が起こる、方法。
【請求項１６９】
電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および前記電池筐体内の非水性液体電解質を含む、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であって、
前記電極アセンブリが、一群のアノード構造、一群のカソード構造、および前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を含み、
前記電極アセンブリが、前記二次電池のサイクルにおける前記電極アセンブリの前記長手方向への増大を少なくとも部分的に抑制する一組の電極制約部をさらに含み、
前記一群のアノード構造の部材がアノード活物質を含み、前記アノード活物質が、前記二次電池が放電状態から充電状態に充電されるときにアノード活物質のモルあたり複数モルのキャリアイオンを受容する容量を有し、
前記一群のカソード構造の部材が多孔質カソード活物質を含み、放電状態において前記非水性液体電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ２が、充電状態において前記非水性電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ１よりも大きく、
前記充電状態が、前記二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、前記放電状態が、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１７０】
前記非水性液体電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ１に対するＶ２の比が、少なくとも１．１：１である、請求項１６９に記載の二次電池。
【請求項１７１】
前記非水性液体電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ１に対するＶ２の比が、少なくとも１．５：１である、請求項１６９〜１７９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７２】
前記非水性液体電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ１に対するＶ２の比が、少なくとも２：１である、請求項１６９〜１７１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７３】
前記非水性液体電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ１に対するＶ２の比が、少なくとも５：１である、請求項１６９〜１７２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７４】
前記非水性液体電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ１に対するＶ２の比が、少なくとも１０：１である、請求項１６９〜１７３のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７５】
前記非水性液体電解質が占める前記多孔質カソード活物質の体積Ｖ１に対するＶ２の比が、少なくとも１５：１である、請求項１６９〜１７４のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７６】
電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および前記電池筐体内の非水性液体電解質を含む、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であって、
前記電極アセンブリが、一群のアノード構造、一群のカソード構造、および前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を含み、
前記一群のアノード構造の部材がアノード活物質を含み、前記一群のカソード構造の部材がカソード活物質を含み、
前記一群のカソード構造の部材が、０．１Ｃで少なくとも５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および充電状態から放電状態への放電について少なくとも８０％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を有し、
前記充電状態が、前記二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、前記放電状態が、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１７７】
前記面容量が、０．１Ｃにおいて少なくとも８ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である、請求項１７６に記載の二次電池。
【請求項１７８】
前記面容量が、０．１Ｃにおいて少なくとも１０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である、請求項１７６〜１７７のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７９】
前記面容量が、０．１Ｃにおいて少なくとも１５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である、請求項１７６〜１７８のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８０】
前記面容量が、０．１Ｃにおいて少なくとも２０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である、請求項１７６〜１７９のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８１】
前記面容量が、０．１Ｃにおいて少なくとも２５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である、請求項１７６〜１８０のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８２】
前記二次電池が、充電状態から放電状態への放電について少なくとも９０％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を有する、請求項１７６〜１８１のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８３】
前記二次電池が、充電状態から放電状態への放電について少なくとも９５％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を有する、請求項１７６〜１８２のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８４】
電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および前記電池筐体内の非水性液体電解質を含む、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であって、
前記電極アセンブリが、一群のアノード構造、一群のカソード構造、および前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を含み、前記一群のアノード構造および前記一群のカソード構造の部材が、長手方向に交互に並んで配置され、
前記一群のアノード構造の各部材がアノード活物質層を含み、前記一群のカソード構造の各部材がカソード活物質層を含み、
前記一群のカソード構造の各部材が、前記二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ｃ１を有し、前記二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ｃ２を有し、放電状態における前記カソード構造の断面積Ｃ２が、充電状態における前記カソード構造の第１の断面積Ｃ１よりも大きく、前記一群のカソード構造の部材のサブセットの第１の断面積Ｃ１に対する前記一群のカソード構造の部材のサブセットの第２の断面積Ｃ２の比が、充電状態から放電状態への前記二次電池の放電時に少なくとも１．０５：１であり、
前記充電状態が、前記二次電池の定格容量の少なくとも７５％であり、前記放電状態が、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１８５】
前記第１の断面積Ｃ１に対する前記第２の断面積Ｃ２の比が、１．０５：１から１５：１の範囲内である、請求項１８４に記載の二次電池。
【請求項１８６】
前記第１の断面積Ｃ１に対する前記第２の断面積Ｃ２の比が、１．０５：１から６：１の範囲内である、請求項１８４〜１８５のうちいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８７】
前記電極アセンブリが、充電状態と放電状態との間の前記二次電池のサイクル時に前記電極アセンブリの前記長手方向への増大を少なくとも部分的に抑制する一組の電極制約部をさらに含む、請求項１から１８６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８８】
前記一組の電極制約部が、
第１および第２の一次増大制約部および少なくとも１つの一次接続部材を備える一次制約システムを備え、前記第１および第２の一次増大制約部が前記長手方向に互いに離間し、前記少なくとも１つの一次接続部材が前記第１および第２の一次増大制約部を接続し、前記一次制約システムが、前記二次電池のサイクル時に前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を少なくとも部分的に抑制する、請求項１から１８７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１８９】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１から１８８のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９０】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１から１８９のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９１】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１から１９０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９２】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１から１９１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９３】
前記一次制約システムが、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前記長手方向におけるフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、前記電極アセンブリの前記長手方向における増大を抑制する、請求項１から１９２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９４】
前記一組の電極制約部が、
第２の方向に分離され且つ少なくとも１つの二次接続部材によって接続された第１および第２の二次増大制約部を含む二次制約システムをさらに含み、前記二次制約システムが、前記二次電池のサイクル時に前記電極アセンブリの第２の方向への増大を少なくとも部分的に抑制し、前記第２の方向が前記長手方向に対して直交している、請求項１から１９３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９５】
前記二次増大制約システムが、前記二次電池の反復サイクル時に２０回の連続サイクルにわたって前記電極アセンブリの前記第２の方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記第２の方向への増大を抑制する、請求項１から１９４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９６】
前記二次増大制約システムが、前記二次電池の１０回の連続サイクルにわたって前記電極アセンブリの前記第２の方向におけるフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、前記電極アセンブリの前記第２の方向への増大を抑制する、請求項１から１９５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１９７】
前記二次増大制約システムが、前記二次電池の５回の連続サイクルにわたって前記電極アセンブリの前記第２の方向におけるフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、前記電極アセンブリの前記第２の方向への増大を抑制する、請求項１から１９６のいずれかに記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、エネルギー貯蔵装置において使用するための構造、そのような構造を使用するエネルギー貯蔵装置、ならびにそのような構造およびエネルギー装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロッキングチェアまたは挿入二次電池は、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム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一種のエネルギー貯蔵装置である。二次電池は、単一の電池セル、または電池を形成するために電気的に結合された２つ以上の電池セルを含むことができ、各電池セルは、正極、負極、微孔質セパレータ、および電解質を含む。
【０００３】
ロッキングチェア電池セルでは、正極と負極は、両方とも、キャリアイオンが挿入および抽出する材料を含む。セルが放電されると、キャリアイオンが負極から抽出され、正極に挿入される。セルが充電されると、逆のプロセスが生じる。つまり、キャリアイオンは、正極から抽出され、負極に挿入される。
【０００４】
キャリアイオンが電極間を移動するとき、持続的な課題の１つは、電池が充電および放電を繰り返すにつれて電極が膨張および収縮する傾向があるということである。サイクル中の膨張および収縮は、電極が膨張すると電気的な短絡および電池の故障が起こることから、電池の信頼性およびサイクル寿命にとって問題となる傾向がある。
【０００５】
したがって、膨張および収縮する傾向がある電極を有する二次電池の信頼性およびサイクル寿命を改善することが依然として必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、簡単に言えば、本開示の一態様は、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約構造の実装に関する。
【０００７】
一態様によれば、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であって、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および電池筐体内の非水性液体電解質を有する二次電池が提供される。電極アセンブリは、一群のアノード構造、一群のカソード構造、ならびに一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を有し、一群のアノード構造および一群のカソード構造は、長手方向に交互に並んで配置され、一群のアノード構造の各部材は、二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ａ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ａ２を有し、一群のカソード構造の各部材は、二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ｃ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ｃ２を有し、一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材の断面積は、長手方向に平行な第１の長手方向面において測定される。電極アセンブリはまた、充電状態と放電状態との間の二次電池のサイクルにおける電極アセンブリの長手方向への増大を少なくとも部分的に抑制する一組の電極制約部を有する。一群のカソード構造の各部材は、カソード活物質の層を有し、一群のアノード構造の各部材は、二次電池が放電状態から充電状態に充電されるときに、アノード活物質のモルあたり複数モルのキャリアイオンを受容する容量を有するアノード活物質層を有し、Ａ１は、一群のアノード構造のサブセットの各部材についてＡ２よりも大きく、Ｃ１は、一群のカソード構造のサブセットの各部材についてＣ２よりも小さい。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】
さらに他の態様によれば、充電状態と放電状態との間でサイクルすることができる二次電池の形成方法が提供される。二次電池は、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および電池筐体内の非水性液体電解質を有する。電極アセンブリは、一群のアノード構造、一群のカソード構造、ならびに一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を有する。一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材は、長手方向に交互に並んで配置され、一群のアノード構造の部材は、二次電池の充電時に断面積Ａにおいて膨張するアノード活物質層を有する。一群のカソード構造の部材は、断面積Ｃを有する圧縮性カソード活物質層を有し、断面積は、長手方向に平行な第１の長手方向面において測定される。本方法は、初期形成段階において、一群のアノード構造の部材におけるアノード活物質層の断面積における膨張が一群のカソード構造の圧縮性カソード活物質層を圧縮するように、二次電池を充電することを含み、したがって、一群のカソード構造のサブセットの部材の断面積が、初期形成段階前の初期断面積Ｃｉから、初期形成段階前の初期断面積Ｃｉの９５％未満である初期形成段階後の形成後断面積Ｃｆまで減少する。
【０００９】
さらに他の態様によれば、充電状態と放電状態との間でサイクルすることができる二次電池の形成方法が提供される。二次電池は、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および電池筐体内の非水性液体電解質を有する。電極アセンブリは、一群のアノード構造、一群のカソード構造、ならびに一群のアノード構造および一群の圧縮性カソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータを有する。一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材は、長手方向に交互に並んで配置され、一群のアノード構造の部材は、二次電池の充電時に断面積Ａにおいて膨張するアノード活物質層を有する。一群のカソード構造の部材は、断面積Ｃを有する圧縮性カソード活物質層を有し、断面積は、長手方向に平行な第１の長手方向面において測定される。本方法は、初期形成段階において、一群のアノード構造の部材におけるアノード活物質層の膨張により、圧縮性カソード活物質層の断面積Ｃを収縮する所定圧力でカソード構造の圧縮性カソード活物質層に対して微孔質セパレータを圧縮するとともに、微多孔質セパレータをカソード構造の圧縮性カソード活物質層およびアノード構造のアノード活物質層に少なくとも部分的に接着するように、二次電池を充電することを含み、二次電池の放電およびアノード活物質層の断面積Ａの収縮時に、圧縮性カソード活物質層およびアノード活物質層への微孔質セパレータの少なくとも部分的な接着が、圧縮性カソード活物質層の断面積Ｃにおける膨張を引き起こす。
【００１０】
さらに他の態様によれば、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および電池筐体内の非水性液体電解質を有する、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提供される。電極アセンブリは、一群のアノード構造、一群のカソード構造、ならびに一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を有する。電極アセンブリはまた、二次電池のサイクルにおける電極アセンブリの長手方向への増大を少なくとも部分的に抑制する一連の電極制約部を有する。一群のアノード構造の部材は、アノード活物質を有し、アノード活物質は、二次電池が放電状態から充電状態に充電されるとき、アノード活物質のモルあたり複数モルのキャリアイオンを受容する容量を有する。一群のカソード構造の部材は、多孔質カソード活物質を有し、放電状態において非水性液体電解質が占める多孔質カソード活物質の体積Ｖ２は、充電状態において非水性液体電解質が占める多孔質カソード活物質の体積Ｖ１よりも大きい。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。
【００１１】
さらに他の態様によれば、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および電池筐体内の非水性液体電解質を有する、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提供される。電極アセンブリは、一群のアノード構造、一群のカソード構造、ならびに一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を有する。一群のアノード構造の部材は、アノード活物質を有し、一群のカソード構造の部材は、カソード活物質を有する。一群のカソード構造の部材は、０．１Ｃで少なくとも５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および充電状態から放電状態への放電について少なくとも８０％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能（ｒａｔｅ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）を有する。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。
【００１２】
さらに他の態様によれば、電池筐体、電極アセンブリ、キャリアイオン、および電池筐体内の非水性液体電解質を有する、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提供される。電極アセンブリは、一群のアノード構造、一群のカソード構造、ならびに一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材を電気的に分離する電気絶縁性微孔質セパレータ材料を有し、一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材は、長手方向に交互に並んで配置される。一群のアノード構造の各部材は、アノード活物質層を有し、一群のカソード構造の各部材は、カソード活物質の層を有する。一群のカソード構造の各部材は、二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ｃ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ｃ２を有し、放電状態におけるカソード構造の第２の断面積Ｃ２は、充電状態におけるカソード構造の第１の断面積Ｃ１よりも大きく、一群のカソード構造の部材のサブセットの第１の断面積Ｃ１に対する一群のカソード構造の部材のサブセットの第２の断面積Ｃ２の比は、二次電池の充電状態から放電状態への放電時に少なくとも１．０５：１である。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。
【００１３】
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、部分的に以下の説明および図面において明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】一群のカソード構造および一群のアノード構造を有する電極アセンブリの一実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】一群のカソード構造および一群のアノード構造を有する電極アセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図１Ｃ】一群のカソード構造および一群のアノード構造、ならびに第１の長手方向面を有する電極アセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図１Ｄ】一群のカソード構造および一群のアノード構造の断面積を示す電極アセンブリの実施形態の断面図である。
【図１Ｅ】アノード構造の対向表面積を示す電極アセンブリの実施形態の断面図である。
【図２Ａ】一群のカソード構造を有する電極アセンブリの実施形態の断面図である。
【図２Ｂ】一群のカソード構造を有する電極アセンブリの実施形態の断面図である。
【図２Ｃ】一群のカソード構造を有する電極アセンブリの実施形態の断面図である。
【図３】カソード活物質の層の実施形態の概略図である。
【図４Ａ】多孔質のカソード活物質の層を有するカソード構造を有する電極アセンブリの実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】多孔質のカソード活物質の層を有するカソード構造を有する電極アセンブリの実施形態の断面図である。
【図５Ａ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図５Ｂ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図５Ｃ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図５Ｄ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図５Ｅ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図５Ｆ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図５Ｇ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図５Ｈ】電極アセンブリについての異なる形状およびサイズの例示的な実施形態を示している。
【図６Ａ】図１Ｂに示す線Ａ−Ａ’に沿って切り取られた電極アセンブリの実施形態の断面図を示し、一次および二次増大制約システムの要素をさらに示している。
【図６Ｂ】図１Ｂに示す線Ｂ−Ｂ’に沿って切り取られた電極アセンブリの実施形態の断面図を示し、一次および二次増大制約システムの要素をさらに示している。
【図６Ｃ】図１Ｂに示す線Ｂ−Ｂ’に沿って切り取られた電極アセンブリの実施形態の断面図を示し、一次および二次増大制約システムの要素をさらに示している。
【図６Ｄ】図１Ｂに示す線Ａ−Ａ１’に沿って切り取られた電極アセンブリの実施形態の断面図を示している。
【図７】図１Ｂに示す線Ａ−Ａ’に沿って切り取られ、一次制約システムの一実施形態および二次制約システムの一実施形態を含む一組の電極制約部をさらに含む電極アセンブリの実施形態の断面図を示している。
【図８】電極アセンブリ上の多孔質増大制約部の平面図の一実施形態を示している。
【図９】圧縮性カソード構造を有するエネルギー貯蔵装置または二次電池の実施形態の分解図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
定義
本明細書で使用される「Ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」（すなわち、単数形）は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数の指示対象を指す。例えば、一例では、「電極（ａｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」への言及は、単一の電極および複数の同様の電極の両方を含む。
【００１６】
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％を指す。例えば、一例では、約２５０μｍは、２２５μｍから２７５μｍを含む。さらなる例として、一例では、約１，０００μｍは、９００μｍから１，１００μｍを含む。特記しない限り、本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）などを表す全ての数字は、全ての場合において用語「約（ａｂｏｕｔ）」によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、そうでないと示さない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは近似値である。各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効桁数を考慮して、通常の丸め手法を適用することによって解釈されるべきである。
【００１７】
二次電池に関して本明細書で使用される「面容量（Ａｒｅａｌ  ｃａｐａｃｉｔｙ）」は、単位面積あたりの電池の容量を指し、面積は、二次電池内の全てのアノード構造に対して加算した、カソード構造に面するアノード構造（多孔性を無視する）の一部の幾何学的面積である。面容量はまた、典型的には、０．１Ｃなどの特定のＣレートで特定される。例えば、電池の定格容量が０．１ＣのＣレートで１０００ｍＡ・ｈであり、各カソード構造に面する各アノード構造の部分の幾何学的面積が２５０ｃｍ２であり、（それぞれが２つの対向面を有する）５つのアノード構造がある場合、面容量は、１０００／（２５０×５×２）＝０．４ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。
【００１８】
本明細書で使用される「Ｃレート」は、二次電池が放電される速度の尺度を指し、電池が１時間でその公称定格容量を送達するであろう理論的な消費電流によって除算された放電電流として定義される。例えば、１ＣのＣレートは、１時間で電池を放電する放電電流を示し、２Ｃのレートは、１／２時間で電池を放電する放電電流を示し、Ｃ／２のレートは、２時間で電池を放電する放電電流を示している。
【００１９】
二次電池の状態に関して本明細書で使用される「充電状態」は、二次電池がその定格容量の少なくとも７５％まで充電されている状態を指す。例えば、電池は、その定格容量の少なくとも８０％、その定格容量の少なくとも９０％、さらには、その定格容量の１００％など、その定格容量の少なくとも９５％まで充電されることができる。
【００２０】
二次電池の状態に関して本明細書で使用される「放電状態」は、二次電池がその定格容量の２５％未満まで放電されている状態を指す。例えば、電池は、その定格容量の１０％未満など、その定格容量の２０％未満まで、さらには、その定格容量の０％など、その定格容量の５％未満まで放電されることができる。
【００２１】
充電状態と放電状態との間で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」は、充電状態または放電状態のいずれかである第１の状態から、第１の状態と反対の第２の状態（すなわち、第１の状態が放電された場合は充電状態、または第１の状態が充電された場合は放電状態）までのサイクルで電池を変化させ、その後、第１の状態に電池を戻してサイクルを完了するための電池の充電および／または放電を指す。例えば、充電状態と放電状態との間の二次電池の一つのサイクルは、充電サイクルにおけるように、電池を放電状態から充電状態まで充電し、その後、放電して放電状態に戻してサイクルを完了することを含むことができる。この一つのサイクルは、放電サイクルにおけるように、電池を充電状態から放電状態に放電し、その後、充電して充電状態に戻してサイクルを完了することも含むことができる。
【００２２】
電極アセンブリに関して本明細書で言及される「フェレット直径」は、２つの平面に対して垂直な方向に測定される電極アセンブリを制限する２つの平行面間の距離として定義される。例えば、長手方向における電極アセンブリのフェレット直径は、長手方向に対して垂直である電極アセンブリを制限する２つの平行面間の長手方向において測定される距離である。他の例として、横方向における電極アセンブリのフェレット直径は、横方向に対して垂直である電極アセンブリを制限する２つの平行面間の横方向において測定される距離である。さらに他の例として、垂直方向における電極アセンブリのフェレット直径は、垂直方向に対して垂直である電極アセンブリを制限する２つの平行面間の垂直方向において測定される距離である。
【００２３】
電極構造（すなわち、アノード構造および／またはカソード構造）の少なくとも１つの寸法（例えば幅）、断面積、および／または体積の変化に関して本明細書で使用される「逆相関」は変化の符号であり、対向電極構造における同じ寸法、断面積および／または体積における変化の符号とは逆を指す。例えば、アノード構造の幅の増加について、それと逆相関のカソード構造の幅寸法の変化は、カソード構造の幅の減少である。他の例として、アノード構造の断面積の増加について、それと逆相関のカソード構造の断面積の変化は、カソード構造の断面積の減少である。同様に、アノード構造の幅の減少について、それと逆相関のカソード構造の幅寸法の変化は、カソード構造の幅の増加である。他の例として、アノード構造の断面積の減少について、それと逆相関のカソード構造の断面積の変化は、カソード構造の断面積の増加である。さらなる例として、カソード構造の幅の増加について、それと逆相関のアノード構造の幅寸法の変化は、アノード構造の幅の減少である。他の例として、カソード構造の断面積の増加について、それと逆相関のアノード構造の断面積の変化は、アノード構造の断面積の減少である。同様に、カソード構造の幅の減少について、それと逆相関のアノード構造の幅寸法の変化は、アノード構造の幅の増加である。他の例として、カソード構造の断面積の減少について、それと逆相関のアノード構造の断面積の変化は、アノード構造の断面積の増加である。
【００２４】
本明細書で使用される「長手方向軸（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ａｘｉｓ）」、「横軸（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ａｘｉｓ）」、および「垂直軸（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｘｉｓ）」は、互いに垂直な軸を指す（すなわち、それぞれが互いに直交している）。例えば、本明細書で使用される「長手方向軸」、「横軸」、および「縦軸」は、３次元の態様または向きを定義するために使用される直交座標系と同種である。そのため、本明細書における本発明の主題の要素の説明は、要素の３次元の向きを説明するために使用される特定の１つまたは複数の軸に限定されるものではない。換言すれば、本発明の主題の３次元の態様に言及するとき、軸は交換可能とすることができる。
【００２５】
本明細書で使用される「長手方向（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」、「横方向（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」、および「垂直方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」は、互いに垂直な方向を指す（すなわち、それぞれが互いに直交している）。例えば、本明細書で使用される「長手方向」、「横方向」、および「垂直方向」は、それぞれ、３次元の態様または向きを定義するために使用される直交座標系の長手方向軸、横軸および垂直軸にほぼ平行とすることができる。
【００２６】
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」は、放電状態から充電状態への、または充電状態から放電状態への複数回のサイクルを指す。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への充電、放電状態に戻す放電、充電状態への再充電および最後に放電状態に戻す放電など、少なくとも２回の放電状態から充電状態へのサイクルを含むことができる。さらに他の例として、少なくとも２回の充電状態と放電状態との間の反復サイクルは、充電状態から放電状態への放電、充電状態に戻す充電、放電状態への再放電および最後に充電状態に戻す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、少なくとも５回のサイクル、さらには少なくとも１０回の放電状態から充電状態へのサイクルも含むことができる。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への少なくとも２５回、５０回、１００回、３００回、５００回、さらには１０００回の放電状態から充電状態へのサイクルを含むことができる。
【００２７】
二次電池に関して本明細書で使用される「レート性能」は、百分率として表される、第２のＣレートでの二次電池の容量に対する第１のＣレートでの二次電池の容量の比を指す。例えば、レート性能は、容量１／容量２×１００により計算することができ、容量１は、１ＣのＣレートなどの第１のＣレートでの放電のための容量であり、容量２は、Ｃ／１０のＣレートなどの第２のＣレートでの放電のための容量であり、特定の比Ｃｘ：Ｃｙについて計算された百分率として表すことができ、Ｃｘは第１のＣレートであり、Ｃｙは第２のＣレートである。
【００２８】
二次電池に関して本明細書で使用される「定格容量」は、標準温度条件下（２５℃）で測定されるときに所定期間にわたって特定の電流を送るための二次電池の容量を指す。例えば、定格容量は、指定された時間についての電流出力を判定することによって、または指定された電流についての電流が出力されることができる時間を判定することによって、および電流および時間の積をとることによって、アンペア・時間の単位で測定されることができる。例えば、定格２０アンペア・時間の電池の場合、定格について２Ａの電流が指定されている場合、その電池は、１０時間電流出力を提供するものと理解されることができ、逆に、定格について１０時間の時間が指定されている場合、その電池は、１０時間の間に２アンペアを出力するものであると理解されることができる。特に、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く、Ｃレートは、電池がその容量に対して放電される速度の尺度である。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している。したがって、例えば、１ＣのＣレートで２０アンペア・時間の定格の電池は、１時間で２０アンペアの放電電流を与えるのに対して、２ＣのＣレートで２０アンペア・時間の定格の電池は、１／２時間で４０アンペアの放電電流を与え、Ｃ／２のＣレートで２０アンペア・時間の定格の電池は、２時間にわたって１０アンペアの放電電流を与える。
【００２９】
電極アセンブリの寸法に関して本明細書で使用される「最大幅」（ＷＥＡ）は、長手方向における電極アセンブリの長手方向端面の対向点から測定したときの電極アセンブリの最大幅に対応する。
【００３０】
電極アセンブリの寸法に関して本明細書で使用される「最大長さ」（ＬＥＡ）は、横方向における電極アセンブリの側面の対向点から測定したときの電極アセンブリの最大長さに対応する。
【００３１】
電極アセンブリの寸法に関して本明細書で使用される「最大高さ」（ＨＥＡ）は、横方向における電極アセンブリの側面の対向点から測定したときの電極アセンブリの最大高さに対応する。
【００３２】
本明細書で使用される「多孔度」または「ボイド率」は、全体積にわたる体積内のボイドの割合を指し、百分率として表すことができる。例えば、カソード活物質層の多孔度は、全層体積あたりの層中のボイドが占める体積の割合である。二次電池の文脈では、カソード活物質層中のボイドは、二次電池の充電および／または放電中に、少なくとも部分的に液体電解質などの電解質によって充填されることができ、そのため、多孔度またはボイド率は、電解質が占める可能性がある層の体積分率の尺度とすることができる。
【００３３】
一般に、本開示の態様は、例えば図１Ａ〜図１Ｂおよび／または図９に示すように、充電状態と放電状態との間でサイクルする二次電池１０２などのエネルギー貯蔵装置１００（例えば、図９を参照）に関する。二次電池１０２は、電池筐体１０４、電極アセンブリ１０６、キャリアイオン、および電池筐体内の非水性液体電解質を含む。図１Ａに示す実施形態では、電極アセンブリ１０６は、一群のアノード構造１１０（すなわち、負極構造）、一群のカソード構造１１２（すなわち、正極構造）、および一群のアノード構造１１０および１１２の部材を電気的に分離するように構成された電気絶縁性微孔質セパレータ１３０を備える。
【００３４】
一実施形態によれば、本開示の態様は、一群のアノード構造１１０の部材が充電状態と放電状態との間で二次電池１０２のサイクル時に膨張および／または収縮する場合に、二次電池１０２などのエネルギー貯蔵装置１００において起こり得る問題に対処することに関する。例えば、アノード構造１１０は、アノード構造の体積の増加を発生させるのに十分な量で、キャリアイオンによってインターカレートまたは合金化することなどによって、二次電池１０２の充電中にキャリアイオンを受容するアノード活物質１３２の層（例えば、図７を参照）を含むことができる。図１Ａを参照すると、３次元電極アセンブリ１０６の実施形態が、交互に噛み合い、且つ積層方向Ｄにほぼ平行な長手方向軸ＡＥＡ（図１Ａでは、Ｙ軸に平行であるように描かれている）、Ｘ軸にほぼ平行な横軸（図示せず）、およびＺ軸にほぼ平行な垂直軸（図示せず）を有する交互の組のアノード構造１１０およびカソード構造１１２とともに示されている。本明細書に示されるＸ、ＹおよびＺ軸は、基準空間内で互いに直交する基底セットを示すことのみを意図した任意の軸であり、決して本明細書の構造を特定の向きに限定することを意図するものではない。一般に、電極アセンブリ１０６を有する二次電池１０２の充電および放電サイクルの際に、キャリアイオンは、図１Ａに描かれる実施形態に示すようにＹ軸にほぼ平行な方向などにおいて、アノード構造１１０とカソード構造１１２との間を移動し、移動方向内に位置するアノード構造１１０およびカソード構造１１２のうちの１つ以上のアノード／カソード活物質内にインターカレートおよび／または移動することができる。特に、放電状態から充電状態への移行において、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよびマグネシウムなどのうちの１つ以上のキャリアイオンは、電池内の正極と負極との間を移動することができる。アノード構造に到達すると、キャリアイオンは、電極材料内にインターカレートまたは合金化することができ、それによってその電極のサイズおよび体積が増大する。逆に、充電状態から放電状態への逆転によりイオンはデインターカレートまたは脱合金化し、したがって、アノード構造を収縮させることができる。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合金化および／またはデインターカレーションは、二次電池１０２のサイクル中に一群のアノード構造１１０の部材が膨張する結果として生じうる電極アセンブリ１０６の全体的な巨視的膨張により、電極アセンブリ１０６に歪みを引き起こしうるアノード構造の体積における大幅な変化を引き起こすことができる。したがって、充電および放電時にアノード構造１１０が繰り返し膨張および収縮すると、電極アセンブリ１０６に歪みを形成する可能性がある。
【００３５】
一実施形態によれば、二次電池のサイクルに伴って膨張および／または収縮するアノード構造１１０は、二次電池１０２が放電状態から充電状態に充電されるとき、アノード活物質のモルあたり複数モルのキャリアイオンを受容する容量を有するアノード活物質を含む。さらなる例として、アノード活物質は、アノード活物質のモルあたり２．０モル以上のキャリアイオンなど、アノード活物質のモルあたり１．５モル以上のキャリアイオン、さらには、アノード活物質のモルあたり３．５モル以上のキャリアイオンなど、アノード活物質のモルあたり２．５モル以上のキャリアイオンさえも受容する容量を有する物質を含むことができる。アノード活物質によって受容さ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つとすることができる。そのような体積変化をもたらすように膨張するアノード活物質の例は、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うちの１つ以上を含む。
【００３６】
一実施形態によれば、二次電池１０２は、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する一組の電極制約部１０８を含む。制約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つ以上の寸法の巨視的増加とすることができ、一群のアノード構造１１０の部材の体積の増加に起因しうる。一実施形態では、一組の電極制約部１０８は、例えば図１Ｂに示すように、長手方向（すなわち、Ｙ軸に平行な方向）における電極アセンブリ１０６の増大、膨張、および／または膨潤のうちの少なくとも１つを軽減および／または低減するための一次増大制約システム１５１を備える。例えば、一次増大制約システム１５１は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８などにおける反対の膨張によって増大を抑制するように構成された構造を含むことができる。一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、長手方向に互いに分離され、電極アセンブリ１０６の長手方向の増大を抑制するために第１および第２の一次増大制約システム１５４、１５６を一体に接続する少なくとも１つの一次接続部材１６２と協調して動作する第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６を備える。例えば、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６は、電極アセンブリ１０６の第１および第２の長手方向端面１１６、１１８を少なくとも部分的に覆うことができ、充電および／または放電の反復サイクル中に発生する電極アセンブリ１０６内のいかなる増大にも対抗し且つ抑制するために、一次増大制約部１５４、１５６を互いに接続する１つ以上の接続部材１６２、１６４と協調して動作することができる。他の実施形態では、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの１つ以上は、電極アセンブリ１０６の内部にあることができ、長手方向の増大を制約するために少なくとも１つの接続部材１６２と協調して動作することができる。一次増大制約システム１５１の実施形態および動作について、以下により詳細に述べる。
【００３７】
さらに、二次電池１０２における充電および放電プロセスの反復サイクルは、電極アセンブリ１０６の長手方向（例えば、図１Ａ〜図１ＢのＹ軸）に増大および歪みを誘発することができるのみならず、横方向および垂直方向（例えば、それぞれ図１Ａ〜図１ＢのＸ軸およびＺ軸）など、長手方向に対して直交する方向にも増大および歪みを誘発すること可能性がある。さらにまた、特定の実施形態では、一方向の増大を抑制するための一次増大制約システム１５１の組み込みは、１つ以上の他の方向における増大および／または膨潤をさらに悪化させる可能性がある。例えば、一次増大制約システム１５１が電極アセンブリ１０６の長手方向の増大を抑制するために設けられている場合、充電および放電のサイクル中のキャリアイオンのインターカレーションならびに結果として生じる電極構造の膨潤は、他の１つ以上の方向における歪みを引き起こす可能性がある。特に、一実施形態では、電極の増大／膨潤と長手方向の増大の制約との組み合わせによって発生する歪みは、垂直方向（例えば、図１Ａ〜図１Ｂに示すＺ軸）における、または横方向（例えば、図１Ａ〜図１Ｂに示すＸ軸）においてさえも電極アセンブリ１０６の座屈または他の故障をもたらす可能性がある。
【００３８】
したがって、本開示の一実施形態では、二次電池１０２は、一次増大制約システム１５１だけでなく、一次増大制約システム１５１と協調して動作して電極アセンブリ１０６の１つ以上の軸に沿った電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができる少なくとも１つの二次増大制約システム１５２も含む。例えば、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、電極アセンブリ１０６の全体的な増大が抑制され、電極アセンブリ１０６ならびに一次および二次増大制約システム１５１および１５２をそれぞれ有する二次電池の向上した性能および低減した故障の発生率を与えることができるように、一次増大制約システム１５１と連動するか、あるいは相乗的に動作するように構成されることができる。一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、第２の方向に分離され且つ少なくとも１つの二次接続部材１６６によって接続された第１および第２の二次増大制約１５８、１６０を備え、二次制約システムは、二次電池のサイクルにおいて、長手方向に対して直交する方向（例えば、Ｚ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。一次および二次増大制約システム１５１および１５２の間のそれぞれの相互関係、ならびに電極アセンブリ１０６の増大を抑制するためのそれらの動作の実施形態について、以下により詳細に述べる。
【００３９】
本開示の一実施形態では、一組の電極制約部１０８は、一群のアノード構造１１０の部材の増大が、すなわち、電極アセンブリ１０６を有する二次電池１０２の充電中に、電極アセンブリ１０６の他の構造の圧縮をもたらすように、電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができる。例えば、一組の電極制約部１０８は、二次電池１０２の充電中、長手方向における一群のアノード構造１１０の部材の膨張が電極アセンブリ１０６内の一群のカソード構造１１２の部材に圧縮圧力を加えるように、すなわち一次増大制約システム１５１を介して、長手方向の電極アセンブリ１０６の増大を制約する長手方向の制約を提供することができる。すなわち、一群のカソード構造１１２の部材は、長手方向制約の存在によって膨張したアノード構造部材から長手方向に並進移動するのを少なくとも部分的に防止され、その結果、一群のアノード構造１１０の部材の長手方向膨張は、一群のカソード構造１１２の部材を圧縮する。さらに他の実施形態によれば、一組の電極制約部１０８は、充電中における一群のアノード構造１１０の部材の増大が圧縮力を生じるように、垂直方向（Ｚ方向）および／または横方向（Ｘ軸）など、長手方向に対して直交する他の方向への電極アセンブリ１０６の増大を制約することができる。したがって、一組の電極制約部を有する電極アセンブリ１０６における一群のアノード構造１１０の部材の増大は、力および／または圧力の破損限界を超える場合に、電極アセンブリの他の構成要素の故障に繋がりうる圧縮力および／または圧力をそうした構成要素に発生させることがある。
【００４０】
一実施形態では、制約された電極アセンブリ１０６内の一群のアノード構造１１０の部材の膨張および／または収縮は、一群のアノード構造１１０の部材の膨張および／または収縮に少なくとも部分的に関連するなど、膨張および／または収縮可能な一群のカソード構造１１２の部材を提供することによって少なくとも部分的に対応することができ、それによって電極アセンブリ１０６の歪みを低減する。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、一群のアノード構造の部材の少なくとも１つの寸法の変化に逆相関があるように、少なくとも１つの寸法を変化（例えば、膨張および／または収縮）させることができる。例えば、二次電池１０２の充電中に、一群のアノード構造１１０の部材の幅寸法および／または断面積が増加する場合、一群のカソード構造１１２の部材は、一群のアノード構造１１０の部材の寸法の変化に少なくとも部分的に対応するように、幅寸法および／または断面積において収縮することが可能であり得る。
【００４１】
一実施形態では、一群のアノード構造１１０の各部材は、断面積Ａの断面１１４を有し、一群のカソード構造１１２の各部材は、断面積Ｃの断面１１４を有し、断面積は、例えば図１Ｃおよび図１Ｄに示すように、長手方向に平行（すなわち、長手方向軸ＡＥＡに平行）である第１の長手方向面１１３において測定される。長手方向面１１３に沿って切り取られたほぼ矩形断面を示す図１Ｄに示すような実施形態からわかるように、そのような矩形断面についてのアノード構造の断面積Ａは、アノード構造の幅ＷＡにアノード構造１１０の高さＨＡを乗算したものに等しくてもよく、カソード構造１１２の断面積Ｃは、カソード構造１１２の幅ＷＣにカソード構造１１０の高さＨＣを乗算したものに等しくてもよい。代替的におよび／または追加的に、断面積１１４は、例えば当業者によって理解される適切な断面積判定法によって図１Ｃ〜図１Ｄに示されたもの以外の異なる形状および／または断面積を有する電極について計算されてもよい。これに限定されるものではないが、一実施形態では、断面積は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）技術を使用して、第１の長手方向面１１３内において対象となる一群のカソード構造および／または一群のアノード構造の部材の断面を特定するために計算される。そして、ＳＥＭによって得られた断面の断面積は、例えば国立衛生研究所から入手可能なＩｍａｇｅＪ  ｓｏｆｔｗａｒｅ（Ｊａｖａ（登録商標）における画像処理および解析）など、例えば様々な形状および物体の面積を判定することができる利用可能なソフトウェアプログラムを使用するなど、当業者に知られている方法を使用して取得されることができる。一実施形態では、ＳＥＭによって特定された画像内の断面の面積は、一般に、ソフトウェアプログラムを使用し、ＳＥＭ画像内の断面の境界を計算によってまたは手動で識別し、断面に対応するＳＥＭ画像の部分の識別された境界内に含まれる画素数を計数し、識別された断面の面積を計算するために画像のスケール（例えば、画像内の画素あたりの寸法サイズ）を入力することによって判定されることができる。断面積を判定するための当業者に知られている他の方法もまた、一群のアノード構造および一群のカソード構造の１つ以上の部材の断面積を判定する際に使用されることができる。
【００４２】
したがって、一実施形態では、一群のアノード構造１１０の部材および／または一群のカソード構造１１２の部材のいずれかのサイズの変化は、第１の長手方向面において測定されるように構造の断面積の変化に応じて判定されることができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造の各部材は、二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ａ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ａ２を有し、一群のカソード構造の各部材は、二次電池が充電状態にあるときに第１の断面積Ｃ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の断面積Ｃ２を有する。したがって、充電および放電時の一群のアノード構造および／または一群のカソード構造の部材の寸法および／または体積の変化は、一群のアノード構造のサブセットの部材のそれぞれについてＡ１がＡ２よりも大きく且つ一群のカソード構造のサブセットの部材のそれぞれについてＣ１がＣ２よりも小さいアセンブリをもたらすことができる。すなわち、二次電池の充電時に、一群のアノード構造の部材の断面積は、Ａ１からＡ２に増加する一方で、一群のカソード構造の部材の断面積は、Ｃ２からＣ１に収縮し、二次電池の放電時に、一群のアノード構造の部材の断面積は、Ａ２からＡ１に減少する一方で、一群のカソード構造の部材の断面積は、Ｃ２からＣ１に増加する。したがって、一実施形態では、一群のカソード構造の部材の寸法の変化は、一群のアノード構造の部材の寸法および／またはサイズの増加および／または減少に少なくとも部分的に対応することができる。
【００４３】
さらにまた、一群のアノード構造の「サブセット」により、一群のアノード構造の少なくとも１つの部材を意味し、サブセットはまた、電極アセンブリ１０６内の一群のアノード構造の部材の数と同一の広がりを持つことができる。すなわち、一群のアノード構造のサブセットは、電極アセンブリ１０６内の一群のアノード構造のうちの１つのみの部材もしくは全ての部材、またはその間の任意数の部材を含むことができる。同様に、一群のカソード構造の「サブセット」により、一群のカソード構造の少なくとも１つの部材を意味し、サブセットはまた、電極アセンブリ１０６内の一群のカソード構造の部材の数と同一の広がりを持つことができる。すなわち、一群のカソード構造のサブセットは、電極アセンブリ内の一群のカソード構造のうちの１つのみの部材もしくは全ての部材、またはその間の任意数の部材を含むことができる。例えば、一群のアノード構造または一群のカソード構造のいずれかのサブセットは、１つの部材もしくは２つの部材、またはそれ以上の部材を含むことができる。一実施形態では、サブセットは、少なくとも５個の部材を含む。他の実施形態では、サブセットは、少なくとも１０個の部材を含む。さらに他の実施形態では、サブセットは、少なくとも２０個の部材を含む。さらに他の実施形態では、サブセットは、少なくとも５０個の部材を含む。例えば、一実施形態では、一群のサブセットは、２個から６個の部材、さらには３個から５個の部材など、１個から７個の部材を含むことができる。さらに他の実施形態では、（一群のアノード構造および／または一群のカソード構造のいずれかの）サブセットは、電極アセンブリ１０６内の部材の総数の百分率を含むことができる。例えば、サブセットは、電極アセンブリ内の部材（アノードおよび／またはカソード部材）の少なくとも２５％など、部材の少なくとも１０％を含むことができ、さらには電極アセンブリ内の部材の少なくとも７５％、さらには少なくとも９０％など、少なくとも５０％を含むことができる。
【００４４】
さらなる説明として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、寸法、断面および／または体積の変化など、サイズの変化を示すと理解されることができる。例えば、一群のカソード構造１１２の部材は、アノード構造１１０の膨張／収縮に少なくとも部分的に対応するために、長手方向（すなわち、長手方向軸ＡＥＡに平行）において測定したときの各カソード構造１１２の断面積Ｃまたは幅ＷＣの変化を示すことができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材の幅ＷＣおよび／または断面積Ｃの変化は、一般に長手方向とすることができるアノード構造とカソード構造との間のキャリアイオンの移動方向におけるキャリアイオンのインターカレーションおよび／または合金化またはデインターカレーションおよび脱合金化により発生することがある、長手方向に測定したときの幅および／または幅の少なくとも一部を寸法として有する断面など、一群のアノード構造１１０の部材の幅ＷＡおよび／または断面積Ａの変化に少なくとも部分的に対応することができる。すなわち、充電時に一群のアノード構造１１０の幅および／または断面積が増加する場合、一群のカソード構造１１２の部材は、充電時に幅および／または断面積を減少させることができ、一群のアノード構造１１０の部材が放電時に幅および／または断面積を減少させる場合、一群のカソード構造１１２の部材は、放電時に幅および／または断面積を増加させることができる。さらに他の実施形態では、一群のアノード構造１１０の部材の膨張／収縮時の、一群のカソード構造１１２の部材の少なくとも１つの寸法の変化は、一群のアノード構造の部材の断面積の変化と逆相関がある一群のカソード構造１１２の部材の断面積における全体的な変化を生じると理解されることができる。すなわち、充電時に一群のアノード構造１１０の部材の断面積が増加する場合、一群のカソード構造１１２の部材は、充電時に断面積を減少させることができ、一群のアノード構造１１０の部材が放電時に断面積を減少させる場合、一群のカソード構造１１２の部材は、放電時に断面積を増加させることができる。さらに他の実施形態では、一群のアノード構造１１０の部材の膨張／収縮時の、一群のカソード構造１１２の部材の少なくとも１つの寸法の変化は、一群のアノード構造の部材の体積の変化に逆相関があるカソード構造１１２の体積の全体的な変化を生じさせると理解されることができる。すなわち、充電時に一群のアノード構造１１０の部材の体積が増加する場合、一群のカソード構造１１２の部材は、充電時に体積を減少させることができ、一群のアノード構造１１０の部材が放電時に体積を減少させる場合、一群のカソード構造１１２の部材は、放電時に体積を増加させることができる。
【００４５】
さらにまた、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材の少なくとも１つの寸法（例えば、幅）、断面および／または体積の変化の符号は、サイズの変化が互いに逆相関の関係にあるように、一群のアノード構造１１０の部材の少なくとも１つの寸法、断面および／または体積の変化の符号のものとは反対である。例えば、二次電池１０２の充電時に幅が増加する一群のアノード構造１１０の部材の場合、幅の変化の符号は、最終的な幅ＷＦから初期幅ＷＩを減算した結果得られる数（ＷＦ−ＷＩ＝＋ΔＷ）の符号であり、アノード構造のＷＦがＷＩよりも大きいため、正の符号（＋）を有する正数である。逆に、二次電池１０２の充電時に幅が減少する一群のカソード構造１１２の部材の場合、幅変化についての符号は、ＷＦ−ＷＩ＝−ΔＷであり、カソード構造のＷＦがＷＩよりも小さいため、負の符号（−）を有する負数である。しかしながら、充電および／または放電中、アノード構造のΔＷの大きさの絶対値は、必ずしもカソード構造のΔＷの大きさの絶対値と同じではないことに留意すべきである。換言すれば、充電中のアノード構造の膨張の程度は、カソード構造の収縮の程度に等しい必要はない。例えば、二次電池内の他の構造は、カソード構造がアノード構造の膨張の全範囲に完全に対応する程度まで圧縮する場合に予想されるものよりもカソード構造の圧縮が小さいように、アノード構造の膨張に少なくとも部分的に対応することができる。同じことが放電にもあてはまり、この場合、カソード構造の膨張の程度は、放電プロセス中のアノード構造の収縮の程度とは異なる大きさとすることができる。したがって、一群のアノード構造１１０の部材が、正の符号を有する幅、断面および／または体積の変化を呈する（例えば、幅が増大する）場合、一群のカソード構造１１２の部材の幅、断面および／または体積の変化は、（おそらく異なる大きさであるが）それと逆相関にあることができ、したがって負の符号を有する。逆に、一群のアノード構造の部材が、負の符号を有する、幅、断面および／または体積の変化を呈する（例えば、幅が減少する）場合、一群のカソード構造１１２の部材の幅、断面および／または体積の変化は、（おそらく異なる大きさであるが）それと逆相関にあることができ、したがって正の符号を有する。一群のアノード構造の部材の膨張および／または収縮に関連して、幅、断面および／または体積などの少なくとも１つの寸法において変化することができる一群のカソード構造の部材を提供することによって、そうでなければ二次電池の複数サイクルにわたる反復した膨張および収縮によって引き起こされる可能性がある電極アセンブリ１０６への歪みが低減されることができ、それによって二次電池１０２の寿命および性能を改善する。
【００４６】
さらなる説明として、図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、充電状態（図２Ａおよび図２Ｃ）および放電状態（図２Ｂ）の両方において、一群のアノード構造１１２の部材の膨張／収縮に関連して大きさ（例えば、幅、断面積および／または体積）が変化する一群のカソード構造１１０の部材を有する電極アセンブリ１０６の実施形態が示されている。二次電池１０２の充電状態を示す図２Ａでは、一群のアノード構造１１０の部材は、幅ＷＡ１の断面積Ａ１を有し、一群のカソード構造１１２の部材は、幅ＷＣ１の断面積Ｃ１を有する。しかしながら、二次電池１０２が図２Ｂに示される放電状態に放電されると、一群のアノード構造１１０の部材の幅は、断面積Ａ２および幅ＷＡ２を提供するように減少する一方で、一群のカソード構造１１２の部材の幅は、断面積Ｃ２およびＷＣ２を提供するように増加し、Ａ２＜Ａ１且つＣ２＞Ｃ１であり、ＷＡ２＜ＷＡ１およびＷＣ２＞ＷＣ１である。すなわち、二次電池が放電されると、一群のカソード構造の部材が断面積および／または幅が増加する一方で、一群のアノード構造の部材が断面積および／または幅が減少することから（幅の変化の方向は、図２Ｂの矢印によって概略的に示されている）、一群のカソード構造１１２の部材の大きさの変化は、一群のアノード構造１１０の部材のものと逆相関とすることができる。二次電池１０２が図２Ｂに示す放電状態から図２Ｃに示す後続の充電状態に充電されると、一群のアノード構造および一群のカソード構造１１０、１１２の部材は、断面積および／または幅のさらなる変化を呈し、一群のアノード構造の部材の断面積は、Ａ３＜Ａ２の場合、Ａ３に増加し、一群のアノード構造の部材の幅は、ＷＡ３＞ＷＡ２の場合、ＷＡ３に増加し、一群のカソード構造の部材の断面積は、Ｃ３＜Ｃ２の場合、Ｃ３に減少し、一群のカソード構造の部材の幅は、ＷＣ３＜ＷＣ２の場合、ＷＣ３に減少する。いくつかの実施形態では、図２Ｃに示される後続の充電状態における一群のアノード構造１１０の部材の断面積Ａ３および／または幅ＷＡ３は、図２Ａに示される初期充電状態における一群のアノード構造１１０の部材の対応する断面積Ａ１および／または幅ＷＡ１と同じとすることができる一方で、後続の充電状態における一群のアノード構造１１０の部材の断面積Ａ３および／または幅ＷＡ３を、初期充電状態における一群のアノード構造１１０の部材の断面積Ａ１および／または幅ＷＡ１にわたって増加させることができることもまた可能である。すなわち、特定の実施形態では、充電状態における一群のアノード構造１１０の部材の幅、断面積および／または体積は、充電状態と放電状態との間の二次電池１０２の反復サイクルにわたって増加することができる。同様に、図２Ｃに示される後続の充電状態における一群のカソード構造１１２の部材の断面積Ｃ３および／または幅ＷＣ３は、図３Ａに示される初期充電状態における一群のカソード構造１１２の部材の断面積Ｃ３および／または幅ＷＣ１と同じとすることができる一方で、後続の充電状態における一群のカソード構造１１２の部材の断面積Ｃ３および／または幅ＷＣ３を、初期帯電状態における一群のカソード構造１１２の部材の対応する断面積Ｃ３および／または幅ＷＣ１にわたって減少させることもまた可能である。すなわち、特定の実施形態では、充電状態における一群のカソード構造１１２の部材の幅、断面積、および／または体積は、二次電池１０２の反復サイクルにわたって起こり得る一群のアノード構造１１０の部材の増大の増加に対応するなど、充電状態と放電状態との間の二次電池１０２の反復サイクルにわたって減少することができる。
【００４７】
したがって、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、二次電池１０２が充電状態にあるときに第１の寸法および／または断面積などの第１のサイズを有し、二次電池１０２が放電状態にあるときに第２の寸法および／または断面積などの第２のサイズを有し、第１の寸法および／または断面積は、第２の寸法および／または断面積よりも小さい。さらに他の実施形態では、カソード構造１１２の寸法および／または断面積の変化などのサイズの変化は、一群のアノード構造１１０の部材の寸法および／または断面積の変化と逆相関とすることができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において３×１０７μｍ２以下の第１の断面積Ｃ１を有してもよい。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において１×１０７μｍ２以下の第１の断面積Ｃ１を有してもよい。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において９．５×１０６μｍ２以下の第１の断面積Ｃ１を有してもよい。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において８×１０６μｍ２以下の第１の断面積Ｃ１を有してもよい。またさらなる例として、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において５×１０６μｍ２以下の第１の断面積Ｃ１を有してもよい。一般に、充電状態における一群のカソード構造の少なくとも１つの部材の第１の断面積Ｃ１は、少なくとも２×１０２μｍ２とすることができ、例えば、充電状態における第１の断面積Ｃ１は、少なくとも２．５×１０２μｍ２、さらには少なくとも３×１０２μｍ２とすることができる。例えば、第１の断面積Ｃ１は、２．５×１０２μｍ２から９．５×１０６μｍ２、さらには３×１０２μｍ２から８×１０６μｍ２など、２×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００４８】
さらにまた、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において少なくとも１．０１×１０２μｍ２の第２の断面積Ｃ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において少なくとも１．０５×１０２μｍ２の第２の断面積Ｃ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において少なくとも１．０×１０３μｍ２の第２の断面積Ｃ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において少なくとも１．０５×１０３μｍ２の第２の断面積Ｃ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において少なくとも１．１×１０３μｍ２の第２の断面積Ｃ２を有することができる。一般に、充電状態における一群のカソード構造の少なくとも１つの部材の第２の断面積Ｃ２は、１．５×１０１０を超えることはなく、例えば、放電状態における第２の断面積Ｃ２は、１×１０７μｍ２を超えることはなく、１×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、第２の断面積Ｃ２は、１．０×１０３μｍ２から１．０×１０７μｍ２など、１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内、さらには１．０５×１０２μｍ２から１×１０６μｍ２の範囲内とすることができる。
【００４９】
さらに他の実施形態では、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０５：１である、充電状態におけるカソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対する放電状態におけるカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．１：１である、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．３：１である、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも２：１である、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも３：１である、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも４：１である、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも６：１である、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。一般に、第１の断面積Ｃ１に対する第２の断面積Ｃ２の比は、例えば８：１を超えないなど、約１５：１を超えず、さらには１０：１を超えない、例えば、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、１．０５：１から１５：１の範囲内とすることができる、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、１．１：１から６：１の範囲内とすることができる、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のうちの少なくとも１つの部材は、１．３：１から４：１の範囲内とすることができる、カソード構造１１２の第１の断面積Ｃ１に対するカソード構造１１２の第２の断面積Ｃ２の比を有する。さらにまた、一実施形態では、第２の断面積Ｃ２に対する第１の断面積Ｃ１の収縮は、５％の収縮から７５％の収縮など、２％の収縮から９０％の収縮の範囲内である。すなわち、第１の断面積Ｃ１は、Ｃ２に対して少なくとも５％、さらには少なくとも１０％など、Ｃ２に対して少なくとも２％だけ収縮されることができるが、Ｃ２に対して８０％未満、さらには７５％未満など、Ｃ２に対して９０％未満収縮されてもよい。
【００５０】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において少なくとも１００μｍ２である第１の断面積Ａ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において少なくとも１×１０３μｍ２である第１の断面積Ａ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において少なくとも４．５×１０３μｍ２である第１の断面積Ａ１を有することができる。またさらなる例として、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において少なくとも６×１０３μｍ２である第１の断面積Ａ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、充電状態において少なくとも８×１０３μｍ２である第１の断面積Ａ１を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材の第１の断面積Ａ１は、１．５×１０７μｍ２を超えることはなく、例えば、充電状態における第１の断面積Ａ１は、７．６×１０６μｍ２を超えることはなく、さらには５×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、第１の断面積Ａ１は、４．５×１０３μｍ２から７．６×１０６μｍ２など、１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内、さらには６×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内とすることができる。
【００５１】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において３×１０７μｍ２以下の第２の断面積Ａ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において１．５×１０７μｍ２以下の第２の断面積Ａ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において７．５×１０６μｍ２以下の第２の断面積Ａ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において５×１０６μｍ２以下の第２の断面積Ａ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、放電状態において３×１０６μｍ２以下の第２の断面積Ａ２を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造の少なくとも１つの部材の第２の断面積Ａ２は、少なくとも５００μｍ２であり、例えば、放電状態における第２の断面積Ａ２は、少なくとも１．５×１０３、さらには少なくとも３×１０３μｍ２とすることができる。例えば、第２の断面積Ａ２は、１．５×１０３μｍ２から７．５×１０６μｍ２、さらには３×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内など、５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００５２】
さらに他の実施形態では、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０１：１である、放電状態におけるアノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対する充電状態におけるアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０５：１である、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．５：１である、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも２：１である、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも３：１である、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも４：１である、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、少なくとも５：１である、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、１．０１：１から５：１の範囲内とすることができる、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、１．０１から４：１の範囲内とすることができる、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のうちの少なくとも１つの部材は、１．０１：１から３：１の範囲内、さらには１．５：１から３：１の範囲内とすることができる、アノード構造１１０の第２の断面積Ａ２に対するアノード構造１１０の第１の断面積Ａ１の比を有する。
【００５３】
一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、本明細書で使用される場合、２つ以上のアノード部材の断面積の中央値を指すＭＡＡにしたがって測定される、および／または本明細書で使用される場合、アノード部材の長さ方向の異なる長手方向面における断面積の中央値を指すＭＬＡにしたがって測定される、および／または本明細書で使用される場合、ＭＡＡおよびＭＬＡの中央値を指すＭＯＡにしたがって測定される中央断面積を有する。さらにまた、一群のカソード構造のサブセットは、本明細書で使用される場合、２つ以上のカソード部材の断面積の中央値を指すＭＡＣにしたがって測定される、および／または本明細書で使用される場合、カソード部材の長さ方向の異なる長手方向面における断面積の中央値を指すＭＬＣにしたがって測定される、および／または本明細書で使用される場合、ＭＡＣおよびＭＬＣの中央値を指すＭＯＣにしたがって測定される、いずれかの中央断面積を有する。これらの測定値のさらなる説明は、以下のとおりである。
【００５４】
一実施形態によれば、一群のアノード構造のサブセットは、中央断面積ＭＡＡを有し、一群のカソード構造のサブセットは、中央断面積ＭＡＣを有し、ここで、ＭＡＡおよびＭＡＣは、それぞれ、一群のアノード構造および／または一群のカソード構造のサブセットにわたって測定された、一群のアノード構造およびカソード構造の部材についての断面積ＡおよびＣの中央値である。すなわち、ＭＡＡは、一群のアノード構造の部材のサブセットについての第１の長手方向面１１３において測定された中央断面として理解されることができ、ＭＡＣは、一群のカソード構造の部材のサブセットについての第１の長手方向面１１３において測定された中央断面として理解されることができる。すなわち、サブセットについての中央断面積ＭＡＡを判定するために、サブセット内の一群のアノード構造の各部材についての断面積が判定され、次いで断面積の中央値が評価される。同様に、サブセットについての中央断面積ＭＡＣを判定するために、サブセット内の一群のカソード構造の各部材についての断面積が判定され、次いで断面積の中央値が評価される。一実施形態では、第１の長手方向面において測定される断面積の中央値は、少なくとも２つの部材を含むサブセットについて判定される。他の実施形態では、第１の長手方向面において測定される断面積の中央値は、少なくとも５個の部材を含むサブセットについて判定される。他の実施形態では、第１の長手方向面において測定される断面積の中央値は、少なくとも１０個の部材を含むサブセットについて判定される。他の実施形態では、第１の長手方向面において測定される断面積の中央値は、少なくとも２０個の部材を含むサブセットについて判定される。他の実施形態では、第１の長手方向面において測定される断面積の中央値は、少なくとも５０個の部材を含むサブセットについて判定される。例えば、一実施形態では、一群のサブセットは、２個から６個の部材、さらには３個から５個の部材など、１個から７個の部材を含むことができる。さらに他の実施形態では、一群のサブセットは、電極アセンブリ１０６内の部材の総数の百分率を含むことができる。例えば、サブセットは、部材の少なくとも２５％など、電極アセンブリ内の部材の少なくとも１０％を含むことができ、少なくとも７５％など、さらには少なくとも５０％、さらには電極アセンブリ内の部材の少なくとも９０％を含むことができる。
【００５５】
一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、充電状態の一群のカソード構造の部材の第１の断面積Ｃ１について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＡＣ１を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、３×１０７μｍ２以下である第１の中央断面積ＭＡＣ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、１×１０７μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＣ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、９．０３×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＣ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、８×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＣ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、５×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＣ１を有することができる。一般に、一群のカソード構造のサブセットの第１の中央断面積ＭＡＣ１は、少なくとも２×１０２μｍ２とすることができ、例えば、一群のカソード構造のサブセットの第１の中央断面積ＭＡＣ１は、少なくとも２．６×１０２μｍ２とすることができ、例えば、充電状態の第１の中央断面積ＭＡＣ１は、少なくとも３×１０２μｍ２とすることができる。例えば、第１の中央断面積ＭＡＣ１は、２．６×１０２μｍ２から９．０３×１０６μｍ２、さらには３×１０２μｍ２から８×１０６μｍ２など、１×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００５６】
さらにまた、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態の一群のカソード構造の部材の第２の断面積Ｃ２について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる放電状態の第２の中央断面積ＭＡＣ２を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．０１×１０２μｍ２である充電状態の第２の中央断面積ＭＡＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．０５×１０２μｍ２である第２の中央断面積ＭＡＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．０５×１０３μｍ２である第２の中央断面積ＭＡＣ２を有することができる。さらなる例として、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．１×１０３μｍ２である第２の中央断面積ＭＡＣ２を有することができる。さらなる例として、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．５×１０３μｍ２である第２の中央断面積ＭＡＣ２を有することができる。一般に、放電状態における一群のカソード構造のサブセットの第２の中央断面積ＭＡｃ２は、１．５×１０１０μｍ２を超えず、例えば、放電状態における第２の中央断面積ＭＡｃ２は、９．５×１０６μｍ２を超えることはなく、さらには１×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、第２の中央断面積ＭＡＣ２は、１．０５×１０３μｍ２から９．５×１０６μｍ２、さらには１．１×１０２μｍ２から１×１０６μｍ２の範囲内など、１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内とすることができる。
【００５７】
さらに他の実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、充電状態における第１の断面積Ｃ１に対する放電状態における第２の断面積Ｃ２の比について上記与えられた値と同じおよび／または同様である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＣ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡＣ２の比を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも１．０５：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも１．１：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも１．３：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも２：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも３：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも４：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも６：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。一般に、サブセットについてのＭＡＣ１に対するＭＡＣ２の比は、約１５：１を超えず、例えば８：１を超えないなど、さらには１０：１を超えない。例えば、一群のカソード構造のサブセットは、１．０５：１から１５：１の範囲内とすることができる、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一群のカソード構造のサブセットは、１．１：１から６：１の範囲内とすることができる、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、１．３：１から４：１の範囲内とすることができる、充電状態の第１の中央断面積ＭＡｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＡｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、第２の中央断面積ＭＡＣ２に対する第１の中央断面積ＭＡＣ１のサブセットの収縮は、５％の収縮から７５％の収縮など、２％の収縮から９０％の収縮の範囲内とすることができる。すなわち、一群のカソード構造のサブセットは、第２の中央断面積ＭＡＣ２に対して少なくとも５％、さらには少なくとも１０％など、第２の中央断面積ＭＡＣ２に対して少なくとも２％だけ収縮される第１の中央断面積ＭＡＣ１を有することができるが、第２の中央断面積ＭＡＣ２に対して８０％未満、さらには７５％未満など、第２の中央断面積ＭＡＣ２に対して９０％未満収縮されてもよい。
【００５８】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、充電状態の一群のアノード構造の部材の第１の断面積Ａ１について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１を有することができる。例えば、一実施形態によれば、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも１００μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも１×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも４．７×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１を有することができる。またさらなる例として、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも６×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも８×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造のサブセットの第１の中央断面積ＭＡＡ１は、１．５×１０７μｍ２を超えることはなく、例えば、充電状態における第１の中央断面積ＭＡＡ１は、６．８×１０７μｍ２を超えることはなく、さらには５×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、充電状態における第１の中央断面積ＭＡＡ１は、４．７×１０３μｍ２から６．８×１０６μｍ２、さらには６×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内など、１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００５９】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、放電状態における一群のアノード構造の部材の第２の断面積Ａ２について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、３×１０７μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、１．５×１０７μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、７．１×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、５×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、３×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造のサブセットの第２の中央断面積ＭＡＡ２は、少なくとも１．５×１０３μｍ２であり、例えば、放電状態における第２の中央断面積ＭＡＡ２は、少なくとも１．６×１０３μｍ２、さらには少なくとも３×１０３μｍ２とすることができる。例えば、放電状態における第２の中央断面積ＭＡＡ２は、１．６×１０３μｍ２から７．１×１０６μｍ２、さらには３×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内など、５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００６０】
さらに他の実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、放電状態の第２の断面積Ａ２に対する充電状態の第１の断面積Ａ１の比について上記与えられた値と同じおよび／または同様である放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも１．０１：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも１．０５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも１．５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも２：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも３：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも４：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、１．０１：１から５：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、１．０１：１から４：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、１．０１：１から３：１の範囲内、さらには１．５：１から３：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＡＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＡＡ１の比を有する。
【００６１】
さらに他の実施形態では、一群のアノード構造の部材は、それぞれ、例えば図１Ａに示されるように、横方向に測定された長さＬＡ、長手方向に測定された幅ＷＡ、および垂直方向に測定された高さＨＡを有すると理解されることができる。同様に、一群のカソード構造の部材は、それぞれ、横方向に測定された長さＬＣ、長手方向に測定された幅ＷＣ、および垂直方向に測定された高さＨＣを有すると理解されることができる。アノードおよびカソード構造部材の長さＬＡおよびＬＣは、それぞれ、例えば図１Ｃに示されるように、各部材の底部１１５ａから頂部１１５ｂまで測定されたものとすることができ、底部１１５ａは、部材が延在する面１２１に近接しており、頂部１１５ｂは、面１２１に対して遠位にある。さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造および／または一群のカソード構造の部材の長さＬＡおよび／またはＬＣは、部材の幅および高さのそれぞれ少なくとも５倍とすることができる（例えば、部材の長さは、幅または高さよりも長くすることができる）。例えば、幅Ｗ（例えば、ＷＡまたはＷＣのいずれか）および高さＨ（例えば、ＨＡまたはＨＣのいずれか）のそれぞれに対する部材の長さＬ（例えば、ＬＡまたはＬＣのいずれか）の比は、少なくとも２０：１など、少なくとも１０：１、さらには少なくとも１５：１とすることができる。
【００６２】
一態様によれば、一群のカソードおよび／またはアノードの少なくとも１つの部材の断面積は、長手方向に平行であるだけでなく、ＬＡおよびＬＣの方向の１つ以上の方向に対しても直交する第１の長手方向面において測定される。例えば、図１Ｃの実施形態を参照すると、第１の長手方向面１１３は、積層方向（長手方向）と平行でありつつ、その実施形態に描かれるようにＸ方向であるとともに、一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材の長さ方向に対しても垂直であるように描かれている。例えば、一実施形態によれば、第１の長手方向面はＺ−Ｙ平面内にあってよく、Ｙは長手方向に平行な軸に対応し、Ｚは長手方向に対して直交するとともに、一群のアノード構造およびカソード構造の部材の長さＬＡおよび／またはＬＣに対してそれぞれ直交する軸に対応する。さらに他の実施形態では、断面積が測定される第１の長手方向面は、Ｙ軸（例えば、長手方向軸）に沿って回転したときにＺ−Ｙ平面から１５度未満離れた平面内にある。さらに他の実施形態では、断面積が測定される第１の長手方向面は、Ｙ軸（例えば、長手方向軸）に沿って回転したときにＺ−Ｙ平面から４５度未満離れた平面内にある。さらに他の実施形態では、断面積が測定される第１の長手方向面は、Ｙ軸（例えば、長手方向軸）に沿って回転したときにＺ−Ｙ平面から４５度を超えてＺ−Ｙ平面から９０度未満離れた平面内にある。さらに他の実施形態では、第１の長手方向面はＸ−Ｙ平面内にあり、Ｙ軸は長手方向と平行な軸に対応し、Ｘ軸は長手方向軸に対して直交し、またそれぞれ一群のアノード構造およびカソード構造の部材の長さＬＡおよび／またはＬＣにも平行な軸に対応する。さらにまた、一実施形態では、アノードおよび／またはカソードの長さＬＡまたはＬＣに沿った第１の長手方向面１１３の位置は、行われる測定に応じて選択されてもよい。例えば、一実施形態では、第１の長手方向面１１３は、図１Ｃに示すように、アノードおよび／またはカソードの長さＬに沿ってほぼ半分（例えば、Ｘ方向の長さに沿ってほぼ半分）だけＺ−Ｙ平面内に配置されることができる。他の実施形態では、第１の長手方向面は、１つ以上のカソードおよび／またはアノード構造の端部の近くの（例えば、Ｘ方向におけるアノードおよび／またはカソードの底部または頂部の近くの）Ｚ−Ｙ平面に配置されてもよい。さらに他の実施形態では、断面積は、長手方向に平行な複数の長手方向面１１３ａ、１１３ｂにおいて測定されることができる。
【００６３】
さらに他の実施形態によれば、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、その部材の長手方向に平行な複数の平面で測定したときの複数の断面積Ａの部材の中央値である中央断面積ＭＬＡを有することができる。同様に、一群のカソードのサブセットの少なくとも１つの部材は、その部材についての長手方向に平行な複数の平面において測定したときの複数の断面積Ｃの部材の中央値である中央断面積ＭＬＣを有することができる。例えば、図１Ｃを参照すると、一群のアノード構造の部材の断面Ａは、例えば第１の長手方向面１１３および１つ以上の面１１３ａ、ｂなど、その部材の長手方向に平行な複数の面１１３ａ、ｂにおいて測定されることができる。一実施形態では、１つ以上の他の面１１３ａ、ｂは、第１の長手方向面１１３と平行な平面であり、アノードの長さに沿って異なる位置に（例えば、Ｘ軸上の異なる位置に）位置することができる。したがって、中央断面積ＭＬＡは、一群のアノード構造の部材について各長手方向面において測定された断面Ａの中央値として計算されることができる。同様に、一群のカソード構造の部材の断面Ｃは、例えば第１の長手方向面１１３および１つ以上の面１１３ａ、ｂなど、その部材の長手方向に平行な複数の面１１３ａ、ｂにおいて測定されることができる。一実施形態では、１つ以上の他の面１１３ａ、ｂは、第１の長手方向面１１３と平行な平面であり、カソードの長さに沿って異なる位置に（例えば、Ｘ軸上の異なる位置に）位置することができる。したがって、中央断面積ＭＬＣは、一群のカソード構造の部材についての各長手方向面において測定された断面積Ｃの中央値として計算されることができる。
【００６４】
一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、それぞれ、一群のアノード構造サブセットおよび一群のカソード構造サブセットについての少なくとも２つの長手方向面において測定したときの断面積の中央断面積である。一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、それぞれ、一群のアノード構造サブセットおよび一群のカソード構造サブセットについての少なくとも３つの長手方向面において測定したときの断面積の中央断面積である。一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、それぞれ、一群のアノード構造サブセットおよび一群のカソード構造サブセットについての少なくとも５つの長手方向面において測定したときの断面積の中央断面積である。一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、それぞれ、一群のアノード構造サブセットおよび一群のカソード構造サブセットについての少なくとも１０個の長手方向面において測定したときの断面積の中央断面積である。さらにまた、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、互いに所定の長さだけ離れている少なくとも２つの長手方向面において測定される断面積の中央値とすることができる。例えば、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、部材の長さＬＡおよび／またはＬＣの少なくとも１０％だけ互いに離間している（例えば、Ｘ軸に沿って離間している）少なくとも２つの長手方向面内の部材について測定される断面積の中央値である。他の例として、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、部材の長さＬＡおよび／またはＬＣの少なくとも１５％だけ互いに離間している（例えば、Ｘ軸に沿って離間している）少なくとも２つの長手方向面内の部材について測定される断面積の中央値である。他の例として、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、部材の長さＬＡおよび／またはＬＣの少なくとも２０％だけ互いに離間している（例えば、Ｘ軸に沿って離間している）少なくとも２つの長手方向面内の部材について測定される断面積の中央値である。例えば、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、部材の長さＬＡおよび／またはＬＣの少なくとも２５％だけ互いに離間している（例えば、Ｘ軸に沿って離間している）少なくとも２つの長手方向面内の部材について測定される断面積の中央値である。他の例として、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、部材の長さＬＡおよび／またはＬＣの少なくとも３０％だけ互いに離間している（例えば、Ｘ軸に沿って離間している）少なくとも２つの長手方向面内の部材について測定される断面積の中央値である。他の例として、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、部材の長さＬＡおよび／またはＬＣの少なくとも５０％だけ互いに離間している（例えば、Ｘ軸に沿って離間している）少なくとも２つの長手方向面内の部材について測定される断面積の中央値である。他の例として、一実施形態では、中央断面積ＭＬＡおよびＭＬＣは、部材の長さＬＡおよび／またはＬＣの少なくとも７５％だけ互いに離間している（例えば、Ｘ軸に沿って離間している）少なくとも２つの長手方向面内の部材について測定される断面積の中央値である。
【００６５】
したがって、一実施形態では、一群のアノード構造サブセットの少なくとも１つの部材は、二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＬＡ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＬＡ２を有することができ、同様に、一群のカソード構造サブセットの少なくとも１つの部材は、二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＬＣ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＬＣ２を有することができ、ＭＬＡ１は、一群のアノード構造のサブセットの各部材についてＭＬＡ２よりも大きく、ＭＬＣ１は、一群のカソードのサブセットの各部材についてＭＬＣ２よりも小さい。
【００６６】
一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、充電状態における一群のカソード構造の部材の第１の断面積Ｃ１について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、３×１０７μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＣ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態において、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、１×１０７μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＣ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、９．０３×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＣ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、８×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＣ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットのうちの少なくとも１つの部材は、５×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＣ１を有することができる。一般に、一群のカソード構造のサブセットのうちの少なくとも１つの部材の第１の中央断面積ＭＬＣ１は、少なくとも２×１０２μｍ２とすることができ、例えば、充電状態における第１の中央断面積ＭＬＣ１は、２．６×１０２μｍ２、さらには３×１０２μｍ２とすることができる。例えば、充電状態における第１の中央断面積ＭＬＣ１は、２．６×１０２μｍ２から９．０３×１０６μｍ２、さらには３×１０２μｍ２から８×１０６μｍ２の範囲内など、１×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００６７】
さらにまた、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、放電状態における一群のカソード構造の部材の第２の断面積Ｃ２について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０１×１０２μｍ２である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０５×１０２μｍ２である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０５×１０３μｍ２である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＣ２を有することができる。さらなる例として、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．１×１０３μｍ２である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．５×１０３μｍ２である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＣ２を有することができる。一般に、放電状態における一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材の第２の中央断面積ＭＬｃ２は、１．５×１０１０μｍ２を超えず、例えば、少なくとも１つの部材の放電状態における第２の中央断面積ＭＡｃ２は、９．５×１０６μｍ２を超えることはなく、さらには１×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、第２の中央断面積ＭＬＣ２は、１．０５×１０３μｍ２から９．５×１０６μｍ２、さらには１．１×１０２μｍ２から１×１０６μｍ２の範囲内など、１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内とすることができる。
【００６８】
さらに他の実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットの少なくとも１つの部材は、充電状態における第１の断面積Ｃ１に対する放電状態における第２の断面積Ｃ２の比について上記与えられた値と同じおよび／または同様である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬＣ２の比を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０５：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．１：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．３：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも２：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも３：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも４：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも６：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。一般に、第１の中央断面積ＭＬＣ１に対する第２の中央断面積ＭＬＣ２の比は、約１５：１を超えず、例えば８：１を超えないなど、さらには１０：１を超えない。例えば、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、１．０５：１から１５：１の範囲内とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有することができる。さらなる例として、一群のカソード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、１．１：１から６：１の範囲内とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットのうちの少なくとも１つの部材は、１．３：１から４：１の範囲内とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＬｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＬｃ２の比を有する。さらにまた、一実施形態では、第２の中央断面積ＭＬＣ２に対する第１の中央断面積ＭＬＣ１の収縮は、５％から７５％の収縮、さらには１０％から７０％の収縮など、２％から９０％の収縮の範囲内とすることができる。すなわち、第１の中央断面積ＭＬＣ１は、ＭＬＣ２に対して少なくとも５％、さらには少なくとも１０％など、中央断面積ＭＬＣ２に対して少なくとも２％だけ収縮されることができるが、８０％未満など、ＭＬＣ２に対して９０％未満、ＭＬＣ２に対して７０％未満など、さらにはＭＬＣ２に対して７５％未満収縮されることができる。
【００６９】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、充電状態の一群のアノード構造の部材の第１の断面積Ａ１について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１００μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも４．７×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１を有することができる。またさらなる例として、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも６×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも８×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材の第１の中央断面積ＭＬＡ１は、１．５×１０７μｍ２を超えることはなく、例えば、少なくとも１つの部材の充電状態における第１の中央断面積ＭＬＡ１は、６．８×１０７μｍ２を超えることはなく、さらには５×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材の第１の中央断面積ＭＬＡ１は、４．７×１０３μｍ２から６．８×１０６μｍ２、さらには６×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内など、１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００７０】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、充電状態の一群のアノード構造の部材の第１の断面積Ａ２について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２を有することができる。例えば、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、３×１０７μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、１．５×１０７μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、７．１×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、５×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、３×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材の第２の中央断面積ＭＬＡ２は、少なくとも１．５×１０３μｍ２であり、例えば、放電状態における少なくとも１つの部材の第２の中央断面積ＭＬＡ２は、少なくとも１．６×１０３μｍ２、さらには少なくとも３×１０３μｍ２とすることができる。例えば、放電状態における第２の中央断面積ＭＬＡ２は、１．６×１０３μｍ２から７．１×１０６μｍ２、さらには３×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内など、５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００７１】
さらに他の実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットの少なくとも１つの部材は、放電状態の第２の断面積Ａ２に対する充電状態の第１の断面積Ａ１の比について上記与えられた値と同じおよび／または同様である放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０１：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．０５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも１．５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも２：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも３：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも４：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、少なくとも５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、１．０１：１から５：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、１．０１：１から４：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットの少なくとも１つの部材は、１．０１：１から３：１、さらには１．５：１から３：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＬＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＬＡ１の比を有する。
【００７２】
さらに他の実施形態によれば、中央断面積ＭＯＡおよび／またはＭＯＣは、それぞれ、各部材について複数の長手方向面において測定される断面積の中央値（例えば、ＭＬＡおよび／またはＭＬＣ）を評価し、次いで、一群のアノード構造または一群のアノード構造の少なくとも２つの部材などのサブセットについて測定されるこの値の中央値をとることによって、一群のアノード構造および／または一群のカソード構造のサブセットについて測定されることができる。すなわち、ＭＯＡおよび／またはＭＯＣは、複数の長手方向面において、且つ複数のアノードおよび／またはカソードにわたって測定される断面積の「全体的な」中央値として理解されることができる。ＭＯＡおよび／またはＭＯＣを得るために中央値が評価されるアノードおよび／またはカソードのサブセットは、上述したサブセットのいずれかに対応することができる。上記のＭＡＡ、ＭＬＡ、ＭＡＣおよびＭＬＣの値と同様に、一群のアノード構造のサブセットは、二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＯＡ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＯＡ２を有し、一群のカソード構造のサブセットは、二次電池が充電状態にあるときに第１の中央断面積ＭＯＣ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の中央断面積ＭＯＣ２を有し、ＭＯＡ１は、ＭＯＡ２よりも大きく、ＭＯＣ１は、ＭＯＣ２よりも小さい。
【００７３】
一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、充電状態の一群のカソード構造の部材の第１の断面積Ｃ１について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、３×１０７μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＣ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、１×１０７μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＣ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、９．３×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＣ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、８×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＣ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、５×１０６μｍ２以下である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＣ１を有することができる。一般に、一群のカソード構造のサブセットの第１の中央断面積ＭＯＣ１は、少なくとも２．０×１０６μｍ２とすることができ、例えば、充電状態の第１の中央断面積ＭＯＣ１は、少なくとも２．６×１０２μｍ２、さらには少なくとも５×１０２μｍ２とすることができる。例えば、一群のカソード構造のサブセットの第１の中央断面積ＭＯＣ１は、２．６×１０２μｍ２から９．０３×１０６μｍ２、さらには３×１０２μｍ２から８×１０６μｍ２の範囲内など、１×１０２μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００７４】
さらにまた、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態の一群のカソード構造の部材の第２の断面積Ｃ２について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．０１×１０２μｍ２である充電状態の第２の中央断面積ＭＯＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．０５×１０２μｍ２である第２の中央断面積ＭＯＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．０５×１０３μｍ２である第２の中央断面積ＭＯＣ２を有することができる。さらなる例として、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．１×１０３μｍ２である第２の中央断面積ＭＯＣ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、放電状態において少なくとも１．５×１０３μｍ２である第２の中央断面積ＭＯＣ２を有することができる。一般に、放電状態における一群のカソード構造のサブセットの第２の中央断面積ＭＯｃ２は、１．５×１０１０μｍ２を超えず、例えば、放電状態における第２の中央断面積ＭＯｃ２は、９．５×１０６μｍ２を超えることはなく、さらには１×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、放電状態における一群のカソード構造のサブセットの第２の中央断面積ＭＯＣ２は、１．０５×１０３μｍ２から９．５×１０６μｍ２、さらには１．１×１０２μｍ２から１×１０６μｍ２の範囲内など、１．０１×１０２μｍ２から１．５×１０１０μｍ２の範囲内とすることができる。
【００７５】
さらに他の実施形態では、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、充電状態の一群のカソード構造の部材の第１の断面積Ｃ１に対する放電状態の一群のカソード構造の部材の第２の断面積Ｃ２の比と同じおよび／または同様の値とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯＣ２の比を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも１．０５：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも１．１：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも１．３：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも２：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも３：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも４：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造のサブセットは、少なくとも６：１である、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。一般に、第１の中央断面積ＭＯＣ１に対する第２の中央断面積ＭＯＣ２の比は、約１５：１を超えず、さらには１０：１を超えず、例えば８：１を超えることはない。例えば、一群のカソード構造のサブセットは、１．０５：１から６：１の範囲内とすることができる、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一群のカソード構造のサブセットは、１．１：１から４：１の範囲内とすることができる、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらなる例として、一群のカソード構造のサブセットは、１．３：１から４：１の範囲内とすることができる、充電状態の第１の中央断面積ＭＯｃ１に対する放電状態の第２の中央断面積ＭＯｃ２の比を有する。さらにまた、一実施形態では、第２の中央断面積ＭＯＣ２に対する第１の中央断面積ＭＯＣ１の収縮は、５％から７５％の収縮、さらには１０％から７０％の収縮など、２％から９０％の収縮の範囲内とすることができる。すなわち、第１の中央断面積ＭＯＣ１は、ＭＯＣ２に対して少なくとも５％、さらには少なくとも１０％など、中央断面積ＭＯＣ２に対して少なくとも２％だけ収縮されることができるが、８０％未満など、ＭＯＣ２に対して９０％未満、ＭＯＣ２に対して７０％未満など、さらにはＭＯＣ２に対して７５％未満収縮されることができる。
【００７６】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、充電状態の一群のアノード構造の部材の第１の断面積Ａ１について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、１００よりも大きい充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも１００μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１を有することができる。またさらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも１×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１を有することができる。またさらなる例として、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも４．７×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも６×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも８×１０３μｍ２である充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造のサブセットの第１の中央断面積ＭＯＡ１は、１．５×１０７μｍ２を超えることはなく、例えば、充電状態における第１の中央断面積ＭＯＡ１は、６．８×１０７μｍ２を超えることはなく、さらには５×１０６μｍ２を超えることはない。例えば、充電状態における第１の中央断面積ＭＯＡ１は、４．７×１０３μｍ２から６．８×１０６μｍ２など、１００μｍ２から１．５×１０７μｍ２の範囲内とすることができ、さらには６×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内とすることができる。
【００７７】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、放電状態において、放電状態における一群のアノード構造の部材の第２の断面積Ａ２について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる第２の中央断面積ＭＯＡ２を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、３．３×１０７μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、１．５×１０７μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、７．１×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、５×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、３×１０６μｍ２以下である放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２を有することができる。一般に、充電状態における一群のアノード構造のサブセットの第２の中央断面積ＭＯＡ２は、少なくとも１．５×１０３μｍ２であり、例えば、放電状態における第２の中央断面積ＭＯＡ２は、少なくとも１．６×１０３μｍ２、さらには少なくとも３×１０３μｍ２とすることができる。例えば、充電状態における一群のアノード構造のサブセットの第２の中央断面積ＭＯＡ２は、１．６×１０３μｍ２から７．１×１０６μｍ２、さらには３×１０３μｍ２から５×１０６μｍ２の範囲内など、５００μｍ２から３×１０７μｍ２の範囲内とすることができる。
【００７８】
さらに他の実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、放電状態の一群のアノード構造の部材の第２の断面積Ａ２に対する充電状態の一群のアノード構造の部材の第１の断面積Ａ１の比について上記与えられた値と同じおよび／または同様とすることができる放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有することができる。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも１．０１：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも１．０５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも１．５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも２：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも３：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも４：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、少なくとも５：１である、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、１．０１から４：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造のサブセットは、１．０１：１から３：１の範囲内、さらには１．５：１から３：１の範囲内とすることができる、放電状態の第２の中央断面積ＭＯＡ２に対する充電状態の第１の中央断面積ＭＯＡ１の比を有する。
【００７９】
さらに他の実施形態では、二次電池の充電および／または放電時に起こり得る一群のアノード構造および／または一群のカソード構造の部材のサイズの変化は、一群のアノード構造および一群のカソード構造のうちの１つ以上のサブセットの幅の変化に反映される。同様に上述したように、一群のアノード構造のサブセットは、二次電池が充電状態にあるときに第１の幅ＷＡ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の幅ＷＡ２を有することができ、一群のカソード構造のサブセットは、二次電池が充電状態にあるときに第１の幅ＷＣ１を有し、二次電池が放電状態にあるときに第２の幅ＷＣ２を有することができ、ＷＡ１はＷＡ２よりも大きく、ＷＣ１はＷＣ２よりも小さい。一実施形態では、幅ＷＡおよびＷＣは、直交Ｘ−Ｙ平面１２３と第１の長手方向面１１３の二等分線によって形成される線上の点間の距離を測定することによって測定され、Ｙ軸は、長手方向に平行であり、Ｘ軸は、それぞれ一群のアノード構造および一群のカソード構造の部材の長さＬＡおよびＬｃの方向に平行である。例えば、図１Ｄを参照すると、幅は、部材の第１の側の第１の点１２５ａから部材の第２の側の同じ線上の第２の点１２５ｂまで、Ｘ−Ｙ平面１２３と長手方向面１１３の二等分線から形成される線に沿って測定されることができる。一実施形態では、Ｘ−Ｙ平面１２３は、一群のアノード構造および／または一群のカソード構造の部材のうちの１つ以上の高さＨＡまたはＨＣの中点に位置してもよく、この場合、高さは、長手方向と一群のアノード構造および／または一群のカソード構造の部材の長さＬＡおよびＬＣの方向との両方に直交する方向において測定される。他の実施形態では、Ｘ−Ｙ平面は、一群のカソードおよび／またはアノード構造の部材の全高Ｈの２５％から７５％のいずれかである電極（例えば、ＨＡおよび／またはＨＣ）の高さに沿った位置に配置される。代替的におよび／または追加的に、一群のアノード構造および／またはカソード構造の部材の幅は、部材の幅方向において（例えば、長手方向軸に沿って）測定される部材のフェレット直径に対応することができ、フェレット直径は、２つの平面に平行な方向で測定したときに部材を幅方向に制限する２つの平行な平面間の距離である。
【００８０】
したがって、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のサブセットは、５０００μｍ以下である充電状態の第１の幅ＷＣ１を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、３０００μｍ以下である充電状態の第１の幅ＷＣ１を有する。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、１．９×１０３μｍ未満の充電状態の第１の幅ＷＣ１を有する。またさらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、１０００μｍ以下である充電状態の第１の幅ＷＣ１を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、５００μｍ以下である充電状態の第１の幅ＷＣ１を有する。一般に、充電状態における第１の幅ＷＣ１は、少なくとも５μｍ、さらには少なくとも１５μｍなど、少なくとも２μｍである。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、５μｍから１９００μｍ、さらには１５μｍから１０００μｍなど、２μｍから５０００μｍの範囲内とすることができる充電状態の第１の幅ＷＣ１を有することができる。
【００８１】
一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、少なくとも５μｍの放電状態の第２の幅ＷＣ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、少なくとも１０μｍの放電状態の第２の幅ＷＣ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、少なくとも２０μｍの放電状態の第２の幅ＷＣ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、少なくとも５０μｍの放電状態の第２の幅ＷＣ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造の部材のサブセットは、少なくとも１００μｍの放電状態の第２の幅ＷＣ２を有する。一般に、放電状態における第２の幅ＷＣ２は、２，０００μｍ未満、さらには１０００μｍ未満など、５，０００μｍ未満である。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材のサブセットは、２０μｍから２，０００μｍ、さらには５０μｍから１０００μｍなど、５μｍから５，０００μｍの範囲内にある放電状態における第２の幅ＷＣ２を有する。
【００８２】
さらに他の実施形態では、一実施形態では、一群のサブセットについての充電状態のカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対する放電状態のカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、少なくとも１．０５：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、少なくとも１．１：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ２に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、少なくとも１．３：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ２に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２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、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、少なくとも３：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、少なくとも４：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、少なくとも６：１である。一般に、第１の幅ＷＣ１に対する第２の幅ＷＣ２の比は、１０：１を超えず、さらには８：１を超えないなど、１５：１を超えない。例えば、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、１．０５：１から１５：１の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、１．１：１から６：１の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについてのカソード構造１１２の第１の幅ＷＣ１に対するカソード構造１１２の第２の幅ＷＣ２の比は、１．３：１から４：１の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第２の幅ＷＣ２に対する第１の幅ＷＣ１の収縮は、５％から７５％の収縮など、２％から９０％の収縮の範囲内とすることができる。すなわち、第１の幅ＷＣ１は、第２の幅ＷＣ２に対して少なくとも５％、さらには少なくとも１０％など、第２の中央幅ＷＣ２に対して少なくとも２％だけ収縮されることができるが、第２の幅ＷＣ２に対して８０％未満、さらには７５％未満など、第２の幅ＷＣ２に対して９０％未満収縮されてもよい。
【００８３】
さらにまた、一実施形態では、一群のアノード構造１１０のサブセットは、少なくとも５０μｍである充電状態の第１の幅ＷＡ１を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、少なくとも７５μｍである充電状態の第１の幅ＷＡ１を有する。またさらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、少なくとも９０μｍである充電状態の第１の幅ＷＡ１を有する。またさらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、少なくとも１５０μｍである充電状態の第１の幅ＷＡ１を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、少なくとも２００μｍである充電状態の第１の幅ＷＡ１を有する。一般に、充電状態における第１の幅ＷＡ１は、１５２０μｍを超えず、さらには１０００μｍを超えないなど、２０００μｍを超えない。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造１１０の部材のサブセットは、９０μｍから１５２０μｍ、さらには１５０μｍから１０００μｍなど、５０μｍから２０００μｍの範囲内にある充電状態の第１の幅ＷＡ１を有する。
【００８４】
一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、２５００μｍ以下である放電状態の第２の幅ＷＡ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、２０００μｍ以下である放電状態の第２の幅ＷＡ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、１５００μｍ以下である放電状態の第２の幅ＷＡ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、１０００μｍ以下である放電状態の第２の幅ＷＡ２を有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード構造の部材のサブセットは、８００μｍ以下である放電状態の第２の幅ＷＡ２を有する。一般に、放電状態における第２の幅ＷＡ２は、少なくとも３０μｍ、さらには少なくとも６０μｍなど、少なくとも１５μｍである。例えば、一実施形態では、一群のアノード構造１１０の部材のサブセットは、３０μｍから１５００μｍ、さらには６０μｍから１０００μｍなど、１５μｍから２５００μｍの範囲内にある放電状態の第２の幅ＷＡ２を有する。
【００８５】
またさらに他の実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、少なくとも１．０１：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、少なくとも１．０５：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、少なくとも１．５：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１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、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、少なくとも３：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、少なくとも４：１である。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、少なくとも５：１である。例えば、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、１．０：１から５：１の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、１．０１：１から４：１の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のサブセットについての放電状態のアノード構造１１０の第２の幅ＷＡ２に対する充電状態のアノード構造１１０の第１の幅ＷＡ１の比は、１．０１：１から３：１の範囲内とすることができ、さらには１．５：１から３：１の範囲内とすることができる。
【００８６】
一実施形態では、上述したものなど、充電状態および放電状態における一群のアノード構造１１０およびカソード構造１１２の部材のサイズ（例えば、寸法および断面積）は、二次電池１０２の初期形成段階が既に実行された後に実行される充電および／または充電ステップで達成されるものである。すなわち、電極アセンブリ１０６を有する二次電池１０２の製造において、二次電池１０２の部材間の所望の構造および接触の形成を促進するために、電流、温度および持続時間のうちの１つ以上を含む慎重に制御された条件下で実行されることができる二次電池１０２の少なくとも１回の初期充電サイクルを備える初期形成段階が実行されることができる。初期形成段階は、特定の電池構造および組成に応じて、製造の最終段階として実行されて二次電池１０２をその全電力および／または容量にすることができる単一の初期充電サイクルのみを備えることができるかまたは複数の充電サイクルを備えることができる。一実施形態によれば、以下でさらに詳細に説明するように、二次電池１０２が充電および／または放電されるにつれて、アノードおよび／またはカソード構造の１つ以上の寸法もまた、初期形成段階中に変化することがある。したがって、一実施形態では、本明細書で言及されるカソードおよびアノード構造１１０、１１２の寸法、ならびにその変化は、初期形成段階に続く二次電池の充電および／または放電中に生じるものである。しかしながら、他の実施形態では、本明細書で言及される寸法、ならびにその変化もまた、初期形成段階の一部として生じるものに対応することができる。
【００８７】
一実施形態では、一群のカソード構造１１０の部材は、多孔質構造を有するカソード活物質層１３８を含み、カソード活物質層１３８の多孔度は、二次電池１０２の充電／放電時のカソード構造１１２の膨張／収縮に応じて変化することができる。例えば、図３を参照すると、一群のカソード構造１１２の部材は、物質の多孔質マトリクス２０４中に分散されたカソード活物質２０２を有するカソード活物質層１３８を含むことができ、多孔質マトリクス２０４は、その中に形成された細孔２００および／または間隙を含む。図３に示す実施形態では、カソード活物質層１３８は、多孔質マトリクス２０４中に分散しているカソード活物質の粒子２０２を含む。カソード活物質層１３８はまた、必要に応じて、多孔質マトリクス２０４中に同様に分散されているフィラー粒子２０６を含んでもよい。図示の実施形態では、多孔質マトリクスは、比較的高度に多孔質であり、カソード活物質の粒子２０２および／またはフィラー材料の粒子２０６を接続するマトリクス材料のウェブおよび／またはストランドを含み、細孔２００および／または間隙は、マトリクス材料の隣接するウェブおよび／またはストランドの間に形成される。したがって、一実施形態では、多孔質マトリクス２０４は、カソード活物質の粒子を互いに結合してカソード活物質層１３８を形成するバインダーとして作用すると理解されることができる。他の実施形態では、多孔質マトリクス２０４はまた、および／またはその代わりに、少なくとも部分的に且つさらには全体的に埋め込まれている粒子２０２を有するマトリクス材料の厚い部分を含むことができ、比較的厚いマトリクス材料部分に細孔が形成される。特定の実施形態では、マトリクス材料中の細孔２０２および／または間隙の容積および／または数に関連することができ、且つ二次電池１０２の充電／放電状態に応じて変化し得るマトリクス２０４の多孔度（すなわち、ボイド率）はまた、以下により詳細に説明するように、カソード活物質層１３８の性能を提供するように選択されることができる。
【００８８】
一実施形態によれば、一群のカソード構造１１２の部材の圧縮および／または膨張により、細孔および／または間隙２００が一群のカソード構造１１２の部材の膨張時にサイズおよび／または数が増加し、且つ一群のカソード構造１１２の部材の圧縮時にサイズおよび／または数が減少するように、カソード活物質層１３８が圧縮および／または膨張する。すなわち、充電状態と放電状態との間の二次電池１０２のサイクル中の一群のカソード構造１１２の部材の圧縮および／または膨張は、カソード活物質層１３８の多孔度の変化をもたらす。図４Ａ〜図４Ｂに示す実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、図４Ａの幅ＷＣ１を有する充電状態、および図４Ｂの幅ＷＣ２を有する放電状態にあるものとして示されており、幅ＷＣ２は、幅ＷＣ１よりも大きい。同様に、一群のカソード構造１１２の部材の断面積Ｃ２は、図４Ａに示す充電状態の断面積Ｃ１よりも図４Ｂに示す放電状態の方が高い。すなわち、一群のカソード構造１１２の部材は、それぞれ、例えば、二次電池１０２の充電状態および放電状態に対応する、図４Ａにおけるより圧縮された状態、および図４Ｂにおけるより膨張された状態にあるように描かれている。なお、図４Ａ〜図４Ｂは、アノード活物質層１３２、アノード集電体１３６、およびアノードバックボーン１３４、一群のアノード構造部材１１０と一群のカソード構造部材１１２との間のセパレータ１３０を有するアノード構造１１０と、カソードバックボーン１４１およびカソード集電体１４０を有するカソード構造１１２をさらに示していることに留意されたい。しかしながら、アノードおよびカソード構造１１０、１１２を有する電極アセンブリ１０６は、それに限定されるものではなく、アノードおよびカソード構造の構成要素の他の構造および／または配置もまた提供可能であることが理解されるべきである。図４Ａ〜図４Ｂに示す実施形態からわかるように、図４Ａに示す充電状態から図４Ｂに示す放電状態への一群のカソード構造１１２の部材の膨張は、カソード活物質層１３８が放電状態の体積の増加に応じて膨張するにつれて、細孔および／または間隙２００のサイズおよび／または数の増加をもたらすことができる。逆に、図４Ｂに示す放電状態から図４Ａに示す充電状態への一群のカソード構造１１２の部材の収縮は、カソード活物質層１３８が充電状態のより小さい体積まで圧縮されるにつれて、カソード活物質層１３８の圧縮および細孔および／または間隙の少なくとも部分的な充填をもたらす。
【００８９】
したがって、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、二次電池１０２が充電状態にあるときに第１の多孔度Ｐ１を有し且つ二次電池１０２が放電状態にあるときに第２の多孔度Ｐ２を有するカソード活物質層１３８を有し、第１の多孔度は、第２の多孔度よりも小さい。例えば、一実施形態では、第１の多孔度は、３０％未満とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１の多孔度は、２０％未満とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１の多孔度は、１０％未満とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１の多孔度は、５％未満とすることができる。例えば、一実施形態では、第１の多孔度は、１％から３０％の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１の多孔度は、２％から２０％の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１の多孔度は、５％から１０％の範囲内とすることができる。さらにまた、一実施形態では、放電状態における第２の多孔度は、少なくとも５０％とすることができる。例えば、一実施形態では、第２の多孔度は、少なくとも６０％とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第２の多孔度は、少なくとも７０％とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第２の多孔度は、少なくとも７５％とすることができる。例えば、一実施形態では、第２の多孔度は、５０％から９０％の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第２の多孔度は、６０％から８０％の範囲内とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第２の多孔度は、７０％から７５％の範囲内とすることができる。カソード活物質層１３８の多孔度は、カソード活物質層１３８の全質量が占める体積に対するカソード活物質層１３８内のカソード活物質２０２間の細孔および／または間隙２００の体積の比である。
【００９０】
またさらに他の実施形態では、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、少なくとも１．１：１である。さらなる例として、一実施形態では、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、少なくとも１．５：１である。さらなる例として、一実施形態では、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２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、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、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、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、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、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、少なくとも１５：１である。例えば、一実施形態では、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、２：１から３０：１の範囲内である。例えば、一実施形態では、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、３：１から２０：１の範囲内である。さらなる例として、一実施形態では、充電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ１に対する放電状態のカソード活物質層１３８の多孔度Ｐ２の比は、５：１から１５：１の範囲内である。
【００９１】
一実施形態では、カソード活物質層１３８は、粒子２０２の形態のカソード活物質を含む。例えば、一実施形態では、カソード活物質は、選択的に使用されることができる遷移金属酸化物、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のうちの少なくとも１つの粒子２０２を含む。これら遷移金属酸化物、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。このような金属元素の具体例は、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。さらなるカソード活物質は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉｘＣｏｙＡｌ２）Ｏ２、ＬｉＦｅＰＯ４、Ｌｉ２ＭｎＯ４、Ｖ２Ｏ５、モリブデンオキシサルファイド、リン酸塩、ケイ酸塩、バナジウム酸塩およびそれらの組み合わせを含む。一実施形態では、カソード活物質層１３８は、少なくとも４０重量％のカソード活物質２０２を含む。例えば、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、少なくとも５０重量％のカソード活物質を含む。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、少なくとも６０重量％のカソード活物質を含む。例えば、カソード活物質層１３８は、４０重量％から９９重量％の範囲の重量パーセントのカソード活物質を含むことができる。例えば、一実施形態では、カソード活物質層１３８中のカソード活物質の重量パーセントは、５０％から９９％の範囲内とすることができる。さらにまた、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、粒子の形態とすることもできる少なくとも１つのフィラー材料を含む。例えば、カソード活物質層１３８は、カーボンブラックなどの炭素含有材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、デンプン、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリブタジエン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリレート、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スルホン化ＥＰＤＭ、フッ素化ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、架橋ポリエチレン（ＰＥＸ、ＸＬＰＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニルエーテル（ＰＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエステル（ＰＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスルホン（ＰＥＳ）、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、スチレン無水マレイン酸（ＳＭＡ）、これらの組み合わせなどのゴム、、および１Ｅ−５ＧＰａから１０ＧＰａの間の弾性率を有し且つ電池内で不活性である他の不活性ポリマーのうちの１つ以上から形成されるビーズなどのポリマー含有ビーズのうちの少なくとも１つを含むフィラー粒子を含むことができる。特に、これらの材料の濃度および粒径は、カソード構造の所定の圧縮性を達成するために、工学的特性設計によって選択されることができる。例えば、一実施形態では、比較的高い圧縮性を有するカソード活物質層を有するカソード構造を得るために、比較的低い弾性率（ヤング率）を有するポリマーがカソード活物質層に比較的高濃度で提供されることができる。フィラーおよび／またはカソード活物質の粒子は、例えば図３に示すように、マトリクス材料中に分散させることができる。
【００９２】
一実施形態では、カソード活物質２０２は、０．１μｍから５００μｍの範囲の平均粒径を有する粒子（例えば、１つ以上のカソード活物質粒子およびフィラー粒子）を含む。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質２０２は、０．１５μｍから３００μｍの範囲の重量平均粒径を有する粒子を含む。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質２０２は、０．２μｍから２００μｍの範囲の平均粒径を有する粒子を含む。
【００９３】
一実施形態では、カソード活物質層１３８は、カソード活物質層の０．０５重量％から２０重量％の範囲のフィラー材料を含む。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、０．１重量％から１０重量％の範囲のフィラー材料を含む。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、０．５重量％から５重量％の範囲のフィラー材料を含む。
【００９４】
さらに他の実施形態では、カソード活物質層１３８中のフィラー材料に対するカソード活物質の重量比は、１．５：１から３０：１の範囲内である。さらに他の実施形態では、カソード活物質層１３８中のフィラーに対するカソード活物質の重量比は、２：１から２０：１の範囲内である。さらに他の実施形態では、カソード活物質層１３８中のフィラーに対するカソード活物質の重量比は、３：１から１５：１の範囲内である。
【００９５】
一実施形態によれば、カソード活物質層１３８は、ポリマー材料のマトリクス中に分散されたカソード活物質の粒子および／またはフィラー粒子を含む。一実施形態では、カソード活物質の粒子は、ポリマー材料のマトリクス全体にわたって実質的に均一に分散させることができる。あるいは、他の実施形態では、カソード活物質層１３８の一方側においてカソード活物質層の他方側よりも高い粒子濃度でカソード活物質層１３８全体にわたってカソード活物質が勾配するように、カソード活物質の粒子をポリマー材料のマトリクス全体にわたって不均一に分布させることができる。一実施形態では、ポリマー材料は、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のうちの少なくとも１つを含むモノマーから誘導されたフルオロポリマーを含むことができる。他の実施形態では、ポリマー材料は、任意の範囲の様々な分子量および密度を有する、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリブテンのうちの少なくとも１つなどのポリオレフィンとすることができる。他の実施形態では、ポリマー材料は、エチレン−ジエン−プロペンターポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリアセタール、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。他の実施形態では、ポリマー材料は、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。他の実施形態では、ポリマー材料は、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。さらに他の実施形態では、ポリマー材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、デンプン、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリブタジエン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリレート、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スルホン化ＥＰＤＭ、フッ素化ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、架橋ポリエチレン（ＰＥＸ、ＸＬＰＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニルエーテル（ＰＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエステル（ＰＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスルホン（ＰＥＳ）、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、スチレン無水マレイン酸（ＳＭＡ）、これらの組み合わせなどのゴム、、および１Ｅ−５ＧＰａから１０ＧＰａの間の弾性率を有し且つ電池内で不活性である他の不活性ポリマーのうちの１つ以上を含むことができる。特に、上記のフィラー粒子と同様に、これらの材料の濃度は、カソード構造の所定の圧縮性を達成するために、工学的特性設計によって選択されることができる。例えば、一実施形態では、比較的高い圧縮性を有するカソード活物質層を有するカソード構造を得るために、比較的低い弾性率（ヤング率）を有するポリマーがカソード活物質層に比較的高濃度で提供されることができる。他の実施形態では、ポリマー材料は、前述のポリマーのうちの２つ以上のコポリマーまたはブレンドである。
【００９６】
一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、二次電池の充電／放電サイクル中に良好な性能を付与する圧縮性を有する。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２の１つ以上の部材は、（寸法１−寸法２）／（寸法１）×１００によって定義されるように圧縮を呈することができ、寸法１は、少なくとも０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力で、少なくとも５％の、放電状態におけるカソード構造の寸法（幅または断面積など）であり、寸法２は、充電状態におけるカソード構造の寸法である。さらなる例として、一群のカソード構造のうちの１つ以上の部材は、０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力で少なくとも１０％の圧縮を呈することができる。さらなる例として、一群のカソード構造のうちの１つ以上の部材は、０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力で少なくとも２５％の圧縮を呈することができる。さらなる例として、一群のカソード構造のうちの１つ以上の部材は、７０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）の圧力で少なくとも５％の圧縮を呈することができる。さらなる例として、一群のカソード構造のうちの１つ以上の部材は、７０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）の圧力で少なくとも１０％の圧縮を呈することができる。例えば、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のうちの１つ以上の部材は、０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力で５％から７５％の範囲の圧縮を呈することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のうちの１つ以上の部材は、７０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）の圧力で０．５％から７５％の範囲の圧縮を呈することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のうちの１つ以上の部材は、０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力で２０％から５０％の範囲の圧縮を呈することができる。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード構造１１２のうちの１つ以上の部材は、７０ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）の圧力で２０％から５０％の範囲の圧縮を呈することができる。
【００９７】
一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、圧縮性および弾性の両方であるフィラー粒子を有するカソード活物質層１３８を有する。すなわち、フィラー粒子は、カソード構造の圧縮とともに圧縮することができ、粒子が圧縮前にその形状を少なくとも部分的に回復できる弾性を有するポリマービーズまたは他の材料などの粒子を含むことができる。一実施形態では、所定のレベルの弾性を有するフィラー粒子により、二次電池の充電中のカソード構造の圧縮を過度に阻害することなく、二次電池の放電中のカソード構造の膨張が容易になる。フィラー粒子はまた、０．１から４．１ＧＰａ、さらには２．５ＧＰａから１０Ｇｐａなど、０．１ＧＰａから１０Ｇｐａの範囲内のヤング率に応じて測定される弾性を含むことができる。
【００９８】
一実施形態では、一群のカソード構造１１２の部材は、非圧縮性で多孔質のフィラー粒子を有するカソード活物質層１３８を有する。フィラー粒子は、中空微小球、マイクロファイバー、マイクロチューブ、マイクロシリンダー、マイクロスケルトン、ならびに電池に適合する他のマイクロスコピックおよびナノスコピックな物体形状およびサイズなどの構造を含むことができる。多孔質フィラー粒子は、圧縮に抵抗するとともに多孔質内部も提供する、例えば多孔質セラミック材料などの非圧縮性材料、または硬質セラミックセルを有する多孔質材料を含むことができる。これらの多孔質の非圧縮性粒子は、電極のマトリクス中の電解質貯蔵体として使用されることができる。電極がその圧縮形態にあるとき、これらの粒子の多孔質に貯蔵されている電解質は、マトリクス電極のイオン抵抗を減少させるように作用することができる。
【００９９】
一態様によれば、電解質貯蔵体として作用するフィラー材料は、セラミック、ポリマー、金属、金属酸化物、または他の適合性材料から構成されることができる。フィラー粒子の量、サイズ、形状、および材料特性は、特定の用途および動作中に電池によって発生する圧力に合わせて調整されることができる。
【０１００】
一実施形態では、フィラー材料の圧縮率および多孔度は、用途および動作中に電池によって発生する圧力に合わせて調整されることができる。一例では、フィラー粒子は、動作中に電池によって加えられる圧力下では非圧縮性であり、フィラー粒子の内部に貯蔵された電解質の体積は、充電中および放電中にそれほど変化しない。他の実施形態では、フィラー材料は、電極マトリクスよりも圧縮性が低いため、フィラー粒子中の電解質体積は、非圧縮状態よりも圧縮状態の方が低いが、マトリクス中の電解質体積よりも大きく、それによってイオン伝導性を提供する。
【０１０１】
電解質貯蔵体として使用するために設計されたフィラー材料の多孔度は、電池動作中に粒子中の電解質の量を最大にするために高いことが好ましい。好ましくは、多孔度は、フィラー材料の７０体積％超、８０体積％超、さらには９０体積％超など、６０体積％超とすることができる。一態様によれば、フィラー材料の孔径は、イオン輸送を容易にするために、１０ｎｍよりも大きく、さらには５０ｎｍよりも大きいなど、一般に５ｎｍよりも大きくすることができる。
【０１０２】
一実施形態において、電解質貯蔵体を構成するために使用されるフィラー材料は、５０ＧＰａよりも大きく、さらには１００Ｇｐａよりも大きいなど、１０ＧＰａよりも大きいヤング率に応じた弾性を有する材料から構成されることができる。
【０１０３】
一実施形態では、互いに逆相関があるなど、膨張および／または収縮することができる一群のアノード構造１１０およびカソード構造１１２の部材を有する二次電池１０２は、二次電池の比較的高い面容量および／またはエネルギー密度と比較的高い放電率（例えば、レート性能によって測定されるような）との両方を同時に付与する点で相乗効果をもたらすことができる。例えば、二次電池１０２は、特定の態様では、カソード構造１１０の圧縮下でその多孔度を維持することが可能であり得る。いずれかの特定の理論に限定されることなく、二次電池１０２の放電／充電時の一群のカソード構造１１２の部材の膨張／収縮は、二次電池の放電が起こり得る速度を犠牲にすることなく、比較的高い面容量を提供するカソード構造１１２の使用を可能にすると考えられる。明確にするために、二次電池１０２の面容量は、提供されることができる単位幾何学的面積あたりの比較的高いカソード体積（すなわち、カソード活物質体積）に関連することができることに留意されたい。一般に、単位幾何学的面積あたりの比較的体積が高いカソードは、比較的高い面容量をもたらすであろう。しかしながら、長手方向に比較的大きい厚さを有するものなどの比較的体積が高いカソードを有する電池もまた、カソード表面ではなくカソードの内部に存在するより多くの量のカソード活物質により、より薄いカソードと比較して放電が減少する可能性がある。しかしながら、いかなる理論によっても限定されることなく、カソード構造１１２の膨張／収縮、および膨張／収縮とともに生じるカソード活物質層１３８の多孔度の変化により、比較的体積が高いカソード構造１１２によって観察されるかもしれない、いかなる減少も少なくとも部分的に補償する放電速度を可能にし得ると考えられる。すなわち、放電中のカソードの膨張およびカソード内の多孔度の増加により、カソードのさらに内部の領域においても電解質とカソード活物質との接触が容易となり、それによって放電速度の増加を容易にできると仮定される。したがって、本開示の態様は、比較的高い放電速度、したがって二次電池の高いレート性能を維持しながら、（カソード構造、アノード構造、およびセパレータの総体積に対して）比較的大きな体積のカソード活物質が提供されることを可能にし得る。
【０１０４】
例えば、一実施形態では、二次電池の面容量は、電池の一群のアノード構造の部材の対向表面積の中央値あたりの電池の容量として決定されてもよく、対向表面積は、積層方向においてアノードに直接隣接するカソード表面に面するアノード表面の一部の面積である。面容量は、ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の単位で測定されることができる。例えば、図１Ｄを参照すると、対向表面積ＯＡは、アノードの長さＬＡに沿った点１２６ａと１２６ｂとの間のアノード表面積の一部に高さＨＡを乗じたものとすることができ、点１２６ｂは、アノードの遠位端であり、点１２６ａは、対面するカソード１１２の遠位端を横切って位置するアノードの基部のすぐ手前の点であり、したがって、１２６ａおよび１２６ｂは、対向するカソード１１２の表面に直接面するアノードの表面領域の端部をマーキングしている。したがって、一実施形態では、二次電池の面容量は、０．１Ｃで少なくとも３ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池のエネルギー密度は、０．１Ｃで少なくとも５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池のエネルギー密度は、０．１Ｃで少なくとも８ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池のエネルギー密度は、０．１Ｃで少なくとも１０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池のエネルギー密度は、０．１Ｃで少なくとも１５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池のエネルギー密度は、０．１Ｃで少なくとも２０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池のエネルギー密度は、０．１Ｃで少なくとも２５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２である。例えば、一実施形態では、二次電池１０２のエネルギー密度は、０．１Ｃで３から５０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の範囲内である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池１０２のエネルギー密度は、０．１Ｃで５から２５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の範囲内である。さらなる例として、一実施形態では、二次電池１０２のエネルギー密度は、０．１Ｃで８から２０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の範囲内である。
【０１０５】
一実施形態では、二次電池１０２は、二次電池のレート性能に応じて定量化されることができるより高い放電速度を提供することができる。二次電池のレート性能は、百分率として表される、第２のＣレートにおける二次電池の容量に対する第１のＣレートにおける二次電池の容量の比を指す。例えば、レート性能は、容量１／容量２×１００にしたがって計算されることができ、容量１は、１ＣのＣレートなどの第１のＣレートでの放電のための容量であり、容量２は、Ｃ／１０のＣレートなどの第２のＣレートでの放電のための容量であり、特定の比Ｃｘ：Ｃｙについて計算された百分率として表すことができ、Ｃｘは第１のＣレートであり、Ｃｙは第２のＣレートである。特に、レート性能メトリックは、より低いレートと比較してより高いレートで放電されたときの二次電池の放電速度の効率の尺度とすることができる。明確にするために、実際には、二次電池の放電速度を増加させることは、より高い電流に対抗するために増大することができるインピーダンスおよび他の力の発生をもたらすことに留意されたい。したがって、レート性能は、放電速度の変化によって生じる容量の変化の尺度とすることができる。一実施形態では、二次電池は、少なくとも７５％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも８０％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも９０％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも９５％の１Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも７５％の２Ｃ：Ｃ／１０レートを提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも８０％の２Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも９０％の２Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも９５％の２Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも７５％の５Ｃ：Ｃ／１０レートを提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも８０％の５Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも９０％の５Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。さらなる例として、二次電池は、少なくとも９５％の５Ｃ：Ｃ／１０のレート性能を提供することが可能であり得る。
【０１０６】
一実施形態では、二次電池は、０．１Ｃで少なくとも３ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および少なくとも７５％の１Ｃ／０．１Ｃのレート性能を有する。例えば、一実施形態では、二次電池は、０．１Ｃで少なくとも５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および少なくとも８０％の１Ｃ／０．１Ｃ、さらには９５％などの少なくとも９０％のレート性能など、少なくとも７５％の１Ｃ／０．１Ｃのレート性能を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次電池は、０．１Ｃで少なくとも８ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および少なくとも８０％の１Ｃ／０．１Ｃ、さらには９５％などの少なくとも９０％のレート性能など、少なくとも７５％の１Ｃ／０．１Ｃのレート性能を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次電池は、０．１Ｃで少なくとも１０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および少なくとも８０％の１Ｃ／０．１Ｃ、さらには９５％などの少なくとも９０％のレート性能など、少なくとも７５％の１Ｃ／０．１Ｃのレート性能を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次電池は、０．１Ｃで少なくとも１５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および少なくとも８０％の１Ｃ／０．１Ｃ、さらには９５％などの少なくとも９０％のレート性能など、少なくとも７５％の１Ｃ／０．１Ｃのレート性能を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次電池は、０．１Ｃで少なくとも２０ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および少なくとも８０％の１Ｃ／０．１Ｃ、さらには９５％などの少なくとも９０％のレート性能など、少なくとも７５％の１Ｃ／０．１Ｃのレート性能を有することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次電池は、０．１Ｃで少なくとも２５ｍＡ・ｈ／ｃｍ２の面容量、および少なくとも８０％の１Ｃ／０．１Ｃ、さらには９５％などの少なくとも９０％のレート性能など、少なくとも７５％の１Ｃ／０．１Ｃのレート性能を有することができる。
【０１０７】
さらに他の実施形態では、特定の理論に限定されることなく、膨張／収縮カソード構造１１２を有する電極アセンブリ１０６は、カソード構造中のカソード活物質への電解質の移動および流れを増大させ、且つカソード構造１１２を有する二次電池１０２の高い放電速度を維持するのを助ける電解質ポンピング効果を提供することができると考えられる。明確にするために、特定の理論のいずれかに限定されることなく、二次電池１０２内の電解質が占める体積は、一群のカソードおよびアノード構造１１２、１１０の部材間の電解質が占める体積を含み、また、その多孔度から生じる、一群のアノード構造１１０の部材における細孔などの存在による任意の開放体積、および一群のカソード構造１１２の部材における開放体積も含むことに留意されたい。二次電池１０２が充電されるにつれて、一群のアノード構造１１０の部材を占める電解質の体積が減少するように、インターカレートされたおよび／または相互合金化されたキャリアイオンによって、一群のアノード構造１１０の部材におけるいかなる細孔が次第に充填される。さらにまた、このインターカレーションおよび／または相互合金化による一群のアノード構造１１０の部材のサイズの増大は、上述したように、一群のカソード構造１１２の部材を圧縮することができ、それによって、二次電池１０２が充電されているときにカソード構造１１２を占める電解質の体積が減少するようにカソード構造部材における開放細孔体積が減少する。逆に、二次電池１０２の放電は、キャリアイオンのデインターカレーションおよび／または脱合金化をもたらし、アノード構造内により多くの利用可能な体積を提供することができ、また、一群のカソード構造の部材の細孔／開放体積における電解質についての多孔度および利用可能な体積を増加させることができるカソード構造の膨張をもたらすことができる。すなわち、電解質は、放電状態における一群のカソード構造１１２の部材の細孔の体積Ｖ２よりも小さい、充電状態における一群のカソード構造１１２の部材の細孔の体積Ｖ１を占めることができる。説明として、いかなる理論によっても限定されることなく、充電状態と放電状態との間のサイクルにおける一群のカソード構造１１２の部材の（さらには一群のアノード構造における）電解質についての利用可能な体積の変化（Ｖ１とＶ２との間）は、電解質ポンピング効果を提供することができ、それによって、電解質は、サイクル中にカソード活物質層１３８の細孔内およびその周りに攪拌および／または「ポンピング」されると考えられる。したがって、カソード活物質層１３８の細孔内およびその周りへの電解質の「ポンピング」は、電解質をカソード活物質と接触させることができ、放電プロセス中の電解質とカソード活物質との接触の増加によってカソード活物質層の放電速度を高めることができる。放電状態における一群のカソード構造１１２の部材の細孔の体積Ｖ２は、放電状態におけるカソード活物質層１３８の多孔度に関連することができ、充電状態における一群のカソード構造１１２の部材の細孔の体積Ｖ１は、充電状態におけるカソード活物質層１３８の多孔度に関連することができる。一実施形態では、充電状態における体積に対する放電状態における電解質に利用可能なカソード活物質層１３８の体積の比Ｖ２：Ｖ１は、少なくとも１．１：１とすることができる。例えば、一実施形態では、比Ｖ２：Ｖ１は、少なくとも１．５：１とすることができる。例えば、一実施形態では、比Ｖ２：Ｖ１は、少なくとも２：１とすることができる。例えば、一実施形態では、比Ｖ２：Ｖ１は、少なくとも５：１とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、比Ｖ２：Ｖ１は、少なくとも１０：１とすることができる。またさらなる例として、一実施形態では、比Ｖ２：Ｖ１は、少なくとも１５：１とすることができる。例えば、比Ｖ２対Ｖ１は、１．５：１から２０：１、さらには３：１から１５：１など、１．１：１から３０：１の範囲内とすることができる。さらに他の実施形態では、充電状態および／または放電状態のうちの１つ以上における所定の細孔体積を促進するために、多孔質フィラー粒子もまた提供されることができる。
【０１０８】
さらに他の実施形態では、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の形成方法が提供されることができる。一態様によれば、形成方法は、一群のアノード構造１１０の部材が膨張するように二次電池１０２が充電され、その結果、膨張するアノード構造１１０が一群のカソード構造１１２の部材を圧縮する少なくとも１つの初期形成充電ステップを備えることができる。一般的に言えば、形成段階は、二次電池がその定格容量まで充電されることができるように、内部構造および形態を再配置および／または最適化する条件下で行われる１つ以上の初期充電ステップを含むことができる。例えば、形成段階は、例えば二次電池のインピーダンスを最小化し且つ電解質と電極との間の接触を最適化するために、慎重に制御された電流、温度および持続時間の条件下で行われる１つ以上の充電ステップを含むことができる。一実施形態では、形成段階中に、一群のアノード構造１１０の部材は、カソード活物質の圧縮性層１３８を初期形成段階前のカソード活物質層１３８の元のサイズよりも小さいサイズに圧縮することができる。したがって、初期形成段階は、一群のカソード構造の部材のカソード活物質層１３８中のカソード活物質の所定のサイズ、断面積および／または体積、ならびに所定の密度、多孔度、および／または体積％を有する一群のカソード構造１１２の部材のインサイチュ形成を提供することができる。一実施形態では、初期形成段階は、断面積が初期形成ステップ前の初期断面積Ｃｉから初期断面積Ｃｉの９５％未満である初期形成段階後の形成後断面積Ｃｆまで減少するように、一群のカソード構造１１２のサブセットを圧縮する。さらなる例として、一実施形態では、初期形成段階は、断面積が初期形成段階前の初期断面積Ｃｉから初期断面積Ｃｉの９０％未満である初期形成段階後の形成後断面積Ｃｆまで減少するように、一群のカソード構造１１２のサブセットを圧縮する。さらなる例として、一実施形態では、初期形成段階は、断面積が初期形成段階前の初期断面積Ｃｉから初期断面積Ｃｉの８０％未満である初期形成段階後の形成後断面積Ｃｆまで減少するように、一群のカソード構造１１２のサブセットを圧縮する。さらなる例として、一実施形態では、初期形成段階は、断面積が初期形成段階前の初期断面積Ｃｉから初期断面積Ｃｉの７０％未満である初期形成段階後の形成後断面積Ｃｆまで減少するように、一群のカソード構造１１２のサブセットを圧縮することができる。一般に、成形後断面積Ｃｆは、初期断面積Ｃｉの少なくとも２５％であろう。例えば、初期形成ステップは、一群のカソード構造１１２のサブセットを、Ｃｉの３０％から８０％の範囲内、さらにはＣｉの４０％から６０％の範囲内など、Ｃｉの２５％から９５％の範囲内の断面積Ｃｆに圧縮することができる。さらにまた、一実施形態によれば、ＭＡＣ（例えば、２つ以上のカソード部材についての断面積の中央値）、ＭＬＣ（例えば、カソード部材の異なる長手方向の長さにおける断面積の中央値）、および／またはＭＯＣ（例えば、ＭＡｃおよびＭＬｃの中央値）にしたがって測定される中央断面積は、上述したように、初期形成中の一群のカソード構造のサブセットの圧縮の程度を判定するために使用されることができ、上記Ｃｉの％としてのＣｆの範囲と同様および／または同じである形成前の中央断面積の％として形成後の中央断面積を呈することができる。
【０１０９】
また、形成段階は、一群のアノード構造の部材のサイズの増加をもたらすことができる。例えば、一群のアノード構造のサブセットの初期断面積Ａｉは、少なくとも１．３：１、さらには少なくとも１．５：１など、少なくとも１．１：１であるＡｆ：Ａｉの比を提供する形成後断面積Ａｆまで増加することができる。例えば、比Ａｆ：Ａｉは、少なくとも２：１とすることができ、さらには少なくとも４：１、さらには少なくとも５：１など、少なくとも３：１とすることができる。例えば、初期形成ステップ前の一群のカソード構造のサブセットの断面積Ｃｉは、１０００μｍ２から５×１０６μｍ２、さらには１５００μｍ２から３×１０６μｍ２など、８００μｍ２から８×１０６μｍ２の範囲内とすることができる。対照的に、初期形成ステップ後の一群のカソード構造のサブセットの断面積Ｃｆは、４０００μｍ２から５．０５×１０６μｍ２、さらには５００μｍ２から３×１０６など、３５００μｍ２から８×１０６μｍ２の範囲内とすることができる。さらにまた、一実施形態によれば、ＭＡＡ（例えば、２つ以上のアノード部材についての断面積の中央値）、ＭＬＡ（例えば、アノード部材の異なる長手方向の長さにおける断面積の中央値）、および／またはＭＯＡ（例えば、ＭＡＡおよびＭＬＡの中央値）にしたがって測定される中央断面積は、上述したように、初期形成段階中の一群のアノード構造のサブセットの膨張の程度を判定するために使用されることができ、上記のようにＡｉに対するＡｆの比についての範囲と同様および／または同じである形成前の中央断面積の％として形成後の中央断面積を呈することができる。
【０１１０】
さらに他の実施形態では、初期形成段階は、二次電池１０２を充電してカソード活物質層１３８を圧縮してその多孔度を減少させること、および／またはカソード活物質および／または（例えば、カソード活物質層を緻密化するための）フィラーの粒子が占めるカソード活物質層１３８の体積％を増加させることを備えることができる。一例として、一実施形態では、初期形成段階前のカソード活物質層１３８中の粒子の体積％は、３０％以下、さらには２５％以下など、５０％以下とすることができる。対照的に、初期形成段階後のカソード活物質層１３８中の粒子の体積％は、少なくとも７５％などの少なくとも６０％、さらには少なくとも９５％などの少なくとも８５％とすることができる。
【０１１１】
さらに他の実施形態によれば、初期形成段階は、微孔質セパレータが一群のカソード構造およびアノード構造の部材に少なくとも部分的に接着する圧力で、一群のアノード構造１１０の部材がカソード構造１１２および／またはアノード構造に対して微多孔質セパレータ１３０を膨張および圧縮するように二次電池１０２を充電することを備えることができる。すなわち、微孔質セパレータ１３０が、少なくとも部分的に可塑化および／またはそうでなければ一群のカソード構造１１２および／またはアノード構造１１０の部材に接着することができるポリマーまたは他の材料を含む場合、部材に対する微孔質セパレータ１３０の圧縮により、セパレータと部材とを互いに少なくとも部分的に接着させることができる。一実施形態では、カソード構造部材および／またはアノード構造部材への微孔質セパレータの少なくとも部分的な接着は、二次電池１０２の放電時にカソード構造部材を膨張させることができる。明確にするために、二次電池の充電は、一群のアノード構造１１０の部材を膨張させ、この膨張はまた、アノード構造部材に隣接する弾性微孔質セパレータ１３０の部分を伸張させることができることに留意されたい。さらにまた、二次電池１０２の放電中に一群のアノード構造１１０の部材が収縮すると、弾性微孔質セパレータもまた、一群のアノード構造部材１１０の収縮プロファイルと実質的に一致するなど、より弛緩した状態に収縮することができる。しかしながら、セパレータ１３０が少なくとも部分的に部材に接着しているため、セパレータの収縮はまた、微孔質セパレータに少なくとも部分的に接着している一群のカソード構造１１２の部材の表面を引っ張る力を加え、それによって部材のサイズが膨張する。すなわち、一群のカソード構造１１２の部材および／またはアノード構造１１０へセパレータ１３０が少なくとも部分的な接着することで、例えば、一群のアノード構造部材１１０のサイズの収縮と逆相関があるように一群のカソード構造１１２のサイズが膨張するように、二次電池１０２の放電中に一群のカソード構造部材１１２を一群のアノード構造１１０の部材の収縮と協調して膨張させることができる。一実施形態では、初期形成段階は、二次電池１０２のサイクル中にカソード活物質層１３８がセパレータの撓みおよび／または収縮に伴って膨張および／または収縮するように、カソード構造１１２のカソード活物質層１３８の接触表面におけるポリマーマトリクス材料およびアノード構造１１０の接触表面と、微孔質セパレータ１３０の表面における微孔質セパレータのポリマー材料を少なくとも部分的に融合させるのに十分な圧力で、一群のアノード構造１１０の部材が一群のカソード構造１１２の部材に対して微孔質セパレータ１３０を膨張および圧縮するように二次電池１０２を充電することを備える。
【０１１２】
一実施形態では、初期形成段階は、一群のアノード構造の部材が膨張し、少なくとも１，０００ｐｓｉの圧力で一群のカソード構造および／またはアノード構造の部材に対して微孔質セパレータ１３０を圧縮する圧力を加えるように、二次電池を充電することを備える。他の実施形態では、微孔質セパレータは、初期形成段階中に少なくとも３，０００ｐｓｉの圧力で一群のカソード構造および／または一群のアノード構造の部材に対して圧縮される。さらに他の実施形態では、微孔質セパレータは、初期形成段階中に少なくとも５，０００ｐｓｉの圧力で一群のカソード構造および／またはアノード構造の部材に対して圧縮される。さらに他の実施形態では、微孔質セパレータは、初期形成段階中に少なくとも１０，０００ｐｓｉの圧力で一群のカソード構造および／またはアノード構造の部材に対して圧縮される。
【０１１３】
圧縮性カソード構造１１２を有する、二次電池１０２およびその構成要素などのエネルギー貯蔵装置１００の実施形態を、以下でさらに詳細に説明する。
【０１１４】
電極アセンブリ
再び図１Ａ〜図１Ｂを参照すると、一実施形態では、交互に噛み合う電極アセンブリ１０６は、一群のアノード構造１１０と、一群のカソード構造１１２と、アノード構造１１０をカソード構造１１２から電気的に絶縁する電気絶縁性微孔質セパレータ１３０とを含む。一実施形態では、アノード構造１１０は、図７に示す実施形態に示すように、アノード活物質層１３２と、アノード活物質層１３２を支持するアノードバックボーン１３４と、イオンを通過させることができるイオン多孔質集電体とすることができるアノード集電体１３６とを含む。同様に、一実施形態では、カソード構造１１２は、例えば図７に示す実施形態に示すように、カソード活物質層１３８と、カソード集電体１４０と、カソード集電体１４０および／またはカソード活物質層１３８のうちの１つ以上を支持するカソードバックボーン１４１とを含む。電気絶縁性微孔質セパレータ１３０は、充電および／または放電プロセス中にキャリアイオンを通過させ、電極アセンブリ１０６内のアノード構造１１０とカソード構造１１２との間を移動させることを可能にする。さらにまた、アノードおよびカソード構造１１０および１１２は、それぞれ、本明細書に記載の特定の実施形態および構造に限定されるものではなく、本明細書に具体的に記載したもの以外の他の構成、構造、および／または材料もまた、アノード構造１１０およびカソード構造１１２を形成するために提供されることができることが理解されるべきである。例えば、アノードおよび／またはカソード構造１１０、１１２は、バックボーンを含むアノードおよび／またはカソード構造１１０、１１２の領域が代わりにアノード活物質および／またはカソード活物質からなる場合のように、構造がアノードおよび／またはカソードバックボーン１３４、１４１が実質的に存在しない形態で提供されることができる。
【０１１５】
図１Ａ〜図１Ｂに示す実施形態によれば、一群のアノード構造１１０および一群のカソード構造１１２の部材は、それぞれ、交互に並んで配置され、交互配列の方向は、積層方向Ｄに対応する。この実施形態にかかる電極アセンブリ１０６は、さらに、互いに垂直な長手方向、横方向、および垂直軸を含み、長手方向軸ＡＥＡは、一群の電極および対向電極構造の部材の積層方向Ｄにほぼ対応するかまたは平行である。図１Ａの実施形態に示すように、長手方向軸ＡＥＡは、Ｙ軸に対応するように描かれ、横軸は、Ｘ軸に対応するように描かれ、垂直軸は、Ｚ軸に対応するように描かれている。
【０１１６】
さらに、電極アセンブリ１０６は、長手方向において（すなわち、ｙ軸に沿って）測定される最大幅ＷＥＡ、側面によって境界が定められ且つ横方向において（すなわち、ｘ軸に沿って）測定される最大長さＬＥＡ、および側面によって境界を定められ且つ垂直方向において（すなわち、ｚ軸に沿って）測定される最大高さＨＥＡを有する。最大幅ＷＥＡは、長手方向において電極アセンブリの幅が最も広くなる、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８の対向点から測定したときの電極アセンブリ１０６の最大幅に対応すると理解されることができる。例えば、図１Ａの電極アセンブリ１０６の実施形態を参照すると、最大幅ＷＥＡは、長手方向において測定したときのアセンブリ１０６の幅に単純に対応すると理解されることができる。しかしながら、図５Ｈに示す電極アセンブリ１０６の実施形態を参照すると、最大幅ＷＥＡは、電極アセンブリ１０６が狭いほうの対向点３０１ａ、３０１ｂから測定したときの幅とは対照的に、電極アセンブリが長手方向において最も広くなる２つの対向点３００ａ、３００ｂから測定したときの電極アセンブリの幅に対応することがわかる。同様に、最大長さＬＥＡは、電極アセンブリが横方向において最も長くなる電極アセンブリ１０６の側面１４２の対向点から測定したときの電極アセンブリの最大長さに対応すると理解されることができる。再び図１Ａの実施形態を参照すると、最大長さＬＥＡは、単に電極アセンブリ１０６の長さとして理解されることができるが、図５Ｈに示す実施形態では、最大長さＬＥＡは、電極アセンブリが短いほうの対向点３０３ａ、３０３ｂから測定したときの長さとは対照的に、電極アセンブリが横方向において最も長くなる２つの対向点３０２ａ、３０２ｂから測定したときの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る電極アセンブリの側面１４３の対向点から測定したときの電極アセンブリの最大高さに対応すると理解されることができる。すなわち、図１Ａに示す実施形態では、最大高さＨＥＡは、単に電極アセンブリの高さである。図５Ｈに示される実施形態には具体的に示されていないが、電極アセンブリが長手方向および横方向のうちの１つ以上を横切る点で異なる高さを有する場合、電極アセンブリの最大高さＨＥＡは、最大幅ＷＥＡおよび最大長さＬＥＡについて同様に説明されるように、電極アセンブリが短いほうの対向点から測定したときの高さとは対照的に、電極アセンブリが垂直方向において最も高くなる２つの対向点から測定したときの電極アセンブリの高さに対応すると理解される。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、エネルギー貯蔵装置１００およびその意図される用途に応じて変わり得る。例えば、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、従来の二次電池の典型的な寸法である最大長さＬＥＡ、幅ＷＥＡ、および高さＨＥＡを含むことができる。さらなる例として、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、薄膜電池の典型的な寸法である最大長さＬＥＡ、幅ＷＥＡ、および高さＨＥＡを含むことができる。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、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／または長手方向軸（Ｙ軸）に沿った最大幅ＷＥＡを有する電極アセンブリ１０６を提供するように選択される。例えば、図１Ａに示す実施形態では、寸法ＬＥＡ、ＷＥＡ、およびＨＥＡは、電極構造の積層方向Ｄと直交する横軸（Ｘ軸）に沿って、ならびに電極構造の積層方向Ｄと一致する長手方向軸（Ｙ軸）に沿って最大寸法を有する電極アセンブリ１０６を提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よりも大きくすることができる。例えば、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも２：１とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも５：１とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも１０：１とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも１５：１とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、最大高さＨＥＡに対する最大長さＬＥＡの比は、少なくとも２０：１とすることができる。異なる寸法の比により、活物質の量を最大化するようにエネルギー貯蔵装置内の最適な構成が可能となり、それによってエネルギー密度が増加する。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、最大幅ＷＥＡは、最大高さＨＥＡよりも大きい電極アセンブリ１０６の幅を提供するように選択されることができる。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とすることができる。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とすることができる。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とすることができる。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とすることができる。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とすることができる。
【０１１９】
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、最適な構成を提供する所定の範囲内にあるように選択されることができる。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から５：１の範囲内とすることができる。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から３：１の範囲内とすることができる。さらに他の例として、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から２：１の範囲内とすることができる。
【０１２０】
図１Ａに示される実施形態では、電極アセンブリ１０６は、第１の長手方向端面１１６と、長手方向軸ＡＥＡに沿って第１の長手方向端面１１６から分離された反対側の第２の長手方向端面１１８とを有する。電極アセンブリ１０６は、長手方向軸ＡＥＡを少なくとも部分的に囲み、且つ第１および第２の長手方向端面１１６、１１８を接続する側面１４２をさらに備える。一実施形態では、最大幅ＷＥＡは、第１の長手方向端面１１６から第２の長手方向端面１１８までを測定したときの長手方向軸ＡＥＡに沿った寸法である。同様に、最大長さＬＥＡは、側面１４２によって境界を定められることができ、一実施形態では、長手方向軸に対して直交する横軸に沿って側面１４２の対向する第１および第２の領域１４４、１４６から測定される寸法とすることができる。一実施形態では、最大高さＨＥＡは、側面１４２によって境界を定められることができ、長手方向軸に対して直交する垂直軸に沿って側面１４２の対向する第１および第２の領域１４８、１５０から測定されることができる。
【０１２１】
明確にするために、図１Ａに示す実施形態では、４つのアノード構造１１０および４つのカソード構造１１２のみが示されている。例えば、一群のアノード構造１１０およびカソード構造１１２の部材の交互配列は、それぞれ、エネルギー貯蔵装置１００およびその意図される用途に応じて、各一群について任意の数の部材を含むことができ、一群のアノード構造１１０およびカソード構造１１２の部材の交互配列は、例えば、図１Ａに示されるように、互いに噛合されることができる。さらなる例として、一実施形態では、交互配列が積層方向Ｄに沿って終端するときを除いて、一群のアノード構造１１０の各部材は、一群のカソード構造１１２の２つの部材間に存在してもよい。さらなる例として、一実施形態では、交互配列が積層方向Ｄに沿って終端するときを除いて、一群のカソード構造１１２の各部材は、一群のアノード構造１１０の２つの部材の間に存在してもよい。さらなる例として、一実施形態では、より一般的に述べると、一群のアノード構造１１０および一群のカソード構造１１２は、それぞれ、Ｎ個の部材を有し、Ｎ−１個のアノード構造部材１１０のそれぞれは、２つのカソード構造部材１１２、１２４の間にあり、Ｎ−１個のカソード構造部材１１２のそれぞれは、２つのアノード構造部材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、一群のアノードおよび／またはカソードの部材は、バックプレーン内の部材の幾何学的フットプリント（すなわち、投影）の２倍よりも大きい表面積（多孔度を無視）を有するように、仮想バックプレーン（例えば、アノードアセンブリの表面と実質的に一致する平面）から十分に延びている。特定の実施形態では、仮想バックプレーン内の幾何学的フットプリントに対する非層状（すなわち、３次元）のアノードおよび／またはカソード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、またはさらには少なくとも約５００とすることができる。しかしながら、一般には、この比は、約２から約１０００の間である。そのような一実施形態では、一群のアノードの部材は、本質的に非層状である。さらなる例として、そのような一実施形態では、一群のカソードの部材は、本質的に非層状である。さらなる例として、そのような一実施形態では、一群のアノードの部材および一群のカソードの部材は、本質的に非層状である。
【０１２２】
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が終端する長手方向端部１１７、１１９を有する。一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６におけるアノード構造１１０およびカソード構造１１２の交互配列は、それぞれ、長手方向における電極アセンブリ１０６の各端部１１７、１１９にアノード構造１１０を有する、または長手方向における電極アセンブリ１０６の各端部１１７、１１９にカソード構造１１２を有するなど、長手方向に沿って対称的に終端する。他の実施形態では、アノード構造１１０およびカソード構造１１２の交互配列は、長手方向軸ＡＥＡの一方の端部１１７にアノード構造１１０を、且つ長手方向軸ＡＥＡの他方の端部１１９にカソード構造１１２を有するなど、長手方向に沿って非対称的に終端してもよい。さらに他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つ以上の端部１１７、１１９において、アノード構造１１０および／またはカソード構造１１２のうちの１つ以上のサブ構造で終端してもよい。一例として、一実施形態によれば、アノード構造１１０およびカソード構造１１２の交互配列は、アノードバックボーン１３４、カソードバックボーン１４１、アノード集電体１３６、カソード集電体１４０、アノード活物質層１３２、カソード活物質層１３８などを含むアノード構造１１０およびカソード構造１１２の１つ以上のサブ構造で終端することができ、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の各長手方向端部１１７、１１９における構造は、同じ（対称的）であっても異なって（非対称的）いてもよい。電極アセンブリ１０６の長手方向終端部１１７、１１９は、電極アセンブリ１０６の全体的な増大を制約するために、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６によって接触される第１および第２の長手方向端面１１６、１１８を備えることができる。
【０１２３】
さらに他の実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、電極および／または対向電極構造１１０、１１２を負荷および／または電圧供給源（図示せず）に電気的に接続するために使用されることができる１つ以上の電極および／または対向電極タブ１９０、１９２（例えば、図９を参照）と接触することができる第１および第２の横方向端部１４５、１４７（例えば、図１Ａを参照）を有する。例えば、電極アセンブリ１０６は、各アノード構造１１０が接続されることができ、且つ一群の電極構造１１０の各部材からの電流をプールすることができる電極バス１９４（例えば、図１Ａを参照）を含むことができる。同様に、電極アセンブリ１０６は、各カソード構造１１２が接続されることができ、且つ一群のカソード構造１１２の各部材からの電流をプールするカソードバス１９６を含むことができる。アノードおよび／またはカソードバス１９４、１９６は、それぞれ、方向Ｄにおいて測定される長さを有し、交互に噛み合う一連のアノード構造１１０、１１２のほぼ全長にわたって延びている。図９に示す実施形態では、アノードタブ１９０および／またはカソードタブ１９２は、アノードおよび／またはカソードバス１９４、１９６と電気的に接続し、且つそのほぼ全長にわたって延びるアノードタブ延長部１９１、１９３を含む。あるいは、アノードおよび／またはカソードタブ１９０、１９２は、タブ延長部１９１、１９３を必要とせずに、アノードおよび／またはカソードバス１９４、１９６、例えばバス１９４、１９６の長さに沿ったその端部または中間位置に直接接続することができる。したがって、一実施形態では、アノードおよび／またはカソードバス１９４、１９６は、横方向における電極アセンブリ１０６の終端部１４５、１４７の少なくとも一部を形成し、負荷および／または電圧供給源（図示せず）への電気的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。さらにまた、他の実施形態では、電極アセンブリ１０６は、垂直（Ｚ）軸に沿って配置された第１および第２の終端部１４９、１５３を含む。例えば、一実施形態によれば、各アノード構造１１０および／またはカソード構造１１２は、図１Ａに示されるように、セパレータ材料の頂部および底部コーティングを備え、コーティングは、垂直方向における電極アセンブリ１０６の終端部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ることができる終端部１４９、１５３は、垂直方向における増大を抑制するために第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０と接触して配置されることができる垂直軸に沿って側面１４２の第１および第２の表面領域１４８、１５０を含むことができる。
【０１２４】
一般に、電極アセンブリ１０６は、平面、共平面、または非平面である長手方向端面１１６、１１８を含むことができる。例えば、一実施形態では、対向する長手方向端面１１６、１１８は、凸状とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、対向する長手方向端面１１６、１１８は、凹状とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、対向する長手方向端面１１６、１１８は、略平面である。特定の実施形態では、電極アセンブリ１０６は、平面上に投影したときに任意の範囲の２次元形状を有する対向する長手方向端面１１６、１１８を含むことができる。例えば、長手方向端面１１６、１１８は、滑らかな湾曲形状（例えば、円形、楕円形、双曲線状、または放物線状）を独立して有してもよく、それらは、一連の線および頂点（例えば、多角形）を独立して含んでもよく、または、それらは、滑らかな湾曲形状を独立して含み且つ１つ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、双曲線状、または放物線状の断面形状を有してもよい）、または、側面１４２は、頂点で接続された２つ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、円筒形、楕円形円筒形、放物線形円筒形、または双曲線形円筒形の形状を有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、平行四辺形である同じサイズおよび形状の対向する長手方向端面１１６、１１８および側面１４２（すなわち、対向する長手方向端面１１６および１１８の間に延びる面）を有する角柱形状を有してもよい。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、三角柱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長手方向端面１１６および１１８ならびに２つの長手方向端部間に延在する３つの平行四辺形（例えば、矩形）からなる側面１４２を有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、直角柱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長手方向端面１１６および１１８、ならびに４つの平行四辺形（例えば、矩形）面を含む側面１４２を有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、五角柱、六角柱などに対応する形状を有し、電極アセンブリ１０６は、それぞれ２つの五角形、六角形などの対向する長手方向端面１１６および１１８、ならびにそれぞれ５個、６個などの平行四辺形（例えば、矩形）面を含む側面を有する。
【０１２５】
ここで図５Ａ〜図５Ｈを参照すると、電極アセンブリ１０６のいくつかの例示的な幾何学的形状が概略的に示されている。より具体的には、図５Ａでは、電極アセンブリ１０６は、長手方向軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１および第２の長手方向端面１１６、１１８と、長手方向軸ＡＥＡの周りの長手方向端面１１６、１１８を接続する３つの矩形面を含む側面１４２とを有する三角柱形状を有する。図５Ｂでは、電極アセンブリ１０６は、長手方向軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１および第２の平行四辺形の長手方向端面１１６、１１８と、２つの長手方向端面１１６、１１８を接続し且つ長手方向軸ＡＥＡを囲む４つの平行四辺形の形状面を含む側面１４２とを有する直方体形状を有する。図５Ｃでは、電極アセンブリ１０６は、長手方向軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１および第２の矩形の長手方向端面１１６、１１８と、２つの長手方向端面１１６、１１８を接続し且つ長手方向軸ＡＥＡを囲む４つの矩形面を含む側面１４２とを有する矩形柱状形状を有する。図５Ｄでは、電極アセンブリ１０６は、長手方向軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１および第２の五角形の長手方向端面１１６、１１８と、２つの長手方向端面１１６、１１８を接続し且つ長手方向軸ＡＥＡを囲む５つの矩形面を含む側面１４２とを有する五角柱状形状を有する。図５Ｅでは、電極アセンブリ１０６は、長手方向軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１および第２の六角形の長手方向端面１１６、１１８と、２つの長手方向端面１１６、１１８を接続し且つ長手方向軸ＡＥＡを囲む６つの矩形面を含む側面１４２とを有する六角柱状形状を有する。図５Ｆでは、電極アセンブリは、長手方向軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１および第２の正方形端面１１６、１１８と、２つの長手方向端面１１６、１１８を接続し且つ長手方向軸ＡＥＡを囲む４つの台形面を含む側面１４２とを有する四角錐台形状を有し、台形面は、長手方向軸に沿って、第１の表面１１６におけるより大きな寸法から第２の表面１１８におけるより小さな寸法まで寸法が次第に細くなり、第２の表面の寸法は、第１の表面の寸法よりも小さい。図５Ｇでは、電極アセンブリは、長手方向軸ＡＥＡに沿って分離された対向する第１および第２の正方形端面１１６、１１８と、２つの長手方向端面１１６、１１８を接続し且つ長手方向軸ＡＥＡを囲む５つの台形面を含む側面１４２とを有する五角錐台形状を有し、台形面は、長手方向軸に沿って、第１の表面１１６におけるより大きな寸法から第２の表面１１８におけるより小さな寸法まで寸法が次第に細くなり、第２の表面の寸法は、第１の表面の寸法よりも小さい。図５Ｈでは、電極アセンブリ１０６は、長手方向軸上で電極アセンブリ１０６の第１の長さから中央に向かって、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９における第２の長さまで減少する長さを有する電極および対向電極構造１１０、１１２によって、長手方向においてピラミッド形状を有する。
【０１２６】
電極制約部
一実施形態では、例えば図１Ａ〜図１Ｂに示すように、電極アセンブリ１０６の全体的な巨視的増大を抑制する一組の電極制約部１０８が設けられている。一組の電極制約部１０８は、電極アセンブリ１０６の膨張および変形を低減し、それによって一組の電極制約部１０８を有するエネルギー貯蔵装置１００の信頼性およびサイクル寿命を改善などのために、１つ以上の寸法に沿った電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができる。上述したように、特定の理論のいずれかに限定されることなく、二次電池１０２の充電および／または放電中にアノード構造１１０とカソード構造１１２との間を移動するキャリアイオンは、アノード活物質に挿入されることができ、アノード活物質および／またはアノード構造１１０を膨張させると考えられる。アノード構造１１０のこの膨張は、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故障の可能性を増大させることができる。一例では、エネルギー貯蔵装置１００のサイクル中のアノード活物質層１３２の過度の膨潤および／または膨張および収縮により、アノード活物質の断片がアノード活物質層１３２から剥離および／または層間剥離する可能性があり、それによってエネルギー貯蔵装置１００の効率およびサイクル寿命が損なわれる。さらに他の例では、アノード活物質層１３２の過度の膨潤および／または膨張および収縮により、アノード活物質が電気絶縁性微孔質セパレータ１３０を破り、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故障を引き起こす可能性がある。したがって、一組の電極制約部１０８は、充電状態と放電状態との間のサイクルに伴って起こり得るこの膨潤または増大を抑制して、エネルギー貯蔵装置１００の信頼性、効率、および／またはサイクル寿命を改善する。
【０１２７】
一実施形態によれば、一組の電極制約部１０８は、電極アセンブリ１０６の長手方向軸（例えば、図１Ａ〜図１ＢのＹ軸）に沿った増大および／または膨潤を抑制するための一次増大制約システム１５１を含む。他の実施形態では、一組の電極制約部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制約システム１５２を含むことができる。さらに他の実施形態では、一組の電極制約部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約システム１５５を含むことができる。一実施形態では、一組の電極制約部１０８は、それぞれ、長手方向軸および垂直軸（例えば、Ｙ軸およびＺ軸）に沿って、さらには長手方向軸、垂直軸および横軸（例えば、Ｙ軸、Ｚ軸およびＸ軸）の全てに同時に沿ってなど、１つ以上の方向への増大を同時に抑制するように協働する、一次増大および二次増大制約システム１５１、１５２、さらには三次増大制約システム１５５を含む。例えば、一次増大制約システム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に沿って起こり得る増大を抑制することができるとともに、二次増大制約システム１５２は、電極アセンブリ１０６の垂直方向における座屈または他の変形を防止するために、垂直軸に沿って起こり得る膨潤および増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、そうでなければ一次増大制約システム１５１によって課される増大の抑制によって悪化するであろう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。三次増大制約システム１５５はまた、必要に応じて、サイクルプロセス中に起こり得る横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。すなわち、一実施形態によれば、一次増大制約システム１５１および二次増大制約システム１５２、ならびに必要に応じて三次増大制約システム１５５は、それぞれ、協働して電極アセンブリ１０６の多次元増大を抑制するようにともに動作することができる。
【０１２８】
図６Ａ〜図６Ｂを参照すると、電極アセンブリ１０６についての一次増大制約システム１５１および二次増大制約システム１５２を有する一組の電極制約部１０８の実施形態が示されている。図６Ａは、結果として生じる２−Ｄ断面が垂直軸（Ｚ軸）および長手方向軸（Ｙ）で示されるように、長手方向軸（Ｙ軸）に沿って切り取られた図１の電極アセンブリ１０６の断面を示している。図６Ｂは、結果として生じる２−Ｄ断面が垂直軸（Ｚ軸）および横軸（Ｘ）で示されるように、横軸（Ｘ軸）に沿って取られた図１の電極アセンブリ１０６の断面を示している。図６Ａに示すように、一次増大制約システム１５１は、一般に、長手方向（Ｙ軸）に沿って互いに分離された第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６をそれぞれ備えることができる。例えば、一実施形態では、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６は、それぞれ、電極アセンブリ１０６の第１の長手方向端面１１６を少なくとも部分的にまたはさらには全体的に覆う第１の一次増大制約部１５４と、電極アセンブリ１０６の第２の長手方向端面１１８を少なくとも部分的にまたはさらには全体的に覆う第２の一次増大制約部１５６とを含む。さらに他のバージョンでは、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの１つ以上は、一次増大制約部のうちの１つ以上が電極アセンブリ１０６の内部構造を含むなどの場合には、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９の内側にあってもよい。一次増大制約システム１５１は、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６を接続し、且つ長手方向に平行な主軸を有することができる少なくとも１つの一次接続部材１６２をさらに含むことができる。例えば、一次増大制約システム１５１は、実施形態に示すように垂直軸（Ｚ軸）に沿ってなど、長手方向軸に対して直交する軸に沿って互いに分離された第１および第２の一次接続部材１６２、１６４をそれぞれ含むことができる。第１および第２の一次接続部材１６２、１６４は、それぞれ、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６をそれぞれ互いに接続し、且つ電極アセンブリ１０６の長手方向軸に沿った増大を抑制するように、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６をそれぞれ互いに緊張状態に維持するように機能することができる。
【０１２９】
一実施形態によれば、一次増大制約システム１５１を含む一組の電極制約部１０８は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向（すなわち、電極積層方向Ｄ）への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。
【０１３０】
さらに他の実施形態では、一次増大制約システム１５１を含む一組の電極制約部１０８は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、２０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。
【０１３１】
さらに他の実施形態では、一次増大制約システム１５１を含む一組の電極制約部１０８は、二次電池の５回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。
【０１３２】
さらに他の実施形態では、一次増大制約システム１５１を含む一組の電極制約部１０８は、二次電池のサイクルあたりの長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる長手方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の長手方向への増大を抑制することができる。
【０１３３】
充電状態とは、その定格容量の少なくとも８０％などのその定格容量の少なくとも７５％、さらにはその定格容量の少なくとも９５％などのその定格容量の少なくとも９０％、さらにはその定格容量の１００％まで二次電池１０２が充電されることを意味する。放電状態とは、その定格容量の２０％未満などのその定格容量の２５％未満、さらには５％未満などの１０％未満、さらにはその定格容量の０％まで二次電池１０２が放電されることを意味する。さらにまた、二次電池１０２の実際の容量は、経時的におよび電池が経たサイクル数とともに変化し得ることに留意されたい。すなわち、二次電池１０２は、その定格容量に近い実測容量を最初に呈することがあるが、電池の実際の容量は、時間とともに減少し、二次電池１０２は、実際の容量が充電状態から放電状態に移行する際に測定される定格容量の８０％を下回ると、その寿命であると考えられる。
【０１３４】
図６Ａおよび図６Ｂにさらに示されるように、一組の電極制約部１０８は、示された実施形態では垂直軸（Ｚ軸）に沿ってなど、長手方向に直交する第２の方向に沿って互いに分離された第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ一般に含むことができる二次増大制約システム１５２をさらに含むことができる。例えば、一実施形態では、第１の二次増大制約部１５８は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の第１の領域１４８を少なくとも部分的に横切って延び、第２の二次増大制約部１６０は、第１の領域１４８に対向する電極アセンブリ１０６の側面１４２の第２の領域１５０を少なくとも部分的に横切って延びる。さらに他のバージョンでは、第１および第２の二次増大制約部１５４、１５６のうちの１つ以上は、二次増大制約部のうちの１つ以上が電極アセンブリ１０６の内部構造を含むなどの場合には、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および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、垂直軸などの第２の方向に平行な主軸を有することができる少なくとも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、例えば垂直方向の（例えば、Ｚ軸に沿った）増大を抑制するなど、長手方向に対して直交する方向に沿った電極アセンブリ１０６の増大を抑制するように、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ互いに緊張状態で接続および保持するように機能することができる。図６Ａに示す実施形態では、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの少なくとも１つに対応することができる。しかしながら、二次接続部材１６６は、それに限定されるものではなく、代替的におよび／または追加的に他の構造および／または構成を含むことができる。
【０１３５】
一実施形態によれば、二次増大制約システム１５２を含む一組の制約部は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、垂直方向（Ｚ軸）などの長手方向に対して直交する第２の方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。
【０１３６】
一実施形態では、二次増大制約システム１５２を含む一組の制約部は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。
【０１３７】
一実施形態では、二次増大制約システム１５２を含む一組の制約部は、二次電池の５回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。
【０１３８】
実施形態では、二次増大制約システム１５２を含む一組の制約部は、二次電極のサイクルあたりの第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５１は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第２の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第２の方向における増大を抑制することができる。
【０１３９】
図６Ｃは、横方向（Ｘ）などの長手方向および第２の方向に対して直交する第３の方向における電極アセンブリの増大を制約するための三次増大制約システム１５５をさらに含む一組の電極制約部１０８の実施形態を示している。三次増大制約システム１５５は、一次および二次増大制約システム１５１、１５２のそれぞれに加えて、３次元での電極アセンブリ１０６の全体的な増大を制約するために設けることができ、および／または２次元での電極アセンブリ１０６の全体的な増大をそれぞれ制約するために一次または二次増大制約システム１５１、１５２のうちの一方と組み合わせて設けることができる。図６Ｃは、結果として生じる２−Ｄ断面が垂直軸（Ｚ軸）および横軸（Ｘ軸）で示されるように、横軸（Ｘ軸）に沿って切り取られた図１Ａの電極アセンブリ１０６の断面を示している。図６Ｃに示すように、三次増大制約システム１５５は、一般に、横方向（Ｘ軸）などの第３の方向に沿って互いに分離された第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９をそれぞれ含むことができる。例えば、一実施形態では、第１の三次増大制約部１５７は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の第１の領域１４４を少なくとも部分的に横切って延び、第２の三次増大制約部１５９は、横方向において第１の領域１４４と対向する電極アセンブリ１０６の側面１４２の第２の領域１４６を少なくとも部分的に横切って延びる。さらに他のバージョンでは、第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９のうちの１つ以上は、三次増大制約部のうちの１つ以上が電極アセンブリ１０６の内部構造を含むなどの場合には、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および第２の三次増大制約部１５７、１５９は、それぞれ、第３の方向に平行な主軸を有することができる少なくとも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、例えば、横方向の（例えば、Ｘ軸に沿った）増大を抑制するために、長手方向に対して直交する方向に沿った電極アセンブリ１０６の増大を抑制するように、第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９をそれぞれ互いに緊張状態で接続および保持するように機能することができる。図６Ｃに示す実施形態では、少なくとも１つの三次接続部材１６５は、第１および第２の二次増大制約部１５８、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、それに限定されるものではなく、代替的におよび／または追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および第２の一次増大制約部１５４、１５６（図示せず）のうちの少なくとも１つに対応することができる。
【０１４０】
一実施形態によれば、三次増大制約システム１５５を有する一組の制約部は、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第３の方向におけるフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、横方向（Ｘ軸）などの長手方向に対して直交する第３の方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も２０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。
【０１４１】
一実施形態では、三次増大制約システム１５５を有する一組の制約部は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１０％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。
【０１４２】
一実施形態では、三次増大制約システム１５５を有する一組の制約部は、二次電池の５回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。
【０１４３】
一実施形態では、三次増大制約システム１５５を有する一組の制約部は、二次電池のサイクルあたりの第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も５％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５２は、二次電池の８００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も充電状態と放電状態との間で１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の２０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の３０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の５０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の８０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、二次電池の１０，０００回の連続サイクルにわたる第３の方向における電極アセンブリのフェレット直径のいかなる増加も１％未満であるように、電極アセンブリ１０６の第３の方向における増大を抑制することができる。
【０１４４】
一実施形態によれば、一次および二次増大制約システム１５１、１５２のそれぞれ、ならびに必要に応じて三次増大制約システム１５５は、一次増大制約システム１５１の一部が二次増大制約システム１５２の一部として協調して機能するように、および／または二次増大制約システム１５２の一部が一次増大制約システム１５１の一部として協調して機能するように、ならびに一次および／または二次制約システム１５１、１５２のいずれかの一部もまた、それぞれ、三次増大制約システムの一部として機能することができるように、協調して動作するように構成され、その逆も成り立つ。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示す実施形態では、一次増大制約システム１５１の第１および第２の一次接続部材１６２、１６４は、それぞれ、長手方向に対して直交する第２の方向における増大を制約する第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０の少なくとも一部、またはさらにその全体構造として機能することができる。さらに他の実施形態では、上述したように、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの１つ以上は、それぞれ、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ接続するための１つ以上の二次接続部材１６６として機能することができる。逆に、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０の少なくとも一部は、それぞれ、一次増大制約システム１５１の第１および第２の一次接続部材１６２、１６４として機能することができ、二次増大制約システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６は、一実施形態では、それぞれ、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの１つ以上として機能することができる。さらに他の実施形態では、一次増大制約システム１５１の第１および第２の一次接続部材１６２、１６４の少なくとも一部のそれぞれ、および／または二次増大制約システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６の少なくとも１つは、長手方向に対して直交する横方向における増大を制約する第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９の少なくとも一部またはその全体構造としてそれぞれ機能することができる。さらに他の実施形態では、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のそれぞれ、および／または第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０のそれぞれのうちの１つ以上は、第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９をそれぞれ接続するための１つ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および第２の三次増大制約部１５７、１５９の少なくとも一部は、それぞれ、一次増大制約システム１５１の第１および第２の一次接続部材１６２、１６４として機能することができ、および／または二次増大制約システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６、および三次増大制約システム１５５の少なくとも１つの三次接続部材１６５は、それぞれ、一実施形態では、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの１つ以上として、および／または第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０のうちの１つ以上としてそれぞれ機能することができる。代替的におよび／または追加的に、一次および／または二次および／または三次増大制約部は、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含むことができる。したがって、一次および二次増大制約システム１５１、１５２のそれぞれ、ならびに必要に応じて三次増大制約システム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。
【０１４５】
一実施形態では、一組の電極制約部１０８は、電池筐体１０４の外部および／または内部の構造であるまたは電池筐体１０４自体の一部とすることができる、一次および二次増大制約部ならびに一次および二次接続部材などの構造を含むことができる。例えば、一組の電極制約部１０８は、電池筐体１０４および他の構造部品を含む構造の組み合わせを含むことができる。そのような一実施形態では、電池筐体１０４は、一次増大制約システム１５１および／または二次増大制約システム１５２の構成要素とすることができ、他の言い方をすると、一実施形態では、電池筐体１０４は、単独でまたは１つ以上の他の構造（電池筐体１０４の内部および／または外部、例えば一次増大制約システム１５１および／または二次増大制約システム１５２）と組み合わせて、電極積層方向Ｄおよび／または積層方向Ｄに対して直交する第２の方向における電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。例えば、一次増大制約部１５４、１５６および二次増大制約部１５８、１６０のうちの１つ以上は、電極アセンブリの内部にある構造を備えることができる。他の実施形態では、一次増大制約システム１５１および／または二次増大制約システム１５２は、電池筐体１０４を含まず、代わりに、電池筐体１０４以外の（電池筐体１０４の内部および／または外部の）１つ以上の個別構造は、電極積層方向Ｄおよび／または積層方向Ｄに対して直交する第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、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵装置１００または二次電池の反復サイクル中に電極アセンブリ１０６の増大および／または膨潤によって加えられる圧力よりも大きい圧力で、一組の電極制約部１０８によって抑制されることができる。
【０１４６】
例示的な一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、電極アセンブリ１０６の一部としてアノード構造１１０を有する二次電池１０２の反復サイクルの際に、積層方向Ｄにおいてアノード構造１１０によって発生した圧力を超える圧力を加えることによって、積層方向Ｄにおけるアノード構造１１０の増大を抑制する１つ以上の個別構造を、電池筐体１０４内に含む。他の例示的な実施形態では、一次増大制約システム１５１は、電極アセンブリ１０６の一部としてカソード構造１１２を有する二次電池１０２の反復サイクルの際に、積層方向Ｄにおいてアノード構造１１２によって発生した圧力を超える圧力を積層方向Ｄに加えることによって、積層方向Ｄにおけるカソード構造１１２の増大を抑制する１つ以上の個別構造を、電池筐体１０４内に含む。二次増大制約システム１５２は、同様に、アノードまたはカソード構造１１０、１１２をそれぞれ有する二次電池１０２の反復サイクルの際に、第２の方向においてアノードまたはカソード構造１１０、１１２によってそれぞれ発生した圧力を超える圧力を第２の方向に加えることによって、垂直軸（Ｚ軸）に沿ってなど、積層構造Ｄに対して直交する第２の方向におけるアノード構造１１０およびカソード構造１１２のうちの少なくとも１つの増大を抑制する１つ以上の個別構造を、電池筐体１０４内に含むことができる。
【０１４７】
さらに他の実施形態では、一次増大制約システム１５１の第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６は、それぞれ、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および第２の領域など、長手方向に対して直交する方向である電極アセンブリ１０６の他方の表面に第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６によって加えられる圧力を超える圧力を、長手方向を意味する電極アセンブリ１０６の第１および第２の長手方向端面１１６、１１８に加えることによって電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。すなわち、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６は、横方向（Ｘ軸）および垂直方向（Ｚ軸）など、直交する方向においてそれによって発生した圧力を超える圧力を長手方向（Ｙ軸）に加えることができる。例えば、そのような一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、積層方向Ｄに対して垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において一次増大制約システム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倍だけ超える第１および第２の長手方向端面１１６、１１８上の（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる例として、そのような一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、積層方向Ｄに対して垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において一次増大制約システム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倍だけ超える第１および第２の長手方向端面１１６、１１８上の（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる例として、そのような一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、積層方向Ｄに対して垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において電極アセンブリ１０６において維持される圧力を少なくとも５倍だけ超える第１および第２の長手方向端面１１６、１１８上の（すなわち、積層方向Ｄにおける）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。
【０１４８】
同様に、一実施形態では、一次増大制約システム１５１の第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、第２の方向に対して直交する方向にある電極アセンブリ１０６の他方の表面に第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０によってそれぞれ加えられる圧力を超える圧力を、それぞれ垂直軸１４８、１５０に沿った（すなわち、垂直方向における）第１および第２の対向表面領域など、長手方向に対して直交する第２の方向において電極アセンブリ１０６の側面１４２の第１および第２の対向領域に加えることによって電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。すなわち、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、横方向（Ｘ軸）および長手方向（Ｙ軸）など、直交する方向に発生した圧力を超える圧力を垂直方向（Ｚ軸）に加えることができる。例えば、そのような一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において二次増大制約システム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倍だけ超える第１および第２の対向表面領域１４８、１５０のそれぞれへの（すなわち、垂直方向における）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる例として、そのような一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において二次増大制約システム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倍だけ超える第１および第２の対向表面領域１４８、１５０のそれぞれへの（すなわち、垂直方向における）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる例として、そのような一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において電極アセンブリ１０６において維持される圧力を少なくとも５倍だけ超える第１および第２の対向表面領域１４８、１５０のそれぞれへの（すなわち、垂直方向における）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。
【０１４９】
さらに他の実施形態では、三次増大制約システム１５５の第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９は、それぞれ、横方向に対して直交する方向にある電極アセンブリ１０６の他方の表面に三次増大制約システム１５５によって加えられる圧力を超える圧力を、横軸１６１、１６３にそれぞれ沿った（すなわち、横方向における）第１および第２の対向表面領域など、長手方向および第２の方向に対して直交する方向において電極アセンブリ１０６の側面１４２の第１および第２の対向領域に加えることによって電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。すなわち、第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９は、それぞれ、垂直方向（Ｚ軸）および長手方向（Ｙ軸）など、直交する方向に発生した圧力を超える圧力を横方向（Ｘ軸）に加えることができる。例えば、そのような一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において三次増大制約システム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倍だけ超える第１および第２の対向表面領域１４４、１４６への（すなわち、横方向における）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる例として、そのような一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において三次増大制約システム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倍だけ超える第１および第２の対向表面領域１４４、１４６のそれぞれへの（すなわち、横方向における）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。さらなる例として、そのような一実施形態では、三次増大制約システム１５５は、垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において電極アセンブリ１０６において維持される圧力を少なくとも５倍だけ超える第１および第２の対向表面領域１４４、１４６のそれぞれへの（すなわち、横方向における）圧力によって、電極アセンブリ１０６の増大を抑制する。
【０１５０】
一実施形態では、一次増大制約システム１５１、二次増大制約システム１５２、および必要に応じて三次増大制約システム１５５を含むことができる一組の電極制約部１０８は、その２つ以上の寸法に沿って（例えば、長手方向および垂直方向に沿って、ならびに必要に応じて横方向に沿って）電極アセンブリ１０６に圧力を加えるように構成され、一組の電極制約部１０８によって長手方向に沿って加えられる圧力は、長手方向に対して直交する方向（例えば、Ｚ方向およびＸ方向）のいずれかにおいて一組の電極制約部１０８によって加えられる任意の圧力よりも大きい。すなわち、一組の電極制約１０８を構成する一次、二次、および必要に応じて三次増大制約システム１５１、１５２、１５５によってそれぞれ加えられた圧力が合計されると、長手方向軸に沿って電極アセンブリ１０６に加えられた圧力は、直交する方向において電極アセンブリ１０６に加えられる圧力を超える。例えば、そのような一実施形態では、一組の電極制約部１０８は、積層方向Ｄに対して垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において一組の電極制約部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倍だけ超える圧力を第１および第２の長手方向端面１１６、１１８上に（すなわち、積層方向Ｄにおいて）加える。さらなる例として、そのような一実施形態では、一組の電極制約部１０８は、積層方向Ｄに対して垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において一組の電極制約部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倍だけ超える圧力を第１および第２の長手方向端面１１６、１１８上に（すなわち、積層方向Ｄにおいて）加える。さらなる例として、そのような一実施形態では、一組の電極制約部１０８は、積層方向Ｄに対して垂直である２つの方向のうちの少なくとも一方、またはさらには両方において電極アセンブリ１０６において維持される圧力を少なくとも５倍だけ超える圧力を第１および第２の長手方向端面１１６、１１８上に（すなわち、積層方向Ｄにおいて）加える。
【０１５１】
一実施形態によれば、第１の長手方向端面１１６および第２の長手方向端面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合成表面積を有する。例えば、一実施形態では、電極アセンブリ１０６は、それぞれ、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８と、端面１１６、１１８の間に延びる側面１４２とを有する直角柱状に対応する幾何学的形状を有することができ、これは、電極アセンブリ１０６の残りの表面を構成し、且つＸ方向における対向表面領域１４４、１４６（すなわち、直角柱の側面）と、Ｚ方向における対向表面領域１４８、１５０（すなわち、直角柱の頂面および底面、Ｘ、ＹおよびＺは、それぞれ、Ｘ、ＹおよびＺ軸に対応する方向に測定された寸法である）とを有する。したがって、全体の表面積は、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれの表面積に加算される、側面１４２によって覆われた表面積（すなわち、ＸおよびＺにおける対向表面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および第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリ１０６の全表面の表面積の３３％未満である。例えば、そのような一実施形態では、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリ１０６の全表面の表面積の２５％未満である。さらなる例として、一実施形態では、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリの全表面の表面積の２０％未満である。さらなる例として、一実施形態では、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリの全表面の表面積の１５％未満である。さらなる例として、一実施形態では、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８の表面積の合計は、それぞれ、電極アセンブリの全表面の表面積の１０％未満である。
【０１５２】
さらに他の実施形態では、電極アセンブリ１０６は、積層方向（すなわち、長手方向）に対して直交する面における電極アセンブリ１０６の投影の表面積が、他の直交平面上の電極アセンブリ１０６投影の表面積よりも小さくなるように構成される。例えば、図１Ａに示す電極アセンブリ１０６の実施形態（例えば、直角柱）を参照すると、ＬＥＡ×ＨＥＡに対応する積層方向に対して直交する平面（すなわち、Ｘ−Ｚ平面）への電極アセンブリ１０６の投影の表面積がわかる。同様に、電極アセンブリ１０６のＺ−Ｙ平面への投影は、ＷＥＡ×ＨＥＡに対応し、電極アセンブリ１０６のＸ−Ｙ平面への投影は、ＬＥＡ×ＷＥＡに対応する。したがって、電極アセンブリ１０６は、最も小さい表面積を有する投影が存在する平面と積層方向が交差するように構成される。したがって、図２の実施形態では、電極アセンブリ１０６は、ＨＥＡ×ＬＥＡに対応する最小表面積投影が存在するＸ−Ｚ平面と積層方向が交差するように位置決めされる。すなわち、電極アセンブリは、最も小さい表面積（例えば、ＨＥＡ×ＬＥＡ）を有する投影が積層方向に対して直交するように位置決めされる。
【０１５３】
さらに他の実施形態では、二次電池１０２は、電極スタックを形成するように一体に積層され、且つ１つ以上の共有電極制約によって制約されることができる複数の電極アセンブリ１０６を含むことができる。例えば、一実施形態では、一次増大制約システム１５１および二次増大制約システム１５２のうちの１つ以上の少なくとも一部は、電極アセンブリスタックを形成する複数の電極アセンブリ１０６によって共有されることができる。さらなる例として、一実施形態では、電極アセンブリスタックを形成する複数の電極アセンブリは、スタックを形成する複数の電極アセンブリ１０６が、共有された二次増大制約システムによって垂直方向に制約されるように、スタックの頂部電極アセンブリ１０６における第１の二次増大制約部１５８と、スタックの底部電極アセンブリ１０６における第２の二次増大制約部１６０とを有する二次増大制約システム１５２によって垂直方向に制約されてもよい。同様に、一次増大制約システム１５１の一部もまた、共有されることができる。したがって、一実施形態では、上述した単一電極アセンブリと同様に、積層方向（すなわち、長手方向）に対して直交する面における電極アセンブリ１０６のスタックの投影の表面積は、他の直交平面上の電極アセンブリ１０６のスタックの投影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、長手方向）が交差し且つ電極アセンブリスタックの他の全ての直交投影の中で最も小さい電極アセンブリ１０６のスタックの投影を有する平面に対して直交するように構成されることができる。
【０１５４】
一実施形態によれば、電極アセンブリ１０６は、積層方向（すなわち、長手方向）に対して直交する平面内へのアノード構造１１０の投影の表面積が他の直交平面上の電極構造１００の投影の表面積よりも大きくなるように構成されたアノード構造１１０をさらに含む。例えば、図１Ａおよび図７に示す実施形態を参照すると、アノード１１０は、それぞれ、横方向に測定される長さＬＡ、長手方向に測定される幅ＷＡ、および垂直方向に測定される高さＨＡを有すると理解されることができる。したがって、図１Ａおよび図７に示すようなＸ−Ｚ平面への投影は、表面積ＬＡ×ＨＡを有し、Ｙ−Ｚ平面への投影は、表面積ＷＡ×ＨＡを有し、ＸＹ平面への投影は、表面積ＬＡ×ＷＡを有する。これらのうち、最も大きい表面積を有する投影に対応する平面は、積層方向に対して直交するように選択された平面である。同様に、アノード１１０はまた、積層方向に対して直交する面へのアノード活物質層１３２の投影の表面積が他の直交平面への電極活物質層の投影の表面積よりも大きくなるように構成されることができる。例えば、図１Ａおよび図７に示す実施形態では、アノード活物質層は、投影の表面積が計算されることができる横方向に測定される長さＬＡＡ、長手方向に測定される幅ＷＡＡ、および垂直方向に測定される高さＨＡＡを有することができる（ＬＡ、ＬＡＡ、ＷＡ、ＷＡＡ、ＨＡおよびＨＡＡもまた、アノード構造および／またはアノード活物質層１３２の寸法が１つ以上の軸に沿って変化する場合には、これらの寸法の最大値に対応することができる）。一実施形態では、アノード構造１１０および／またはアノード活物質層１３２の最も高い投影表面積を有する平面が積層方向に対して直交するようにアノード構造１１０を位置決めすることによって、アノード活物質の最大表面積を有するアノード構造１１０の表面がキャリアイオンの移動方向に面しており、したがってインターカレーションおよび／または合金化により、充電状態と放電状態との間のサイクル中に最大となる構成が達成されることができる。
【０１５５】
一実施形態では、アノード構造１１０および電極アセンブリ１０６は、アノード構造１１０および／またはアノード活物質層１３２の最大表面積投影と電極アセンブリ１０６の最小表面積投影とが積層方向に対して直交する平面に同時にあるように構成されることができる。例えば、図１および図７に示すように、アノード活物質層１３２のＸ−Ｚ平面におけるアノード活物質層１３２の投影（ＬＡＡ×ＨＡＡ）が最も高い場合には、アノード構造１１０および／またはアノード活物質層１３２は、両方の投影の投影面が積層方向に対して直交するように、電極アセンブリの最小表面積投影（ＬＥＡ×ＨＥＡ）に対して位置決めされる。すなわち、アノード構造１１０および／またはアノード活物質の最大表面積投影を有する平面は、電極アセンブリ１０６の最小表面積投影を有する平面と平行（および／または同一平面内）である。このようにして、一実施形態によれば、最も体積が高い増大を経験する可能性が最も高いアノード構造の表面、すなわち、最も高い含有量のアノード活物質層を有する表面、および／または二次電池の充電／放電中のキャリアイオンの移動方向に交差する（例えば、直交する）表面は、最も低い表面積を有する電極アセンブリ１０６の表面に面する。そのような構成を提供することの利点は、例えば長手方向軸に沿ったこの最大の増大方向に制約するために使用される増大制約システムが電極アセンブリ１０６の他の表面の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約によって実装されることができ、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約システムを実装するのに必要な体積を減少させることとすることができる。
【０１５６】
一実施形態では、制約システム１０８は、電極アセンブリ１０６と制約システム１０８との合成体積のうちの比較的低い体積％を占める。すなわち、電極アセンブリ１０６は、その外面によって境界を定められた体積（すなわち、変位体積）、すなわち第１および第２の長手方向端面１１６、１１８とこれらの端面を接続する側面４２とによって囲まれた体積を有すると理解されることができる。第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６が電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９に位置する場合、および第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０が側面１４２の対向端部にある場合など、電極アセンブリ１０６の外側（すなわち、長手方向の端部表面１１６、１１８および側面の外側）にある制約システム１０８の部分など、制約システム１０８の部分は、制約システム部分の変位体積に対応する体積を同様に占める。したがって、一実施形態では、一次増大制約システム１５１の外側部分（すなわち、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のいずれかと、外部にある、またはその外側部分である少なくとも１つの一次接続部材）、ならびに二次増大制約システム１５２の外側部分（すなわち、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０のいずれかと、外部にある、またはその外側部分である少なくとも１つの二次接続部材）を含むことができる一組の電極制約部１０８の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一組の電極制約部１０８の外側部分との総合成体積の８０％以下を占める。さらなる例として、一実施形態では、一組の電極制約部の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一組の電極制約部の外側部分との総合成体積の６０％以下を占める。またさらに他の例として、一実施形態では、一組の電極制約部１０６の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一組の電極制約部の外側部分との総合成体積の４０％以下を占める。またさらなる他の例として、一実施形態では、一組の電極制約部１０６の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一組の電極制約部の外側部分との総合成体積の２０％以下を占める。さらに他の実施形態では、一次増大制約システム１５１の外部部分（すなわち、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のいずれかと、外部にある、またはその外側部分である少なくとも１つの一次接続部材）は、電極アセンブリ１０６と一次増大制約システム１５１の外部部分との総合成体積の４０％以下を占める。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１の外部部分は、電極アセンブリ１０６と一次増大制約システム１５１の外部部分との総合成体積の３０％以下を占める。さらに他の例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１の外部部分は、電極アセンブリ１０６と一次増大制約システム１５１の外部部分との総合成体積の２０％以下を占める。またさらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１の外側部分は、電極アセンブリ１０６と一次増大制約システム１５１の外側部分との総合成体積の１０％以下を占める。さらに他の実施形態では、二次増大制約システム１５２の外側部分（すなわち、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０のいずれかと、外部にある、またはその外側部分である少なくとも１つの二次接続部材）は、電極アセンブリ１０６と二次増大制約システム１５２の外側部分との総合成体積の４０％以下を占める。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２の外部部分は、電極アセンブリ１０６と二次増大制約システム１５２の外部部分との総合成体積の３０％以下を占める。またさらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２の外部部分は、電極アセンブリ１０６と二次増大制約システム１５２の外部部分との総合成体積の２０％以下を占める。またさらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２の外部部分は、電極アセンブリ１０６と二次増大制約システム１５２の外部部分との総合成体積の１０％以下を占める。
【０１５７】
一実施形態によれば、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８上への一群のアノードおよびカソードの部材の投影は、第１および第２の投影領域２００２ａ、２００２ｂを囲む。一般に、第１および第２の投影領域２００２ａ、２００２ｂは、通常、それぞれ、第１および第２の長手方向端面１２２、１２４の表面積のかなりの部分を含む。例えば、一実施形態では、第１および第２の投影領域は、それぞれ、第１および第２の長手方向端面の表面積の少なくとも５０％をそれぞれ含む。さらなる例として、そのような一実施形態では、第１および第２の投影領域は、それぞれ、第１および第２の長手方向端面の表面積の少なくとも７５％をそれぞれ含む。さらなる例として、そのような一実施形態では、第１および第２の投影領域は、それぞれ、第１および第２の長手方向端面の表面積の少なくとも９０％をそれぞれ含む。
【０１５８】
特定の実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８は、かなりの圧縮負荷を受ける。例えば、いくつかの実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれは、（例えば、長手方向端面のそれぞれの全表面積にわたって平均化された）少なくとも０．７ｋＰａの圧縮負荷を受ける。例えば、一実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれは、（例えば、長手方向端面のそれぞれの全表面積にわたって平均化された）少なくとも１．７５ｋＰａの圧縮負荷を受ける。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれは、（例えば、長手方向端面のそれぞれの全表面積にわたって平均化された）少なくとも２．８ｋＰａの圧縮負荷を受ける。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれは、（例えば、長手方向端面のそれぞれの全表面積にわたって平均化された）少なくとも３．５ｋＰａの圧縮負荷を受ける。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれは、（例えば、長手方向端面のそれぞれの全表面積にわたって平均化された）少なくとも５．２５ｋＰａの圧縮負荷を受ける。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれは、（例えば、長手方向端面のそれぞれの全表面積にわたって平均化された）少なくとも７ｋＰａの圧縮負荷を受ける。さらなる例として、そのような一実施形態では、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８のそれぞれは、（例えば、長手方向端面のそれぞれの全表面積にわたって平均化された）少なくとも８．７５ｋＰａの圧縮負荷を受ける。しかしながら、一般に、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８は、（例えば、それぞれ長手方向端面の全表面積にわたって平均化された）約１０ｋＰａ以下の圧縮負荷を受ける。一群の電極および対向電極の部材の長手方向端面への投影と一致する電極アセンブリの長手方向端面の領域（すなわち、投影面領域）もまた、上記の圧縮負荷の下にあり得る（それぞれ、各投影面領域の全表面積にわたって平均された）。前述の各例示的な実施形態では、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵装置１００がその定格容量の少なくとも約８０％まで充電されると、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８は、そのような圧縮負荷を受ける。
【０１５９】
一実施形態によれば、二次増大制約システム１５２は、所定の値に抑制力を加えることによって、増大抑制の過度のスキューなしに、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、二次増大制約システム１５２は、１０００ｐｓｉを超え且つ０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューの抑制力を対向垂直領域１４８、１５０に加えることによって、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、５％未満の変位で１０，０００ｐｓｉ以下で且つ０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで抑制力を対向垂直領域１４８、１５０に加え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制約することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、３％未満の変位で１０，０００ｐｓｉ以下で且つ０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで抑制力を対向垂直領域１４８、１５０に加え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制約することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、１％未満の変位で１０，０００ｐｓｉ以下で且つ０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで抑制力を対向垂直領域１４８、１５０に加え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制約することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、５０回の電池サイクル後に１５％未満の変位で１０，０００ｐｓｉ以下で且つ０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで抑制力を垂直方向において対向垂直領域１４８、１５０に加え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制約することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次増大制約システム１５２は、１５０回の電池サイクル後に５％未満の変位で１０，０００ｐｓｉ以下で且つ０．２ｍｍ／ｍ未満のスキューで抑制力を対向垂直領域１４８、１５０に加え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制約することができる。
【０１６０】
ここで図６Ｄを参照すると、一組の電極制約部１０８を有する電極アセンブリ１０６の実施形態が、図１Ｂに示されるように線Ａ−Ａ’に沿って切り取られた断面で示されている。図６Ｄに示す実施形態では、一次増大制約システム１５１は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８にそれぞれ第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６を含むことができ、二次増大制約システム１５２は、電極アセンブリ１０６の側面１４２の対向する第１および第２の表面領域１４８、１５０に第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０を含む。この実施形態によれば、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６は、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０を接続し且つ長手方向に対して直交する第２の方向（例えば、垂直方向）において増大制約を互いに緊張状態に維持するための少なくとも１つの二次接続部材１６６として機能することができる。しかしながら、追加的におよび／または代替的に、二次増大制約システム１５２は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８以外の領域に位置する少なくとも１つの二次接続部材１６６を含むことができる。また、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、電極アセンブリの長手方向端部１１６、１１８の内側にあり、且つ増大を抑制するために電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１６、１１８において他の内部一次増大制約部および／または一次増大制約部とともに作用することができる、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの少なくとも一方として作用することが理解されることができる。図６Ｄに示す実施形態を参照すると、電極アセンブリ１０６の中央領域に向かうなど、電極アセンブリ１０６の第１および第２の長手方向端面１１６、１１８からそれぞれ離れて長手方向軸に沿って離間している第２の接続部材１６６が設けることができる。二次接続部材１６６は、電極アセンブリ端面１１６、１１８からの内部位置で第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ接続することができ、その位置において二次増大制約部１５８、１６０の間で張力を受けることができる。一実施形態では、長手方向端面１１６、１１８において一次増大制約部１５４、１５６としても機能する二次接続部材１６６など、電極アセンブリ端面１１６、１１８に設けられた１つ以上の二次接続部材１６６に加え、端面１１６、１１８からの内部位置において二次増大制約部１５８、１６０を接続する二次接続部材１６６が設けられる。他の実施形態では、二次増大制約システム１５２は、長手方向端面１１６、１１８において二次接続部材１６６とともに、あるいは二次接続部材１６６なしに、長手方向端面１１６、１１８から離間した内部位置においてそれぞれ第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０と接続する１つ以上の二次接続部材１６６を備える。一実施形態によれば、内部二次接続部材１６６はまた、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６として作用すると理解されることもできる。例えば、一実施形態では、内部二次接続部材１６６のうちの少なくとも１つは、以下でさらに詳細に説明するように、アノードまたはカソード構造１１０、１１２の少なくとも一部を含むことができる。
【０１６１】
より具体的には、図６Ｄに示す実施形態に関して、二次増大制約システム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の二次増大制約部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の二次増大制約部１６０とを含むことができ、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、垂直方向において（すなわち、Ｚ軸に沿って）互いに離れている。さらに、二次増大制約システム１５２は、電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８から離間している少なくとも１つの内部二次接続部材１６６をさらに含むことができる。内部二次接続部材１６６は、Ｚ軸と平行に整列され、それぞれ第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０を接続して、増大制約を互いに緊張状態に維持し、二次増大制約システム１５２の少なくとも一部を形成する。一実施形態では、単独でまたは電極アセンブリ１０６の長手方向端面１１６、１１８に位置する二次接続部材１６６とともに、少なくとも１つの二次内部接続部材１６６は、垂直方向における電極アセンブリ１０６の増大が減少するように、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２の反復充電および／または放電中に、垂直方向において（すなわち、Ｚ軸に沿って）第１および第２の増大制約部１５８、１６０の間で緊張状態にあり得る。さらにまた、図５に示す実施形態では、一組の電極制約部１０８は、電極アセンブリ１０６の上側および下側側面領域１４８、１５０において、それぞれ第１および第２の一次接続部材１６２、１６４によって接続された、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９にそれぞれ第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６を有する一次増大制約部システム１５１をさらに含む。一実施形態では、二次内部接続部材１６６は、それ自体、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの１つ以上とそれぞれ協調して作用し、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６がそれぞれ配置されることができる、二次内部接続部材１６６と電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９との間の長手方向に存在する電極アセンブリ１０６の各部分に制約圧力を加えると理解されることができる。
【０１６２】
一実施形態では、一次増大制約システム１５１および二次増大制約システム１５２のうちの１つ以上は、複数の制約部材を含む、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６をそれぞれ、および／または第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ含む。すなわち、一次増大制約部１５４、１５６および／または二次増大制約部１５８、１６０のそれぞれは、単一の均一部材であってもよく、または増大制約部のうちの１つ以上を構成するために複数の部材が使用されてもよい。例えば、一実施形態では、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、電極アセンブリ側面１４２の上面および下面領域１４８、１５０に沿ってそれぞれ延びる単一の制約部材を含むことができる。他の実施形態では、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、側面の対向する表面領域１４８、１５０を横切って延びる複数の部材を含む。同様に、一次増大制約部１５４、１５６もまた、複数の部材から構成されることができ、または各電極アセンブリの長手方向端部１１７、１１９にそれぞれ単一の均一部材を含むことができる。一次増大制約部１５４、１５６と二次増大制約部１５８、１６０との間の張力を維持するために、増大制約部の間で電極アセンブリ１０６に圧力を加えるように対向する増大制約部材に対して増大制約部を含む１つ以上の部材を接続するための接続部材（例えば、１６２、１６４、１６５、１６６）が設けられる。
【０１６３】
一実施形態では、二次増大制約システム１５２の少なくとも１つの二次接続部材１６６は、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０との接触領域１６８、１７０をそれぞれ形成し、増大制約部を互いに緊張状態に維持する。接触領域１６８、１７０は、少なくとも１つの二次接続部材１６６の端部の表面がそれぞれ第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０に接着または粘着される場所など、少なくとも１つの二次接続部材１６６の端部１７２、１７４の表面がそれぞれ第１および第２の二次増大制約部材１５８、１６０に触れるおよび／または接触する領域である。接触領域１６８、１７０は、各端部１７２、１７４にあってもよく、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０の表面積を横切って延びてそれらの間に良好な接触を提供してもよい。接触領域１６８、１７０は、第２の接続部材１６６と増大制約部１５８、１６０との間に長手方向（Ｙ軸）の接触を提供し、接触領域１６８、１７０はまた、横方向（Ｘ軸）に延びて第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０を互いに緊張状態に維持するための良好な接触および接続を提供することができる。一実施形態では、接触領域１６８、１７０は、少なくとも１％である長手方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と長手方向（Ｙ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積（例えば、全面積の合計１６８、および全面積の合計１７０）の比を提供する。例えば、一実施形態では、長手方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と長手方向（Ｙ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも２％である。さらなる例として、一実施形態では、長手方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と長手方向（Ｙ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも５％である。さらなる例として、一実施形態では、長手方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と長手方向（Ｙ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも１０％である。さらなる例として、一実施形態では、長手方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と長手方向（Ｙ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも２５％である。さらなる例として、一実施形態では、長手方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と長手方向（Ｙ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも５０％である。一般に、１つ以上の接続部材１６６は、通常、長手方向軸全体にわたって延在する接触領域１６８、１７０を有しないため、長手方向における電極アセンブリ１０６のＷＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と長手方向（Ｙ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、９０％未満、さらには７５％未満など、１００％未満である。しかしながら、一実施形態では、増大制約部１５８、１６０との二次接続部材１６６の接触領域１６８、１７０は、横軸（Ｘ軸）のかなりの部分にわたって延びることができ、さらには横方向における電極アセンブリ１０６のＬＥＡ全体にわたって延びることができる。例えば、電極アセンブリ１０６の横方向におけるＬＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と横方向（Ｘ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積（例えば、全面積の合計１６８、および全面積の合計１７０）の比は、少なくとも約５０％とすることができる。さらなる例として、横方向（Ｘ軸）における電極アセンブリ１０６のＬＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と横方向（Ｘ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも約７５％とすることができる。さらなる例として、横方向（Ｘ軸）における電極アセンブリ１０６のＬＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と横方向（Ｘ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも約９０％とすることができる。さらなる例として、横方向（Ｘ軸）における電極アセンブリ１０６のＬＥＡあたりの、増大制約部１５８、１６０と横方向（Ｘ軸）における１つ以上の二次接続部材１６６の総接触面積の比は、少なくとも約９５％とすることができる。
【０１６４】
一実施形態によれば、１つ以上の二次接続部材１６６と第１および第２の二次増大制約部１５８、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装置１００または二次電池１０２のサイクル中に増大制約部１５８、１６０の間に適切な保持および張力を提供するのに十分な大きさを有する。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％など、電極アセンブリ１０６の側面１４２の表面積の少なくとも２％を占める各増大制約部１５８、１６０との接触領域を形成することができる。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％を占める各増大制約部材１５８、１６０との接触領域を形成することができる。例えば、上部および下部対向表面領域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、上部および下部対向表面領域１４８、１５０の表面積のそれぞれに沿って少なくとも１０％、さらには上部および下部対向表面領域１４８、１５０の表面積のそれぞれに沿って少なくとも２０％など、上部および下部対向表面領域１４８、１５０の表面積のそれぞれに沿って少なくとも５％の増大制約部１５８、１６０との接触領域１６８、１７０を形成することができる。さらなる例として、上部および下部対向表面領域１４８、１５０をそれぞれ有する電極アセンブリ１０６、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、上部および下部対向表面領域１４８、１５０の表面積のそれぞれの少なくとも５０％に沿ってなど、上部および下部対向表面領域１４８、１５０の表面積のそれぞれの少なくとも４０％に沿って増大制約部１５８、１６０との接触領域１６８、１７０を形成することができる。電極アセンブリ１０６の全表面積に対して最小の表面積を構成する少なくとも１つの接続部材１６６と増大制約部１５８、１６０との間に接触を形成することによって、増大制約部１５８、１６０の間に適切な張力が提供されることができる。さらにまた、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によって提供されることができ、または全接触領域は、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９に位置する１つ以上の二次接続部材１６６、および／または電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９から離間した１つ以上の内部二次接続部材１６６など、複数の二次接続部材１６６によって提供される複数の接触領域１６８、１７０の合計とすることができる。
【０１６５】
さらにまた、一実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、１５２（および必要に応じて三次増大制約システム）は、それぞれ、電極アセンブリの体積増大％を抑制するために、長手方向と、垂直方向（Ｚ軸）などの長手方向に対して直交する第２の方向の両方（および必要に応じて、Ｘ軸に沿ってなど、第３の方向）における電極アセンブリ１０６の増大を抑制することができる。
【０１６６】
特定の実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、１５２のうちの１つ以上は、それぞれ、多孔質材料から構成された部材など、内部に細孔を有する部材を含む。例えば、電極アセンブリ１０６上の二次増大制約部１５８の平面図を示す図８を参照すると、二次増大制約部１５８は、二次増大制約部１５８によって少なくとも部分的に覆われる電極アセンブリ１０６にアクセスするために電解質が通過できるような細孔１７６を含むことができる。一実施形態では、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、内部に細孔１７６を有する。他の実施形態では、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のそれぞれ、ならびに第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０のそれぞれは、内部に細孔１７６を有する。さらに他の実施形態では、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０のうちの１つのみまたは一部のみが、それぞれ、内部に細孔を含む。さらに他の実施形態では、第１および第２の一次接続部材１６２、１６４うちの１つ以上のそれぞれ、および少なくとも１つの二次接続部材１６６は、内部に細孔を含む。細孔１７６を設けることは、例えば、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２が電池筐体１０４内に一体に積層された複数の電極アセンブリ１０６を含む場合に、例えば、図９に示す実施形態に示す二次電池１０２内の異なる電極アセンブリ１０６の間に電解質が流れることを可能にするために有利とすることができる。例えば、一実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、それぞれ、少なくとも０．２５のボイド率を有することができる。さらなる例として、いくつかの実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、それぞれ、少なくとも０．３７５のボイド率を有することができる。さらなる例として、いくつかの実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、それぞれ、少なくとも０．５のボイド率を有することができる。さらなる例として、いくつかの実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、それぞれ、少なくとも０．６２５のボイド率を有することができる。さらなる例として、いくつかの実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、１５２の少なくとも一部を構成する多孔質部材は、それぞれ、少なくとも０．７５のボイド率を有することができる。
【０１６７】
一実施形態では、一次増大制約システム１５１の構成要素を二次増大制約システム１５２の構成要素に接着、接合、および／または粘着することのうちの少なくとも１つによって電極アセンブリ１０６の増大を抑制するために、一組の電極制約セット１０８が組み立てられて固定されることができる。例えば、一次増大制約システム１５１の構成要素は、二次増大制約システム１５２の構成要素に粘着、溶接、接合、または他の方法で接着および固定されることができる。例えば、図６Ａに示すように、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６は、それぞれ、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０としてもそれぞれ機能することができる第１および第２の一次接続部材１６２、１６４にそれぞれ接着されることができる。逆に、第１および第２の二次増大制約部１５８、１５０は、それぞれ、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９における増大制約部など、それぞれ第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６のうちの少なくとも１つとして機能する少なくとも１つの二次接続部材１６６に接着されることができる。図６Ｄを参照すると、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０はまた、それぞれ、長手方向端部１１７、１１９から離間した内部接続部材１６６である少なくとも１つの二次接続部材１６６に接着されることもできる。一実施形態では、一次および二次増大制約システム１５１、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の増大の協調的な抑制が提供されることができる。
【０１６８】
制約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および第２の二次増大制約部材１５８、１６０のうちの１つ以上は、それぞれ、アノード１１０および／またはカソード構造１１２の一部など、電極アセンブリ１０６の内部構造の一部である二次接続部材１６６を介して互いに接続されることができる。一実施形態では、電極アセンブリ１０６内の構造を介して制約部間の接続を提供することによって、アノード構造１１０の増大によって生じる歪みを適切に補償する、厳密に制約された構造が実現されることができる。例えば、一実施形態では、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、アノード１１０またはカソード構造１１２の一部である接続部材１６６による接続を介して互いに緊張状態に配置されることによって垂直方向などの長手方向に対して直交する方向における増大を制約することができる。さらに他の実施形態では、アノード構造１１０の増大は、二次接続部材１６６として機能するカソード構造１１２を介して二次増大制約部１５８、１６０を接続することによって打ち消すことができる。
【０１６９】
一般に、特定の実施形態では、効果的な制約を提供するだけでなく、電極アセンブリ１０６を有するエネルギー貯蔵装置１１０または二次電池１０２の大きさを過度に増大させることなく電極アセンブリ１０６の体積をより効率的に利用するために、一次増大制約システム１５１および二次増大制約システム１５２の構成要素は、それぞれ、電極アセンブリ１０６内のアノード１１０および／またはカソード構造１１２に取り付けられることができ、二次増大制約システム１５２の構成要素はまた、それぞれ、電極アセンブリ１０６内のアノード１１０および／またはカソード構造１１２として具体化されることができる。例えば、一実施形態では、一次増大制約システム１５１および／または二次増大制約システム１５２は、１つ以上のアノード構造１１０に取り付けられることができる。さらなる例として、一実施形態では、一次増大制約システム１５１および／または二次増大制約システム１５２は、１つ以上のカソード構造１１２に取り付けられることができる。さらなる例として、特定の実施形態では、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、一群のアノード構造１１０として具体化されてもよい。さらなる例として、特定の実施形態では、少なくとも１つの二次接続部材１６６は、一群のカソード構造１１２として具体化されてもよい。
【０１７０】
ここで図７を参照すると、垂直軸（Ｚ軸）、長手方向軸（Ｙ軸）、および横軸（Ｘ軸）を有する直交座標系が参照用に示されており、Ｘ軸は、紙面から出てくるように向けられており、積層方向Ｄの指定は、上述したように、Ｙ軸と平行である。より具体的には、図７は、一次増大制約システム１５１の一実施形態および二次増大制約システム１５２の一実施形態の両方を含む、一組の電極制約部１０８の図１ＢにおけるＡ−Ａ’線に沿った断面図を示している。一次増大制約システム１５１は、上述したように第１の一次増大制約部１５４および第２の一次増大制約部１５６、ならびに上述したように第１の一次接続部材１６２および第２の一次接続部材１６４を含む。二次増大制約システム１５２は、第１の二次増大制約部１５８、第２の二次増大制約部１６０、および一群のアノード構造１１０および／または一群のカソード構造１１２として具体化された少なくとも１つの二次接続部材１６６を含み、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、アノード構造１１０、および／またはカソード構造１１２は、交換可能であると理解されることができる。さらにまた、セパレータ１３０はまた、二次接続部材１６６の一部を形成してもよい。さらに、この実施形態では、第１の一次接続部材１６２および第１の二次増大制約部１５８は、上述したように交換可能である。さらに、この実施形態では、第２の一次接続部材１６４および第２の二次増大制約部１６０は、上述したように交換可能である。より具体的には、アノード１１０またはカソード構造１１２に対応する二次接続部材１６６と第１の二次増大制約部１５８および第２の二次増大制約部１６０との面一接続の一実施形態を図７に示す。面一接続は、第１の二次増大制約部１５８と二次接続部材１６６との間の粘着剤層１８２と、第２の二次増大制約部１６０と二次接続部材１６６との間の粘着剤層１８２とをさらに含むことができる。粘着剤層１８２は、第１の二次増大制約部材１５８を二次接続部材１６６に固定し、第２の二次増大制約部材１６０を二次接続部材１６６に固定する。
【０１７１】
また、単一部材を形成するために一体に接合され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、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６、第１および第２の一次接続部材１６２、１６４、第１および第２の二次増大制約部１５８、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つ以上が設けることができる。例えば、図７に示す実施形態に示すように、第１の二次増大制約部材１５８は、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９に向かって位置する主中間セグメント１０８８ａと第１および第２の端部セグメント１０８８ｂとの形態で設けられ、中間セグメント１０８８ａは、セグメント１０８８を互いに接合するように相互接続されることができるセグメント１０８８に形成された切欠きなど、セグメント１０８８を接続するように設けられた接続部１０８９によって各第１および第２の端部セグメント１０８８ｂに接続される。図７に示されるように、第２の二次増大制約部１６０は、制約部を形成するために互いに接続されることができる複数のセグメント１０８８の形態で同様に提供されることができる。一実施形態では、二次増大制約部１５８、１６０のうちの１つ以上、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もまた、切欠きなどの接続部を介して互いに接続されて完成部材を形成することができる複数のセグメント１０８８の形態で設けることができる。一実施形態によれば、切欠きまたは他の接続部を介したセグメント１０８８の相互接続は、セグメントが接続されるときに複数のセグメントから形成される部材の事前張力付与を提供することができる。
【０１７２】
一実施形態における、アノード活物質層１３２、イオン多孔質アノード集電体１３６、ならびにアノード活物質層１３２およびアノード集電体１３６を支持するアノードバックボーン１３４を有する一群のアノード１１０の部材を、図７にさらに示す。同様に、一実施形態において、カソード活物質層１３８、カソード集電体１４０、ならびにカソード活物質層１３８およびカソード集電体１４０を支持するカソードバックボーン１４１を有する一群のカソード１１２を、図７に示す。
【０１７３】
アノードバックボーン１３４に直接隣接するアノード活物質層１３２と、アノードバックボーン１３４およびアノード活物質層１３２に直接隣接し且つそれらを効果的に囲むアノード集電体１３６とを含むように一群のアノード１１０の部材が本明細書において示されて記載されているが、当業者であれば、一群のアノード１１０の他の配置が想定されることを理解するであろう。例えば、一実施形態（図示せず）では、一群のアノード１１０は、アノード集電体１３６に直接隣接するアノード活物質層１３２と、アノードバックボーン１３４に直接隣接するアノード集電体１３６とを含むことができる。換言すれば、アノードバックボーン１３４は、アノード集電体１３６によって効果的に囲まれてもよく、アノード活物質層１３２は、アノード集電体１３６に並んで直接隣接している。当業者には理解されるように、アノード活物質層１３２がセパレータ１３０を介してカソード活物質層１３８から分離される限り、一群のアノード１１０および／または一群のカソード１１２の任意の適切な構成が本明細書に記載の発明の主題に適用可能とすることができる。また、アノード集電体１３６は、アノード活物質層１３２とセパレータ１３０との間に位置する場合には、イオン透過性を有する必要があり、カソード集電体１４０は、カソード活物質層１３８とセパレータ１３０との間に位置する場合には、イオン透過性を有する必要がある。
【０１７４】
図示の簡略化のため、一群のアノード１１０の３つの部材と一群のカソード１１２の４つの部材のみが描かれているが、実際には、本明細書における本発明の主題を使用するエネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２は、上述したように、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２の用途に応じて一群のアノード１１０およびカソード１１２の追加の部材を含むことができる。さらに、アノード活物質層１３２をカソード活物質層１３８から電気的に絶縁する微孔質セパレータ１３０を図７に示す。
【０１７５】
さらにまた、第１および第２の二次増大制約部材１５８、１６０をそれぞれ接続するために、制約部１５８、１６０は、図示のように、粘着などの適切な手段によって、あるいは集電体１３６、１４０への溶接など、溶接することによって、少なくとも１つの接続部材１６６に取り付けられることができる。例えば、第１および／または第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、接着、粘着、接合、溶接などのうちの少なくとも１つによって、それぞれアノードおよび／またはカソードバックボーン１３４、１４１、アノードおよび／またはカソード集電体１３６、１４０のうちの少なくとも１つなど、アノード構造１１０および／またはカソード構造１１２の少なくとも１つに対応する二次接続部材１６６に取り付けられることができる。一実施形態によれば、第１および／または第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、粘着剤または他の接着剤を使用して第１および／または第２の二次増大制約部１５８、１６０の少なくとも一方にアノード１１０および／またはカソード構造１１２の１つ以上の端部をそれぞれ接着する一方で、一群のアノード１００および／またはカソード構造１１２の端部など、１つ以上の二次接続部材１６６の端部に第１および／または第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ機械的に押圧することによって二次接続部材１６６に取り付けられることができる。
【０１７６】
一群のアノード構造
再び図７を参照すると、一群のアノード構造１１０の各部材はまた、第１の二次増大制約部１５８に隣接する頂部１０５２、第２の二次増大制約部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）を囲み、頂部１０５２および底部１０５４を接続する側面（マークなし）を含むことができる。アノード構造１１０は、長さＬＡ、幅ＷＡ、および高さＨＡをさらに含む。長さＬＡは、側面によって境界を定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＡは、側面によって境界を定められ、Ｙ軸に沿って測定され、高さＨＡ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。
【０１７７】
一群のアノード１１０の部材のＬＡは、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、一群のアノード１１０の部材は、通常、約５ｍｍから約５００ｍｍの範囲内のＬＡを有する。例えば、そのような一実施形態では、一群のアノード１１０の部材は、約１０ｍｍから約２５０ｍｍのＬＡを有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、一群のアノード１１０の部材は、約２０ｍｍから約１００ｍｍのＬＡを有する。
【０１７８】
一群のアノード１１０の部材のＷＡもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、一群のアノード１１０の各部材は、通常、約０．０１ｍｍから２．５ｍｍの範囲内のＷＡを有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード１１０の各部材のＷＡは、約０．０２５ｍｍから約２ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード１１０の各部材のＷＡは、約０．０５ｍｍから約１ｍｍの範囲内にある。
【０１７９】
一群のアノード１１０の部材のＨＡもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、一群のアノード１１０の部材は、通常、約０．０５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内のＨＡを有する。例えば、一実施形態では、一群のアノード１１０の各部材のＨＡは、約０．０５ｍｍから約５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノード１１０の各部材のＨＡは、約０．１ｍｍから約１ｍｍの範囲内にある。
【０１８０】
他の実施形態では、一群のアノード構造１１０の各部材は、Ｚ軸に平行な垂直軸ＡＥＳＢを有するアノード構造バックボーン１３４を含むことができる。アノード構造バックボーン１３４はまた、垂直軸ＡＥＳＢの周りでアノード構造バックボーン１３４を囲むアノード活物質１３２の層を含むことができる。換言すれば、アノード構造バックボーン１３４は、アノード活物質１３２の層に機械的安定性を与え、一次増大制約システム１５１および／または二次制約システム１５２についての取り付け点を提供することができる。特定の実施形態では、アノード活物質１３２の層は、キャリアイオンのアノード活物質１３２の層への挿入時に膨張し、キャリアイオンのアノード活物質１３２の層からの抽出時に収縮する。アノード構造バックボーン１３４はまた、第１の二次増大制約部１５８に隣接する頂部１０５６、第２の二次増大制約部１６０に隣接する底部１０５８、および垂直軸ＡＥＳＢを囲み且つ頂部１０５６および底部１０５８を接続する側面（マークなし）を含むことができる。アノード構造バックボーン１３４は、長さＬＥＳＢ、幅ＷＥＳＢ、および高さＨＥＳＢをさらに含む。長さＬＥＳＢは、側面によって境界を定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＥＳＢは、側面によって境界を定められ、Ｙ軸に沿って測定され、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。
【０１８１】
アノード構造バックボーン１３４のＬＥＳＢは、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、アノード構造バックボーン１３４は、通常、約５ｍｍから約５００ｍｍの範囲内のＬＥＳＢを有する。例えば、そのような一実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、約１０ｍｍから約２５０ｍｍのＬＥＳＢを有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、約２０ｍｍから約１００ｍｍのＬＥＳＢを有する。一実施形態によれば、アノード構造バックボーン１３４は、少なくとも１つの接続部材１６６として機能するアノード構造１１０のサブ構造とすることができる。
【０１８２】
アノード構造バックボーン１３４のＷＥＳＢもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、各アノード構造バックボーン１３４は、通常、少なくとも１マイクロメートルのＷＥＳＢを有する。例えば、一実施形態では、各アノード構造バックボーン１３４のＷＥＳＢは、実質的に厚くてもよいが、一般に５００マイクロメートルを超える厚さを有しない。さらなる例として、一実施形態では、各アノード構造バックボーン１３４のＷＥＳＢは、約１から約５０マイクロメートルの範囲内にある。
【０１８３】
アノード構造バックボーン１３４のＨＥＳＢもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、アノード構造バックボーン１３４は、通常、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、一般に、アノード構造バックボーン１３４は、通常、約１０，０００マイクロメートル以下、より典型的には約５，０００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、各アノード構造バックボーン１３４のＨＥＳＢは、約０．０５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、各アノード構造バックボーン１３４のＨＥＳＢは、約０．０５ｍｍから約５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、各アノード構造バックボーン１３４のＨＥＳＢは、約０．１ｍｍから約１ｍｍの範囲内にある。
【０１８４】
アノード構造バックボーン１３４は、用途に応じて、導電性または絶縁性とすることができる。例えば、一実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、導電性とすることができ、アノード活物質１３２についてのアノード集電体１３６を含むことができる。そのような一実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、少なくとも約１０３ジーメンス／ｃｍの導電率を有するアノード集電体１３６を含む。さらなる例として、そのような一実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、少なくとも約１０４ジーメンス／ｃｍの導電率を有するアノード集電体１３６を含む。さらなる例として、そのような一実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、少なくとも約１０５ジーメンス／ｃｍの導電率を有するアノード集電体１３６を含む。他の実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、比較的非導電性である。例えば、一実施形態では、アノード構造バックボーン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、アノード構造バックボーン１３４は、１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、アノード構造バックボーン１３４は、１０−１ジーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。
【０１８５】
特定の実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、金属、半導体、有機物、セラミック、およびガラスなどの、成型可能な任意の材料を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、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、アノード構造バックボーン１３４に組み込むことができる。例示的な一実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、シリコンを含む。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、またはそれらの組み合わせとすることができる。
【０１８６】
特定の実施形態では、アノード活物質層１３２は、少なくとも１マイクロメートルの厚さを有することができる。しかしながら、典型的には、アノード活物質層１３２の厚さは、通常、２００マイクロメートルを超えない。例えば、一実施形態では、アノード活物質層１３２は、約１から５０マイクロメートルの厚さを有することができる。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質層１３２は、約２から約７５マイクロメートルの厚さを有することができる。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質層１３２は、約１０から約１００マイクロメートルの厚さを有することができる。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質層１３２は、約５から約５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【０１８７】
特定の実施形態では、アノード集電体１３６は、セパレータ１３０からアノード活物質層１３２へのキャリアイオンの移動を容易にするのに十分なキャリアイオンに対するイオン透過性と、集電体として機能できるのに十分な導電率とを有するイオン透過性導体材料を含む。アノード集電体１３６は、アノード活物質層１３２とセパレータ１３０との間に配置されるため、アノード集電体１３６からの電流をアノード活物質層１３２の表面にわたって分配することによって、より均一なキャリアイオン輸送を容易にすることができる。これにより、ひいては、キャリアイオンのより均一な挿入および抽出を容易にし、よってサイクル中のアノード活物質層１３２内の応力を低減することができる。アノード集電体１３６は、セパレータ１３０に面するアノード活物質層１３２の表面に電流を分配するため、キャリアイオンについてのアノード活物質層１３２の反応性は、キャリアイオン濃度が最大であるところで最大になる。
【０１８８】
アノード集電体１３６は、イオン伝導性および導電性の両方をもつイオン透過性導体材料を含む。換言すれば、アノード集電体１３６は、イオン透過性導電体層の一方側における直接隣接するアノード活物質層１３２と電気化学スタックまたは電極アセンブリ１０６内のアノード集電体１３６の他方側における直接隣接するセパレータ層１３０との間でのキャリアイオンの移動を促進するキャリアイオンについての厚さ、導電率およびイオン伝導度を有する。相対的に、アノード集電体１３６は、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、そのイオン伝導度よりも大きい導電率を有する。例えば、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、通常、少なくとも１，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも５，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも１０，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード集電体１３６の層のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも５０，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも１００，０００：１である。
【０１８９】
一実施形態では、二次電池１０２が充電または放電しているときなど、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電するための印加負荷がある場合、アノード集電体１３６は、隣接するセパレータ層１３０のイオン伝導度に匹敵するイオン伝導度を有する。例えば、一実施形態では、アノード集電体１３６は、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度の少なくとも５０％（すなわち、それぞれ０．５：１の比）であるイオン伝導度（キャリアイオンについて）を有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対するアノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも１：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対するアノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも１．２５：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対するアノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも１．５：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対するアノード集電体１３６のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも２：１である。
【０１９０】
一実施形態では、アノード集電体１３６はまた、アノード活物質層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、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード活物質層１３２の導電率に対するアノード集電体１３６の導電率の比は、少なくとも１００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード活物質層１３２の導電率に対するアノード集電体１３６の導電率の比は、少なくとも５００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード活物質層１３２の導電率に対するアノード集電体１３６の導電率の比は、少なくとも１０００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード活物質層１３２の導電率に対するアノード集電体１３６の導電率の比は、少なくとも５０００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、アノード活物質層１３２の導電率に対するアノード集電体１３６の導電率の比は、少なくとも１０，０００：１である。
【０１９１】
特定の実施形態におけるアノード集電体層１３６の厚さ（すなわち、セパレータ１３０と、一実施形態では、アノード集電体層１３６が間に挟持されているアノード活物質層との間の最短距離）は、層１３６の組成および電気化学スタックの性能仕様による。一般に、イオン透過性導体層であるときのアノード集電体層１３６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、いくつかの実施形態では、それは約３００−８００オングストロームの範囲の厚さを有することができる。しかしながら、より典型的には、それは、約０．１マイクロメートルを超える厚さを有する。一般に、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。したがって、例えば、一実施形態では、電極集電体層１３６は、約０．１から約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、アノード集電体層１３６は、約０．１から約５マイクロメートルの範囲の厚さを有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、アノード集電体層１３６は、約０．５から約３マイクロメートルの範囲の厚さを有する。一般に、アノード集電体層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、アノード集電体層１３６は、約２５％未満の厚さ不均一性を有することが好ましい。特定の実施形態では、厚さの変動は、さらに小さい。例えば、いくつかの実施形態では、アノード集電体層１３６は、約２０％未満の厚さ不均一性を有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、アノード集電体層１３６は、約１５％未満の厚さ不均一性を有する。いくつかの実施形態では、イオン透過性導体層は、約１０％未満の厚さ不均一性を有する。
【０１９２】
一実施形態では、アノード集電体層１３６は、イオン透過性および導電性に寄与する導電性部材およびイオン伝導性部材を含むイオン透過性導体層である。典型的には、導電性部材は、メッシュまたはパターン化表面の形態の連続導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）、フィルム、または連続導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）を含む複合材料を含む。さらに、イオン伝導性部材は、典型的には、細孔、例えばメッシュの間隙、パターン化された金属もしくは金属合金含有材料層間の空間、金属膜中の細孔、またはキャリアイオンについての十分な拡散性を有する固体イオン伝導体を含む。特定の実施形態では、イオン透過性導体層は、蒸着した多孔質材料、イオン輸送材料、イオン反応性材料、複合材料、または物理的多孔質材料を含む。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のボイド率を有することができる。しかしながら、一般に、ボイド率は、通常、約０．９５を超えない。より典型的には、イオン透過性導体層が多孔質であるとき、ボイド率は、約０．２５から約０．８５の範囲内とすることができる。いくつかの実施形態では、例えば、イオン透過性導体層が多孔質であるとき、ボイド率は、約０．３５から約０．６５の範囲内とすることができる。
【０１９３】
図７に示す実施形態では、アノード集電体層１３６は、電極活物質層１３２についての唯一のアノード集電体である。換言すれば、アノード構造バックボーン１３４は、アノード集電体を含むことができる。しかしながら、他の特定の実施形態では、アノード構造バックボーン１３４は、必要に応じてアノード集電体を含まなくてもよい。
【０１９４】
一群のカソード構造
再び図７を参照すると、一群のカソード構造１１２の各部材はまた、第１の二次増大制約部１５８に隣接する頂部１０６８、第２の二次増大制約部１６０に隣接する底部１０７０、およびＺ軸に平行な垂直軸ＡＣＥＳ（マークなし）を囲み、頂部１０６８および底部１０７０を接続する側面（マークなし）を含むことができる。カソード構造１１２は、長さＬＣ、幅ＷＣ、および高さＨＣをさらに含む。長さＬＣは、側面によって境界を定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＣは、側面によって境界を定められ、Ｙ軸に沿って測定され、高さＨＣは、頂部１０６８から底部１０７０までの垂直軸ＡＣＥＳまたはＺ軸に沿って測定される。
【０１９５】
一群のカソード１１２の部材のＬＣは、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、一群のカソード１１２の部材は、通常、約５ｍｍから約５００ｍｍの範囲内のＬＣを有する。例えば、そのような一実施形態では、一群のカソード１１２の部材は、約１０ｍｍから約２５０ｍｍのＬＣを有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、一群のカソード１１２の部材は、約２５ｍｍから約１００ｍｍのＬＣを有する。
【０１９６】
一群のカソード１１２の部材のＷＣもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、一群のカソード１１２の各部材は、通常、約０．０１ｍｍから２．５ｍｍの範囲内のＷＣを有する。例えば、一実施形態では、一群のカソード１１２の各部材のＷＣは、約０．０２５ｍｍから約２ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード１１２の各部材のＷＣは、約０．０５ｍｍから約１ｍｍの範囲内にある。
【０１９７】
一群のカソード１１２の部材のＨＣもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、一群のカソード１１２の部材は、通常、約０．０５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内のＨＣを有する。例えば、一実施形態では、一群のカソード１１２の各部材のＨＣは、約０．０５ｍｍから約５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソード１１２の各部材のＨＣは、約０．１ｍｍから約１ｍｍの範囲内にある。
【０１９８】
他の実施形態では、一群のカソード構造１１２の各部材は、Ｚ軸に平行な垂直軸ＡＣＥＳＢを有するカソード構造バックボーン１４１を含むことができる。カソード構造バックボーン１４１はまた、垂直軸ＡＣＥＳＢの周りでカソード構造バックボーン１４１を囲むカソード活物質１３８の層を含むことができる。換言すれば、カソード構造バックボーン１４１は、カソード活物質１３８の層に機械的安定性を与え、一次増大制約システム１５１および／または二次制約システム１５２についての取り付け点を提供することができる。カソード構造バックボーン１４１はまた、第１の二次増大制約部１５８に隣接する頂部１０７２、第２の二次増大制約部１６０に隣接する底部１０７４、および垂直軸ＡＣＥＳＢを囲み且つ頂部１０７２および底部１０７４を接続する側面（マークなし）を含むことができる。カソード構造バックボーン１４１は、長さＬＣＥＳＢ、幅ＷＣＥＳＢ、および高さＨＣＥＳＢをさらに含む。長さＬＣＥＳＢは、側面によって境界を定められ、Ｘ軸に沿って測定される。幅ＷＣＥＳＢは、側面によって境界を定められ、Ｙ軸に沿って測定され、高さＨＣＥＳＢは、頂部１０７２から底部１０７４までのＺ軸に沿って測定される。
【０１９９】
カソード構造バックボーン１４１のＬＣＥＳＢは、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、カソード構造バックボーン１４１は、通常、約５ｍｍから約５００ｍｍの範囲内のＬＣＥＳＢを有する。例えば、そのような一実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、約１０ｍｍから約２５０ｍｍのＬＣＥＳＢを有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、約２０ｍｍから約１００ｍｍのＬＣＥＳＢを有する。
【０２００】
カソード構造バックボーン１４１のＷＣＥＳＢもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、各カソード構造バックボーン１４１は、通常、少なくとも１マイクロメートルのＷＣＥＳＢを有する。例えば、一実施形態では、各カソード構造バックボーン１４１のＷＣＥＳＢは、実質的に厚くてもよいが、一般に５００マイクロメートルを超える厚さを有しない。さらなる例として、一実施形態では、各カソード構造バックボーン１４１のＷＣＥＳＢは、約１から約５０マイクロメートルの範囲内にある。
【０２０１】
カソード構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢもまた、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、カソード構造バックボーン１４１は、通常、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。さらに、一般に、カソード構造バックボーン１４１は、通常、約１０，０００マイクロメートル以下、より典型的には約５，０００マイクロメートル以下のＨＣＥＳＢを有する。例えば、一実施形態では、各カソード構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢは、約０．０５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、各カソード構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢは、約０．０５ｍｍから約５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、各カソード構造バックボーン１４１のＨＣＥＳＢは、約０．１ｍｍから約１ｍｍの範囲内にある。
【０２０２】
カソード構造バックボーン１４１は、用途に応じて導電性または絶縁性とすることができる。例えば、一実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、導電性とすることができ、カソード活物質１３８についてのカソード集電体１４０を含むことができる。そのような一実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、少なくとも約１０３ジーメンス／ｃｍの導電率を有するカソード集電体１４０を含む。さらなる例として、そのような一実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、少なくとも約１０４ジーメンス／ｃｍの導電率を有するカソード集電体１４０を含む。さらなる例として、そのような一実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、少なくとも約１０５ジーメンス／ｃｍの導電率を有するカソード集電体１４０を含む。他の実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、比較的非導電性である。例えば、一実施形態では、カソード構造バックボーン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、カソード構造バックボーン１４１は、１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、カソード構造バックボーン１４１は、１０−１ジーメンス／ｃｍ未満の導電率を有する。
【０２０３】
特定の実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、金属、半導体、有機物、セラミック、およびガラスなどの、成形可能な任意の材料を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、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、カソード構造バックボーン１４１に組み込むことができる。例示的な一実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、シリコンを含む。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、またはそれらの組み合わせとすることができる。
【０２０４】
特定の実施形態では、カソード活物質層１３８は、少なくとも１マイクロメートルの厚さを有することができる。しかしながら、典型的には、カソード活物質層１３８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、カソード活物質層１３８は、約１から５０マイクロメートルの厚さを有することができる。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、約２から約７５マイクロメートルの厚さを有することができる。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、約１０から約１００マイクロメートルの厚さを有することができる。さらなる例として、一実施形態では、カソード活物質層１３８は、約５から約５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【０２０５】
特定の実施形態では、カソード集電体１４０は、セパレータ１３０からカソード活物質層１３８へのキャリアイオンの移動を容易にするのに十分なキャリアイオンに対するイオン透過性と、集電体として機能できるのに十分な導電率とを有するイオン透過性導体を含む。カソード集電体１４０は、カソード活物質層１３８とセパレータ１３０との間に配置されるか否かにかかわらず、カソード集電体１４０からの電流をカソード活物質層１３８の表面にわたって分配することによって、より均一なキャリアイオン輸送を容易にすることができる。これにより、ひいては、キャリアイオンのより均一な挿入および抽出を容易にし、それによってサイクル中のカソード活物質層１３８内の応力を低減することができる。カソード集電体１４０は、セパレータ１３０に面するカソード活物質層１３８の表面に電流を分配するため、キャリアイオンについてのカソード活物質層１３８の反応性は、キャリアイオン濃度が最大であるところで最大になる。
【０２０６】
カソード集電体１４０は、イオン伝導性および導電性の両方をもつイオン透過性導体材料を含む。換言すれば、カソード集電体１４０は、イオン透過性導電体層の一方側における直接隣接するカソード活物質層１３８と電気化学スタックまたは電極アセンブリ１０６内のカソード集電体１４０の他方側における直接隣接するセパレータ層１３０との間でのキャリアイオンの移動を促進するキャリアイオンについての厚さ、導電率およびイオン伝導度を有する。相対的に、カソード集電体１４０は、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、そのイオン伝導度よりも大きい導電率を有する。例えば、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、通常、少なくとも１，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも５，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも１０，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード集電体１４０の層のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも５０，０００：１である。さらなる例として、そのような一実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対する導電率の比は、少なくとも１００，０００：１である。
【０２０７】
一実施形態では、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２が充電または放電しているときなど、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電するための印加負荷がある場合、カソード集電体１４０は、隣接するセパレータ層１３０のイオン伝導度に匹敵するイオン伝導度を有する。例えば、一実施形態では、カソード集電体１４０は、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度の少なくとも５０％（すなわち、それぞれ０．５：１の比）であるイオン伝導度（キャリアイオンについて）を有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対するカソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも１：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対するカソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも１．２５：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）に対するカソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも１．５：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、セパレータ層１３０のイオン伝導度（（アノード集電体層）キャリアイオンについて）に対するカソード集電体１４０のイオン伝導度（キャリアイオンについて）の比は、少なくとも２：１である。
【０２０８】
一実施形態では、カソード集電体１４０はまた、カソード活物質層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、エネルギーを装置１００内に貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード活物質層１３８の導電率に対するカソード集電体１４０の導電率の比は、少なくとも１００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード活物質層１３８の導電率に対するカソード集電体１４０の導電率の比は、少なくとも５００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード活物質層１３８の導電率に対するカソード集電体１４０の導電率の比は、少なくとも１０００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード活物質層１３８の導電率に対するカソード集電体１４０の導電率の比は、少なくとも５０００：１である。さらなる例として、いくつかの実施形態では、装置１００内にエネルギーを貯蔵するための印加電流または装置１００を放電させるための印加負荷がある場合、カソード活物質層１３８の導電率に対するカソード集電体１４０の導電率の比は、少なくとも１０，０００：１である。
【０２０９】
特定の実施形態におけるカソード集電体層１４０の厚さ（すなわち、セパレータ１３０と、一実施形態では、カソード集電体層１４０が間に挟持されているカソード活物質層１３８との間の最短距離）は、層１４０の組成および電気化学スタックの性能仕様による。一般に、イオン透過性導体層であるときのカソード集電体層１４０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、いくつかの実施形態では、それは約３００−８００オングストロームの範囲の厚さを有することができる。しかしながら、より典型的には、それは、約０．１マイクロメートルを超える厚さを有する。一般に、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。したがって、例えば、一実施形態では、カソード集電体層１４０は、約０．１から約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、カソードド集電体層１４０は、約０．１から約５マイクロメートルの範囲の厚さを有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、カソードド集電体層１４０は、約０．５から約３マイクロメートルの範囲の厚さを有する。一般に、カソード集電体層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、カソード集電体層１４０は、約２５％未満の厚さ不均一性を有することが好ましい。特定の実施形態では、厚さの変動は、さらに小さい。例えば、いくつかの実施形態では、カソード集電体層１４０は、約２０％未満の厚さ不均一性を有する。さらなる例として、いくつかの実施形態では、カソード集電体層１４０は、約１５％未満の厚さ不均一性を有する。いくつかの実施形態では、カソード集電体層１４０は、約１０％未満の厚さ不均一性を有する。
【０２１０】
一実施形態では、カソード集電体層１４０は、イオン透過性および導電性に寄与する導電性部材およびイオン伝導性部材を含むイオン透過性導体層である。典型的には、導電性部材は、メッシュまたはパターン化表面の形態の連続導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）、フィルム、または連続導電性材料（例えば、連続金属または金属合金）を含む複合材料を含む。さらに、イオン伝導性部材は、典型的には、細孔、例えばメッシュの間隙、パターン化された金属もしくは金属合金含有材料層間の空間、金属膜中の細孔、またはキャリアイオンについての十分な拡散性を有する固体イオン伝導体を含む。特定の実施形態では、イオン透過性導体層は、蒸着した多孔質材料、イオン輸送材料、イオン反応性材料、複合材料、または物理的多孔質材料を含む。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のボイド率を有することができる。しかしながら、一般に、ボイド率は、通常、約０．９５を超えない。より典型的には、イオン透過性導体層が多孔質であるとき、ボイド率は、約０．２５から約０．８５の範囲内とすることができる。いくつかの実施形態では、例えば、イオン透過性導体層が多孔質であるとき、ボイド率は、約０．３５から約０．６５の範囲内とすることができる。
【０２１１】
図７に示す実施形態では、カソード集電体層１４０は、カソード活物質層１３８についての唯一のカソード集電体である。換言すれば、カソード構造バックボーン１４１は、カソード集電体１４０を含むことができる。しかしながら、他の特定の実施形態では、カソード構造バックボーン１４１は、必要に応じてカソード集電体１４０を含まなくてもよい。
【０２１２】
一実施形態では、第１の二次増大制約部１５８および第２の二次増大制約部１６０は、それぞれ、ｚ軸に沿って分離された内面１０６０および１０６２と、対向外面１０６４および１０６６とをそれぞれ含むことができ、それによって第１の二次増大制約部１５８の高さＨ１５８および第２の二次増大制約部１６０の高さＨ１６０を画定する。本開示の態様によれば、第１および／または第２の二次増大制約部１５８、１６０のいずれかの高さをそれぞれ増加させることは、制約部の剛性を増加させることができるが、体積の増加も必要とするため、電極アセンブリ１０６および一組の制約部１０８を含むエネルギー蓄積装置１００または二次電池１０２についてのエネルギー密度を減少させる。したがって、制約部１５８、１６０の厚さは、制約部の材料特性、電極１００の所定の膨張からの圧力を相殺するのに必要な制約部の強度、および他の要因に応じて選択されることができる。例えば、一実施形態では、第１および第２の二次増大制約部の高さＨ１５８およびＨ１６０は、それぞれ、高さＨＥＳの５０％未満とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１および第２の二次増大制約部の高さＨ１５８およびＨ１６０は、それぞれ、高さＨＥＳの２５％未満とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１および第２の二次増大制約部の高さＨ１５８およびＨ１６０は、それぞれ、高さＨＥＳの１０％未満とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、第１および第２の二次増大制約部の高さＨ１５８およびＨ１６０は、高さＨＥＳの約５％未満とすることができる。いくつかの実施形態では、第１の二次増大制約部の高さＨ１５８および第２の二次増大制約部の高さＨ１６０は、異なっていてもよく、第１および第２の二次増大制約部１５８、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。
【０２１３】
特定の実施形態では、内面１０６０および１０６２は、一群のアノード構造１１０および／または一群のカソード構造１１２をそれに固定するのに適した表面特徴を含むことができ、外面１０６４および１０６６は、複数の制約された電極アセンブリ１０６の積層に適した表面特徴を含むことができる（すなわち、図７より推測されるが、明示されていない）。例えば、一実施形態では、内面１０６０および１０６２または外面１０６４および１０６６は、平面とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、内面１０６０および１０６２または外面１０６４および１０６６は、非平面とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、内面１０６０および１０６２ならびに外面１０６４および１０６６は、平面とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、内面１０６０および１０６２ならびに外面１０６４および１０６６は、非平面とすることができる。さらなる例として、一実施形態では、内面１０６０および１０６２ならびに外面１０６４および１０６６は、略平面とすることができる。
【０２１４】
本明細書の他の箇所に記載されるように、アノード構造１１０および／またはカソード構造１１２として具体化された少なくとも１つの二次接続部材１６６を内面１０６０および１０６２に固定するためのモードは、エネルギー貯蔵装置１００または二次電池１０２およびそれらの意図される用途に応じて変わることができる。図７に示す１つの例示的な実施形態として、一群のアノード構造１１０の頂部１０５２および底部１０５４（すなわち、図示のようなアノード集電体１３６）ならびに一群のカソード構造１１２の頂部１０６８および底部１０７０（すなわち、図示のようなアノード集電体１４０）は、粘着剤層１８２を介して第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２に固定されてもよい。あるいは、特定の実施形態では、アノード集電体１３６のみ、またはカソード集電体１４０のみが固定されて、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か、またはアノードおよび／またはカソード構造の他のサブ構造が、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。同様に、第１の一次増大制約部１５４の頂部１０７６および底部１０７８、ならびに第２の一次増大制約部１５６の頂部１０８０および底部１０８２は、粘着剤層１８２を介して第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２に固定されることができる。
【０２１５】
換言すれば、図７に示される実施形態では、一群のアノード構造１１０の頂部１０５２および底部１０５４は、第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２の両方を効果的に満たす高さＨＥＳを含み、面一実施形態では、粘着剤層１８２を介して第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２に固定されることができる。さらに、一群のカソード構造１１２の頂部１０６８および底部１０７０は、第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２の両方を効果的に満たす高さＨＣＥＳを含み、面一実施形態では、粘着剤層１８２を介して第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２に固定されることができる。
【０２１６】
さらに、他の例示的な実施形態では、アノードバックボーン１３４の頂部１０５６および底部１０５８、ならびにカソードバックボーン１４１の頂部１０７２および底部１０７４は、粘着剤層１８２（図示せず）を介して第１の二次増大制約部材１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部材１６０の内面１０６２に固定されることができる。同様に、第１の一次増大制約部１５４の頂部１０７６および底部１０７８、ならびに第２の一次増大制約部１５６の頂部１０８０および底部１０８２は、粘着剤層１８２を介して第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２に固定されることができる（この段落に記載された実施形態に関しては図示されていない）。換言すれば、アノードバックボーン１３４の頂部１０５６および底部１０５８は、第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２の両方を効果的に満たす高さＨＥＳＢを含み、面一実施形態では、粘着剤層１８２を介して第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２に固定されることができる。さらに、カソードバックボーン１４１の頂部１０７２および底部１０７４は、第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２の両方を効果的に満たす高さＨＣＥＳＢを含み、面一実施形態では、粘着剤層１８２を介して第１の二次増大制約部１５８の内面１０６０および第２の二次増大制約部１６０の内面１０６２に固定されることができる。
【０２１７】
したがって、一実施形態では、一群のアノード１１０および／またはカソード構造１１２の少なくとも一部、および／またはセパレータ１３０は、二次的増大制約システム１５２における第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ互いに接続するための１つ以上の二次接続部材１６６として機能することができ、それによってサイクル中に電極アセンブリ１０６の増大を抑制するためのコンパクトで空間効率のよい制約システムを提供する。一実施形態によれば、充電および放電サイクルで体積が膨潤するアノード１１０および／またはカソード構造１１２の任意の部分を除いて、アノード１１０および／またはカソード構造１１２の任意の部分、および／またはセパレータ１３０は、１つ以上の二次接続部材１６６として機能することができる。すなわち、電極アセンブリ１０６の体積変化の原因となる、アノード活物質１３２などのアノード１１０および／またはカソード構造１１２のその部分は、通常、一組の電極制約部１０８の一部としては機能しない。一実施形態では、一次増大制約システム１５１の一部としてそれぞれ設けられた第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６は、長手方向の増大をさらに抑制し、また、二次増大制約システム１５２の第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ接続するための二次接続部材１６６としても機能することができ、それによってアノード増大／膨潤を抑制するための協調的、相乗的制約システム（すなわち、一組の電極制約部１０８）を提供する。
【０２１８】
二次電池
ここで図９を参照すると、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、電池筐体１０４と、電池筐体１０４内の一組の電極アセンブリ１０６ａとを含み、各電極アセンブリ１０６は、上述したように、第１の長手方向端面１１６、対向する第２の長手方向端面１１８を有する（すなわち、示される直交座標系のＹ軸に沿って第１の長手方向端面１１６から分離される）。各電極アセンブリ１０６は、積層方向Ｄに各電極アセンブリ１０６内で相対的に積層された一群のアノード構造１１０および一群のカソード構造１１２を含む。換言すれば、一群のアノード１１０およびカソード１１２構造は、上述したように、第１および第２の長手方向端面１１６、１１８の間でそれぞれ積層方向Ｄに進む一連のアノード１１０およびカソード１１２の交互配列で配置される（例えば、図２を参照、図２および図９に示すように、積層方向Ｄは、示される直交座標系のＹ軸に平行である）。さらに、個々の電極アセンブリ１０６内の積層方向Ｄは、一組１０６ａ内の電極アセンブリ１０６の集まりの積層方向（すなわち、電極アセンブリ積層方向）に対して垂直である。換言すれば、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に対して垂直な組１０６ａ内の方向において互いに対して配置される（例えば、電極アセンブリ積層方向は、示される直交座標系のＺ軸に対応する方向にあるのに対して、個々の電極アセンブリ１０６内の積層方向Ｄは、示される直交座標系のＹ軸に対応する方向にある）。
【０２１９】
図９に示す実施形態に示す電極アセンブリ１０６ａの組は、同じ全体サイズを有する個々の電極アセンブリ１０６を含んでいるが、個々の電極アセンブリ１０６のうちの１つ以上もまた、および／または代替的に、組１０６ａ内の他の電極アセンブリ１０６とは少なくとも１つの寸法において異なるサイズを有することができる。例えば、一実施形態によれば、二次電池１０２に設けられた組１０６ａを形成するために一体に積層された電極アセンブリ１０６は、各アセンブリ１０６の長手方向（すなわち、積層方向Ｄ）において異なる最大幅ＷＥＡを有することができる。他の実施形態によれば、二次電池１０２に設けられた積層組１０６ａを構成する電極アセンブリ１０６は、長手方向軸に対して直交する横軸に沿って異なる最大長さＬＥＡを有することができる。さらなる例として、一実施形態では、二次電池１０２内に電極アセンブリの組１０６ａを形成するように一体に積層された各電極アセンブリ１０６は、電極アセンブリの組１０６ａを形成するように、電極アセンブリ１０６が一体に積層された方向に沿って減少する面積ＬＥＡ×ＷＥＡを提供するように選択される長手方向軸に沿った最大幅ＷＥＡおよび横軸に沿った最大長ＬＥＡ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、電極アセンブリ１０６が一体に積層されてピラミッド形状の電極アセンブリの組１０６ａを有する二次電池１０２を形成するように、アセンブリ１０６が積層される第１の方向において隣接する電極アセンブリ１０６のものよりも小さくなるように、およびその反対の第２の方向において隣接する電極アセンブリ１０６のものよりも大きくなるように選択されてもよい。あるいは、各電極アセンブリ１０６の最大長ＬＥＡおよび最大幅ＷＥＡは、積層電極アセンブリの組１０６ａについて異なる形状および／または構成を提供するように選択されることができる。１つ以上の電極アセンブリ１０６の最大垂直高さＨＥＡもまた、および／または代替的に、組１０６ａ内の他のアセンブリ１０６とは異なるように、および／または所定の形状および／または構成を有する積層組１０６ａを提供するように選択されることができる。
【０２２０】
タブ１９０、１９２は、電池筐体１０４から突出しており、組１０６ａの電極アセンブリ１０６とエネルギー供給源または消費者（図示せず）との間の電気的接続を提供する。より具体的には、この実施形態では、タブ１９０は、（例えば、導電性粘着剤を使用して）タブ延長部１９１に電気的に接続され、タブ延長部１９１は、各電極アセンブリ１０６に含まれる電極１１０に電気的に接続される。同様に、タブ１９２は、（例えば、導電性粘着剤を使用して）タブ延長部１９３に電気的に接続され、タブ延長部１９３は、電極アセンブリ１０６のそれぞれに含まれる対向電極１１２に電気的に接続される。
【０２２１】
図９に示す実施形態の各電極アセンブリ１０６は、長手方向（すなわち、積層方向Ｄ）における増大を抑制するために関連する一次増大制約システム１５１を有することができる。あるいは、一実施形態では、組１０６ａを構成する複数の電極アセンブリ１０６は、一次増大制約システム１５１の少なくとも一部を共有することができる。図示の実施形態では、各一次成長制約システム１５１は、それぞれ、上述したように第１および第２の長手方向端面１１６、１１８をそれぞれ覆うことができる第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６と、上述したように側面１４２をそれぞれ覆うことができる第１および第２の対向する一次接続部材１６２、１６４とを含む。第１および第２の対向する一次接続部材１６２、１６４は、それぞれ、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６をそれぞれ互いに引き寄せることができるか、あるいは換言すれば、電極アセンブリ１０６の長手方向における増大を抑制する際に支援することができ、一次増大制約部１５４、１５６は、それぞれ、対向する第１および第２の長手方向端面１１６、１１８に圧縮力または制約力を加えることができる。結果として、長手方向における電極アセンブリ１０６の膨張は、充電状態と放電状態との間の電池１０２の形成および／またはサイクル中に抑制される。さらに、一次増大制約システム１５１は、互いに垂直であり且つ長手方向に対して垂直な２つの方向のいずれかにおいて電極アセンブリ１０６に維持される圧力を超える圧力を長手方向（すなわち、積層方向Ｄ）において電極アセンブリ１０６に加える（例えば、図示されるように、長手方向は、示された直交座標系のＹ軸の方向に対応し、互いに且つ長手方向に対して垂直な２つの方向は、Ｘ軸およびＺ軸の方向に対応する）。
【０２２２】
さらに、図９に示す実施形態の各電極アセンブリ１０６は、垂直方向における増大（すなわち、電極アセンブリ１０６、アノード１１０、および／またはカソード１１２の垂直方向における（すなわち、直交座標系のＺ軸に沿った）膨張）を抑制するための関連する二次増大制約システム１５２を有する。あるいは、一実施形態では、組１０６ａを構成する複数の電極アセンブリ１０６は、二次増大制約システム１５２の少なくとも一部を共有する。各二次増大制約システム１５２は、それぞれ、上記でより詳細に説明したように、それぞれ対応する側面１４２を覆うことができる第１および第２の二次増大制限部１５８、１６０、および少なくとも１つの二次接続部材１６６を含む。二次接続部材１６６は、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０をそれぞれ互いに引き寄せることができるか、あるいは換言すれば、電極アセンブリ１０６の垂直方向における増大を抑制する際に支援することができ、第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０は、それぞれ、より詳細に上述したように、側面１４２）に圧縮力または制約力を加えることができる。結果として、垂直方向における電極アセンブリ１０６の膨張は、充電状態と放電状態との間の電池１０２の形成および／またはサイクル中に抑制される。さらに、二次増大制約システム１５２は、互いに垂直であり且つ長手方向に対して垂直な２つの方向のいずれかにおいて電極アセンブリ１０６に維持される圧力を超える圧力を垂直方向（すなわち、直交座標系のＺ軸に平行）において電極アセンブリ１０６に加える（例えば、図示されるように、垂直方向は、示された直交座標系のＺ軸の方向に対応し、互いに且つ垂直方向に対して垂直な２つの方向は、Ｘ軸およびＹ軸の方向に対応する）。
【０２２３】
さらに、図９に示す実施形態の各電極アセンブリ１０６は、上記でより詳細に説明されたように、長手方向および垂直方向の増大を抑制するために、関連する一次増大制約システム１５１−および関連する二次増大制約システム１５２−を有することができる。さらにまた、特定の実施形態によれば、アノードタブ１９０および／またはカソードタブ１９２のそれぞれ、ならびにタブ延長部１９１、１９３は、三次増大制約システム１５５の一部として機能することができる。例えば、特定の実施形態では、タブ延長部１９１、１９３は、対向する横表面領域１４４、１４６に沿って延びて、第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９などの三次制約システム１５５の一部として作用することができる。タブ延長部１９１、１９３は、一次増大制約部１５４、１５６が、互いに緊張状態でタブ延長部１９１、１９３を配置して電極アセンブリ１０６を横方向に沿って圧縮し、それぞれ第１および第２の三次増大制約部１５７、１５９として作用する少なくとも１つの三次接続部材１６５として機能するように、電極アセンブリ１０６の長手方向端部１１７、１１９において一次増大制約部１５４、１５６に接続されることができる。逆に、一実施形態によれば、タブ１９０、１９２および／またはタブ延長部１９１、１９３はまた、それぞれ、第１および第２の一次増大制約部１５４、１５６についての第１および第２の一次接続部材１６２、１６４としても機能することができる。さらに他の実施形態では、タブ１９０、１９２および／またはタブ延長部１９１、１９３は、二次増大制約部１５８、１６０を接続する少なくとも１つの二次接続部材１６６の一部を形成することなどによって、二次増大制約システム１５２の一部として機能することができる。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、一次制約システム１５１および二次制約システム１５２のうちの１つ以上の一部として機能することによって、および／または一次および二次増大制約システム１５１、１５２のうちの１つ以上によってそれぞれ制約される方向に対して直交する方向に電極アセンブリ１０６を制約するように三次増大制約システム１５５の一部を形成することによって、電極アセンブリ１０６の全体的な巨視的増大を抑制するのを支援することができる。
【０２２４】
二次電池１０２の組み立てを完成するために、電池筐体１０４は、非水性電解質（図示せず）によって充填され、蓋１０４ａは、（折り線ＦＬに沿って）折り重ねられ、上面１０４ｂに封止される。完全に組み立てられると、封止された二次電池１０２は、その外面によって境界を定められた体積（すなわち、変位体積）を占め、二次電池筐体１０４は、電池の変位体積（蓋１０４ａを含む）に対応する体積からその内部体積を引いた体積（すなわち、内面１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆ、１０４ｇおよび蓋１０４ａによって境界を定められた角柱状体積）を占め、組１０６ａの各増大制約部１５１、１５２は、それぞれの変位体積に対応する体積を占める。したがって、組み合わされた際、電池筐体１０４および増大制約部１５１、１５２は、電池筐体１０４の外面によって境界を定められる体積（すなわち、電池の変位体積）の７５％以下を占める。例えば、そのような一実施形態では、増大制約部１５１、１５２および電池筐体１０４は、組み合わされた際、電池筐体１０４の外面によって境界を定められる体積の６０％以下を占める。さらなる例として、そのような一実施形態では、制約部１５１、１５２および電池筐体１０４は、組み合わされた際、電池筐体１０４の外面によって境界を定められる体積の４５％以下を占める。さらなる例として、そのような一実施形態では、制約部１５１、１５２および電池筐体１０４は、組み合わされた際、電池筐体１０４の外面によって境界を定められる体積の３０％以下を占める。さらなる例として、そのような一実施形態では、制約部１５１、１５２および電池筐体１０４は、組み合わされた際、電池筐体の外面によって境界を定められる体積の２０％以下を占める。
【０２２５】
図９において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の一組１０６ａのみを含み、組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つ以上の電極アセンブリ１０６ａを含むことができ、各組１０６ａは、互いに横方向に（例えば、図９の直交座標系のＸ−Ｙ平面内にある相対方向に）または互いに垂直方向に（例えば、図９の直交座標系のＺ軸に略平行な方向に）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の組のそれぞれは、１つ以上の電極アセンブリ１０６を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、二次電池１０２は、１組、２組、またはそれ以上の組の電極アセンブリ１０６ａを含むことができ、そのような各組１０６ａは、１つ以上の電極アセンブリ１０６（例えば、そのような各組１０６ａの内部の１個、２個、３個、４個、５個、６個、１０個、１５個、またはそれ以上の電極アセンブリ１０６）を含み、電池１０２が２つ以上のそのような組１０６ａを含むとき、組１０６ａは、二次電池１０２に含まれる他の組の電極アセンブリ１０６ａに対して横方向または垂直方向に配置されることができる。これらの様々な実施形態のそれぞれにおいて、各個別の電極アセンブリ１０６は、上述したように、自身の増大制約部を有することができ（すなわち、電極アセンブリ１０６と制約部１５１、１５２との間の１：１の関係）、上述したように、２つ以上の電極アセンブリ１０６は、共通の増大制約部１５１、１５２を有することができ（すなわち、２つ以上の電極アセンブリ１０６について一組の制約部１０８）、または２つ以上の電極アセンブリ１０６は、増大制約部１５１、１５２の構成要素を共有することができる（すなわち、２つ以上の電極アセンブリ１０６は、例えば、上述したように、融合された実施形態におけるように、共通の圧縮部材（例えば、第２の二次増大制約部１５８）および／または引張部材１６６を有することができる）。
【０２２６】
その他の電池部品
特定の実施形態では、上述したように、一次増大制約システム１５１および二次増大制約システム１５２を含む一組の電極制約部１０８は、例えば図９に示すように、長さＬ１、幅Ｗ１、および厚さｔ１を有するシート２０００から導出されることができる。より具体的には、一次増大制約システム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において折り返されることができる。あるいは、一実施形態では、シート２０００は、電極アセンブリの組１０６ａを形成するように積層された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、粘着、または他の方法で固定され、第１の一次増大制約部１５４および第２の一次増大制約部１５６、ならびに第１の一次接続部材１６２および第２の一次接続部材１６４を含む一次増大制約システム１５１を形成することができる。この実施形態では、一次増大制約システム１５１は、シート２０００の変位体積（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に伸張されて部材を緊張状態にし、それにより第１および第２の一次増大制約部によって圧縮力が及ぼされる。あるいは、少なくとも１つの二次接続部材は、第２の方向に伸張されて部材を緊張状態にすることができ、それにより第１および第２の二次増大制約部によって圧縮力が及ぼされる。代替実施形態では、接続部材を伸張させてそれらを緊張状態にする代わりに、接続部材および／または増大制約部または１つ以上の一次および二次増大制約システムの他の部分が電極アセンブリ上におよび／またはその内部において設置前に予め緊張状態にされてもよい。他の代替実施形態では、接続部材および／または増大制約部および／または一次および二次増大制約システムのうちの１つ以上の他の部分は、電極アセンブリ内におよび／またはその上において設置時に最初は緊張状態にないが、電池の形成により、接続部材および／または増大制約部など、一次および／または二次増大制約システムの部分において電極アセンブリを膨張させて張力を誘発させる（すなわち、自己緊張）。
【０２２７】
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材料のいずれかを含むことができる。一般に、一次増大制約システム１５１は、典型的には、少なくとも１０，０００ｐｓｉ（＞７０ＭＰａ）の極限引張強度を有し、電池の電解質と適合性があり、電池１０２の浮遊電位またはアノード電位で著しく腐食せず、４５℃、さらには７０℃まで機械的強度に著しい反応または喪失を示さない材料を含む。例えば、一次増大制約システム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、複合材料）のいずれかを含むことができる。例示的な一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、ステンレス鋼（例えば、ＳＳ３１６、４４０Ｃまたは４４０Ｃ硬質）、アルミニウム（例えば、アルミニウム７０７５−Ｔ６、硬質Ｈ１８）、チタン（例えば、６Ａｌ−４Ｖ）、ベリリウム、ベリリウム銅（硬）、銅（Ｏ２フリー、硬）、ニッケルなどの金属を含むが、一般に、一次増大制約システム１５１が金属を含むとき、腐食を制限し且つアノード１１０とカソード１１２との間に電気的短絡を生じさせることを制限するように組み込まれることが一般に好ましい。他の例示的な実施形態では、一次増大制約システム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））などのセラミックを含む。他の例示的な実施形態では、一次増大制約システム１５１は、Ｓｃｈｏｔｔ  Ｄ２６３強化ガラスなどのガラスを含む。他の例示的な実施形態では、一次増大制約システム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％ガラスを含む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む。他の例示的な実施形態では、一次増大制約システム１５１は、Ｅガラス標準繊維／エポキシ、０度、ＥガラスＵＤ／エポキシ、０度、Ｋｅｖｌａｒ標準繊維／エポキシ、０度、Ｋｅｖｌａｒ  ＵＤ／エポキシ、０度、炭素標準繊維／エポキシ、０度、炭素ＵＤ／エポキシ、０度、Ｔｏｙｏｂｏ  Ｚｙｌｏｎ（登録商標）ＨＭ  繊維／エポキシなどの複合材料を含む。他の例示的な実施形態では、一次増大制約システム１５１は、ケブラー  ４９アラミド繊維、Ｓガラス繊維、炭素繊維、Ｖｅｃｔｒａｎ  ＵＭ  ＬＣＰ繊維、Ｄｙｎｅｅｍａ、Ｚｙｌｏｎなどの繊維を含む。
【０２２８】
一次増大制約システム１５１の厚さ（ｔ１）は、例えば、一次増大制約システム１５１の構成材料、電極アセンブリ１０６の全体寸法、および電池のアノードおよびカソードの組成を含む一連の要因による。いくつかの実施形態では、例えば、一次増大制約システム１５１は、約１０から約１００マイクロメートルの範囲の厚さを有するシートを含む。例えば、そのような一実施形態では、一次増大制約システム１５１は、約３０μｍの厚さを有するステンレス鋼シート（例えば、ＳＳ３１６）を含む。さらなる例として、他のそのような実施形態において、一次増大制約システム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）を含む。さらなる例として、他のそのような実施形態において、一次増大制約システム１５１は、約３０μｍの厚さを有するジルコニアシート（例えば、Ｃｏｏｒｓｔｅｋ  ＹＺＴＰ）を含む。さらなる例として、他のそのような実施形態において、一次増大制約システム１５１は、約７５μｍの厚さを有するＥガラス  ＵＤ／エポキシ  ０度シートを含む。さらなる例として、他のそのような実施形態において、一次増大制約システム１５１は、５０％を超える充填密度で１２μｍの炭素繊維を含む。
【０２２９】
特定の理論に縛られることなく、本明細書に記載の接着方法は、接着、はんだ付け、接合、焼結、圧接、ろう付け、溶射接合、クランプ、またはそれらの組み合わせを含むことができる。接着は、導電性エポキシ、導電性エラストマー、ニッケル充填エポキシ、炭素充填エポキシなどの導電性金属を充填した絶縁性有機接着剤の混合物などの導電性材料と材料を接合することを含むことができる。導電性ペーストが材料を互いに接合するために使用されてもよく、接合強度は、温度（焼結）、光（ＵＶ硬化、架橋）、化学硬化（触媒系架橋）によって調整されることができる。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むことができる。溶接プロセスは、超音波溶接、抵抗溶接、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、誘導溶接、および冷間溶接を含むことができる。これらの材料の接合はまた、材料を接合するためにプラズマ溶射、火炎溶射、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することによっても行うことができる。例えば、接着剤としてニッケルの溶射を使用して、ニッケルまたは銅のメッシュをニッケルバス上に接合することができる。
【０２３０】
一群のアノード１１０およびカソード構造１１２の部材は、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム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ことができる。いくつかの実施形態では、一群のアノード構造１１０の部材は、アノード活性電気活物質（時には負極と呼ばれる）を含み、一群のカソード構造１１２の部材は、カソード活性電気活物質（時には正極と呼ばれる）を含む。この段落に列挙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、粒状凝集電極またはモノリシック電極とすることができる。
【０２３１】
例示的なアノード活性電気活物質は、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、あるいはリチウムと合金を形成することができる金属、半金属、合金、酸化物および化合物の範囲のいずれかを含む。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、ヒ素、ハフニウム、イットリウム、およびパラジウムを含む。例示的な一実施形態では、アノード活物質は、アルミニウム、スズ、またはシリコン、あるいはそれらの酸化物、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む。他の例示的な実施形態では、アノード活物質は、シリコンまたはその合金を含む。
【０２３２】
例示的なカソード活物質は、広範囲のカソード活物質のいずれかを含む。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的に使用されることができるカソード材料を含むことができる。これら遷移金属酸化物、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。このような金属元素の具体例は、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。さらなるカソード活物質は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉｘＣｏｙＡｌ２）Ｏ２、ＬｉＦｅＰＯ４、Ｌｉ２ＭｎＯ４、Ｖ２Ｏ５、モリブデンオキシサルファイド、リン酸塩、ケイ酸塩、バナジウム酸塩およびそれらの組み合わせを含む。
【０２３３】
一実施形態では、アノード活物質は、リチウムイオン（または他のキャリアイオン）が充電および放電プロセス中に負極活物質に取り込まれるかまたはそこから出るときに、微細構造化されて体積膨張および収縮に適応する有意なボイド体積分率を提供する。一般に、アノード活物質のボイド率は、少なくとも０．１である。しかしながら、通常、負極活物質のボイド率は、０．８以下である。例えば、一実施形態では、負極活物質のボイド率は、約０．１５から約０．７５である。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質のボイド率は、約０．２から約０．７である。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質のボイド率は、約０．２５から約０．６である。
【０２３４】
微細構造化アノード活物質の組成およびその形成方法に応じて、微細構造化アノード活物質は、マクロポーラス、ミクロポーラス、もしくはメソポーラス材料層、またはミクロポーラスとメソポーラスの組み合わせ、もしくはメソポーラスとマクロポーラスの組み合わせなどの組み合わせを含むことができる。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、ならびに一般に「スポンジ状」で不規則な外観、滑らかではない壁、および分岐した細孔を特徴とす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、１〜１００μｍの細孔深さ、および一般に、ある程度明確に定義された分岐細孔もしくは樹状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、ならびに変化し得る、直線状、分岐状、もしくは樹状、および滑らかもしくは粗い壁とする細孔形態によって特徴付けられる。さらに、ボイド体積は、開放または閉鎖ボイド、またはそれらの組み合わせを含むことができる。一実施形態では、ボイド体積は、開放ボイドを含み、すなわち、アノード活物質は、アノード活物質の側面にリチウムイオン（または他のキャリアイオン）が出入りすることができる開口を有するボイドを含み、含み、例えば、リチウムイオンは、カソード活物質を出た後にボイド開口を通ってアノード活物質に入ることができる。他の実施形態では、ボイド体積は、閉鎖ボイドを含み、すなわち、アノード活物質は、アノード活物質によって囲まれたボイドを含む。一般に、開放ボイドは、キャリアイオンのためにより大きい界面表面積を提供することができるのに対して、閉鎖ボイドは、固体電解質界面の影響を受けにくくなる傾向がある一方で、それぞれが、キャリアイオンの侵入時に負極活物質の膨張の余地を提供する。したがって、特定の実施形態では、アノード活物質が開放ボイドと閉鎖ボイドとの組み合わせを含むことが好ましい。
【０２３５】
一実施形態では、アノード活物質は、多孔質アルミニウム、スズもしくはシリコンまたはそれらの合金を含む。多孔質シリコン層は、例えば、アノード酸化により、エッチングにより（例えば、単結晶シリコンの表面に金、白金、銀または金／パラジウムなどの貴金属を蒸着し、フッ化水素酸および過酸化水素の混合物で表面をエッチングすることにより）、またはパターン化化学エッチングなどの当該技術分野において公知の他の方法により、形成されることができる。さらに、多孔質アノード活物質は、一般に、少なくとも約０．１であるが０．８未満の多孔度を有し、約１から約１００マイクロメートルの厚さを有する。例えば、一実施形態では、アノード活物質は、多孔質シリコンを含み、約５から約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５から約０．７５の多孔度を有する。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質は、多孔質シリコンを含み、約１０から約８０マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５から約０．７の多孔度を有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、アノード活物質は、多孔質シリコンを含み、約２０から約５０マイクロメートルの厚さを有し、約０．２５から約０．６の多孔度を有する。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質は、多孔質シリコン合金（ニッケルシリサイドなど）を含み、約５から約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５から約０．７５の多孔度を有する。
【０２３６】
他の実施形態では、アノード活物質は、アルミニウム、スズ、もしくはシリコン、またはそれらの合金の繊維を含む。個々の繊維は、約５ｎｍから約１０，０００ｎｍの直径（厚さ寸法）、およびアノード活物質の厚さにほぼ対応する長さを有することができる。シリコンの繊維（ナノワイヤ）は、例えば、化学気相成長法、または気液固（ＶＬＳ）成長および固液固（ＳＬＳ）成長などの当該技術分野において知られている他の技法によって形成されることができる。さらに、アノード活物質は、一般に、少なくとも約０．１であるが０．８未満の多孔度を有し、約１から約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、アノード活物質は、シリコンナノワイヤを含み、約５から約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５から約０．７５の多孔度を有する。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質は、シリコンナノワイヤを含み、約１０から約８０マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５から約０．７の多孔度を有する。さらなる例として、そのような一実施形態では、アノード活物質は、シリコンナノワイヤを含み、約２０から約５０マイクロメートルの厚さを有し、約０．２５から約０．６の多孔度を有する。さらなる例として、一実施形態では、アノード活物質は、シリコン合金（ニッケルシリサイドなど）のナノワイヤを含み、約５から約１００マイクロメートルの厚さを有し、約０．１５から約０．７５の多孔度を有する。
【０２３７】
一実施形態では、一群のアノード１１０の各部材は、底部、頂部、および底部からその頂部へ、且つアノード構造１１０およびカソード構造１１２の交互配列が進行する方向とほぼ垂直な方向に延びる長手方向軸（ＡＥ）を有する。さらに、一群のアノード１１０の各部材は、アノードの長手方向軸（ＡＥ）に沿って測定された長さ（ＬＡ）、アノード構造とカソード構造の交互配列が進行する方向に測定された幅（ＷＡ）、長さ（ＬＡ）および幅（ＷＡ）の測定方向のそれぞれに垂直な方向に測定された高さ（ＨＡ）を有する。一群のアノードの各部材はまた、その長手方向軸に対して垂直である平面内の電極の投影の辺の長さの合計に対応する周囲長（ＰＡ）を有する。長さＬＡ、幅ＷＡおよび高さＨＡの例示的な値は、上記でさらに詳細に述べられている。
【０２３８】
一実施形態によれば、一群のアノードの部材は、第１の高さを有する１つ以上の第１のアノード部材と、第１の高さ以外の第２の高さを有する１つ以上の第２のアノード部材とを含む。例えば、一実施形態では、１つ以上の第１のアノード部材は、アノード部材が垂直方向（Ｚ軸）で第２の制約システムの一部と接触できるように選択された高さを有することができる。例えば、第１のアノード部材のうちの１つ以上の高さは、第１のアノード部材またはそのサブ構造のうちの少なくとも１つが二次接続部材１６６として機能するなど、第１のアノード部材が垂直軸に沿って第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０の間に延びて接触するのに十分な高さとすることができる。さらにまた、一実施形態によれば、１つ以上の第２のアノード部材は、例えば１つ以上の第２のアノード部材が第１および第２の二次増大制約条件１５８、１６０両方と接触するように完全に延在しないように、１つ以上の第１のアノード部材より低い高さを有することができる。さらに他の実施形態では、１つ以上の第１のアノード部材および１つ以上の第２のアノード部材の異なる高さは、長手方向軸および／または横軸のうちの１つ以上に沿って異なる高さを有する電極アセンブリ形状など、電極アセンブリ１０６の所定の形状に対応する、および／または二次電池に所定の性能特性を提供するように選択されることができる。
【０２３９】
一群のアノードの部材の周囲長（ＰＡ）は、エネルギー貯蔵装置およびその意図される用途に応じて同様に変わる。しかしながら、一般に、一群のアノードの部材は、典型的には、約０．０２５ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の周囲長（ＰＡ）を有する。例えば、一実施形態では、一群のアノードの各部材の周囲長（ＰＡ）は、約０．１ｍｍから約１５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノードの各部材の周囲長（ＰＡ）は、約０．５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内にある。
【０２４０】
一般に、一群のアノードの部材は、その幅（ＷＡ）およびその高さ（ＨＡ）のそれぞれよりも実質的に大きい長さ（ＬＡ）を有する。例えば、一実施形態では、ＷＡとＨＡのそれぞれに対するＬＡの比は、一群のアノードの各部材について、それぞれ少なくとも５：１である（すなわち、ＬＡとＷＡの比は、それぞれ、少なくとも５：１であり、ＬＡとＨＡの比は、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、ＷＡとＨＡのそれぞれに対するＬＡの比は、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、ＷＡとＨＡのそれぞれに対するＬＡの比は、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、ＷＡとＨＡのそれぞれに対するＬＡの比は、一群のアノードの各部材について少なくとも２０：１である。
【０２４１】
さらに、一群のアノードの部材は、その周囲長（ＰＡ）よりも実質的に大きい長さ（ＬＡ）を有することが一般に好ましく、例えば、一実施形態では、ＰＡに対するＬＡの比は、一群のアノードの各部材について、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、ＰＡに対するＬＡの比は、一群のアノードの各部材について、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、ＰＡに対するＬＡの比は、一群のアノードの各部材について、それぞれ少なくとも３．７５：１である。
【０２４２】
一実施形態では、一群のアノードの部材の幅（ＷＡ）に対する高さ（ＨＡ）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、ＷＡに対するＨＡの比は、一群のアノードの各部材について、それぞれ少なくとも２：１である。さらなる例として、一実施形態では、ＷＡに対するＨＡ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、ＷＡに対するＨＡ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、ＷＡに対するＨＡの比は、一般に、それぞれ１，０００：１未満である。例えば、一実施形態では、ＷＡに対するＨＡ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、ＷＡに対するＨＡ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、ＷＡに対するＨＡ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、ＷＡに対するＨＡの比は、一群のアノードの各部材について、それぞれ約２：１から約１００：１の範囲内である。
【０２４３】
一群のカソードの各部材は、底部、頂部、およびその底部から頂部へ、ならびにアノード構造およびカソード構造の交互配列が進行する方向に対してほぼ垂直な方向に延びる長手方向軸（ＡＣＥ）を有する。さらに、一群のカソードの各部材は、長手方向軸（ＡＣＥ）に沿って測定された長さ（ＬＣ）、アノード構造とカソード構造の交互配列が進行する方向に測定された幅（ＷＣ）、および長さ（ＬＣ）および幅（ＷＣ）の測定方向のそれぞれに垂直な方向に測定された高さ（ＨＣ）を有する。一群のカソードの各部材はまた、その長手方向軸に対して垂直である平面におけるカソードの投影の辺の長さの合計に対応する周囲長（ＰＣ）を有する。
【０２４４】
一実施形態によれば、一群のカソードの部材は、第１の高さを有する１つ以上の第１のカソード部材と、第１の高さ以外の第２の高さを有する１つ以上の第２のカソード部材とを含む。例えば、一実施形態では、１つ以上の第１のカソード部材は、カソード部材が垂直方向（Ｚ軸）で第２の制約システムの一部と接触できるように選択された高さを有することができる。例えば、第１のカソード部材のうちの１つ以上の高さは、第１のカソード部材またはそのサブ構造のうちの少なくとも１つが二次接続部材１６６として機能するなど、第１のカソード部材が垂直軸に沿って第１および第２の二次増大制約部１５８、１６０の間に延びて接触するのに十分な高さとすることができる。さらにまた、一実施形態によれば、１つ以上の第２のカソード部材は、例えば１つ以上の第２のカソード部材が第１および第２の二次増大制約条件１５８、１６０両方と接触するように完全に延在しないように、１つ以上の第１のカソード部材より低い高さを有することができる。さらに他の実施形態では、１つ以上の第１のカソード部材および１つ以上の第２のカソード部材の異なる高さは、長手方向軸および／または横軸のうちの１つ以上に沿って異なる高さを有する電極アセンブリ形状など、電極アセンブリ１０６の所定の形状に対応する、および／または二次電池に所定の性能特性を提供するように選択されることができる。
【０２４５】
一群のカソードの部材の周囲長（ＰＣ）もまた、エネルギー貯蔵装置およびその意図される用途に応じて変わる。しかしながら、一般に、一群のカソードの部材は、典型的には、約０．０２５ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の周囲長（ＰＣ）を有する。例えば、一実施形態では、一群のカソードの各部材の周囲長（ＰＣ）は、約０．１ｍｍから約１５ｍｍの範囲内にある。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソードの各部材の周囲長（ＰＣ）は、約０．５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内にある。
【０２４６】
一般に、一群のカソードの各部材は、幅（ＷＣ）よりも実質的に大きく、その高さ（ＨＣ）よりも実質的に大きい長さ（ＬＣ）を有する。例えば、一実施形態では、ＷＣとＨＣのそれぞれに対するＬＣの比は、一群のカソードの各部材について、それぞれ少なくとも５：１である（すなわち、ＬＣとＷＣの比は、それぞれ、少なくとも５：１であり、ＬＣとＨＣの比は、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、ＷＣとＨＣのそれぞれに対するＬＣの比は、一群のカソードの各部材について少なくとも１０：１である。さらなる例として、一実施形態では、ＷＣとＨＣのそれぞれに対するＬＣの比は、一群のカソードの各部材について少なくとも１５：１である。さらなる例として、一実施形態では、ＷＣとＨＣのそれぞれに対するＬＣの比は、一群のカソードの各部材について少なくとも２０：１である。
【０２４７】
さらに、一群のカソードの部材は、その周囲長（ＰＣ）よりも実質的に大きい長さ（ＬＣ）を有することが一般に好ましく、例えば、一実施形態では、ＰＣに対するＬＣの比は、一群のカソードの各部材について、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、ＰＣに対するＬＣの比は、一群のカソードの各部材について、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、ＰＣに対するＬＣの比は、一群のカソードの各部材について、それぞれ少なくとも３．７５：１である。
【０２４８】
一実施形態では、一群のカソードの部材の幅（ＷＣ）に対する高さ（ＨＣ）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、ＷＥに対するＨＣの比は、一群のカソードの各部材について、それぞれ少なくとも２：１である。さらなる例として、一実施形態では、ＷＣに対するＨＣの比は、一群のカソードの各部材について、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、ＷＣに対するＨＣの比は、一群のカソードの各部材について、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、ＷＣに対するＨＣの比は、一般に、一群のカソードの各部材について、それぞれ１，０００：１未満である。例えば、一実施形態では、ＷＣに対するＨＣの比は、一群のカソードの各部材について、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、ＷＣに対するＨＣ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、ＷＣに対するＨＣ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、ＷＣに対するＨＣの比は、一群のカソードの各部材について、それぞれ約２：１から約１００：１の範囲内である。
【０２４９】
一実施形態では、一群のアノードの各部材に含まれるアノード集電体層１３６は、そのようなアノード集電体を構成する部材の長さＬＮＥの少なくとも５０％の長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノードの各部材に含まれるアノード集電体層１３６は、そのようなアノード集電体を構成する部材の長さＬＮＥの少なくとも６０％の長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノードの各部材に含まれるアノード集電体層１３６は、そのようなアノード集電体を構成する部材の長さＬＮＥの少なくとも７０％の長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノードの各部材に含まれるアノード集電体層１３６は、そのようなアノード集電体を構成する部材の長さＬＮＥの少なくとも８０％の長さＬＮＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のアノードの各部材に含まれるアノード集電体１３６は、そのようなアノード集電体を構成する部材の長さＬＮＥの少なくとも９０％の長さＬＮＣを有する。
【０２５０】
一実施形態では、一群のカソードの各部材に含まれるカソード集電体層１４０は、そのようなカソード集電体を構成する部材の長さＬＰＥの少なくとも５０％の長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソードの各部材に含まれるカソード集電体層１４０は、そのようなカソード集電体を構成する部材の長さＬＰＥの少なくとも６０％の長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソードの各部材に含まれるカソード集電体層１４０は、そのようなカソード集電体を構成する部材の長さＬＰＥの少なくとも７０％の長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソードの各部材に含まれるカソード集電体層１４０は、そのようなカソード集電体を構成する部材の長さＬＰＥの少なくとも８０％の長さＬＰＣを有する。さらなる例として、一実施形態では、一群のカソードの各部材に含まれるカソード集電体層１４０は、そのようなカソード集電体を構成する部材の長さＬＰＥの少なくとも９０％の長さＬＰＣを有する。
【０２５１】
一実施形態では、アノード集電体１３６は、アノード活物質層とセパレータとの間に配置されるため、アノード集電体からの電流をアノード活物質層の表面にわたって分配することによって、より均一なキャリアイオン輸送を容易にすることができる。これにより、ひいては、キャリアイオンのより均一な挿入および抽出を容易にし、それによってサイクル中のアノード活物質内の応力を低減することができる。アノード集電体１３６は、セパレータに面するアノード活物質層の表面に電流を分配するため、キャリアイオンについてのアノード活物質層の反応性は、キャリアイオン濃度が最大であるところで最大になる。さらに他の実施形態では、アノード集電体１３６とアノード活物質層との位置は逆であってもよい。
【０２５２】
一実施形態によれば、一群のカソード構造の各部材は、例えばカソードバックボーンとカソード活物質層との間に配置されることができるカソード集電体１４０を有する。さらに、アノード集電体１３６およびカソード電極集電体１４０のうちの１つ以上は、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、またはそれらの組み合わせなどの金属を含むことができる（Ａ．  Ｈ．  ＷｈｉｔｅｈｅａｄおよびＭ．  Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒによる「リチウム系電池の正極用の集電体」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  １５２（１１）  Ａ２１０５−Ａ２１１３  （２００５）を参照）。さらなる例として、一実施形態では、カソード集電体１４０は、金、または金シリサイドなどの金合金を含む。さらなる例として、一実施形態では、カソード集電体１４０は、ニッケル、またはケイ化ニッケルなどのニッケル合金を含む。
【０２５３】
他の実施形態では、例えばカソード電極集電体層がセパレータ層とカソード活性物質層との間に配置されるように、カソード集電体層とカソード電極活物質層の位置は逆であってもよい。そのような実施形態では、直接隣接するカソード活物質層用のカソード電極集電体１４０は、アノード集電体層に関して説明したような組成および構造を有するイオン透過性導電体を含む。すなわち、カソード集電体層は、イオン伝導性および導電性の両方をもつイオン透過性導電体材料の層を含む。この実施形態では、カソード電極集電体層は、電気化学スタックにおけるカソード電極集電体の一方側の直接隣接するカソード電極活物質層とカソード電極集電体層の他方側の直接隣接するセパレータ層との間で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厚さ、導電率、およびイオン導電率を有する。
【０２５４】
電気絶縁セパレータ層１３０は、一群のアノード構造１１０の各部材を囲んで一群のカソード構造１１２の各部材から電気的に絶縁することができる。電気絶縁性セパレータ層１３０は、典型的には、非水性電解質を浸透させることができる微孔質セパレータ材料を含み、例えば、一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、少なくとも５０Å、より典型的には約２，５００Åの範囲内の直径、および約２５％から約７５％の範囲、より典型的には約３５〜５５％の範囲内の多孔度を有する孔を含む。さらに、微孔質セパレータ材料は、一群のアノードおよび一群のカソードの隣接する部材間でのキャリアイオンの伝導を可能にするために非水性電解質を浸透させることができる。例えば、特定の実施形態では、微孔質セパレータ材料の多孔度を無視して、充電または放電サイクル中のイオン交換のための一群のアノード構造１１０の部材と一群のカソード構造１１２の最も近い部材との間の少なくとも７０体積％の電気絶縁性セパレータ材料（すなわち、「隣接対」）は、微孔質セパレータ材料である。換言すれば、微孔質セパレータ材料は、一群のアノード構造１１０の部材と一群のカソード構造１１２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、微孔質セパレータ材料の多孔度を無視して、微孔質セパレータ材料は、それぞれ、一群のアノード構造１１０の部材の隣接対と一群のカソード構造１１２の部材との間の電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも７５体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、微孔質セパレータ材料の多孔度を無視して、微孔質セパレータ材料は、それぞれ、一群のアノード構造１１０の部材の隣接対と一群のカソード構造１１２の部材との間の電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも８０体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、微孔質セパレータ材料の多孔度を無視して、微孔質セパレータ材料は、それぞれ、一群のアノード構造１１０の部材の隣接対と一群のカソード構造１１２の部材との間の電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも８５体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、微孔質セパレータ材料の多孔度を無視して、微孔質セパレータ材料は、それぞれ、一群のアノード構造１１０の部材の隣接対と一群のカソード構造１１２の部材との間の電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも９０体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、微孔質セパレータ材料の多孔度を無視して、微孔質セパレータ材料は、それぞれ、一群のアノード構造１１０の部材の隣接対と一群のカソード構造１１２の部材との間の電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも９５体積％を構成する。さらなる例として、一実施形態では、微孔質セパレータ材料の多孔度を無視して、微孔質セパレータ材料は、それぞれ、一群のアノード構造１１０の部材の隣接対と一群のカソード構造１１２の部材との間の電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも９９体積％を構成する。
【０２５５】
一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、粒状材料と結合剤とを含み、少なくとも約２０体積％の多孔度（ボイド率）を有する。微孔質セパレータ材料の細孔は、少なくとも５０Åの直径を有し、典型的には約２５０から２，５００Åの範囲内に含まれる。微孔質セパレータ材料は、典型的には、約７５％未満の多孔度を有する。一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、少なくとも約２５体積％の多孔度（ボイド率）を有する。一実施形態では、微孔質セパレータ材料は、約３５〜５５％の多孔度を有する。
【０２５６】
微孔質セパレータ材料用の結合剤は、広範囲の無機またはポリマー材料から選択されることができる。例えば、一実施形態では、結合剤は、ケイ酸塩、リン酸塩、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、および水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物からなる群から選択される有機材料である。例えば、一実施形態では、結合剤は、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロプロペンなどを含有するモノマーから誘導されたフルオロポリマーである。他の実施形態では、結合剤は、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り、様々な分子量および密度の範囲のいずれかを有する。他の実施形態では、結合剤は、エチレン−ジエン−プロペンターポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリアセタール、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。他の実施形態では、結合剤は、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、スチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリアクリルアミド、ポリビニルエーテル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、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。他の実施形態では、結合剤は、アクリレート、スチレン、エポキシ、およびシリコンからなる群から選択される。他の実施形態では、結合剤は、前述のポリマーのうちの２つ以上のコポリマーまたはブレンドである。
【０２５７】
微孔質セパレータ材料に含まれる粒状材料もまた、広範囲の材料から選択されることができる。一般に、そのような材料は、動作温度で比較的低い電子伝導性およびイオン伝導性を有し、微孔質セパレータ材料と接触する電池電極または集電体の動作電圧下では腐食しない。例えば、一実施形態において、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）についての導電率を有する。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ついての導電率を有する。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ついての導電率を有する。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、シリカエアロゲル、ヒュームドシリカ、シリカゲル、シリカヒドロゲル、シリカキセロゲル、シリカゾル、コロイドシリカ、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、またはそれらの組み合わせを含む。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窒化物を含む。例えば、Ｐ．  ＡｒｏｒａおよびＪ．  Ｚｈａｎｇ、「電池セパレータ」Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ  ２００４、１０４、４４１９−４４６２を参照のこと。一実施形態では、粒状材料は、約２０ｎｍから２マイクロメートル、より典型的には２００ｎｍから１．５マイクロメートルの平均粒径を有する。一実施形態では、粒状材料は約５００ｎｍから１マイクロメートルの平均粒径を有する。
【０２５８】
代替実施形態では、微孔質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提供するために電解質進入に望まれるボイド率を維持しながら、焼結、結合、硬化などの技法によって結合されることができる。
【０２５９】
微孔質セパレータ材料は、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る粒子状セパレータ材料の電気泳動蒸着、粒子状セパレータ材料のスラリー蒸着（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蒸着によって蒸着されることができる。結合剤は、蒸着プロセスに含まれてもよく、例えば、粒状材料は、溶媒蒸発時に沈殿する溶解結合剤を用いてスラリー蒸着させるか、溶解結合剤材料の存在下で電気泳動的に蒸着させるか、または結合剤および絶縁粒子などと共電気蒸着させることができる。代替的に、または追加的に、粒子を電極構造の中または上に蒸着させた後に結合剤を添加することができ、例えば、粒状材料を有機結合剤溶液中に分散させ、浸漬コーティングまたはスプレーコーティングし、続いて結合剤材料を乾燥、溶融または架橋させて接着強度を得ることができる。
【０２６０】
組み立てられたエネルギー貯蔵装置において、微孔質セパレータ材料には、二次電池電解質としての使用に適した非水性電解質が浸透される。典型的には、非水性電解質は、有機溶媒に溶解したリチウム塩を含む。リチウム塩の例は、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌ、およびＬｉＢｒなどの無機リチウム塩；ならびに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を含む。リチウム塩を溶解するための有機溶媒の例は、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、および鎖状エーテルを含む。環状エステルの具体例は、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−バレロラクトンを含む。鎖状エステルの具体例は、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を含む。環状エーテルの具体例は、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−ジオキソランを含む。鎖状エーテルの具体例は、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を含む。
【０２６１】
さらにまた、一実施形態によれば、微孔質セパレータ１３０ならびに他のアノード１１０および／またはカソード１１２構造を含む二次電池１０２の構成要素は、二次電池１０２の充電および放電中にアノード活物質１３２の膨張が生じる場合であっても、構成要素が機能できる構成および組成を含む。すなわち、構成要素は、充電／放電中の電極活物質１３２の膨張による構成要素の故障が許容限界内にあるように構成されることができる。
【０２６２】
参照による組み込み
以下に列挙したものを含む本明細書に記載の全ての刊行物および特許は、あたかも各個々の刊行物または特許が具体的且つ個別に参照により組み込まれるかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。矛盾がある場合には、本明細書中の任意の定義を含む本特許出願が優先する。
【０２６３】
等価物
以上、特定の実施形態について説明したが、上記の明細書は例示的なものであり、限定的なものではない。本明細書を検討すれば、当業者には多くの変形形態が明らかになるであろう。実施形態の全範囲は、特許請求の範囲をそれらの均等物の全範囲とともに、および明細書をそのような変形形態とともに参照して判断されるべきである。
【０２６４】
特記しない限り、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、全ての場合において用語「約（ａｂｏｕｔ）」によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、そうでないと示さない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、得られる所望の特性に応じて変わり得る近似値である。
【図１Ａ】
2020501331.tif 000003
【図１Ｂ】
2020501331.tif 000004
【図１Ｃ】
2020501331.tif 000005
【図１Ｄ】
2020501331.tif 000006
【図１Ｅ】
2020501331.tif 000007
【図２Ａ】
2020501331.tif 000008
【図２Ｂ】
2020501331.tif 000009
【図２Ｃ】
2020501331.tif 000010
【図３】
2020501331.tif 000011
【図４Ａ】
2020501331.tif 000012
【図４Ｂ】
2020501331.tif 000013
【図５Ａ】
2020501331.tif 000014
【図５Ｂ】
2020501331.tif 000015
【図５Ｃ】
2020501331.tif 000016
【図５Ｄ】
2020501331.tif 000017
【図５Ｅ】
2020501331.tif 000018
【図５Ｆ】
2020501331.tif 000019
【図５Ｇ】
2020501331.tif 000020
【図５Ｈ】
2020501331.tif 000021
【図６Ａ】
2020501331.tif 000022
【図６Ｂ】
2020501331.tif 000023
【図６Ｃ】
2020501331.tif 000024
【図６Ｄ】
2020501331.tif 000025
【図７】
2020501331.tif 000026
【図８】
2020501331.tif 000027
【図９】
2020501331.tif 000028
【国際調査報告】
2020501331.tif 000029
2020501331.tif 000030
2020501331.tif 000031
2020501331.tif 000032
2020501331.tif 000033