CN113261155A - 电化学装置及相关制品、部件、构造和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了包括电极和集电器的制品以及相关的系统和方法，该制品被布置成使得至少一个电极可以与制品和/或电化学装置的其他部件电隔离。在某些情况下，制品包括基底，基底的体积的变化致使至少一个电极变得与制品和/或电化学装置的其他部件电隔离。在某些情况下，加热基底引起基底的体积的变化。还提供了包括电极、集电器、加热器和/或传感器的制品和电化学装置以及相关的系统和方法。还提供了包括以折叠构造布置的电极和集电器的电化学装置、以及相关的制品、系统和方法。
Description
相关申请
本申请根据35U.S.C第119(e)节要求于2018年12月27日提交的题为“IsolatableElectrodes and Associated Articles and Methods”的美国临时申请第62/785,332号、于2018年12月27日提交的题为“Electrodes,Heaters,Sensors,and Associated Articlesand Methods”的美国临时申请第62/785,335号、以及于2018年12月27日提交的题为“Folded Electrochemical Devices and Associated Methods and Systems”的美国临时申请第62/785,338号的优先权，出于所有目的，通过引用将美国临时申请中的每一个的全部内容并入本文中。
技术领域
总体上描述了与电化学装置中的电极、加热器、传感器、集电器和/或基底的构造有关的制品、装置、系统和方法。
背景技术
典型的电池或电池组包括：包含参与化学反应的阳极和阴极的电化学单元。包括多个电化学单元的电池通常被构造成具有涉及多个分立的阳极、阴极和集电器的堆叠结构。这种堆叠构造在制造上可能是困难的或不经济的，并且通过具有堆叠构造的外部电路向外部装置供电需要形成许多单独的电连接。此外，在包括具有典型布置的多个电化学单元的电池中，单个电极或单元的问题(例如短路)会导致故障传播或者甚至遍及整个电池从最初有问题的单元至其他单元热失控(thermal runaway)，这可能使电池的性能迅速劣化，甚至造成安全隐患。另外，在某些情况下，可能期望维持或改变电池的温度，以及检测在电池工作期间温度或压力的变化。
因此，改进的制品、装置、系统和方法是期望的。
发明内容
提供了包括电极和集电器的制品以及相关的装置、系统和方法，制品被布置成使得至少一个电极可以与制品和/或电化学装置的其他部件电隔离。在某些情况下，制品包括基底，基底的体积的变化致使至少一个电极变得与制品和/或电化学装置的其他部件电隔离。在某些情况下，加热基底会引起基底的体积的变化。
还提供了包括电极、集电器、加热器和/或传感器的制品和电化学装置以及相关的系统和方法。传感器，在存在时，可以是温度传感器或压力传感器。在某些情况下，加热器和/或传感器与制品或电化学装置相邻。在某些情况下，加热器和/或传感器是集成至制品或电化学装置中的薄膜。
还提供了包括以折叠构造布置的电极和集电器的电化学装置，以及相关的制品、系统和方法。在一些情况下，电化学装置包括一种或更多种连续部件，例如连续电极、集电器、隔离件和/或基底。在某些情况下，电化学装置被构造和布置成施加各向异性力(例如，沿垂直于阳极活性表面的方向)。在某些情况下，电化学装置包括过大的阳极。
在某些情况下，本发明的主题涉及相互关联的产品、对特定问题的替选解决方案和/或一个或更多个系统和/或制品的多种不同用途。
在一个方面，提供了一种制品。在一些实施方式中，制品包括基底。在某些情况下，制品包括与基底相邻的多个分立的电极段。电极段可以包括电极活性材料。在一些实施方式中，制品包括集电器域。集电器域可以包括电子耦接至分立的电极段的集电器总线。在一些实施方式中，集电器域包括多个集电器段。每个集电器段可以电子耦接至电极段。在一些实施方式中，针对集电器段中的每一个，集电器段经由至少一个集电器桥电子耦接至集电器总线。
在另一方面，提供了一种制品。在一些实施方式中，制品包括基底。在某些情况下，制品包括与基底相邻的多个分立的电极段。电极段可以包括电极活性材料。在一些实施方式中，制品包括集电器域。集电器域可以包括电子耦接至分立的电极段的集电器总线。在一些实施方式中，制品被配置成使得：在制品的温度达到阈值温度时，集电器段中的至少一个至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再电子耦接至集电器总线。
在另一方面，提供了一种方法。在一些实施方式中，方法包括在电化学装置的充电和/或放电期间改变作为电化学装置的一部分的基底的体积。在某些情况下，电化学装置包括基底。在某些情况下，电化学装置包括与基底相邻的多个分立的电极段。电极段可以包括电极活性材料。在一些实施方式中，电化学装置包括集电器域，该集电器域包括电子耦接至分立的电极段的集电器总线。在一些实施方式中，改变基底的体积至少部分地引起电极段中的至少一个与集电器总线之间的电子耦接的损失。
在另一方面，提供了一种制品。在一些实施方式中，制品包括基底。在某些情况下，制品包括与基底相邻的多个分立的电极段。电极段可以包括电极活性材料。在一些实施方式中，制品包括集电器域。在某些情况下，集电器域包括电子耦接至分立的电极段的集电器总线。在一些实施方式中，制品包括与基底相邻的加热器。在某些情况下，加热器被构造成加热制品的至少一部分。
在另一方面，提供了一种制品。在一些实施方式中，制品包括基底。在某些情况下，制品包括与基底相邻的多个分立的电极段。电极段可以包括电极活性材料。在一些实施方式中，制品包括集电器域。在某些情况下，集电器域包括电子耦接至分立的电极段的集电器总线。在一些实施方式中，制品包括与基底相邻的一个或更多个传感器。在某些情况下，一个或更多个传感器被配置成响应于制品的状况。
在另一方面，提供了一种方法。在一些实施方式中，该方法包括使用作为电化学装置的一部分的加热器来加热电化学装置的至少一部分。在某些情况下，电化学装置包括基底。在一些实施方式中，电化学装置包括与基底相邻的多个分立的电极段。电极段可以包括电极活性材料。在一些实施方式中，电化学装置包括集电器域。在某些情况下，集电器域包括电子耦接至分立的电极段的集电器总线。
在另一方面，提供了一种方法。在一些实施方式中，该方法包括至少部分地基于来自作为电化学装置的一部分的传感器的信号来检测电化学装置的状况。在某些情况下，电化学装置包括基底。在一些实施方式中，电化学装置包括与基底相邻的多个分立的电极段。电极段可以包括电极活性材料。在一些实施方式中，电化学装置包括集电器域。在某些情况下，集电器域包括电子耦接至分立的电极段的集电器总线。
在另一方面，描述了一种电化学装置。在一些实施方式中，电化学装置包括第一阳极部分，该第一阳极部分包括第一阳极活性表面部分。在某些情况下，电化学装置包括第二阳极部分，该第二阳极部分包括第二阳极活性表面部分，第二阳极活性表面部分面向第一阳极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置包括第三阳极部分，该第三阳极部分包括第三阳极活性表面部分。在某些情况下，第三阳极活性表面部分背对第一阳极活性表面部分和第二阳极活性表面部分两者。在一些实施方式中，电化学装置包括第四阳极部分，该第四阳极部分包括第四阳极活性表面部分。在某些情况下，第四阳极活性表面部分面向第一阳极活性表面部分和第三阳极活性表面部分两者。在某些情况下，第三阳极部分至少部分地定位在第一阳极部分与第四阳极部分之间。在一些实施方式中，电化学装置包括第一阴极部分，该第一阴极部分包括面向第一阳极活性表面部分的第一阴极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置包括第二阴极部分，该第二阴极部分包括面向第二阳极活性表面部分的第二阴极活性表面部分。在某些情况下，电化学装置包括第三阴极部分，该第三阴极部分包括面向第三阳极活性表面部分的第三阴极活性表面部分。在一些情况下，电化学装置包括第四阴极部分，该第四阴极部分包括面向第四阳极活性表面部分的第四阴极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置包括隔离件，隔离件被布置成使得隔离件的第一部分在第一阳极部分与第一阴极部分之间，隔离件的第二部分在第二阳极部分与第二阴极部分之间，隔离件的第三部分在第三阳极部分与第三阴极部分之间，隔离件的第四部分在第四阳极部分与第四阴极部分之间。在一些实施方式中，电化学装置被构造和布置成：在装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于第一阳极活性表面部分的分量的各向异性力。
在另一方面，描述了一种电化学装置。在一些实施方式中，电化学装置包括多个阳极部分、多个阴极部分和蛇形隔离件。在一些实施方式中，电化学装置包括按列出的顺序布置的以下部分：第一阳极部分，包括第一阳极活性表面部分；第一隔离件部分；第一阴极部分，包括第一阴极活性表面部分；第二阴极部分，包括第二阴极活性表面部分；第二隔离件部分；第二阳极部分，包括第二阳极活性表面部分；第三阳极部分，包括第三阳极活性表面部分；第三隔离件部分；第三阴极部分，包括第三阴极活性表面部分；第四阴极部分，包括第四阴极活性表面部分；第四隔离件部分；以及第四阳极部分，包括第四阳极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置被构造和布置成在装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于第一阳极活性表面部分的分量的各向异性力。
在另一方面，描述了一种电化学装置。在一些实施方式中，电化学装置包括第一阳极部分，该第一阳极部分包括第一阳极活性表面部分。在某些情况下，电化学装置包括第二阳极部分，该第二阳极部分包括第二阳极活性表面部分，第二阳极活性表面部分面向第一阳极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置包括第三阳极部分，该第三阳极部分包括第三阳极活性表面部分。在某些情况下，第三阳极活性表面部分背对第一阳极活性表面部分和第二阳极活性表面部分两者。在一些实施方式中，电化学装置包括第四阳极部分，该第四阳极部分包括第四阳极活性表面部分。在某些情况下，第四阳极活性表面部分面向第一阳极活性表面部分和第三阳极活性表面部分两者。在某些情况下，第三阳极部分至少部分地定位在第一阳极部分与第四阳极部分之间。在一些实施方式中，电化学装置包括第一阴极部分，该第一阴极部分包括面向第一阳极活性表面部分的第一阴极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置包括第二阴极部分，该第二阴极部分包括面向第二阳极活性表面部分的第二阴极活性表面部分。在某些情况下，电化学装置包括第三阴极部分，该第三阴极部分包括面向第三阳极活性表面部分的第三阴极活性表面部分。在某些情况下，电化学装置包括第四阴极部分，该第四阴极部分包括面向第四阳极活性表面部分的第四阴极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置包括隔离件，隔离件被布置成使得隔离件的第一部分在第一阳极部分与第一阴极部分之间，隔离件的第二部分在第二阳极部分与第二阴极部分之间，隔离件的第三部分在第三阳极部分与第三阴极部分之间，隔离件的第四部分在第四阳极部分与第四阴极部分之间。在一些实施方式中，电化学装置包括由电化学装置的所有阴极活性表面的周界之和限定的累积阴极活性表面周界。在某些情况下，累积阴极活性表面周界的至少60％与阳极活性表面交叠。
在另一方面，描述了电化学装置。在一些实施方式中，电化学装置包括多个阳极部分、多个阴极部分和蛇形隔离件。在一些实施方式中，电化学装置包括按列出的顺序布置的以下部分：第一阳极部分，包括第一阳极活性表面部分；第一隔离件部分；第一阴极部分，其包括第一阴极活性表面部分；第二阴极部分，包括第二阴极活性表面部分；第二隔离件部分；第二阳极部分，包括第二阳极活性表面部分；第三阳极部分，包括第三阳极活性表面部分；第三隔离件部分；第三阴极部分，包括第三阴极活性表面部分；第四阴极部分，包括第四阴极活性表面部分；第四隔离件部分；以及第四阳极部分，包括第四阳极活性表面部分。在一些实施方式中，电化学装置包括由电化学装置的所有阴极活性表面的周界之和限定的累积阴极活性表面周界。在某些情况下，累积阴极活性表面周界的至少60％与阳极活性表面交叠。
根据本发明的各种非限制性实施方式的以下结合附图考虑时的详细描述，本发明的其他优点和新颖特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。
附图说明
将参照附图通过示例的方式描述本发明的非限制性实施方式，这些附图是示意性的并且不意图按比例绘制。在附图中，示出的每个相同或几乎相同的部件通常由单一数字表示。为了清楚起见，在不需要图解来使本领域普通技术人员理解本发明的地方，不是每个部件在每幅附图中都被标记，也不是本发明的每个实施方式的每个部件都被示出。在附图中：
图1是描绘根据某些实施方式的制品的俯视图的示例性示意图；
图2A是描绘根据某些实施方式的制品的俯视图的示例性示意图；
图2B是描绘根据某些实施方式的制品的截面侧视图的示例性示意图；
图2C是描绘根据某些实施方式的制品的侧视图的示例性示意图；
图3是描绘根据某些实施方式的制品的俯视图的示例性示意图；
图4是示出根据某些实施方式的电化学装置的截面侧视图的示例性示意图；
图5是描绘根据某些实施方式的制品的截面侧视图的示例性示意图；
图6A是描绘根据某些实施方式的电化学装置的侧视图的示例性示意图；
图6B是描绘根据某些实施方式的电化学装置的侧视图的示例性示意图；
图7A是描绘根据某些实施方式的制品的一部分的侧视图的示例性示意图；
图7B是描绘根据某些实施方式的制品的一部分的侧视图的示例性示意图；
图8A是描绘根据某些实施方式的制品的一部分的侧视图的示例性示意图；
图8B是描绘根据一组实施方式的制品的一部分的侧视图的示例性示意图；
图9A是描绘根据某些实施方式的部分地展开的电化学装置的一部分的截面侧视图的示例性示意图；
图9B是描绘根据一组实施方式的折叠的电化学装置的一部分的截面侧视图的示例性示意图；
图10A是描绘根据某些实施方式的部分地展开的电化学装置的一部分的截面侧视图的示例性示意图；
图10B是描绘根据某些实施方式的折叠的电化学装置的一部分的截面侧视图的示例性示意图；
图11A至图11B描绘了示出根据某些实施方式的阴极活性表面和阴极活性表面周界的示意图；以及
图12描绘了示出根据某些实施方式的阴极活性表面和与阴极活性表面的周界的某些至少一些交叠的阳极活性表面的示意图。
具体实施方式
提供了包括电极和集电器的制品以及相关的装置、系统和方法，所述制品被布置成使得至少一个电极可以与制品和/或电化学装置的其他部件电隔离。在某些情况下，制品包括基底(例如，聚合材料)、集电器总线以及与基底相邻并且电耦接至集电器总线的多个分立的电极段(例如，包括电极活性材料，如锂和/或锂合金)。电极段中的至少一些可以至少部分地由于基底体积的变化而与集电器总线电解耦。在某些情况下，改变基底的体积可能涉及加热制品(例如，导致基底的热诱导膨胀或收缩)，从而以简单、经济的方式来提供电隔离电极(例如，有问题的电极，如作为短路的一部分的电极)。本文中描述的制品的构造可以包括使用分立的集电器段和电耦接至集电器总线的集电器桥、以及/或者连续部件(例如，连续基底和/或连续集电器总线)。在某些实施方式中，制品可以包括与基底相邻的加热器和/或传感器(例如，温度传感器或压力传感器)。本文中提供的制品在包括在电化学装置(例如，多单元电池，如可再充电锂电池)中时可能是有用的。在某些实施方式中，制品可以包括与基底相邻的加热器和/或传感器(例如，温度传感器或压力传感器)。
在某些情况下，电化学装置(和包含在其中的制品)可以以折叠构造布置，并且可以在不需要复杂和/或昂贵的制造程序的情况下进行制造。在某些这种情况下，折叠的(或可折叠的)电化学装置被构造和布置成施加(例如，在充电和/或放电期间的至少一个时间段内)具有与电化学装置的一部分(例如阳极活性表面部分)垂直的分量的各向异性力。在某些情况下，采用阳极和阴极的构造来减轻与某些阳极活性材料(例如锂或锂合金)相关联的问题。例如，在某些情况下，提供了包括“过大”阳极的折叠的电化学装置。
对于包括多个阳极和阴极的多单元电池，普遍的问题是在有问题的电极对整个电池造成实质性损害之前，将有问题的电极从整个电气线路中去除。电极可能出现问题的一种方式是在其达到太高的温度时(例如，由于电极参与短路)。这种有问题的电极可能损害电池的性能，并且带来安全隐患，例如热失控(例如，在锂电池的情况下)。因此，期望以下电化学装置：该电化学装置的电极可以简单且容易地进行电隔离(例如，在达到一定温度时)，而无需复杂且昂贵的电路系统、布置和/或制造程序。根据某些但不一定是所有实施方式，本文中描述的制品、系统和方法提供了用于将电极与集电器(例如，集电器总线)和/或其他部件电隔离的简单、经济和有效的方式。例如，将具有集电器总线和多个分立的电极段的制品布置成与基底相邻在某些情况下允许基底的体积的变化(例如，基底的热诱导的体积的变化)，以将分立的电极段中的至少一个与集电器总线电解耦，因此将电极段与系统隔离。
虽然典型的电池被构造成堆叠构造并由此需要仔细、昂贵且经常浪费的制造和布置步骤，但是在某些情况下，本文中描述的制品和电化学装置可以用某些连续部件例如连续基底、电极、集电器和/或隔离件布置和构造。一些这种连续部件的使用可以减少用于电池的成本和制造时间，并且提供可以改善功能的构造。例如，多个分立的电极可以电耦接至连续的集电器总线，因此提供用于具有可电隔离的电极的制品的简单的设计。另外，在某些情况下，具有连续部件的电池可以布置成折叠的而非堆叠的，这可以加快制造速度，降低成本并增加公差。在一些情况下，将各向异性力施加至本文中描述的折叠的电化学装置。另外，在一些但不一定是所有实施方式中，折叠的电化学装置的电极被布置和构造成使得相对大比例的阴极活性表面的累积周界与阳极交叠，这在某些情况下可以减少某些在折叠的电化学装置的操作期间出现诸如过度利用或利用不均匀的问题。
在一些实施方式中，总体上描述了与电极、基底、集电器和相关部件的构造有关的制品、装置、系统和方法。图1包括根据一组实施方式的制品100的示意图。在某些情况下，该制品可以用作电化学装置中的部件。该制品可以包括多个部件，例如本发明构造中的基底、电极和/或集电器域。
在一些实施方式中，制品包括基底。再次参照图1，在一些实施方式中，制品100包括基底120。在一些实施方式中，制品的其他部件，例如电极、集电器域等可以设置在基底上。基底可以由多种合适的材料中的任意材料制成，例如可以经受体积的变化的材料，如将在下面更详细地描述的。在一些实施方式中，基底是薄膜(例如，聚合物薄膜或陶瓷薄膜)。基底可以是单片材料，或者基底可以是多层的复合物。在某些实施方式中，基底包括电子非传导性的至少一个域或层。在一些但不一定是所有实施方式中，基底是柔性的(例如，具有足够的柔性以在不发生实质性故障的情况下折叠)。在一些但不一定是所有实施方式中，基底是剥离层或者包括剥离层。例如，根据某些实施方式，图1中的基底120是剥离层。
在一些实施方式中，制品包括与基底相邻的多个分立的电极段。如图1所示，制品100包括与基底120相邻的多个分立的电极段130。电极段可以直接形成在基底上(例如，通过沉积或涂覆工艺)，或者在基底与相邻的电极段之间可以存在一个或更多个中间层。与基底相邻的多个分立的电极段可以在基底的相对小的距离内(例如，在涉及紧凑、能量密集的设计的实施方式中)。例如，多个分立的电极段中的每一个可以在基底的5.0mm之内、3.0mm之内、2.0mm之内、1.0mm之内、0.5mm之内、0.3mm之内、0.2mm之内、0.1mm之内或更少。在一些实施方式中，多个分立的电极段中的每一个是阳极，并且在一些实施方式中，多个分立的电极段中的每一个是阴极。在某些实施方式中，多个分立的电极包括阴极和阳极两者。
在一些实施方式中，电极段包括电极活性材料。如本文中使用的，术语“电极活性材料”指的是与电极相关联的任何电化学活性物质。例如，“阴极活性材料”指的是与阴极相关联的任何电化学活性物质，而“阳极活性材料”指的是与阳极相关联的任何电化学活性物质。在一些实施方式中，电极段包含锂金属和/或锂合金作为电极活性材料(例如，作为阳极活性材料)。在下面更全面地描述合适的阴极活性材料和阳极活性材料。
如本文中使用的，使用关于上述多个分立的电极段的术语“分立的”指的是多个分立的电极段中的每个电极段与多个分立的电极段中的其他电极段是不同的并且在空间上分离。例如，参照图1，多个分立的电极段130包括电极段130a和电极段130b，并且电极段130a与电极段130b不同并且在空间上分离。在一些实施方式中，分立的电极段被布置成使得所述段不经由包括电极活性材料的区域彼此连接。在一些情况下，在本文中描述的制品用作电化学装置(例如，在装载电解质时包含一个或更多个电化学单元的装置，如电池)的一部分时，没有两个分立的电极段彼此直接物理接触，甚至，例如，如果该制品被折叠以及在该制品被折叠时也是如此。此外，任何两个分立的电极段之间的任何电子耦接都涉及电子传输通过除了所耦接的电极段之外的至少一种其他部件例如制品的集电器域。根据某些实施方式，使制品包括多个分立的电极段而不是多个非分立的电极段允许在某些情况下各个电极段与制品的其他部件电隔离，例如其他电极段和/或集电器总线(下面更全面地描述)。
在一些实施方式中，制品包括集电器域。例如，参照图1，根据某些实施方式，制品100包括与基底120相邻的集电器域125。集电器域可以收集由多个分立的电极段生成的电流，并且可以提供用于附接通向外部电路的电接触(例如，在将制品用作电化学装置如电池的一部分时)的有效的表面。因此，集电器域通常包括电子传导性材料。例如，集电器域可以包括一个或更多个导电金属，例如铝、铜、铬、不锈钢和镍。在一些实施方式中，集电器域包括铜金属层。在一些情况下，集电器域包括多个子域或子结构，其布置和/或构造可以用于允许多个分立的电极段中的各个电极段的电隔离(例如，由于基底的体积的变化)。例如，集电器域可以包括集电器段和/或集电器桥，如在下面更全面地描述的。
在一些实施方式中，集电器域包括集电器总线。图1描绘了根据某些实施方式的集电器域125，其包括集电器总线121。在某些情况下，集电器域完全由集电器总线构成(根据某些实施方式，如图1所示的情况)，而在某些情况下，除集电器总线外，集电器域还包括其他结构。集电器总线可以是形成与外部电路的电接触的集电器域的结构(例如，在诸如电池的电化学装置的情况下)。在某些情况下，集电器总线是连续的，如下面更详细描述的。
在一些实施方式中，集电器总线电子耦接至分立的电极段(例如，从多个分立的电极段)。例如，参照图1，根据某些实施方式，制品100包括：多个分立的电极段130；以及包括集电器总线121的集电器域125，并且集电器总线121电耦接至多个分立的电极段130。分立的电极段与集电器总线之间的电子耦接可以允许在电极段处生成生成的电流流到集电器总线，该集电器总线可以与外部电路电接触。在某些情况下，可以通过分立的电极段与集电器总线之间的直接物理接触来建立电子耦接。例如，参照图1，多个分立的电极段130中的分立的电极段与集电器总线121直接物理接触并因此电耦接至集电器总线121。然而，在某些情况下，分立的电极段与集电器总线之间的电子耦接经由集电器域的一个或更多个附加的中间结构而发生，如将在下面更全面地描述的。
在一些情况下，可能发生在集电器总线与多个分立的电极段中的至少一个分立的电极段之间的电子耦接的损失。这种电子耦接的损失可能导致分立的电极段中的至少一个与下述部件电隔离：集电器总线、尚未与集电器总线失去电子耦接的其他分立的电极段和/或外部电路的部件(例如，电化学装置如电池的其他部件)。如上所述，某些电极段的隔离对于从整个电路中去除有问题的电极同时允许例如电化学装置以足够的性能继续充电和/或放电可能是有用的。
一些实施方式包括在电化学装置的充电和/或放电期间改变作为电化学装置的一部分的基底的体积。电化学装置可以包括本文中描述的制品，该制品包括本文中描述的基底。在某些情况下，改变基底的体积至少部分地引起电极段中的至少一个与集电器总线之间的电子耦接的损失。例如，再次参照图1，在一些情况下，根据某些实施方式，在包括制品100的电化学装置的充电和/或放电期间改变制品100的基底120的体积至少部分地引起分立的电极段130a与集电器总线121之间的电子耦接的损失。以这种方式，可以使用基底的体积的改变来在充电和/或放电循环期间(例如，出于安全原因)电隔离某些分立的电极段。
在某些实施方式中，改变基底的体积包括增加基底的体积。作为示例并且根据某些实施方式，在图1中，集电器总线121是涂覆在基底120上的导电金属(例如，铜)层，并且多个分立的电极段130包括分立的层，所述分立的层包括与集电器总线121直接物理接触的电极活性材料(例如，锂和/或锂合金)。在基底120的体积增加(例如，扩大)时，多个分立的电极段130中的分立的电极段中的至少一个(例如，分立的电极段130a)可能至少部分地由于基底的体积的增加(例如，由于间隙的形成并因此失去分立的电极段中的至少一个与集电器总线121之间的直接物理接触)而失去与集电器总线121的电子耦接。
在某些实施方式中，改变基底的体积包括减小基底的体积。作为示例并且根据某些实施方式，在图1中，集电器总线121是涂覆在基底120上的导电金属(例如，铜)层，并且多个分立的电极段130包括分立的层，所述分立的层包括与集电器总线121直接物理接触的电极活性材料(例如，锂和/或锂合金)。在基底120的体积减小(例如，收缩/缩减)时，多个分立的电极段130中的分立的电极段中的至少一个(例如，分立的电极段130a)可能至少部分地由于基底的体积的减小(例如，由于分立的电极段中的至少一个的层离并因此失去分立的电极段中的至少一个与集电器总线121之间的直接物理接触)而失去与集电器总线121的电子耦接。
在某些情况下，改变基底的体积包括加热基底。换句话说，基底的体积的变化可能至少部分地由于基底的热膨胀或收缩而发生。例如，参照图1，加热基底120(或其一部分)可能引起基底120的体积的变化。在某些情况下，加热基底可以包括从加热器施加热，该加热器可以是制品外部的部件，或者是集成至制品中的部件，如下面更全面地描述的。然而，在某些实施方式中，加热基底包括对电化学装置进行充电和/或放电，使得通过充电和/或放电产生热。例如，在某些情况下，在分立的电极段中的至少一个与电化学装置的另一部件之间可能发生短路，导致电阻加热，该电阻加热对基底进行加热并因此改变基底的体积。
应当理解，在某些情况下，加热本文中描述的电化学装置或制品的部件可能由于部件(分立的电极段的一部分或集电器总线的一部分)的熔化或热冲击而导致分立的电极段与集电器总线之间的电子耦接的损失。虽然在基底的加热期间，在某些情况下可能发生这种现象，但是本文中描述的实施方式涉及至少部分地由于基底的体积的变化而发生的电子耦接的损失。下面将更详细地描述由于基底的体积的变化而引起的电子耦接的损失的非限制性原因。
在某些实施方式中，本文中描述的制品被配置成使得在制品的温度达到阈值温度时，电极段中的至少一个至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再电耦接至集电器总线。例如，参照图1，根据一些实施方式，制品100被配置成使得在制品100达到阈值温度时，多个分立的电极段130中的电极段中的至少一个(例如，分立的电极段130a)至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再电耦接至集电器总线121。作为非限制性示例，在某些情况下，阈值温度是65℃。在这种情况下，如果制品的温度升高(例如，由于外部热源和/或电化学装置的短路)，则一旦温度达到65℃，至少一个电极段将变为至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而与集电器总线电解耦。
该制品可以被配置成：通过例如选择特定的部件如基底，以包括具有相对大量级的热膨胀系数的一种或更多种材料，来至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而经受分立的电极段中的至少一个与集电器总线之间的电子耦接的损失。附加地或替选地，制品可以被配置成使在制品的两个或更多个部件(例如，基底和集电器域的一个或更多个结构)的热膨胀系数之间失配，使得两个或更多个部件在加热过程期间以不同的速率膨胀，导致部件的机械故障并由此导致电子耦接的损失。下面更详细地描述了制品的示例性配置，在一些实施方式中，该制品可能在制品的温度达到阈值温度时经受电极段中的至少一个与集电器域之间的电子耦接的损失。
应当理解，在一些实施方式中，阈值温度取决于制品的部件(例如，基底、电极段、集电器域等)所使用的材料以及部件的几何形状和尺寸，在该阈值温度处在分立的电极段与集电器域之间发生电子耦接的损失。阈值温度是绝对温度，在该绝对温度下发生本文中和其他地方描述的电子耦接的损失。应当理解，本文中考虑的阈值温度指的是制品的一个或更多个部件的温度，而不是环境温度(例如，制品和/或包括该制品的电化学装置所处的周围或环境的温度)。在一些实施方式中，阈值温度是制品的基底的温度。在一些实施方式中，阈值温度是集电器域的温度。在一些实施方式中，阈值温度是多个分立的电极段中的至少一个的温度。
在一些实施方式中，制品被配置成使得在经受阈值温度变化时，电极段中的至少一个不再至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而电耦接至集电器总线。阈值温度变化相对于某个初始温度而言的，在该初始温度下，制品中没有内部机械应力(例如，压缩、拉伸、剪切、弯折、扭转等)。
如上所述，在某些情况下，集电器域包括多个子结构，这些子结构在某些条件下(例如，在基底的热诱导的体积的变化时)可以有助于使一个或更多个分立的电极段电隔离。
在一些实施方式中，集电器域包括多个集电器段。例如，图2A描绘了包括集电器域125的制品100，其中，除了集电器总线121之外，集电器域125还包括：包含集电器段122的多个集电器段。如在集电器域的其他结构的情况下，集电器段包括电子传导性材料和/或由电子传导性材料制成，例如电子传导性金属(例如，铜)。可以通过例如在基底(例如，剥离层)上进行电子传导性材料(例如，作为膜)的图案化沉积来制成集电器段，如下所述。在一些实施方式中，集电器段被空隙或间隙分开。例如，在图2A中，通过导电材料中的空隙(在某些情况下，该空隙使基底120的一部分露出)将集电器段122与最接近的邻近集电器段隔开。集电器段之间存在空隙或间隙允许集电器段在某些条件下(例如，在基底的热诱导的体积的变化时)彼此电子隔离。
在一些实施方式中，每个集电器段电耦接至电极段。再次参照图2A，制品100包括：多个分立的电极段130，其包括分立的电极段130a；以及多个集电器段，其包括集电器段122，并且集电器段122电耦接至分立的电极段130a。集电器段与电极段之间的电子耦接可以允许在电极段处生成生成的电流流到集电器段，该集电器段可以与集电器域的其他部件例如集电器总线电子耦接。
在一些实施方式中，针对每个集电器段，集电器段至少部分地设置在基底与集电器段电子耦接至的电极段之间。图2B描绘了示例性制品100的侧视图，其中集电器段122至少部分地设置在电极段130a与基底120之间。这种构造在可以允许电极段与集电器段之间的相对大的接触面积同时仍然使电极段的背对集电器段的活性表面相对大，这可用于诸如电化学装置的应用中。如本文中使用的，使用术语“活性表面”来描述在制品是电化学单元的一部分时可以与电解质物理接触并且可以在此发生电化学反应的电极的表面。在电极段与集电器段之间具有相对大的接触面积可以允许将在电极段处生成生成的电流有效地转移至集电器域。
在一些实施方式中，对于集电器段中的每一个，集电器段经由至少一个集电器桥电子耦接至集电器总线。换句话说，在一些实施方式中，从集电器段到集电器总线的电流的任何流动路径都必须经过至少一个集电器桥。集电器桥是集电器域的至少部分地设置在集电器段与集电器总线之间的子结构。图2A描绘了多个集电器桥，包括集电器桥123。集电器桥123设置在集电器段122与集电器总线121之间。图2B示出了示例性制品100的截面的侧视图，其中，集电器桥123设置在集电器段122与集电器总线121之间。根据某些实施方式，集电器段122经由集电器桥123电子耦接至集电器总线121。集电器桥可以包括电子传导性材料(例如，电子传导性金属，如铜)。如在集电器段的情况下，可以通过例如在基底(例如，剥离层)上进行电子传导性材料(例如，作为膜)的图案化沉积来制造集电器桥。在一些情况下，集电器桥具有相对小的厚度，如将在下面更详细地描述的。在某些情况下，每个集电器桥都与相关联的集电器段以及集电器桥直接物理接触。然而，在某些实施方式中，其他中间材料(例如，电子传导性材料)或结构可以至少部分地设置在集电器桥与相关联的集电器段和/或集电器总线之间。
在一些实施方式中，对于多个分立的电极段中的每个分立的电极段，分立的电极段经由至少一个集电器段电子耦接至集电器总线。换句话说，在某些实施方式中，在多个分立的电极段中的分立的电极段处生成的电流到集电器总线的任何流动路径都必须经过至少一个集电器段。例如，再次参照图2A和图2B，根据某些实施方式，在分立的电极段130a处(例如，在电化学单元的放电期间)生成的电流到集电器总线121的任何流动路径都必须经过集电器段122。在某些情况下，制品被配置成使得在分立的电极段处生成的电流到集电器总线的任何流动路径也必须穿过与分立的电极相关联的至少一个集电器段以及将集电器段电耦接至集电器总线的集电器桥两者。例如，参照图2A和图2B，根据某些实施方式，在分立的电极段130a处生成的电流到集电器总线121的任何流动必须包括：将电荷从分立的电极段130a传输至集电器段122；将电荷从集电器段122传输至集电器桥123；最后，将电荷从集电器桥123传输至集电器总线121。本文中描述的制品的一些这种构造涉及分立的电极段、集电器段和集电器桥，它们中的每一个都电子耦接至集电器总线，但是例如通过空隙或间隙隔开)，可以允许对个体分立的电极段的方便的电隔离(例如，通过改变基底的体积并因此破坏了与该分立的电极段相关联的集电器桥所产生的)。
在一些实施方式中，改变基底的体积至少部分地使集电器桥中的至少一个不再将与该集电器桥相关联的集电器段耦接至集电器总线。集电器段与集电器总线之间的这种电子耦接的损失会致使与集电器段相关联的分立的电极段与集电器总线之间的耦接的损失，从而使电极段电隔离。例如，参照图2A，改变基底120的体积至少部分地使集电器桥123不再将集电器段122耦接至集电器总线121，从而使分立的电极段130a电隔离。基底的体积的变化会使集电器桥通过导致例如集电器桥的机械故障(例如，由集电器桥的最终拉伸或压缩故障引起的断裂)或者集电器桥与集电器段和集电器总线中的一个或两者的物理隔离(例如，经由层离)而不再将集电器段耦接至集电器总线上。
如上所述，在某些情况下，改变基底的体积涉及加热基底(例如，加热基底，使得其在包括具有基底的制品的电化学装置的充电和/或放电期间达到阈值温度)。在一些实施方式中，基底的热诱导的体积的变化是基底的体积的增加。例如，在一些实施方式中，基底具有正的热膨胀系数(例如，在阈值温度下)，并且加热基底致使基底的热膨胀。例如，在一些实施方式中，基底120包括具有正的热膨胀系数的材料，并且加热基底120致使基底120的体积的增加。然而，在一些实施方式中，基底的热诱导的体积的变化是基底的体积的减少。例如，在某些情况下，基底在阈值温度下具有负的热膨胀系数。例如，根据某些实施方式，基底120包括具有负的热膨胀系数的材料(例如，在阈值温度下)，并且加热基底120致使基底120的体积的减少。在某些情况下，基底包括热收缩膜。在某些情况下，基底包括聚合材料，例如聚乙烯醇。
在一些实施方式中，制品被配置成使得在制品的温度达到阈值温度时，集电器桥中的至少一个至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的集电器段耦接至集电器总线。参照图2A，在制品100达到某一阈值温度时，集电器桥123不再将集电器段122电子耦接至集电器总线121。这种配置在电子隔离分立的电极段方面可能是有用的。例如，在一些实施方式中，制品被配置成使得在制品的温度达到阈值温度时，分立的电极段中的至少一个至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再电子耦接至集电器总线。参照图2B，在某些实施方式中，电极段130a经由集电器段122和集电器桥123电子耦接至集电器总线121。在某些情况下，在制品100达到(例如加热到)阈值温度并且集电器桥123不再将集电器段122电子耦接至集电器总线121时，不存在在分立的电极130a处生成的电流到达集电器总线121的电子传导性路径，从而使分立的电极段130a电子隔离。
在一些实施方式中，该制品被配置成使得本文中所指的阈值温度落入一定温度范围内。例如，制品可以被配置成使得阈值温度足够高，使得在包括该制品的电化学装置的正常操作(例如，在没有发生短路或热失控的情况下的正常充电和/或放电)期间不会发生分立的电极段与集电器总线之间的电子耦接的损失(例如，由于基底的体积的变化)。因此，在某些实施方式中，制品可以被配置成使得制品的阈值温度大于或等于50℃，大于或等于55℃，大于或等于60℃，大于或等于70℃，大于或等于75℃，大于或等于80℃，大于或等于85℃，大于或等于90℃，大于或等于90℃，大于或等于95℃，大于或等于100℃，或者更高。应当理解，制品的阈值温度落入某一温度范围内是指，该制品被配置成在基底的热诱导的体积的变化时经受如本文中描述的至少一种电子解耦(例如，在至少一个分立的电极段与集电器总线之间，在至少一个分立的集电器段与集电器总线之间)的具体温度落入该范围内。被配置成具有65℃的阈值温度的制品(例如，以下制品：在被加热时，一旦制品的温度达到65℃，该制品至少部分地由于基底的体积的变化而将经受如本文中描述的至少一个电解耦)是阈值温度大于或等于50℃的制品的一个示例，这是因为65℃落在大于或等于50℃的值的范围内。
在一些实施方式中，制品可以被配置成使得阈值温度足够低，使得分立的电极段与集电器总线之间的电子耦接的损失发生在足够低的温度下，使得在耦接的损失之前不会发生对制品和/或包括该制品的电化学装置的重大损害。因此，在某些实施方式中，制品可以被配置成使得制品的阈值温度小于或等于150℃，小于或等于145℃，小于或等于140℃，小于或等于等于130℃，小于或等于120℃，或者更小。作为另一非限制性示例，被配置成具有110℃的阈值温度的制品(例如，下述制品：在被加热时，一旦制品的温度达到110℃，该制品就会至少部分地由于基底的体积的变化而经受如本文中描述的至少一个电子解耦)是阈值温度小于或等于120℃的制品，这是因为110℃落在小于或等于120℃的值的范围内。
可以例如通过在分立的电极段与集电器总线之间运行测试电流同时使制品(或其部件)的温度上升来测量本文中描述的制品的阈值温度。可以通过记录在观察到分立的电极段中的至少一个与集电器总线之间的电子耦接的损失(例如，测试电流的中断)时的温度来确定阈值温度。
其中制品可以被配置成在制品的温度达到阈值温度时使集电器桥中的至少一个不再将与该集电器桥相关联的集电器段耦接至集电器总线的一种方式是通过将集电器桥的材料和基底的材料选择成具有不同热膨胀系数。热膨胀系数可以表示为线性热膨胀系数(与材料的长度响应于温度的变化而发生的分数变化有关)、面积热膨胀系数(与材料的面积响应于温度的变化而发生的分数变化有关)和/或体积热膨胀系数(与材料的体积响应于温度的变化而发生的分数变化有关)。除非另有说明，否则本文中所指的热膨胀系数对应于线性热膨胀系数。这样，在加热过程期间，基底的体积由于不同的热膨胀系数可能膨胀(或收缩)到与集电器桥不同的程度，导致可能引起机械故障(例如破裂或层离)的机械应力的来源，这会引起集电器段与集电器桥之间的电子耦接的损失。
在一些实施方式中，制品被配置成使得，在制品的温度达到阈值温度时，集电器桥中的至少一个经受极限拉伸故障。材料的极限拉伸故障指的是由于材料经受拉伸而使材料破裂(例如断裂)。这种配置的一个非限制性示例是其中基底的热膨胀系数大于至少一个集电器桥的热膨胀系数的示例。例如，参照图2A，根据某些实施方式，基底120可以由热膨胀系数大于制造集电器桥123的材料的热膨胀系数的材料制成，并且集电器桥123可以附接至基底120(例如，直接地附接或经由中间粘结层或域附接)。在基底120和集电器桥123被加热时(例如，经由热负荷)，基底120将比集电器桥123膨胀到更大的程度，导致集电器桥123经受取决于基底120的膨胀程度的拉伸。在某些情况下，基底120可能会膨胀到这样的程度：使得施加至集电器桥123的拉伸足以致使集电器桥123的极限拉伸故障。在不希望受任何特定理论的束缚的情况下，可以用于控制集电器桥经受机械故障(例如在基底的体积发生一定变化时的极限拉伸故障)的可能性的其他设计因素包括但不限于集电器桥的厚度、集电器桥的弹性模量和/或集电器桥的面积。
在一些实施方式中，集电器桥中的至少一个经受极限拉伸故障，使得集电器桥至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的集电器段电耦接至集电器总线。图3描绘了根据某些实施方式的至少部分地由于如上所述的基底的热诱导的体积的变化而引起的集电器桥123的极限拉伸故障之后的制品100的一个示例的俯视图。从图3中可以看出，集电器桥123的极限拉伸故障导致断裂，该断裂致使集电器桥123中的完全不连续，从而破坏了集电器段122与集电器总线121之间的电子耦接，并因此破坏了分立的电极段130a与集电器总线121之间的电子耦接。
在一些实施方式中，制品被配置成使得一旦制品的温度达到阈值温度，则集电器桥中的至少一个经受极限压缩故障(例如，极限线性压缩故障)。材料的极限压缩故障指的是由于材料经受压缩而使材料破裂(例如，断裂或屈曲)。这种构造的一个非限制性示例是其中基底的热膨胀系数小于至少一个集电器桥的热膨胀系数的示例。这种构造的另一非限制性示例是其中基底的热膨胀系数为负(例如，基底是热收缩膜)的示例。在一些实施方式中，集电器桥中的至少一个经受极限压缩故障，使得集电器桥中的至少一个至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的集电器段电子耦接至集电器总线。
在一些实施方式中，制品的第一部件(例如，集电器桥)和制品的第二部件(例如，基底)被配置成使得第一部件和第二部件有一定的热膨胀差，其中，所述第二部件直接接触并且附接至第一部件。本文中使用的热膨胀差表示为：
其中，A1是第一部件的面积，A2是第二部件的面积，a1是第一部件的线性膨胀系数，a2是第二部件的线性膨胀系数，E1是第一部件的弹性模量，E2是第二部件的弹性模量，并且σult，1是第一部件的极限拉伸强度。热膨胀差取决于针对第一部件和/或第二部件而选择的材料以及第一部件和第二部件的相应面积。在一些但不一定是所有实施方式中，如果温度变化大于或等于热膨胀差，则制品的第一部件和/或第二部件的温度变化ΔT致使第一部件的极限拉伸故障。换句话说，在一些实施方式中，如果式1中表示的不等式满足以下，则制品的第一部件拉伸失效(在某些情况下致使制品的某些部件之间的电子耦接的损失)：
在满足式1的实施方式中。如果a2大于a1，则温度变化ΔT将致使第一部件(例如，集电器桥)的极限拉伸故障。在一些实施方式中，如果已知针对第一部件和第二部件而选择的几何形状和材料，则可以使用式1来确定引起第一部件的极限拉伸故障所需的温度变化。
在一些实施方式中，第一部件(例如，至少一个集电器桥)和/或第二部件(例如，基底)具有大于或等于10℃，大于或等于15℃，大于或等于20℃，大于或等于25℃，大于或等于30℃，大于或等于40℃，或者更多的热膨胀差。在一些实施方式中，第一部件(例如，至少一个集电器桥)和/或第二部件(例如，基底)具有小于或等于100℃，小于或等于90℃，小于或等于80℃，小于或等于70℃，小于或等于60℃，或者更小的热膨胀差。以上范围的组合是可能的。例如，在一些实施方式中，第一部件(例如，至少一个集电器桥)和/或第二部件(例如，基底)具有大于或等于10℃且小于或等于100℃的热膨胀差。
在一些实施方式中，制品被配置成使得，在制品的温度达到阈值温度时，集电器桥中的至少一个经受除极限拉伸故障或极限压缩故障之外的变化，使得集电器桥中的至少一个至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的集电器段电子耦接至集电器总线。例如，在某些情况下，基底的体积的变化致使集电器桥的层离，使得集电器桥失去与集电器桥相关联的集电器段或者集电器总线中的至少一个的接触。
在一些实施方式中，本文中描述的制品的加热(导致基底的热诱导的体积的变化)是被动发生的。如果在没有施加来自本文中描述的加热器的热负荷的情况下发生制品的加热，则该制品的加热是被动发生的。例如，由于在包括该制品的电化学装置的充电和/或放电期间该电化学装置中的故障，例如在发生短路和/或热失控时(例如，由于电化学装置的一个或更多个零件的腐蚀或疲劳)，该制品会被被动地加热。由于电阻加热和/或从放热化学反应释放的热，这样的过程会引起制品的一个或更多个部件的加热，在某些情况下将温度上升至阈值温度以上。
在一些实施方式中，基底的热诱导的体积的变化的至少一部分是由于主动加热过程发生的。主动加热过程涉及从加热器施加热负荷。如本文中使用的，加热器是可以接收信号(例如，电信号)的部件，该信号致动加热器并使加热器施加热负荷。在某些情况下，至少部分地经由使用作为电化学装置的一部分的加热器来完成对基底的加热。在一些实施方式中，加热器是与制品相邻的外部部件。然而，在某些实施方式中，加热器是集成至制品中的部件(例如，作为薄膜施加至制品的一层或更多层的电阻加热器)。在某些情况下，如果基底包括具有足够电子传导性性的材料，则基底本身可以用作加热器。
在一些实施方式中，制品包括与基底相邻的加热器。在某些情况下，该制品包括与基底相邻的多个加热器。如上所述，加热器可以被配置成加热本文中描述的制品的至少一部分。例如，图7A示出了包括与基底120相邻的加热器140的示例性制品100，并且在某些情况下，加热器140能够加热制品100。根据某些但不一定是所有实施方式，出于各种原因，在本文中描述的制品中包括加热器可能是有用的。例如，可以使用加热器来加热基底，使得发生基底的热诱导的体积的变化，致使一个或更多个分立的电极段与集电器总线之间的电子耦接的损失，如以上与制品的主动加热有关描述的。在某些情况下，包括与制品(例如，基底)相邻的加热器可以提供将制品的温度保持在期望范围内的方式，例如在制品是可能期望在低温环境条件下运行的电化学装置的一部分的情况下(例如，用于在冬季运行的电动车辆的电池)。应当理解的是，虽然在某些情况下，加热器紧邻基底(例如，直接地附接、涂覆或真空沉积在基底上，而在加热器与基底之间没有中间层或结构，如在图7A和图7B中示出的)，在某些情况下，加热器直接设置在制品的并非基底的一个或更多个部件(例如，层)上。图7A示出了根据某些实施方式的多个加热器140，每个加热器靠近(但不直接接触)分立的电极段和/或分立的集电器段。在一些实施方式中，加热器与基底之间的距离小于或等于5mm，小于或等于3mm，小于或等于2mm，小于或等于1mm，小于或等于0.5mm，小于或等于0.2mm，小于或等于0.1mm，或更小。
在某些情况下，加热器替换(即，“替代”)制品结构中的一个或更多个分立的电极段和/或集电器域的部件。例如，在其中分立的集电器段在制造期间(例如，经由跳涂工艺)沉积在沿基底的周期性位置处的情况下，所述位置中的一个或更多个可以被掩蔽，使得集电器段不沉积在那里，并且在随后的步骤中，将加热器放置在所述一个或更多个位置(例如，在掩蔽步骤之后)。
在一些实施方式中，加热器位于制品的端部中的一个或更多个端部附近。例如，在某些情况下，加热器位于制品长度的最后20％之内，最后10％之内或最后5％之内。在一些但不一定是所有的情况下，在加热器与基底的端部(指的是根据基底的长轴的端部)之间没有分立的电极段或集电器段。例如，图7B示出了其中加热器140被定位在制品100的与诸如图7A的图示中示出的内部位置相反的端部附近的非限制性实施方式。根据某些但不一定是所有实施方式，将加热器放置在制品的一个端部处或附近可以有助于简化制造(例如，通过潜在地避免复杂的掩蔽步骤)，并且允许即使在折叠制品时也容易地接近加热器。然而，在某些情况下，将加热器放置在内部位置，如图7A所示，可以有助于在整个制品中提供更均匀的热，例如在其中制品被折叠的情况下，以及允许局部加热(例如，根据某些但不一定是所有实施方式的情况，靠近基底的靠近特定集电器桥的区域)。如上所述，在下面更详细地描述的，在某些情况下，该制品是可折叠的。在一些这样的情况下，在制品被折叠时，加热器被定位在制品的折叠部分之间。在某些实施方式中，这种构造可以允许加热器容易地加热制品的内部部分(例如，折叠部分)和/或包括该制品的折叠的电化学装置。
在一些实施方式中，加热器包括薄膜。在某些但不一定是所有情况下，加热器都是薄膜。例如，参照图7A，根据某些实施方式，加热器140是薄膜。在其中加热器是薄膜或者包括薄膜的实施方式中，薄膜可以沉积(例如，通过物理或化学真空沉积技术、旋涂或本文中描述的其他合适的薄膜沉积技术)在制品的一部分上。例如，在某些情况下，加热器是直接沉积在基底上的薄膜(例如，在基底的制造期间)。然而，在某些情况下，加热器的薄膜沉积在制品的一个或更多个其他部件上。在某些情况下，包括薄膜的多个加热器作为多个分立的薄膜段(例如，经由跳涂或用掩模涂覆而沉积的薄膜段)被定位在制品上。根据一些但不一定是所有实施方式，在其中需要包括制品的电池的相对高的体积能量密度的情况下，使用包括薄膜的加热器可能是有益的。另外，根据某些实施方式，薄膜加热器在将加热器集成至可折叠的制品中时可能是有用的，这是因为薄膜可以足够薄以避免阻碍制品的折叠。在某些情况下，加热器(例如薄膜加热器)的厚度(例如，平均厚度)小于或等于1mm，小于或等于500μm，小于或等于200μm，小于或等于100μm，小于或等于50μm，小于或等于20μm，小于或等于10μm，小于或等于5μm，小于或等于2μm，小于或等于1μm，小于或等于0.5μm，小于或等于200nm，或者更小。在某些情况下，加热器具有大于或等于20nm，大于或等于50nm，大于或等于100nm或更大的厚度。
在某些情况下，加热器包括能够进行电阻加热的材料。例如，加热器可以电子耦接至外部电路(例如，经由电源线)，使得在电流通过电路时，加热器的电阻引起电阻加热(即，焦耳加热)发生。在某些情况下，由这种电阻加热生成的热可以加热制品和/或包括该制品的电化学装置。在某些情况下，加热器包括金属或金属合金。例如，根据某些实施方式，加热器可以包括电阻性金属或金属合金(例如，具有相对高电阻率的金属或金属合金)，以便促进电阻性加热。加热器可以包括的材料的示例包括但不限于镍合金(例如镍铬合金、康铜、艾文姆合金等)、不锈钢、石墨、硅基化合物、它们的组合等。通常，可以基于包括材料的电阻率的一种或更多种特性来选择用于加热器的材料(例如，包括薄膜的加热器)，如下面更详细地说明的。
在一些实施方式中，加热器包括导线。例如，在图7A或图7B中，根据一些但并非所有实施方式，加热器140是导线，而不是薄膜。导线可以沉积在制品上(例如，紧邻基底，或者在中间层上)，以在制品上形成导电迹线。如在加热器包括薄膜的情况下，在某些情况下，可以使用基底上的图案化掩模或基底上的层来形成包括导电迹线的加热器。在一些情况下，加热器的导线电子耦接至外部电路，如上面针对包括薄膜的加热器所描述的，使得电流可以流过导线，从而引起电阻性加热。加热器的导线可以沿制品形成任何数目的图案或路径，这取决于所期望的用加热器加热的区域。例如，在某些情况下，导线沿制品的可能不需要大量加热的区域是相对笔直的，但是例如在期望被大量加热的区域附近(例如，在某些情况下，在其中使用加热器主动引起基底的热诱导的体积的变化的集电器桥附近)形成例如蛇形图案。
在其中加热器包括导线的实施方式中，加热器可以包括许多合适的材料中的任何一种，所述许多合适的材料具有足够的电阻率以引起制品的期望加热。例如，在一些情况下，包括导线的加热器包括金属和/或金属合金。如上所述，对于包括薄膜的加热器，导线可以包括电阻金属或电阻金属合金。用于加热器的导线的材料的示例包括但不限于镍合金(例如镍铬合金、康铜、艾文姆合金(Evanohm)等)、不锈钢、石墨、硅基化合物、它们的组合等。如上所述，可以选择用于包括导线的加热器的材料，以便实现针对加热器的期望电阻。
在一些情况下，加热器(例如，包括薄膜的加热器或者包括导线的加热器)的电阻可以使用式2来确定：
其中，R为加热器的电阻，ρ为制造加热器的材料的电阻率，L为加热器在电流流过加热器的方向上的长度，并且A为电流流过的加热器的横截面积。如从式2可以看出，在一些情况下，加热器的期望电阻可以通过基于其电阻率ρ选择材料来实现，其中材料具有较大的电阻率，从而导致较大的电阻。另外地，可以选择加热器的几何形状，以确定加热器的电阻。例如，如从式2可以看出，具有较大长度尺寸的加热器具有较大的电阻(例如，较长的导线、在电流流动的方向上(例如，在两个电力引线之间)的较大长度尺寸的薄膜)。根据满足式2的实施方式，在加热器中电流流过的横截面积A与电阻成反比关系。因此，在其中加热器包括导线的实施方式中，可以通过使用较细的导线(例如，具有小直径或横截面尺寸的导线)来增加加热器的电阻。在其中加热器是薄膜或者包括薄膜的一些情况下，电阻可以使用式3来表达：
其中t为薄膜的厚度，并且w为薄膜在垂直于电流流动方向(例如，垂直于长度尺寸)的方向上的宽度。因此，根据某些实施方式，薄膜的几何形状——包括薄膜的厚度和宽度——可以在制品的制造期间(例如，通过改变薄膜的宽度或者通过调整薄膜的厚度)进行调整，以调整加热器的电阻。
在其中电阻加热(例如，焦耳加热)被用作加热机构中的至少一个的情况下，加热器的电阻可能是重要的。如在功率方面测量的，在电阻加热期间生成的热通常与电流的平方成比例，并且与电阻线性地成比例。因此，根据某些实施方式，具有较大电阻的加热器将针对穿过加热器的给定电流提供较大的加热。在一些实施方式中，加热器具有相对高的电阻。例如，在一些情况下，加热器在室温(23℃)下具有大于或等于50Ω、大于或等于60Ω、大于或等于75Ω、大于或等于100Ω、大于或等于125Ω、大于或等于150Ω、大于或等于200Ω、和/或高达300Ω、高达400Ω、高达500Ω、高达1000Ω或更大的电阻。上述范围的组合是可能的。例如，在一些情况下，加热器具有大于或等于50Ω且小于或等于1000Ω的电阻。
在一些实施方式中，加热器与制品的某些其他部件以及/或者包括制品的电化学装置的部件电隔离(例如，不电耦接)。例如，在一些情况下，加热器不电子耦接至多个分立的电极段。使加热器与分立的电极段电子隔离可以防止在充电和/或放电期间电流穿过加热器电子干扰包括制品的电化学装置的电化学操作，并且类似地可以防止电流穿过加热器电子干扰电化学装置的电化学操作。在一些实施方式中，加热器不电子耦接至集电器域。根据某些实施方式，使加热器不电子耦接至集电器域(例如，集电器域121)也可以避免对包括制品的电化学装置的操作和性能的干扰。
可以经由各种方法防止加热器电子耦接至制品的多个分立的电极段和/或集电器域。例如，加热器可以被放置在制品的端部处，并且与分立的电极段和集电器域物理地分离，如图7B所示。在一些实施方式中(例如，在其中加热器被集成至制品的内部的实施方式中，如图7A所示)，可以通过在加热器与分立的电极段和/或集电器域之间并入一个或更多个中间层来防止加热器电子耦接至分立的电极段和/或集电器域。在一些实施方式中，加热器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。例如，加热器可以在加热器中的一些或全部之上涂覆有电绝缘聚合物涂层，使得加热器不与集电器域或分立的电极段直接接触。在一些情况下，向加热器(例如，薄膜加热器或者包括导线的加热器)施加涂层(例如，保护性聚合物涂层)，使得加热器在其中制品被并入至电化学装置中的情况下与电解质物理地隔离。
在一些情况下，加热器电耦接至外部电路。例如，根据某些实施方式，加热器可以(例如，经由与加热器接触的电力引线)耦接至与电池控制系统和管理电路系统对应的外部电路。根据某些实施方式，电池控制系统可以在接收到电池条件(例如，温度、电流、压力等)的某些信号或读数时，启动到加热器的电流的施加(例如，通过施加电压)，从而使加热器加热制品的至少一部分。在一些情况下，加热器被配置成由一个或更多个传感器致动，下面更详细地描述。例如，加热器可以电子耦接至电池控制系统和管理电路系统，所述电池控制系统和管理电路系统被配置成从与制品的基底相邻的一个或更多个传感器接收信号。一个或更多个传感器可以被配置成向电池控制系统发送信号(例如，当温度高于温度阈值或者压力低于压力阈值时)，该电池控制系统进而可以向致动加热器以使加热器开始、停止或者调整加热器加热的传感器发送信号。
在一些实施方式中，本文所描述的制品包括一个或更多个传感器。在某些情况下，一个或更多个传感器与制品的基底相邻。根据某些实施方式，并入至制品中的传感器可以用于监测制品的状态或性能，例如在其中制品是电化学装置(例如，电池)的一部分的情况下。一个或更多个传感器至少部分地允许检测电化学装置的条件(例如，温度、压力)。在一些情况下，与基底相邻的一个或更多个传感器被配置成响应制品的条件。图8A描绘了包括被配置成响应制品100的条件(例如，温度、压力)的传感器160的示例性制品100。应当理解，虽然在一些情况下，一个或更多个传感器与基底紧邻(例如，直接附接、涂覆或真空沉积在不具有中间层或者一个或更多个传感器与基底之间的结构的基底上，如图8A和图8B所示)，在某些情况下，传感器直接设置在制品的并非基底的一个或更多个部件(例如，层)上。图8A示出了根据某些实施方式的多个传感器160，每个传感器160靠近(但不直接接触)分立的电极段和/或分立的集电器段。在一些实施方式中，加热器与基底之间的距离小于或等于5mm、小于或等于3mm、小于或等于2mm、小于或等于1mm、小于或等于0.5mm、小于或等于0.2mm、小于或等于0.1mm，或者更小。
如在上述加热器的情况下，在一些情况下，一个或更多个传感器替换(即，“替代”)制品结构中的一个或更多个分立的电极段和/或集电器域的部件。例如，在其中分立的集电器段在制造期间(例如，经由跳涂工艺)被沉积在沿着基底的周期性位置处的情况下，所述位置中的一个或更多个可以被掩蔽，使得集电器段不沉积在那里，并且在稍后的步骤中，将传感器放置在所述一个或更多个位置处(例如，在解掩蔽步骤之后)。
在一些实施方式中，一个或更多个传感器位于制品的端部中的一个或更多个端部附近。例如，在一些但不一定是所有情况下，没有分立的电极段或集电器段位于一个或更多个传感器与基底的端部(参照根据基底的长轴的端部)之间。例如，图8B示出了其中传感器160被定位在制品100的端部附近而不是诸如图8A的图示中所示的内部位置的非限制性实施方式。根据某些但是不一定是所有实施方式，将传感器放置在制品的端部之一处或制品的端部之一附近可以有助于易于制造(例如，通过潜在地避免复杂的掩蔽步骤)，并且允许即使当制品被折叠时也可以容易地接近传感器。然而，在某些情况下，将一个或更多个传感器放置在内部位置中——例如图8A所示——可以用于检测和提供关于制品条件(例如，由各个分立的电极段经受的温度或压力)的局部信息。如上面所提到的和下面更详细地描述的，在一些情况下，在一些实施方式中制品是可折叠的。在一些这样情况下，当制品被折叠时，一个或更多个传感器被定位在制品的折叠部段之间。在某些实施方式中，这样的构造可以允许一个或更多个传感器容易地响应制品的内部部分(例如，折叠)以及/或者包括制品的折叠的电化学装置的条件。
在一些实施方式中，一个或更多个传感器中的至少一个传感器是被配置成响应制品的温度的温度传感器。例如，图8A描绘了根据某些实施方式的与制品100的基底120相邻的传感器160。在一些情况下，温度传感器能够测量制品的至少一部分的温度。在某些情况下，温度传感器响应(例如，通过发送电信号)基于传感器处的温度而变化。在某些情况下，温度传感器在检测到高于或低于某些预定温度的温度时响应。根据某些但不一定是所有实施方式，并入在制品或包括制品的电化学装置中的温度传感器允许检测和/或监测基本上整个制品的温度，或者在一些情况下，检测和/或监测各个分立的电极段附近的温度。
温度传感器可以是许多合适类型的温度传感器中的任何一种。在一些情况下，温度传感器是热电偶或者包括热电偶。在某些情况下，温度传感器是热敏电阻或者包括热敏电阻。在一些实施方式中，温度传感器是电阻温度检测器或者包括电阻温度检测器(RTD)。热电偶或热敏电阻可以例如在商业上获取并且并入至制品中，或者热电偶可以在制品本身的制造期间被制造并入至制品中。在一些但不一定是所有实施方式中，温度传感器是薄膜或者包括薄膜。在其中温度传感器(例如，热电偶、热敏电阻、RTD)在制品的制造期间被制造的实施方式中，温度传感器可以通过任何数目的合适的方法例如真空沉积方法(例如，溅射、蒸发)形成在制品的一部分(例如，基底或者一个或更多个其他层)上。温度传感器可以包括具有已知电阻与温度曲线的材料。温度传感器的材料的示例可以包括但不限于铂、镍、铜、铁或它们的组合。在一个非限制性示例中，温度传感器是包括非导电层(陶瓷层)的RTD，具有已知电阻与温度曲线(例如，铂、镍、铁)的材料(例如，蛇形图案)沉积在该非导电层上。具有已知电阻与温度曲线的材料可以电子耦接至外部电路(例如，计算机系统和/或电池控制系统)。
在一些实施方式中，一个或更多个传感器中的至少一个是压力传感器。例如，再次参照图8A，根据某些实施方式，传感器160是压力传感器。压力传感器可以被配置成响应由制品经受的压力。在一些情况下，压力传感器能够测量由制品的至少一部分经受的压力或力。在某些情况下，压力传感器响应(例如，通过发送电信号)基于传感器处的压力而变化。在某些情况下，压力传感器在检测到高于或低于某些预定压力的压力时响应。根据一些但不一定是所有实施方式，检测由制品或其部分经受的压力可以用于检测包括制品的电化学装置中的问题(例如，在电池堆的循环期间)或者确定电化学装置损坏的风险(例如，在其中过大的力被施加至电化学装置的情况下)。
压力传感器可以是各种类型的合适的压力传感器中的任何一种。在一些情况下，压力传感器是基于电容的压力传感器。基于电容的压力传感器的一个示例是包括两个电极的压力传感器，所述两个电极具有定位在两个电极之间的电绝缘材料。电绝缘材料可以具有已知的介电常数。在某些情况下，电绝缘材料被配置成使得施加至包括电绝缘材料中的两个电极的基于电容的传感器的力引起电绝缘材料的厚度改变，从而改变两个电极之间的测量电容。例如，在一些情况下，定位在两个电极之间的电绝缘材料是聚合物材料。聚合物材料可以相对软并且具有已知的介电常数。在一些情况下，压力传感器是应变计或者包括应变计。在某些实施方式中，压力传感器包括压电或压阻传感器。这样的传感器通常包括耦接至外部电路的压电或压阻材料，该外部电路能够在材料的机械变形时检测和测量电荷或电阻的变化。在某些实施方式中，压力传感器是薄膜或者包括薄膜。压力传感器(例如，以薄膜形式)的非限制性示例在F.Schmaljohann,D.Hagedorn,and F.
“Thin FilmSensors for measuring small forces.”Journal of Sensors and SensorSystems.No.4,(Feb.2015),91-95中描述。在一些情况下，压力传感器可在商业上获得并且附接或耦接至制品或包括制品的电化学装置。然而，在一些情况下，压力传感器(例如，薄膜压力传感器)在制品的制造期间被制造。在一些这样的情况下，压力传感器通过真空沉积、涂覆和固化(例如，在聚合物材料的情况下)、印刷(例如，喷墨印刷、丝网印刷)以及/或者通过喷雾方法(例如，气溶胶喷雾方法)来形成。
在一些实施方式中，一个或更多个传感器与制品的某些其他部件以及/或者包括制品的电化学装置的部件电隔离(即，不电子耦接)。例如，在一些情况下，一个或更多个传感器不电子耦接至多个分立的电极段。使一个或更多个传感器与分立的电极段电隔离可以防止在充电和/或放电期间电流穿过一个或更多个传感器干扰包括制品的电化学装置的操作，并且类似地可以防止电流穿过加热器干扰电化学装置的操作。在一些实施方式中，一个或更多个传感器不电子耦接至集电器域。根据某些实施方式，使一个或更多个传感器不电子耦接至集电器域(例如，集电器域121)也可以避免对包括制品的电化学装置的操作和性能的干扰。
可以经由各种方法防止一个或更多个传感器电子耦接至制品的多个分立的电极段和/或集电器域。例如，一个或更多个传感器可以被放置在制品的端部处，并且与分立的电极段和集电器域物理地分离，如图8B所示。在一些实施方式中(例如，在其中一个或更多个传感器被集成至制品的内部的一些实施方式中，如图8A所示)，可以通过在一个或更多个传感器与分立的电极段和/或集电器域之间并入一个或更多个中间层来防止加热器电子耦接至分立的电极段和/或集电器域。在一些实施方式中，一个或更多个传感器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。例如，一个或更多个传感器可以在一个或更多个传感器中的一些或全部之上涂覆有电绝缘聚合物涂层，使得一个或更多个传感器不与集电器域或分立的电极段直接接触。在一些情况下，向一个或更多个传感器(例如，薄膜温度传感器或压力传感器)施加涂层(例如，保护性聚合物涂层)，使得一个或更多个传感器在其中制品被并入至电化学装置中的情况下与电解质物理地隔离。
在一些情况下，一个或更多个传感器电耦接至外部电路。例如，根据某些实施方式，一个或更多个传感器可以(经由与传感器接触的电力引线)耦接至与电池控制系统和管理电路系统对应的外部电路。根据某些实施方式，电池控制系统可以在接收到电池条件的某些信号或读数时(例如，从一个或更多个传感器)，启动到本文所述的加热器的电流的施加(例如，通过施加电压)，从而使加热器加热制品的至少一部分。根据某些但不一定是多有实施方式，至少部分地由于响应于作为电化学装置的一部分的一个或更多个传感器接收到的信号，使用作为电化学装置的一部分的加热器加热电化学装置的至少一部分可以允许有问题的分立的电极段的快速电子隔离(例如，经由基底的热诱导体积变化)。作为另一非限制性示例，电池控制系统可以从压力传感器接收指示到电化学装置的施加的压力/力低于阈值的信号，并且在接收到信号时将信号发送至压力施加器以增加施加的压力。
在一些实施方式中，传感器可以与一个或更多个处理器交互，例如以执行本文所描述的控制方案中的任何一个。在一些实施方式中，一个或更多个处理器可以用于对来自传感器的信号进行处理，例如以执行本文所描述的控制方案中的任何一个。在一些实施方式中，电池控制系统和/或管理电路系统可以包括一个或更多个处理器。下面更详细地描述合适的处理器的示例。
在一些实施方式中，集电器总线的厚度比集电器桥中的至少一个的厚度大。例如，如图2B所示，集电器总线121具有由厚度161示出的厚度尺寸，而集电器桥123具有由厚度162示出的厚度尺寸。根据某些实施方式，厚度161比厚度162大。使集电器桥具有比至少一个集电器桥的厚度大的厚度可以在某些情况下允许集电器桥比至少一个集电器桥在机械上更鲁棒(例如，需要较大的施加力来引起故障)。例如，在某些情况下，改变基底的体积引起集电器总线和至少一个集电器桥两者经受机械应力(例如，拉伸、弯曲)。在一些情况下，机械应力导致集电器桥断裂(例如，由于极限拉伸故障)，但是由于集电器总线的较大厚度，因此集电器总线不会断裂。这样的场景可以允许经由至少一个集电器桥耦接至集电器总线的分立的电极段在基底的体积变化时被电隔离，而集电器总线本身没有故障。在一些这样的情况下，在电极段中的至少一个与集电器总线之间的电子耦接的损失之后，仍然可以对包括这样的制品的电化学装置进行充电和/或放电。另外地，具有相对大厚度的集电器总线可以允许针对整个集电器域的减小的电阻和增加的载流能力。
在一些实施方式中，集电器总线的厚度是集电器桥中的至少一个的厚度的至少三倍、至少四倍、至少5倍、至少8倍、至少10倍、至少20倍、和/或高达50倍、高达75倍，或高达100倍大。
在一些实施方式中，集电器域的一个或更多个部件是一体化结构(unitarystructure)的一部分。例如，在一些实施方式中，集电器总线和多个集电段是一体化结构的一部分。如果部件由相同的材料或一致的材料组合(例如，单个金属合金)形成并且没有断裂，则两个或更多个部件是一体化结构的一部分。换句话说，一体化结构是由单个材料或材料的一致组合制成的单件，而不是彼此接触的多个件。例如，参照图2A，在某些实施方式中，集电器总线121和包括集电器段122的多个集电器段是一体化结构的一部分。在一些情况下，整个集电器域形成一体化结构。参见图2A和图2B，虽然集电器总线121、集电器段122和与集电器段122相关联的集电器桥123被示出为三个单独的部件，但是在某些实施方式中，集电器总线121、集电器段122和集电器桥123形成一体化结构(例如，铜金属或铜合金的一体化结构)。在一些情况下，每个集电器段和与集电器段相关联的集电器桥是一体化结构的一部分。将集电器域的一个或更多个部件例如集电器总线、多个集电器段和与集电器段相关联的集电器桥形成为一体化结构可以简化制品的制造。例如，使集电器总线和多个集电器段成为一体化结构的一部分可以消除某些制造步骤(例如，通过允许对集电器桥和集电器段的同时制造)。
在一些实施方式中，制品被配置成使得在阈值电流(例如，穿过集电器域的放电电流或充电电流)以上，集电器桥中的至少一个被机械地变形。在某些情况下，机械变形可能由集电器桥熔化(例如，电阻加热)引起。在某些情况下，集电器桥由于电流达到阈值电流引起的热冲击而机械地变形。在一些实施方式中，至少一个集电器桥被机械地变形，使得电子耦接至该集电器桥的集电器段不再电子耦接至集电器总线。根据某些实施方式，当集电器桥被配置成由于过大的电流(即，高于阈值电流的电流)而“熔断”使得沿着集电器桥的电流的流动路径被中断时，这样的情况可能发生。
本文所指的阈值电流是在达到该阈值电流时(例如，由于短路)引起至少一个集电器桥的机械变形使得与该集电器桥相关联的集电器段变得与集电器总线解耦的电流。在一些实施方式中，制品被配置成使得本文所指的阈值电流落入电流的特定范围内。例如，制品可以被配置成使得阈值电流足够高，使得在包括制品的电化学装置的正常操作期间(例如，正常充电和/或放电而不发生短路或热失控)不会发生集电器桥与集电器总线之间的电子耦接的损失(例如，由于机械变形)。因此，在某些实施方式中，制品可以被配置成使得制品的阈值电流大于或等于10A。应当理解，制品的阈值电流落入电流的特定范围内意指制品被配置成在至少一个集电器桥的机械变形时经受如本文所述的至少一个电子解耦的特定电流落入该范围内。被配置成具有100A的阈值电流的制品是针对其阈值电流大于或等于10A的制品的一个示例，这是因为100A落入大于或等于10A的值的范围内。
在一些实施方式中，制品可以被配置成使得阈值电流足够低，使得在足够低的电流下发生集电器段与集电器总线之间的电子耦接的损失，以使在耦接的损失之前不会对制品和/或包括制品的电化学装置产生显著的损坏。因此，在某些实施方式中，制品可以被配置成使得制品的阈值电流小于120A或者为120A。作为另一非限制性示例，被配置成具有90A的阈值电流的制品是针对其阈值电流小于或等于120A的制品，这是因为90A落入小于或等于120A的值的范围内。
在一些实施方式中，本文所描述的制品和系统的一个或更多个部件是连续结构。如用于描述结构的两个部段、层或部分之间的关系的“连续”意指存在仅穿过该结构的从第一部段、层或部分到第二部段、层或部分的至少一个路径。例如，自身折叠或围绕不同材料折叠的连续的材料片可以限定的两个或更多个部段或部分，所述两个或更多个部段或部分保持为连续片的一部分，这是因为存在仅穿过该片的从第一部段到第二部段的至少一个路径(例如，从第一部段沿着折痕并围绕折痕行进并且到第二部段的路径)。参照图10A至图10B，电化学装置400B的第一阳极部分431、第二阳极部分432和折叠的阳极区域435是结构的部段(例如，阳极)，并且该结构相对于第一阳极部分431和第二阳极部分432是连续的，这是因为存在从第一阳极部分431穿过折叠的阳极区域435并且到第二阳极部分432的路径，该路径仅穿过包括第一阳极部分431、第二阳极部分432和折叠的阳极区域435的结构。相反，参照图9A至图9B，电化学装置400A的第一阳极部分431和第二阳极部分432是不连续的，这是因为从第一阳极部分431到第二阳极部分432的任何路径必须穿过不包括第一阳极部分431和第二阳极部分432的至少一个结构(例如，隔离件450、第一阴极部分531、间隙405)。
在一些实施方式中，集电器总线是连续层。例如，参照图1，集电器总线121是连续层，而不是由多个分立的层或部段形成。具有连续的集电器总线可能出于各种原因而有用。例如，由于连续的导电路径，在集电器总线的一个部段处的集电器总线与外部电路的部件(例如，电极极耳(electrode tab))之间的电连接的损失(例如，由于故障)不一定会破坏该部段处的集电器总线与外部电路的其他部件之间的电子耦接，外部电路的其他部件在集电器总线的其他部段处形成电连接。例如，参照图1，根据某些实施方式，在集电器总线121的部段203和部段205处进行到诸如电极极耳的外部部件的电连接。在分立的电极段130a处生成的电流可以在集电器总线121的部段203或部段205处被传递至外部部件。由于集电器总线121是连续的，因此在部段203处的集电器总线121与外部部件之间的电连接的损失不会阻止在分立的电极段130a处生成的电流到外部电路的传递，这是因为分立的电极段130a在部段205处仍电耦接至集电器总线121。
本文所描述的制品和系统的其他部件也可以是连续的，如上所述。例如，制品的基底可以是连续的。参照图1，根据某些实施方式，基底120的任何两个部段是连续的。具有连续的基底可以允许对本文所描述的制品以及多单元电池的简化制造。例如，当基底是连续的时，可以通过下述来制造本文所描述的制品：通过将集电器域和多个分立的电极段附接(例如，经由涂覆或沉积)至单个连续的基底上，而不是必须单独地制造分立的电极段、基底段和/或集电器域的部件并且然后将它们附接(例如，以形成制品或电池堆)。本文所描述的系统的可以连续的其他部件包括但不限于包括该制品的电化学装置的隔离件和/或第二电极，如下面更详细描述的。
本文所描述的制品可以根据任何合适的方法来制造。在其中基底是连续的一些情况下，集电器域和/或分立的电极形成在基底上。可以用于形成集电器域(包括集电器总线和可选的集电器段和集电器桥)以及多个分立的电极段的技术的非限制性示例包括涂覆和沉积方法，例如浇铸、蒸发沉积、真空沉积或旋涂。合适的真空沉积的一个非限制性示例是溅射。
形成制品的一种示例性但非限制性的方法涉及从包括剥离层的基底开始，该剥离层包括合适的材料(例如，聚乙烯醇)。然后可以将掩模图案化至基底上，使得当金属(例如，铜)的薄层被涂覆到基底上时，基底的区域(即，空隙/间隙)不直接涂覆有金属。在对金属进行涂覆以形成集电器域的至少一部分之后，可以在金属层上(例如，在金属层的与集电器段对应的区域上)涂覆或沉积电极活性材料(例如，锂和/或锂合金)。根据某些实施方式，随后从掩模材料剥离基底得到本文所描述的制品。在一些情况下，掩模在基底上的图案化被设计成使得涂覆金属的区域对应于集电器桥，并且在某些情况下，金属(例如，铜金属)被连续沉积并且在制品的边缘处具有较大的厚度，以创建相对于集电器域的其他部件具有增加的厚度的集电器总线。
在制造多单元电池时对连续的基底和/或连续的集电器总线的使用可以避免与制造具有堆叠布置的电池相关联的费力步骤，从而致使更快、更容易且更便宜的制造过程。例如，使可以在其上沉积或涂覆制品的其他部件(例如，集电器域和多个分立的电极段)的连续的基底(例如，剥离层)消除了切割分离的层压单元、布置它们以及进行大量外部电接触的需要。
在一些实施方式中，制品可以被折叠。当一个或更多个部件(例如，基底、集电器总线)是连续的时，经折叠的制品可能特别有用。图2C示出了包括连续的基底120的展开的制品100的侧视图示意图(例如，在折叠之前)。图5示出了根据某些实施方式的被部分折叠(具有涉及根据图5所示的两个方框箭头的折叠的完全折叠)的制品100的侧视图示意图。应当注意，为清楚起见，从图5中的制品100省略了集电器总线121。对制品进行折叠可以涉及在分立的电极段和/或集电器段之间的空隙/间隙处对基底进行折叠。再次参照图5，基底120在包括集电器段122的多个集电器段的每个集电器段之间的空隙处被折叠。在以这样的方式对制品进行折叠时，形成“双侧”电极，双侧电极的每一侧包括分立的电极段(例如，来自多个分立的电极段130的分立的电极段)。双侧电极的使用可以提供具有相对高的体积能量密度的电池，这在许多应用中可能是期望的。
在另一方面，描述了电化学装置。在一些实施方式中，电化学装置包括至少一个阳极和至少一个阴极。应当理解，尽管以上描述的包括集电器总线和多个分立的电极段的制品可以包括在折叠的电化学装置中，但是其他电极几何形状和配置也可以用于折叠的电化学装置中。在某些情况下，电化学装置包括隔离件(例如，连续或蛇形隔离件)。在一些情况下，电化学装置可以用作电池(例如，多单元电池例如可再充电锂电池)。如上面所提到的，在一些情况下，电化学装置被折叠。在一些但并不一定是所有情况下，与用堆叠设计而不是折叠设计形成的电化学装置相比，折叠的电化学电池更容易和/或更经济地生产，并且能够具有相对高的体积能量密度。
在一些实施方式中，电化学装置包括多个电极部分。例如，在一些实施方式中，电化学装置包括多个阳极部分。电化学装置的每个阳极部分可以包括阳极活性表面部分。在一些情况下，电化学装置包括：第一阳极部分，该第一阳极部分包括第一阳极活性表面部分；第二阳极部分，该第二阳极部分包括第二阳极活性表面部分；第三阳极部分，该第三阳极部分包括第三阳极活性表面部分；以及第四阳极部分，该第四阳极部分包括第四阳极活性表面部分。在某些实施方式中，第一阳极部分、第二阳极部分、第三阳极部分和第四阳极部分中的每一个都包括作为阳极活性材料的锂和/或锂合金。
在一些实施方式中，电化学装置的阳极部分中的至少一些是分立的(例如，分立的电极)。例如，在一些情况下，第一阳极部分、第二阳极部分、第三阳极部分和第四阳极部分中的每一个是分立的。参照图9A，为清楚起见，图9A示出了部分展开的电化学装置的示意性截面图，电化学装置400A包括：第一阳极部分431，该第一阳极部分431包括第一阳极活性表面部分441；第二阳极部分432，该第二阳极部分432包括第二阳极活性表面部分442；第三阳极部分433，该第三阳极部分433包括第三阳极活性表面部分443；以及第四阳极部分434，该第四阳极部分434包括第四阳极活性表面部分444。根据图9A中的电化学装置400A的某些实施方式，第一阳极部分431、第二阳极部分432、第三阳极部分433和第四阳极部分434中的每一个是分立的。在一些情况下，这样的分立的阳极部分可以经由跳涂或者使用结合一个或更多个掩模的沉积技术(例如，蒸发沉积、诸如溅射的真空沉积)来制造。
在一些实施方式中，电化学装置(例如，折叠的电化学装置)包括连续的阳极。例如，参照图10A，电化学装置400B包括连续的阳极430。电化学装置的阳极部分可以是连续的阳极的一部分。例如，在某些实施方式中，第一阳极部分、第二阳极部分、第三阳极部分和第四阳极部分是连续的阳极的一部分。参照图10B，第一阳极部分431、第二阳极部分432、第三阳极部分433和第四阳极部分434各自为连续的阳极430的一部分。如上面所提到的，第一阳极部分431和第二阳极部分432是连续的阳极430的一部分，至少是因为在第一阳极部分431与第二阳极部分432之间存在下述路径(例如，经由折叠的阳极区域435)，该路径是包括第一阳极部分431和第二阳极部分432的结构(例如，阳极)的一部分。如上面所提到的，在一些但并不一定是所有情况下，连续的电极(例如，连续的阳极)可以提供用于对电连接的制造和建立相对容易且便宜的折叠的电化学装置(例如，多单元电池)。
在一些情况下，电化学装置的阳极部分(例如，第一阳极部分、第二阳极部分等)之间的区别可以通过电化学装置中的折叠来建立。例如，在一些情况下，连续的阳极的至少一部分被折叠以在折叠的一侧上建立阳极的部段(例如，第一阳极部分)并且在折叠的另一侧上建立阳极的部段(例如，第二阳极部分)。在其他情况下，电化学装置的阳极部分之间的区别是通过阳极部分是分立的阳极部分来建立的。在一些这样的情况下，分立的阳极部分位于电化学装置的被折叠分离的部段中。
在一些实施方式中，折叠的电化学电池的某些阳极部分的活性表面部分彼此面对。例如，在一些情况下，第二阳极表面部分面对第一阳极活性表面部分。图9B描绘了根据某些实施方式的示例性电化学装置400A的截面图，其中第二阳极活性表面部分442面对第一阳极活性表面部分441。在一些情况下，第四阳极活性表面部分面对第一阳极活性表面部分和第三阳极活性表面部分两者。在一些这样的情况下，第三阳极部分至少部分地定位在第一阳极部分与第四阳极部分之间。图9B示出了电化学装置400A的实施方式，其中第三阳极部分433至少部分地定位在第一阳极部分431与第四阳极部分434之间，并且其中第四阳极活性表面部分444面对第一阳极活性表面部分441和第三阳极活性表面部分443两者。
如本文所使用的，当表面和物体基本上平行并且垂直于并远离包括该表面的大部分材料延伸的线与物体相交时，该表面(或表面部分)被认为“面对”该物体。例如，如果垂直于第一表面并且远离包括第一表面的大部分材料延伸的线与第二表面相交，则第一表面(或第一表面部分)和第二表面(或第二表面部分)可以彼此面对。如果垂直于表面并且远离包括该表面的大部分材料延伸的线与层相交，则该表面和该层可以彼此面对。当表面与另一物体接触时，或者当一个或更多个中间材料被定位在该表面与另一物体之间时，该表面可以面对另一物体。例如，彼此面对的两个表面可以接触或者可以包括它们之间的一个或更多个中间材料。
在一些情况下，折叠的电化学装置的某些阳极部分的活性表面部分彼此背对。例如，在一些情况下，第三阳极活性表面部分背对第一阳极活性表面部分和第二阳极活性表面部分两者。图9B描绘了第三阳极活性表面部分443，该第三阳极活性表面部分443背对第一阳极活性表面部分441和第二阳极活性表面部分442两者。
如本文所使用的，当表面和物体基本上平行并且没有垂直于并远离包括该表面的大部分材料延伸的线与物体相交时，该表面(或表面部分)被认为“背对”该物体。例如，如果没有垂直于第一表面并且远离包括第一表面的大部分材料延伸的线与第二表面相交，则第一表面(或第一表面部分)和第二表面(或第二表面部分)可以彼此背对。如果没有垂直于表面且远离包括该表面的大部分材料延伸的线与层相交，则该表面和该层可以彼此背对。在一些实施方式中，如果由表面和物体限定的最大角小于约10°、小于约5°、小于约2°、或小于约1°，则表面和另一物体(例如，另一表面、层等)可以基本上平行。
在一些实施方式中，电化学装置包括多个阴极部分。电化学装置的每个阴极部分可以包括阴极活性表面部分。在一些情况下，电化学装置包括：第一阴极部分，该第一阴极部分包括第一阴极活性表面部分；第二阴极部分，该第二阴极部分包括第二阴极活性表面部分；第三阴极部分，该第三阴极部分包括第三阴极活性表面部分；以及第四阴极部分，该第四阴极部分包括第四阴极活性表面部分。
在一些实施方式中，电化学装置的阴极部分中的至少一些是分立的(例如，分立的电极)。例如，在一些情况下，第一阴极部分、第二阴极部分、第三阴极部分和第四阴极部分中的每一个是分立的。参照图9A，电化学装置400A包括：第一阴极部分531，该第一阴极部分531包括第一阴极活性表面部分541；第二阴极部分532，该第二阴极部分532包括第二阴极活性表面部分542；第三阴极部分533，该第三阴极部分533包括第三阴极活性表面部分543；以及第四阴极部分534，该第四阴极部分534包括第四阴极活性表面部分544。根据图9A中的电化学装置400A的某些实施方式，第一阴极部分531、第二阴极部分532、第三阴极部分533和第四阴极部分534中的每一个是分立的。这样的分立的阴极部分可以使用任何合适的方法例如经由跳涂或使用结合一个或更多个掩模的沉积技术(例如，蒸发沉积、诸如溅射的真空沉积)来制造。
在一些实施方式中，电化学装置(例如，折叠的电化学装置)包括连续的阴极。电化学装置的阴极部分可以是连续的阴极的一部分。例如，在某些实施方式中，第一阴极部分、第二阴极部分、第三阴极部分和第四阴极部分是连续的阴极的一部分。尽管在图9A至图10B中未明确示出，但是根据某些实施方式，第一阴极部分531、第二阴极部分532、第三阴极部分533和第四阴极部分544可以是连续的阴极的一部分。
与上面描述的阳极部分一样，在一些情况下，电化学装置的阴极部分之间的区别可以通过电化学装置中的折叠来建立。例如，在一些情况下，连续的阴极的至少一部分被折叠以在折叠的一侧上建立阴极的部段(例如，第一阴极部分)并且在折叠的另一侧上建立阴极的部段(例如，第二阴极部分)。在其他情况下，电化学装置的阴极部分之间的区别是通过阴极部分是分立的阴极部分来建立的。在一些这样的情况下，分立的阴极部分位于电化学装置的被折叠分离的部段中。
在一些实施方式中，两个电极部分可以被布置成形成具有第一面和背对第一面的第二面的双侧电极，两个面都包括电极活性材料和活性表面。例如，在一些情况下，本文所描述的折叠的电化学装置可以包括双侧阴极。一个非限制性示例是包括第一阴极部分和第二阴极部分的电化学装置，其中第一阴极部分形成双侧阴极的第一侧的至少一部分，并且第二阴极部分形成双侧阴极的第二侧的至少一部分。在其中第一阴极部分和第二阴极部分是分立的阴极的情况下，或者在其中第一阴极部分和第二阴极部分是连续的阴极的一部分的情况下，这样的布置是可能的。参照图9B，例如，根据某些实施方式，第一阴极部分531和第二阴极部分532形成双侧阴极530，该双侧阴极530包括背对第二阴极活性表面部分542的第一阴极活性表面部分541。
在一些实施方式中，折叠的电化学电池的某些阴极部分的活性表面部分面对某些阳极活性表面部分。例如，在某些情况下，第一阴极活性表面部分面对第一阳极活性表面部分。图9B和图10B分别描绘了根据某些实施方式的示例性电化学装置400A和示例性电化学装置400B的截面图，其中第一阴极活性表面部分541面对第一阳极活性表面部分441。在一些情况下，第二阴极活性表面部分面对第二阳极活性表面部分，第三阴极活性表面部分面对第三阳极活性表面部分，并且第四阴极活性表面部分面对第四阳极活性表面部分。在一些但不一定是所有情况下，使如本文所描述的相应的阴极活性表面部分和阳极活性表面部分彼此面对会产生折叠的电化学装置，该折叠的电化学装置能够在相对容易制造且体积能量密集配置中包括多个电化学电池(例如，在电解质的添加时)。
如上面所提到的和在下面更详细地描述的，在一些实施方式中，电化学装置包括隔离件。例如，图9A至图9B以及图10A至图10B分别描绘了示例性电化学装置400A和示例性电化学装置400B，示例性电化学装置400A和示例性电化学装置400B中的每一个包括隔离件450。在一些情况下，例如在其中电化学装置被折叠的实施方式中，隔离件同样被折叠。在一些情况下，隔离件被布置成使得隔离件的第一部分在第一阳极部分与第一阴极部分之间。例如，参照图9B，隔离件450的第一部分451在第一阳极部分431与第一阴极部分531之间。在一些情况下，隔离件被布置成使得隔离件被定位在多个阳极部分与阴极部分之间。例如，在一些实施方式中，隔离件被布置成使得隔离件的第一部分在第一阳极部分与第一阴极部分之间，隔离件的第二部分在第二阳极部分与第二阴极部分之间，隔离件的第三部分在第三阳极部分与第三阴极部分之间，并且隔离件的第四部分在第四阳极部分与第四阴极部分之间。例如，参照图9B，隔离件450的第一部分451在第一阳极部分431与第一阴极部分531之间，隔离件450的第二部分452在第二阳极部分432与第二阴极部分532之间，隔离件450的第三部分453在第三阳极部分433与第三阴极部分533之间，并且隔离件450的第四部分454在第四阳极部分434与第四阴极部分534之间。在图10B的包括连续的阳极430的电化学装置400B中也描绘了这样的布置。在某些情况下，电化学装置的隔离件可以是蛇形隔离件。例如，根据某些实施方式，图9B中的隔离件450是蛇形隔离件。在一些但不一定是所有实施方式中，蛇形隔离件和其他连续的隔离件可以在折叠的电化学装置中提供相对容易制造且有效的部件，以提供用于电化学反应的电绝缘但离子导电路径，同时防止诸如短路的问题。
在一些实施方式中，本文所描述的电化学装置包括按特定顺序布置的部件。例如，电化学装置可以包括多个阳极部分、多个阴极部分和隔离件(例如，蛇形隔离件)，其中电化学装置包括按以下顺序布置的以下内容：第一阳极部分，该第一阳极部分包括第一阳极活性表面部分；第一隔离件部分；第一阴极部分，该第一阴极部分包括第一阴极活性表面部分；第二阴极部分，该第二阴极部分包括第二阴极活性表面部分；第二隔离件部分；第二阳极部分，该第二阳极部分包括第二阳极活性表面部分；第三阳极部分，该第三阳极部分包括第三阳极活性表面部分；第三隔离件部分；第三阴极部分，该第三阴极部分包括第三阴极活性表面部分；第四阴极部分，该第四阴极部分包括第四阴极活性表面部分；第四隔离件部分；以及第四阳极部分，该第四阳极部分包括第四阳极活性表面部分。图9B和图10B分别示出了示例性电化学装置400A和示例性电化学装置400B，示例性电化学装置400A和示例性电化学装置400B中的每一个包括按这样的顺序布置的这样的部件。具体地，在图9B中，从图的左侧到图的右侧，电化学装置400A包括按以下顺序布置的以下内容：第一阳极部分431，该第一阳极部分431包括第一阳极活性表面部分441；第一隔离件部分451；第一阴极部分531，该第一阴极部分531包括第一阴极活性表面部分541；第二阴极部分532，该第二阴极部分532包括第二阴极活性表面部分542；第二隔离件部分452；第二阳极部分432，该第二阳极部分432包括第二阳极活性表面部分442；第三阳极部分433，该第三阳极部分433包括第三阳极活性表面部分443；第三隔离件部分453；第三阴极部分533，该第三阴极部分533包括第三阴极活性表面部分543；第四阴极部分534，该第四阴极部分534包括第四阴极活性表面部分544；第四隔离件部分454；以及第四阳极部分434，该第四阳极部分434包括第四阳极活性表面部分444。
如上面和下面更详细描述的，在一些但不一定是所有情况下，电化学装置包括基底。例如，在一些情况下，一个或更多个电极形成在基底上(可选地，具有一个或更多个中间层，例如集电器)。在一些情况下，在基底上形成有多个阳极中的一个或更多个。再次参照图9A，根据某些实施方式，示例性电化学装置400A包括基底420。在一些但不一定是所有实施方式中，基底与多个阳极部分中的一个或更多个相邻。例如，在一些情况下，电化学装置包括与第一阳极部分、第二阳极部分、第三阳极部分和第四阳极部分中的每一个相邻的基底。再次参照图9B，基底420与第一阳极部分431、第二阳极部分432、第三阳极部分433和第四阳极部分434中的每一个相邻。在某些实施方式中，电化学装置的基底是连续的。例如，图9A中的基底420可以是包括聚合物(例如，剥离层)的连续片，在该连续片上形成有电化学装置的一个或更多个部件，例如集电器(例如，集电器域)以及/或者第一阳极部分431、第二阳极部分432、第三阳极部分433和第四阳极部分434。在一些实施方式中，基底(例如，基底420)是剥离层或者包括剥离层，下面将更详细地描述。在某些情况下，当电化学装置被折叠时，基底或基底的一部分位于电化学装置的某些部件之间。在一些情况下，基底的一部分在第二阳极部分与第三阳极部分之间。例如，在图9B的折叠的电化学装置400A或图10B的折叠的电化学装置400B中，基底部分421在第二阳极部分432与第三阳极部分433之间。
本文所描述的电化学装置(例如，折叠的电化学装置)可以包括一个或更多个集电器，如上面所提到的。在一些情况下，电化学装置包括阳极集电器。阳极集电器可以电子耦接至电化学装置的阳极和/或多个阳极部分。在一些情况下，电化学装置的阳极部分中的每一个电子耦接至不同的集电器(例如，不同的分立的集电器)。然而，在一些情况下，电化学装置包括电耦接至第一阳极部分、第二阳极部分、第三阳极部分和第四阳极部分中的每一个的阳极集电器。图9A至图9B以及图10B中的每一个描绘了包括阳极集电器425的电化学装置。在某些情况下，阳极集电器425电子耦接至第一阳极部分431、第二阳极部分432、第三阳极部分433和第四阳极部分434中的每一个。在某些情况下，这样的阳极集电器是连续的阳极集电器。例如，根据某些实施方式，图9A至图9B以及图10A至图10B中的阳极集电器425可以是连续的。虽然在本公开内容中描述了某些特定的集电器配置(例如，包括具有多个集电器段和集电器桥的集电器域)，但是应当理解，在某些情况下，阳极集电器可以包括其他配置。例如，在一些情况下，阳极集电器是电子传导性材料层，该电子传导性材料层的一部分与第一阳极部分、第二阳极部分、第三阳极部分和第四阳极部分相邻(例如，直接相邻或者具有一个或更多个中间层)。
在一些实施方式中，电化学装置包括多个阴极集电器和/或阴极集电器部分。作为一个非限制性示例，电化学装置可以包括电子耦接至第一阴极部分的第一阴极集电器；以及电子耦接至第三阴极部分的第二阴极集电器。参照图9B，根据某些实施方式，电化学装置400A包括可选的第一阴极集电器部分524和可选的第二阴极集电器部分526。在一些情况下，第一阴极集电器部分和第二阴极集电器部分是连续的阴极集电器的一部分。根据一些但不一定是所有实施方式，如在上面和下面所描述的其他连续部件的情况下，对这样的连续的阴极集电器的使用可以提供容易的制造且方便的布置，以形成到折叠的电化学装置的阴极部分的电连接。虽然第一阴极集电器部分524和第二阴极集电器部分526在图9B和图10B中未被示出为连续的阴极集电器的一部分，但是应当理解，在一些但不一定是所有实施方式中，第一集电器部分524和第二阴极集电器部分526是连续的阴极集电器的一部分。例如，根据某些实施方式，分别描绘了部分展开的电化学装置400A和电化学装置400B的图9A和图10A示出了连续的阴极集电器525。然而，在一些情况下，第一阴极集电器部分和第二阴极集电器部分是分立的。例如，在一些但不一定是所有实施方式中，第一阴极集电器部分524和第二阴极集电器部分526是分立的集电器。在一些情况下，电化学装置包括电子耦接至第一阴极部分的第一阴极集电器；以及电子耦接至第三阴极部分的第二阴极集电器。例如，根据某些实施方式，第一集电器部分524电子耦接至第一阴极部分531，并且第二阴极集电器526电子耦接至第三阴极部分533。
虽然本文所描述和示出的某些电化学装置是使用特定数目的部件(例如，四个阳极部分和四个阴极部分)来描述的，但是应当理解，本文所描述的部件的数目是非限制性的。例如，电化学装置可以包括第五(或第六或更多)阳极部分和第五(或第六或更多)阴极部分，该第五(或第六或更多)阳极部分包括第五(或第六或更多)阳极活性表面部分，该第五(或第六或更多)阴极部分包括面对第五(或第六或更多)阳极活性表面部分的第五(或第六或更多)阴极活性表面部分。另外地，虽然电化学装置被示出为“W”形折叠(例如，具有三个折叠)，但是在一些情况下，电化学装置可以包括附加的折叠(以及附加的阳极和阴极部分)。例如，在一些实施方式中，电化学装置具有至少3个折叠、至少4个折叠、至少5个折叠、至少10个折叠以及/或者高达12个折叠、高达15个折叠、高达20个折叠或更多。
在某些实施方式中，电化学装置(例如，折叠的电化学装置)被构造和布置成避免与对某些阳极活性材料或某些几何形状的使用相关联的问题。作为非限制性示例，电化学装置的一个或更多个阳极可以包括作为阳极活性材料的锂和/或锂合金，所述锂和/或锂合金可以在某些条件下形成枝晶。作为另一非限制性示例，电化学装置的一个或更多个阳极可以在阳极的某些区域中经受不均匀的利用或过度利用。在一些情况下，阳极(例如，阳极部分)的尺寸和/或取向被配置以解决一些这样的问题(例如，在某些区域中不均匀的利用或过度利用)。
避免与某些阳极材料相关联的某些问题的一种这样的方式是相对于电化学装置的阴极使用“过大”的阳极(或多个阳极)。对于本文所描述的某些电化学装置(例如，折叠的电化学装置)，“过大”的阳极是通过配置电化学装置使得相对高百分比的阴极(例如，阴极部分)的周界被阳极活性表面覆盖来实现的。具体地，在一些实施方式中，电化学装置包括由电化学装置的所有阴极活性表面的周界之和限定的累积阴极活性表面周界。在其中多个阴极部分是分立的情况下，电化学装置的累积阴极活性表面周界由阴极部分中的每个阴极部分的阴极活性表面的周界之和限定。例如，参照图11A，如果示例性电化学装置的唯一阴极是具有阴极活性表面655的分立的阴极部分650、具有阴极活性表面665的分立的阴极部分660以及具有阴极活性表面675的分立的阴极部分670，则电化学装置的累积阴极活性表面周界是阴极活性表面655的周界(即，阴极周界段651加上阴极周界段652加上阴极周界段653加上阴极周界段654)、阴极活性周界表面665的周界(即，阴极周界段661加上阴极周界段662加上阴极周界段663加上阴极周界段664)以及阴极活性表面675的周界(即，阴极周界段671加上阴极周界段672加上阴极周界段673加上阴极周界段674)之和。
作为另一示例，在其中电化学装置包括单个连续的阴极的情况下，电化学装置的累积阴极活性表面周界是该连续的阴极的阴极活性表面的周界。例如，参照图11B，如果示例性装置的唯一阴极是具有阴极活性表面685的阴极680，则累积阴极活性表面周界是阴极周界段681、阴极周界段682、阴极周界段683和阴极周界段684之和。
在一些实施方式中，电化学装置的相对高百分比的累积阴极活性表面周界被阳极活性表面覆盖。在一些但不一定是所有情况下，这样的配置可以用于减轻某些问题，例如折叠的电化学装置中的枝晶形成。如果在与该点相交并且垂直于阴极周界的线上，在阴极周界的内部存在点并且在被阳极活性表面覆盖的阴极周界的外部存在点，则阴极活性表面的周界上的点被阳极活性表面覆盖。换句话说，如果阳极活性表面“延伸”过阴极活性表面周界，而不是没有到达阴极活性表面周界点或者直接停止在阴极活性表面周界点处，则阴极活性表面周界上的点被阳极活性表面覆盖。
图12描绘了阴极活性表面640(由灰色阴影指示)的自顶向下的视图。阴极活性表面640的至少一部分面对阳极活性表面740(由对角影线指示)。在图12中，阴极周界段632(其从点a跨越到点b)和阴极周界段634(其从点e跨越到点f)分别被阳极活性表面740覆盖，如由粗实黑线指示。另一方面，阴极周界段622(其从点a跨越到点f)不被阳极活性表面740覆盖(如由粗虚线指示)，这是因为阳极活性表面740到达但未延伸过阴极周界段622。阴极周界段623(其从点b跨越到点c)、阴极周界段624(其从点c跨越到点d)和阴极周界段625(其从点d跨越到点e)未被阳极活性表面740(如也由粗虚线指示)覆盖，这是因为阳极活性表面740未到达阴极周界段623、阴极周界段624或阴极周界段625。在阴极活性表面640的累积阴极活性表面周界由阴极周界段622、阴极周界段623、阴极周界段624、阴极周界段625、阴极周界段632和阴极周界段634之和限定的情况下，被阳极活性表面640覆盖的累积阴极活性表面周界的百分比通过将阴极周界段632和阴极周界段634之和除以累积阴极活性表面周界来确定。在一些实施方式中，累积阴极活性表面周界的至少60％、至少75％、至少90％、至少95％、至少99％或全部被阳极活性表面覆盖。
如上面所提到的，在一些实施方式中，上面描述的制品(例如，包括基底、集电器总线、多个分立的电极段以及可选的集电器段和集电器桥)是电化学装置的部件。图4示出了包括制品100的示例性电化学装置200的示意图。在一些情况下，本文所描述的电化学电池(例如，包括具有多个分立的电极段的制品的电化学装置)是多单元结构。例如，在图4中，电化学装置200是多单元结构。一些这样的电化学装置可以用作电池(例如，可再充电锂离子电池)的一部分。
电化学装置(例如，包括制品)可以包括第二电极。例如，再次参照图4，电化学装置200包括第二电极230。第二电极可以包括任何合适的电极活性材料或者由任何合适的电极活性材料制成。在一些实施方式中，第二电极具有与多个分立的电极段的极性相反的极性。通常，如果一个电极是阳极而另一电极是阴极，则两个电极具有相反的极性。例如，在一些情况下，多个分立的电极段(例如，多个分立的电极段130)是多个阳极，并且电化学装置的第二电极(例如，第二电极230)是阴极。相反的布置也是可能的。在某些情况下，多个分立的电极段的活性表面面对第二电极的活性表面。例如，在图4中，分立的电极段130a包括活性表面131，第二电极230包括活性表面231，并且活性表面131面对活性表面231。
可以使用任何合适的技术与第二电极进行电接触。例如，第二电极可以与第二集电器电接触。图4示出了第二集电器225，该第二集电器225与第二电极230相邻并且电子耦接至第二电极230。与上面描述的集电器域一样，第二集电器可以包括任何合适的电子传导性材料(例如，导电金属例如铝)或者由任何合适的电子传导性材料制成。第二集电器可以紧邻第二电极(例如，第二集电器225可以与第二电极230直接接触)，或者在第二电极与第二第二集电器之间可以设置有一个或更多个中间层(例如，底涂层)(例如，以促进第二电极与第二集电器之间的粘附)。
如上面所提到的，在一些实施方式中，电化学装置包括插入在多个分立的电极段与第二电极之间的隔离件。例如参照图4，电化学装置200包括插入在多个分立的电极段130(例如，多个阳极)与第二电极230(例如，阴极)之间的隔离件250。隔离件可以是固体非电子传导性材料或电子绝缘材料，该固体非电子传导性材料或电子绝缘材料将阳极和阴极彼此电隔离以防止电子短路，并且允许离子在阳极与阴极之间的传输。在一些实施方式中，隔离件可以是多孔的并且可以对电解质是可渗透的。在某些情况下，隔离件是连续的，这在其中电化学装置的电极中的一个或更多个(例如，第二电极)是连续的情况下可能是有用的。例如，图4示出了根据某些实施方式的隔离件250的图示，其中隔离件250被描绘为连续的。
隔离件的孔可以部分地或基本上被填充有电解质。隔离件可以被提供为在电池的制造期间与阳极和阴极交错的多孔独立膜。替选地，可以将多孔隔离件层直接施加至电极之一的表面，例如，如Carlson等人的PCT公开第WO 99/33125号和Bagley等人的美国专利第5194341号中描述的。
多种隔离件材料在本领域中是已知的。合适的固体多孔隔离件材料的示例包括但不限于聚烯烃，诸如例如聚乙烯(例如，由Tonen Chemical Corp制造的SETELATM)和聚丙烯、玻璃纤维滤纸和陶瓷材料。例如，在一些实施方式中，隔离件包括微孔聚乙烯膜。适用于本文所描述的电化学装置(包括电化学电池)的隔离件和隔离件材料的其他示例是包括微孔干凝胶层例如微孔拟薄水铝石层的那些，其可以作为独立的膜提供或者通过直接涂覆施加在电极之一(例如，多个分立的电极段、第二电极)上而提供，如共同受让人Carlson等人的美国专利第6,153,337号和第6,306,545号中描述的。固体电解质和凝胶电解质除了它们的电解质功能之外还可以充当隔离件。
在一些实施方式中，电化学装置包括多个分立的第二电极。例如，图6A示出了包括多个分立的第二电极的电化学装置200的非限制性实施方式，所述多个分立的第二电极包括通过隔离件250与制品100分离的第二电极230(电耦接至第二集电器225)。根据某些实施方式，图6A中的制品100包括基底120、多个分立的电极段130、包括集电器段122的多个集电器段以及集电器桥和集电器总线(未示出)。在某些情况下，分立的第二电极是双侧电极(例如，具有第一面和背对第一面的第二面的电极，两个面都包括电极活性材料和活性表面)。在一些实施方式中，电化学装置200可以以与以上关于制品或本文所描述的其他示例性电化学装置的折叠所述类似的方式折叠。例如，参照图6A，根据某些实施方式，制品100和隔离件250(例如，连续的隔离件)如所指示的被折叠并且沿由两个方框箭头指示的方向被压在一起，其中多个分立的第二电极中的每一个(例如，第二电极230)被隔离件250的折叠部分覆盖。包括折叠的电化学装置(例如，如图6A所示的折叠的多单元结构)的电池可以比具有堆叠配置的电池更容易且更快地生产。可以经由分立的第二集电器(例如，图6A中的第二集电器225)以及制品(例如，制品100)的集电器总线对包括分立的第二电极的电化学装置的这样的实施方式进行电连接(例如，到外部负载)。
虽然多个分立的第二电极被描述为与上面的分立的第二集电器相关联，但是电化学装置可以包括与多个分立的第二电极相邻的连续的第二集电器段。这样的实施方式可以允许甚至更容易的制造(例如，通过将第二电极的电极活性材料跳涂到连续的电子传导性层上)。
在一些实施方式中，电化学装置包括连续的第二电极。例如，图6B示出了电化学装置200的非限制性实施方式，该电化学装置200包括通过连续的隔离件250与制品100隔开的连续的第二电极230(电子耦接至第二集电器225)。如上面描述的分立的第二电极的情况下，在某些实施方式中，图6B所示的电化学装置200的实施方式可以被折叠。例如，参照图6B，根据某些实施方式，制品100、隔离件250(例如，连续的隔离件)、第二电极230以及连续的第二集电器225如所指示的被折叠并且沿由两个方框箭头指示的方向被压在一起，其中第二电极230的折叠部分中的每一个有效地形成被隔离件250的折叠部分覆盖的双侧电极。可以例如在连续的第二集电器的折叠处进行电连接(例如，到外部电路)。
一些这样的折叠的电化学装置的有用特征是，在一些这样的情况下，存在可用于第二电极的连续的电子传导性路径，所述折叠的电化学装置包括多个分立的第二电极和/或电子耦接至连续的第二集电器的连续的第二电极。因此，如果第二集电器与外部电路之间的电连接被破坏(例如，由于制造故障或由于电化学装置的损坏)，则在第二电极处接近经破坏的电连接的区域中生成的电流可以沿着第二集电器流动，直到该电流到达不间断的电连接。
在一些情况下，电化学装置中的分立的电极段中的至少一个失去与集电器总线的电子耦接(例如，至少部分地由于电化学装置中的制品的基底的体积变化)。在某些情况下，由于具有本文所描述的配置的制品，在电极段中的至少一个与集电器总线之间的电子耦接的损失之后，仍然可以对电化学装置进行充电和/或放电。参照图6B，在一些情况下，分立的电极段130a失去与集电器总线(未示出)的电子耦接(例如，由于基底120的热诱导体积变化)。然而，根据某些实施方式，即使在分立的电极段130a和集电器总线的耦接的损失之后，仍然可以对图6B中的电化学装置200进行充电/放电。这是因为分立的电极段130a与集电器总线之间的耦接的损失使得分立的电极段130a与电化学装置200的其余部分电隔离(防止诸如热失控的问题)，而剩余的分立的电极段中的至少一些仍电子耦接至集电器总线，从而允许电化学装置200被充电/放电。
如上面所提到的，在一些实施方式中，本文所描述的制品或电化学装置的基底是剥离层或者包括剥离层。本文所描述的剥离层被构造和布置成具有以下特征中的一个或更多个：对第一层(例如，集电器域、多个分立的电极段，或者在其他实施方式中，基底的另一层或其他层)的相对良好的粘附性，但对第二层(例如，来自用于制造制品的结构)的相对中等或较差的粘附性；用于促进层离而没有机械崩解的高机械稳定性；高热稳定性；以及与处理条件的兼容性(例如，在剥离层的顶部上的层的沉积，以及与用于形成剥离层的技术的兼容性)。如果剥离层被并入至电化学装置(例如，电化学电池)中，则剥离层可以是薄的(例如，小于约10微米)以减小总电池重量。剥离层还应当是平滑且厚度均匀的，以便于在剥离层的顶部上形成均匀的层。此外，剥离层在电解质中应当是稳定的，并且不应干扰电极的结构完整性，以使电化学电池具有高的电化学“容量”或能量存储能力(即，减小的容量衰减)。使用剥离层从电化学装置的一个或更多个部件中移除物体在2010年8月24日提交的题为“Release System for Electrochemical Cells”的美国专利申请序列第12/862,513号中详细描述。
基底和/或剥离层可以由例如陶瓷、聚合物或它们的组合形成。因此，基底和/或剥离层可以是半导电的或绝缘的。在一些实施方式中，基底和/或剥离层包括聚合物材料。在一些情况下，基底和/或剥离层的聚合物材料的至少一部分是交联的；在其他情况下，聚合物材料是基本上未交联的。聚合物材料的示例包括例如含羟基聚合物，例如聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、乙酸乙烯酯-乙烯醇共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物和乙烯醇-甲基丙烯酸甲酯共聚物。如上面所提到的，在一些但不一定所有实施方式中，基底(例如，包括剥离层)包括可热收缩的膜。
本文所描述的电极(例如，多个分立的电极段、电化学装置的第二电极)可以是包括多种阳极活性材料的阳极。例如，阳极可以包括含锂材料，其中锂是阳极活性材料。在本文所描述的阳极中用作阳极活性材料的合适的电活性材料包括但不限于锂金属例如沉积在导电基底上的锂箔和锂，以及锂合金(例如，锂铝合金和锂锡合金)。用于将负电极材料(例如，碱金属阳极例如锂)沉积至基底上的方法可以包括诸如热蒸发、溅射、喷射气相沉积和激光烧蚀的方法。替选地，在阳极包括锂箔或者锂箔和基底的情况下，这些可以通过本领域已知的层压工艺层压在一起以形成阳极。
在一些实施方式中，阳极是在放电期间从其释放锂离子并且在充电期间锂离子被整合(例如，嵌入)至其中的电极。在一些实施方式中，阳极活性材料是锂嵌入化合物(例如，能够在晶格位点和/或间隙位点处可逆地插入锂离子的化合物)。在一些实施方式中，阳极活性材料包括碳。在某些情况下，阳极活性材料是石墨材料(例如，石墨)或者包括石墨材料(例如，石墨)。石墨材料通常是指包括多个石墨烯层(即，包括以六方晶格共价键合的碳原子的层)的材料。相邻的石墨烯层通常经由范德华力彼此吸引，尽管在一些情况下，在一个或更多个片之间可能存在共价键。在某些情况下，含碳阳极活性材料是焦炭(例如，石油焦炭)或者包括焦炭(例如，石油焦炭)。在某些实施方式中，阳极活性材料包括硅、锂和/或它们的组合的任何合金。在某些实施方式中，阳极活性材料包括钛酸锂(Li4Ti5O12，也称为“LTO”)、锡-钴氧化物或它们的任何组合。
在一个实施方式中，阳极的电活性含锂材料包括大于50重量％的锂。在另一实施方式中，阳极的电活性含锂材料包括大于75重量％的锂。在又一实施方式中，阳极的电活性含锂材料包括大于90重量％的锂。适用于阳极的另外的材料和布置在例如Scordilis-Kelley等人于2009年8月4日提交的题为“Application of Force in ElectrochemicalCells”的美国专利公开第2010/0035128号中描述，该美国专利出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文中。
本文所描述的电极(例如，多个分立的电极段、电化学装置的第二电极)可以是包括阴极活性材料的阴极。在阴极中用作阴极活性材料的合适的电活性材料包括但不限于一种或更多种金属氧化物、一种或更多种嵌入材料、电活性过渡金属硫属化物、电活性导电聚合物、硫、碳和/或它们的组合。
在一些实施方式中，阴极活性材料包括一种或更多种金属氧化物。在一些实施方式中，可以使用嵌入阴极(例如，锂嵌入阴极)。可以嵌入电活性材料的离子(例如，碱金属离子)的合适材料的非限制性示例包括金属氧化物、硫化钛和硫化铁。在一些实施方式中，阴极是包括锂过渡金属氧化物或锂过渡金属磷酸盐的嵌入阴极。另外的示例包括LixCoO2(例如，Li1.1CoO2)、LixNiO2、LixMnO2、LixMn2O4(例如，Li1.05Mn2O4)、LixCoPO4、LixMnPO4、LiCoxNi(1-x)O2和LiCoxNiyMn(1-x-y)O2(例如，LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2、LiNi4/ 5Mn1/10Co1/10O2、LiNi1/2Mn3/10Co1/5O2)。X可以大于或等于0且小于或等于2。当电化学装置完全放电时，X通常大于或等于1且小于或等于2，而当电化学装置完全充电时，X通常小于1。在一些实施方式中，完全充电的电化学装置可以具有大于或等于1且小于或等于1.05、大于或等于1且小于或等于1.1、或者大于或等于1且小于或等于1.2的x值。其他示例包括：LixNiPO4，其中(0<x≤1)；LiMnxNiyO4，其中(x+y＝2)(例如，LiMn1.5Ni0.5O4)；LiNixCoyAlzO2，其中(x+y+z＝1)；LiFePO4；以及它们的组合。在一些实施方式中，阴极内的电活性材料包括锂过渡金属磷酸盐(例如，LiFePO4)，锂过渡金属磷酸盐在某些实施方式中可以被硼酸盐和/或硅酸盐取代。
如上所述，在一些实施方式中，阴极活性材料包括一种或更多种硫属化物。如本文所使用的，术语“硫属化物”涉及包含氧、硫和硒的元素中的一种或更多种元素的化合物。合适的过渡金属硫属化物的示例包括但不限于选自Mn、V、Cr、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os和Ir的过渡金属的电活性氧化物、硫化物和硒化物。在一个实施方式中，过渡金属硫属化物选自镍、锰、钴和钒的电活性氧化物以及铁的电活性硫化物。在一个实施方式中，阴极包括以下材料中的一种或更多种：二氧化锰、碘、铬酸银、氧化银和五氧化二钒、氧化铜、氧磷酸铜、硫化铅、硫化铜、硫化铁、铋酸铅、三氧化铋、二氧化钴、氯化铜，二氧化锰和碳。在另一实施方式中，阴极活性层包括电活性导电聚合物。合适的电活性导电聚合物的示例包括但不限于选自聚吡咯、聚苯胺、聚亚苯基、聚噻吩和聚乙炔的电活性和电子传导性聚合物。导电聚合物的示例包括聚吡咯、聚苯胺和聚乙炔。
在一些实施方式中，在本文所描述的阴极中用作阴极活性材料的电活性材料包括电活性含硫材料。如本文所使用的，“电活性含硫材料”与包括任何形式的元素硫的阴极活性材料相关，其中电化学活性涉及硫原子或硫部分的氧化或还原。如本领域中已知的，在本发明的实践中有用的电活性含硫材料的性质可以广泛地变化。例如，在一个实施方式中，电活性含硫材料包括元素硫。在另一实施方式中，电活性含硫材料包括元素硫和含硫聚合物的混合物。因此，合适的电活性含硫材料可以包括但不限于元素硫以及包括硫原子和碳原子的有机材料，所述有机材料可以是或可以不是聚合物的。合适的有机材料包括那些还包括杂原子、导电聚合物链段、复合材料和导电聚合物的有机材料。
在一些实施方式中，阴极活性材料的电活性含硫材料包括大于50重量％的硫。在另一实施方式中，电活性含硫材料包括大于75重量％的硫。在又一实施方式中，电活性含硫材料包括大于90重量％的硫。
本发明的阴极可以包括从约20重量％至100重量％的电活性阴极材料(例如，如在从阴极活性层中已经除去适当量的溶剂之后以及/或者在该层已经适当地固化之后所测量的)。在一个实施方式中，阴极中电活性含硫材料的量在5重量％至30重量％的阴极的范围内。在另一实施方式中，阴极中电活性含硫材料的量在20重量％至90重量％的阴极的范围内。
适用于阴极的另外的材料以及用于制造阴极的合适方法描述在例如，1997年5月21日提交的题为“Novel Composite Cathodes,Electrochemical Cells ComprisingNovel Composite Cathodes,and Processes for Fabricating Same,”的美国专利第5,919,587号以及授予Scordilis-Kelley等人于2009年8月4日提交的题为“Application ofForce in Electrochemical Cells,”的美国专利公布第2010/0035128号中，其各自出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文中。
在一些实施方式中，电化学装置的电极(例如，分立的电极段、阳极部分)可以包括由聚合物、陶瓷和/或玻璃形成的一个或更多个涂层或层。该涂层可以用作保护层并且可以用作不同的功能。这些功能可以包括：防止在再充电期间形成树枝状晶体，否则可能导致短路；防止电极活性材料与电解质的反应；以及改善循环寿命。这样的保护层的示例包括以下中描述的保护层：授予Affinito等人的美国专利第8,338,034号以及授予Laramie等人的美国专利公布第2015/0236322号，其各自出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文。
本文所述的电化学装置可以包括电解质。电解质可以充当用于离子的存储和传输的介质，并且在固体电解质和凝胶电解质的特殊情况下，这些材料可以另外地充当阳极与阴极之间的隔离件。可以使用能够存储和传输离子的任何液体、固体或凝胶材料，只要该材料促进离子(例如，锂离子)在阳极与阴极之间的传输即可。电解质是非电子传导性的，以防止阳极与阴极之间的短路。在一些实施方式中，电解质可以包括非固体电解质。
在一些实施方式中，电解质包括可以在制造过程中的任何点处添加的流体。在一些情况下，电化学装置可以通过提供阴极和阳极，施加垂直于阳极的活性表面的分量的各向异性力，以及随后添加流体电解质使得电解质与阴极和阳极处于电化学连通来制造。在其他情况下，可以在施加各向异性力分量之前或者与之同时将流体电解质添加至电化学装置，其后，电解质与阴极和阳极处于电化学连通。
电解质可以包括用于提供离子传导性的一个或更多个离子电解质盐以及一个或更多个液体电解质溶剂、凝胶聚合物材料或聚合物材料。合适的非水性电解质可以包括有机电解质，该有机电解质包括选自液体电解质、凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质的一种或更多种材料。用于锂电池组的非水性电解质的示例由Dorniney在LithiumBatteries,New Materials,Developments and Perspectives,Chapter 4,pp.137-165,Elsevier,Amsterdam(1994)中进行了描述。凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质的示例由Alamgir等人在Lithium Batteries,New Materials,Developments and Perspectives,Chapter 3,pp.93-136,Elsevier,Amsterdam(1994)中进行了描述。可以在本文描述的电池组中使用的非均质电解质组合物由Mikhaylik等人在2009年5月26日提交且题为“Separation of Electrolytes”的美国专利申请序列第12/312,764号中进行了描述，其通过引用整体并入本文。
可用的非水性液体电解质溶剂的示例包括但不限于非水性有机溶剂，诸如例如N-甲基乙酰胺、乙腈、乙缩醛、缩酮、酯、碳酸酯、砜、亚硫酸酯、环丁砜、脂族醚、环醚、甘醇二甲醚、聚醚、磷酸酯、硅氧烷、二氧戊环、N-烷基吡咯烷酮、前述的取代形式、及其共混物。前述的氟化衍生物也可用作液体电解质溶剂。
在一些情况下，例如，在锂电池中，水性溶剂可以用作电解质。水性溶剂可以包括水，其可以包含其他组分，例如离子盐。如上所述，在一些实施方式中，电解质可以包括诸如氢氧化锂的物质、或者使电解质呈碱性的其他物质，以降低电解质中氢离子的浓度。
液体电解质溶剂还可以用作用于凝胶聚合物电解质(即，包含一种或更多种形成半固体网状结构的聚合物的电解质)的增塑剂。可用的凝胶聚合物电解质的示例包括但不限于包含选自以下的一种或更多种聚合物的那些：聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈、聚硅氧烷、聚酰亚胺、聚磷腈、聚醚、磺化聚酰亚胺、全氟化膜(NAFION树脂)、聚二乙烯基聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚砜、聚醚砜、前述的衍生物、前述的共聚物、前述的交联结构和网状结构、以及前述的共混物、以及任选的一种或更多种增塑剂。在一些实施方式中，凝胶聚合物电解质按体积计包含10％至20％之间、20％至40％之间、60％至70％之间、70％至80％之间、80％至90％之间、或90％至95％之间的非均质电解质。
在一些实施方式中，可以使用一种或更多种固体聚合物形成电解质。可用的固体聚合物电解质的示例包括但不限于包含选自以下的一种或更多种聚合物的那些：聚醚、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚酰亚胺、聚磷腈、聚丙烯腈、聚硅氧烷、前述的衍生物、前述的共聚物、前述的交联结构和网状结构、以及前述的共混物。
除了本领域已知的用于形成电解质的电解质溶剂、胶凝剂和聚合物之外，电解质还可以包括本领域也已知的一种或更多种离子电解质盐以增强离子传导性。
用于本文所述的电化学装置(例如，电化学电池)的电解质中的离子电解质盐的示例包括但不限于：LiSCN、LiBr、LiI、LiClO4、LiAsF6、LiSO3CF3、LiSO3CH3、LiBF4、LiB(Ph)4、LiPF6、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2CF3)2和双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)。可能可用的其他电解质盐包括多硫化锂(Li2Sx)和有机多硫化物的锂盐(LiSxR)n，其中x为从1至20的整数，n为从1至3的整数，以及R为有机基团；以及授予Lee等人的在美国专利第5,538,812号中公开的那些，其出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文。
在一些实施方式中，电解质包含一种或更多种室温离子液体。室温离子液体(如果存在的话)通常包含一种或更多种阳离子和一种或更多种阴离子。合适的阳离子的非限制性示例包括锂阳离子和/或一种或更多种季铵阳离子，例如咪唑阳离子、吡咯烷阳离子、吡啶阳离子、四烷基铵阳离子、吡唑阳离子、哌啶阳离子、哒嗪阳离子、嘧啶阳离子、吡嗪阳离子、唑阳离子和三唑阳离子。合适的阴离子的非限制性示例包括三氟甲基磺酸根(CF3SO3 -)、双(氟磺酰基)酰亚胺(N(FSO2)2 -)、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺((CF3SO2)2N-)、双(全氟乙基磺酰基)酰亚胺((CF3CF2SO2)2N-)和三(三氟甲基磺酰基)甲基化物((CF3SO2)3C-)。合适的离子液体的非限制性示例包括N-甲基-N-丙基吡咯烷/双(氟磺酰基)酰亚胺和1,2-二甲基-3-丙基咪唑/双(三氟甲磺酰基)酰亚胺。在一些实施方式中，电解质包含室温离子液体和锂盐二者。在另一些实施方式中，电解质包含室温离子液体并且不包含锂盐。
在本文描述的一些实施方式中，向电化学装置的部分施加一种或更多种力。这样施加力可以降低电池的电极表面的不规则性或粗糙化(例如，当采用锂金属或锂合金阳极时)，从而改善性能。其中施加了各向异性力的电化学装置以及用于施加这样的力的方法描述在例如于2010年2月11日作为美国专利公布第2010/0035128号公布且题为“Applicationof Force in Electrochemical Cells,”的2015年8月11日授权的美国专利第9,105,938号中，出于所有目的，通过引用将其全部内容并入本文中。
在一些情况下，该力可以包括具有垂直于与电化学装置的阳极的活性表面的分量的各向异性力。在本文所述的实施方式中，电化学装置(例如，可再充电电池)可以经受充电/放电循环，所述充电/放电循环涉及在充电时金属(例如，锂金属或其他活性材料)在阳极的表面上的沉积以及在放电时在阳极表面上的金属的反应，其中金属从阳极表面扩散。金属沉积在阳极上的均匀性可能影响电池性能。例如，当锂金属从阳极上被去除和/或再沉积在阳极上时，在一些情况下，其可能产生不平整的表面。例如，在再沉积时，其可能不均匀地沉积，形成粗糙的表面。变粗糙的表面可能增加可用于不期望的化学反应(可能导致减少的循环寿命和/或差的电池性能)的锂金属的量。根据本文所述的某些实施方式，已经发现向电化学装置施加力以减少这样的行为并且改善电池的循环寿命和/或性能。
在一些实施方式中，电化学装置被构造和被布置成在装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于第一阳极活性表面部分的分量的各向异性力。返回参照图9B，其示出了如本文所述的示例性折叠电化学装置，可以沿箭头481的方向施加力。箭头482示出了力481的垂直于第一阳极部分431的第一阳极活性表面部分441以及第一阴极部分531的第一阴极活性表面部分541的分量。
在一些实施方式中，在电化学装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于阳极的活性表面的分量的各向异性力。在一些实施方式中，在可以在持续时间和/或频率方面变化的一个时间段内或多个时间段内，可以连续地施加力。在一些情况下，可以在任选地分布在阳极的活性表面上的一个或更多个预定位置处施加各向异性力。在一些实施方式中，在阳极的一个或更多个活性表面上均匀地施加各向异性力。
“各向异性力”被给予其在本领域中的普通含义，并且意指在所有方向上都不相等的力。在所有方向上都相等的力是例如流体或材料的在流体或材料内的内部压力，例如物体的内部气压。在所有方向上都不相等的力的示例包括沿特定方向指向的力，例如由桌子上的物体通过重力施加在桌子上的力。各向异性力的另一个示例包括由围绕物体的周界布置的带施加的某些力。例如，橡皮筋或螺丝扣可以围绕其所包裹的物体的周界施加力。然而，带不会在与该带未接触的物体的外表面的任何部分上施加任何直接力。此外，当带沿第一轴伸展至比第二轴更大的程度时，与平行于第二轴施加的力相比，带可以在平行于第一轴的方向上施加更大的力。
具有与表面(例如，阳极的活性表面)“垂直的分量”的力被给予其如本领域普通技术人员将理解的普通含义，并且包括例如在基本垂直于所述表面的方向上至少部分地发挥作用的力。普通技术人员可以理解这些术语的其他示例，尤其是在该文献的描述中应用的术语。
在一些实施方式中，可以施加各向异性力使得该力的大小在限定电化学装置的截面的平面内的所有方向上基本相等，但是该力在平面外方向上的大小与平面内力的大小基本上不相等。
在一组实施方式中，本文所述的电池被构造和布置成在电池的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于阳极的活性表面的分量的各向异性力。本领域普通技术人员将理解其含义。在这样的布置中，电池可以形成为容器的一部分，该容器凭借由于电池本身的一个或更多个部分的膨胀和/或收缩而在电池的组装期间或之后施加的或者在电池的使用期间施加的“载荷”，来施加这样的力。
在一些实施方式中，所施加的力的大小足够大以增强电化学装置的性能。在一些情况下，可以同时选择阳极活性表面和各向异性力使得各向异性力影响阳极活性表面的表面形貌，以通过充电和放电抑制阳极活性表面面积增加，并且其中，在没有各向异性力但在除此以外基本上相同的条件下，阳极活性表面面积通过充电和放电循环增加到更大的程度。在该上下文中，“基本上相同的条件”意指除了力的施加和/或大小之外相似或相同的条件。例如，除此以外相同的条件可以意指相同的电池，但是其中其没有被构造成(例如，通过支架或其他连接部)对受试电池施加各向异性力。
在一些实施方式中，在电化学装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内，将具有垂直于阳极的活性表面的分量的各向异性力施加至如下程度：相对于没有各向异性力的表面面积的增加，所述各向异性力有效地抑制阳极活性表面的表面面积的增加。各向异性力的垂直于阳极活性表面的分量可以例如限定至少约4.9牛顿每平方厘米、至少约9.8牛顿每平方厘米、至少约24.5牛顿每平方厘米、至少约49牛顿每平方厘米、至少约78牛顿每平方厘米、至少约98牛顿每平方厘米、至少约117.6牛顿每平方厘米、至少约147牛顿每平方厘米、至少约175牛顿每平方厘米、至少约200牛顿每平方厘米、至少约225牛顿每平方厘米、或至少约250牛顿每平方厘米的压力。在一些实施方式中，各向异性力的垂直于阳极活性表面的分量可以例如限定小于约250牛顿每平方厘米、小于约225牛顿每平方厘米、小于约196牛顿每平方厘米、小于约147牛顿每平方厘米、小于约117.6牛顿每平方厘米、小于约98牛顿每平方厘米、小于约49牛顿每平方厘米、小于约24.5牛顿每平方厘米、或小于约9.8牛顿每平方厘米的压力。在一些情况下，各向异性力的垂直于阳极活性表面的分量可以限定约4.9牛顿每平方厘米与约147牛顿每平方厘米之间、约49牛顿每平方厘米与约117.6牛顿每平方厘米之间、约68.6牛顿每平方厘米与约98牛顿每平方厘米之间、约78牛顿每平方厘米与约108牛顿每平方厘米之间、约4.9牛顿每平方厘米与约250牛顿每平方厘米之间、约49牛顿每平方厘米与约250牛顿每平方厘米之间、约80牛顿每平方厘米与约250牛顿每平方厘米之间、约90牛顿每平方厘米与约250牛顿每平方厘米之间、或约100牛顿每平方厘米与约250牛顿每平方厘米之间的压力。在一些实施方式中，力或压力可以从外部施加至电池，如本文所述。虽然力和压力在本文中通常分别以牛顿和牛顿每单位面积为单位来描述，但是力和压力还可以分别以千克力(kgf)和千克力每单位面积为单位来表示。本领域普通技术人员将熟悉基于千克力的单位，并且将理解1千克力等于约9.8牛顿。
如本文所述，在一些实施方式中，可以通过施加从外部施加的(在一些实施方式中，单轴的)压力在循环期间增强阳极的表面(例如，对于锂，可以减少或者消除锂的苔藓状表面或粗糙表面的发展)。在一些实施方式中，从外部施加的压力可以选择成大于形成阳极的材料的屈服应力。例如，对于包含锂的阳极，电池可以在从外部施加的各向异性力下，各向异性力具有限定至少约8kgf/cm2、至少约9kgf/cm2、至少约10kgf/cm2、至少约20kgf/cm2、至少约30kgf/cm2、至少约40kgf/cm2、或至少约50kgf/cm2的压力的分量。这是因为锂的屈服应力为约7kgf/cm2至8kgf/cm2。因此，在大于该值的压力(例如，单轴压力)下，可以减少或抑制苔藓状Li或任何表面粗糙度。锂表面粗糙度可以模仿压在其上的表面。因此，当在至少约8kgf/cm2、至少约9kgf/cm2、或至少约10kgf/cm2、至少约20kgf/cm2、至少约30kgf/cm2、至少约40kgf/cm2、或至少约50kgf/cm2的从外部施加的压力下循环时，当压制表面光滑时，锂表面随着循环可以变得更光滑。如本文所述，压制表面可以通过选择位于阳极与阴极之间的合适材料而改变。
在一些情况下，施加至电池的一个或更多个力具有与阳极的活性表面不垂直的分量。例如，在图9B中，力484与第一阳极活性表面部分441不垂直。在一组实施方式中，所有施加的各向异性力的在垂直于阳极活性表面的方向上的分量之和大于在与阳极活性表面不垂直的方向上的任意分量和。在一些实施方式中，所有施加的各向异性力的在垂直于阳极活性表面的方向上的分量之和比在平行于阳极活性表面的方向上的任意分量和大至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约35％、至少约50％、至少约75％、至少约90％、至少约95％、至少约99％、或至少约99.9％。
可以使用本领域中已知的任何合适的方法施加本文所述的各向异性力。在一些实施方式中，可以使用压缩弹簧施加该力。例如，电化学装置可以位于任选的封闭容器结构中，该封闭容器结构具有位于集流体和/或集流体与容器结构的相邻壁之间的一个或更多个压缩弹簧以产生具有垂直于阳极活性表面(例如，阳极活性表面部分)的分量的力。在一些实施方式中，可以通过将一个或更多个压缩弹簧置于容器结构外侧使得弹簧位于容器结构的外侧表面与另一表面(例如，桌面、另一容器结构的内侧表面、相邻电池等)之间来施加该力。可以使用另一元件(在容器结构内侧或外侧)施加力，另一元件包括但不限于贝氏垫圈(Belleville washer)、机械螺钉、气动装置和/或重物等。例如，在一组实施方式中，在两个板(例如，金属板)之间布置一个或更多个电池(例如，如本文所述的折叠的多单元系统)。可以使用装置(例如，机械螺钉、弹簧等)通过板向电池或堆叠体的末端施加压力。例如，在机械螺钉的情况下，可以在旋转螺钉时在板之间压缩电池。作为另一示例，在一些实施方式中，可以在电池(或围绕电池的容器结构)的表面与固定表面(例如，桌面、另一容器结构的内侧表面、相邻电池等)之间设置一个或更多个楔形物。可以通过在楔形物上施加力(例如，通过转动机械螺钉)来驱动电池与相邻固定表面之间的楔形物而施加各向异性力。
在一些情况下，可以在将电化学装置插入容器结构之前对其进行预压缩，并且在被插至容器结构时，它们可以膨胀以在电池上产生净力。例如，如果电池能够承受相对高的压力变化，则这样的布置可以是有利的。在这样的实施方式中，容器结构可以具有相对高的强度(例如，至少约100MPa、至少约200MPa、至少约500MPa、或至少约1GPa)。此外，容器结构可以具有相对高的弹性模量(例如，至少约10GPa、至少约25GPa、至少约50GPa、或至少约100GPa)。容器结构可以包含例如铝、钛或任何其他合适的材料。
在一些实施方式中，在电化学装置的重复循环之后，本文中所述的某些电绝缘区域和/或方法的使用可以得到改进的容量。例如，在一些实施方式中，在交替地对电池进行放电和充电三次之后，电池在第三次循环结束时表现出电池初始容量的至少约50％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。在一些情况下，在交替地对电池进行放电和充电十次之后，电池在第十次循环结束时表现出电池初始容量的至少约50％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。在又一情况下，在交替地对电池进行放电和充电二十五次之后，电池在第二十五次循环结束时表现出电池初始容量的至少约50％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。在一些实施方式中，电化学装置在电池的第三次、第十次、第二十五次、第三十次、第四十次、第四十五次、第五十次或第六十次循环结束时具有至少20mAh、30mAh、40mAh、50mAh、60mAh、70mAh或80mAh的容量。
应当理解的是，当部分(例如，层、结构、区域)在另一部分“上”、与另一部分“相邻”、在另一部分“以上”、在另一部分“之上”、“上覆盖”另一部分或由另一部分“支承”时，它可以直接在该部分上，或者也可以存在中间部分(例如，层、结构、区域)。类似地，当一部分在另一部分“之下”或“下方”时，它可以直接在该部分之下，或者也可以存在中间部分(例如，层、结构、区域)。直接在另一部分“上”、与另一部分“直接相邻”、“紧邻”、“直接接触”或由另一部分“直接支承”的部分意味着不存在中间部分。还应当理解的是，当部分被称为在另一部分“上”、在另一部分“以上”、与另一部分“相邻”、在另一部分“上方”、“上覆盖”另一部分、与另一部分“接触”、在另一部分“以下”或由另一部分“支承”时，它可以覆盖整个部分或部分的一部分。
如上所述，本发明的系统和/或方法的某些实施方式包括例如与传感器相关联的一个或更多个处理器。根据某些实施方式，处理器可以是计算机实现的控制系统的一部分。计算机实现的控制系统可以用于操作系统的各种部件。通常，本文描述的任何计算方法、步骤、模拟、算法、系统和系统元件可以使用一个或更多个计算机实现的控制系统来实现和/或控制，例如下面所描述的计算机实现的系统的各种实施方式。本文描述的方法、步骤、控制系统和控制系统元件的实现不限于本文描述的任何特定计算机系统，因为可以使用许多其他不同的机器。
该计算机实现的控制系统可以是一个或更多个制品(例如，电化学电池)和/或其他系统部件的一部分或与其操作地相关联耦接，并且在一些实施方式中被配置和/或被编程成控制和调整操作参数，以及分析和计算值，例如上述任何值。在一些实施方式中，计算机实现的控制系统可以发送和接收参考信号以设置和/或控制系统设备的操作参数。在其他实施方式中，计算机实现的系统可以与其他系统部件分开和/或相对于其他系统部件远程定位，并且可以被配置成经由间接和/或便携式装置例如，经由便携式电子数据存储装置例如磁盘，或者经由计算机网络(例如因特网或本地内联网)的通信接收来自一个或更多个本发明的系统的数据。
计算机实现的控制系统可以包括若干已知的部件和电路系统，包括处理器、存储器系统、输入和输出装置和接口(例如，互连机制)，以及其他部件，例如传输电路系统(例如，一个或更多个总线)、视频和音频数据输入/输出(I/O)子系统、专用硬件以及其他部件和电路系统，如以下更详细描述的。此外，计算机系统可以是多处理器计算机系统，或者可以包括通过计算机网络连接的多个计算机。
该计算机实现的控制系统可以包括处理器，例如可商购的处理器，例如，可从Intel获得的系列x86、Celeron、Pentium和Core处理器之一；来自AMD和Cyrix的类似装置；可从Motorola获得的680X0系列微处理器以及来自IBM的PowerPC微处理器。许多其他处理器是可用的，并且计算机系统不限于特定处理器。
处理器通常执行称为操作系统的程序，操作系统的示例为Windows NT、Windows95或Windows 98、Windows XP、Windows Vista、Windows7、Windows 10、UNIX、Linux、DOS、VMS、MacOS、OS8、和OSX，其控制其他计算机程序的执行，并且提供调度、调试、输入/输出控制、计算、编译、存储分配、数据管理和存储器管理、通信控制和相关服务。根据某些实施方式，处理器和操作系统一起限定写有高级编程语言的应用程序的计算机平台。计算机实现的控制系统不限于特定的计算机平台。
根据某些实施方式，处理器通常根据程序指令操作集成电路存储器元件内的数据，然后在完成处理之后将经操作的数据复制到非易失性记录介质。已知各种用于管理非易失性记录介质与集成电路存储器元件之间的数据移动的机制，并且实施上述方法、步骤、系统控制和系统元件控制的计算机实现的控制系统不限于此。计算机实现的控制系统不限于特定的存储器系统。
上述这样的存储器系统的至少一部分可以用于存储一个或更多个数据结构(例如，查找表)或诸如校准曲线方程的方程式。例如，非易失性记录介质的至少一部分可以存储包括一个或更多个这样的数据结构的数据库的至少一部分。这样的数据库可以是各种类型的数据库中的任一种，例如：包括一个或更多个平面文件数据结构的文件系统，其中数据被组织成由分隔符分隔的数据单元；关系数据库，其中数据被组织成存储在表中的数据单元；面向对象数据库，其中数据被组织成存储为对象的数据单元；其他类型的数据库或其任何组合。
应当理解，可以使用任何类型的计算机实现的控制系统中的一个或更多个来实现本文描述的各种实施方式。本发明的各方面可以用软件、硬件或固件或者其任何组合来实现。计算机实现的控制系统可以包括专门编程的专用硬件，例如专用集成电路(ASIC)。这样的专用硬件可以被配置成实现上述方法、步骤、算法、系统控制和/系统元件控制中的一个或更多个作为上述计算机实现的控制系统的一部分或作为独立部件。
计算机实现的控制系统及其部件可以使用各种一个或更多个合适的计算机编程语言中的任一种来编程。另外，可以使用各种合适的编程语言中的任一种来实现该方法、步骤、算法、系统控制和/或系统元件控制。这样的语言可以包括：过程编程语言，例如LabView、C、Pascal、Fortran和BASIC；面向对象的语言，例如C++、Java和Eiffel；以及其他语言，例如脚本语言或甚至汇编语言。在一些实施方式中，计算机编程语言是Python。在一些实施方式中，计算机编程语言是SQL。
这样的方法、步骤、算法、系统控制和/或系统元件控制可以单独地或组合地实现为有形地实施为计算机可读介质上的计算机可读信号的计算机程序产品，例如，非易失性记录介质、集成电路存储器元件或其组合。对于每个这样的方法、步骤、模拟、算法、系统控制或系统元件控制，这样的计算机程序产品可以包括有形地实施在计算机可读介质上的计算机可读信号，其将指令限定为例如一个或更多个程序的一部分，即，作为由计算机执行的结果，指示计算机执行方法、步骤、算法、系统控制和/或系统元件控制。
出于所有目的，通过引用将以下申请的全部内容并入本文中：于2006年4月6日作为申请第11/400,781号提交并且题为“Rechargeable Lithium/Water,Lithium/AirBatteries”的于2007年9月27日公布的美国专利公布第US 2007/0221265号；于2007年7月31日作为申请第11/888,339号提交并且题为“Swelling Inhibition in Batteries”的于2009年2月5日公布的美国专利公布第US 2009/0035646号；于2010年2月2日作为申请第12/312,674号提交、于2013年12月31日作为美国专利第8,617,748号受专利权保护的并且题为“Separation of Electrolytes”的于2010年5月17日公布的美国专利公布第US 2010/0129699号；于2010年7月30日作为申请第12/682,011号提交、于2014年10月28日作为美国专利第8,871,387号受专利权保护的并且题为“Primer for Battery Electrode”的于2010年11月18日公布的美国专利公布第US 2010/0291442号；于2008年2月8日作为申请第12/069,335号提交、于2012年9月11日作为美国专利第8,264,205号受专利权保护的并且题为“Circuit for Charge and/or Discharge Protection in an Energy-Storage Device”的于2009年8月31日公布的美国专利公布第US 2009/0200986号；于2006年4月6日作为申请第11/400,025号提交、于2010年8月10日作为美国专利第7,771,870号受专利权保护的并且题为“Electrode Protection in Both Aqueous and Non-Aqueous Electrochemicalcells,Including Rechargeable Lithium Batteries”的于2007年9月27日公布的美国专利公布第US 2007/0224502号；于2007年6月22日作为申请第11/821,576号提交并且题为“Lithium Alloy/Sulfur 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Cells”的于2011年3月24日公布的美国专利公布第US2011/0068001号；于2011年8月24日作为申请第13/216,559号提交并且题为“ElectricallyNon-Conductive Materials for Electrochemical Cells”的于2012年3月1日公布的美国专利公布第US 2012/0048729号；于2010年8月24日作为申请第12/862,528号提交并且题为“Electrochemical Cell”的于2011年7月21日公布的美国专利公布第US 2011/0177398号；于2010年8月24日作为申请第12/862,563号提交并且题为“Electrochemical CellsComprising Porous Structures Comprising Sulfur”的于2011年3月24日公布的美国专利公布第US 2011/0070494号；于2010年8月24日作为申请第12/862,551号提交并且题为“Electrochemical Cells Comprising Porous Structures Comprising Sulfur”的于2011年3月24日公布的美国专利公布第US 2011/0070491号；于2010年8月24日作为申请第12/862,576号提交、于2015年4月14日作为美国专利第9,005,009号受专利权保护的并且题为“Electrochemical Cells Comprising Porous Structures Comprising Sulfur”的于2011年3月10日公布的美国专利公布第US 2011/0059361号；于2011年9月22日作为申请第13/240,113号提交并且题为“Low Electrolyte Electrochemical Cells”的于2012年3月22日公布的美国专利公布第US 2012/0070746号；于2011年2月23日作为申请第13/033,419号提交并且题为“Porous Structures for Energy Storage Devices”的于2011年8月25日公布的美国专利公布第US 2011/0206992号；于2012年6月15日作为申请第13/524,662号提交、于2017年1月17日作为美国专利第9,548,492号受专利权保护的并且题为“PlatingTechnique for Electrode”的于2013年1月17日公布的美国专利公布第2013/0017441号；于2013年2月14日作为申请第13/766,862号提交、于2015年7月7日作为美国专利第9,077,041号受专利权保护的并且题为“Electrode Structure for Electrochemical Cell”的于2013年8月29日公布的美国专利公布第US 2013/0224601号；于2013年3月8日作为申请第13/789,783号提交、于2015年12月15日作为美国专利第9,214,678号受专利权保护的并且题为“Porous Support Structures,Electrodes Containing Same,and AssociatedMethods”的于2013年9月26日公布的美国专利公布第US 2013/0252103号；于2012年10月4日作为申请第13/644,933号提交、于2015年1月20日作为美国专利第8.936,870号受专利权保护的并且题为“Electrode Structure and Method for Making the Same”的于2013年4月18日公布的美国专利公布第US 2013/0095380号；于2013年11月1日作为申请第14/069,698号提交、于2015年4月14日作为美国专利第9,005,311号受专利权保护的并且题为“Electrode Active Surface Pretreatment”的于2014年5月8日公布的美国专利公布第US2014/0123477号；于2014年1月8日作为申请第14/150,156号提交、于2017年1月31日作为美国专利第9,559,348号受专利权保护的并且题为“Conductivity Control inElectrochemical Cells”的于2014年7月10日公布的美国专利公布第US2014/0193723号；于2014年3月5日作为申请第14/197,782号提交、于2016年11月6日作为美国专利第9,490,478号受专利权保护的并且题为“Electrochemical Cells Comprising FibrilMaterials”的于2014年9月11日公布的美国专利公布第US 2014/0255780号；于2013年3月15日作为申请第13/833,377号提交并且题为“Protective Structures for Electrodes”的于2014年9月18日公布的美国专利公布第US 2014/0272594号；于2014年3月13日作为申请第14/209,274号提交并且题为“Protected Electrode Structures and Methods”的于2014年9月18日公布的美国专利公布第US 2014/0272597号；于2014年1月8日作为申请第14/150,196号提交、于2016年12月27日作为美国专利第9,531,009号受专利权保护的并且题为“Passivation of Electrodes in Electrochemical Cells”的于2014年7月10日公布的美国专利公布第US 2014/0193713号；于2014年3月13日作为申请第14/209,396号提交并且题为“Protected Electrode Structures”的于2014年9月18日公布的美国专利公布第US2014/0272565号；于2014年7月3日作为申请第14/323,269号提交并且题为“Ceramic/Polymer Matrix for Electrode Protection in Electrochemical Cells,IncludingRechargeable Lithium Batteries”的于2015年1月8日公布的美国专利公布第US 2015/0010804号；于2014年8月8日作为申请第14/455,230号提交并且题为“Self-HealingElectrode Protection in Electrochemical Cells”的于2015年2月12日公布的美国专利公布第US 2015/044517号；于2014年2月19日作为申请第14/184,037号提交并且题为“Electrode Protection Using Electrolyte-Inhibiting Ion Conductor”的于2015年8月20日公布的美国专利公布第US 2015/0236322号；以及于2015年9月9日作为申请第14/848,659号提交并且题为“Protective Layers in Lithium-Ion Electrochemical Cellsand Associated Electrodes and Methods”的于2016年3月10日公布的美国专利公布第US2016/0072132号。
于2018年12月27日提交的且题为“Isolatable Electrodes and AssociatedArticles and Methods”的美国临时申请第62/785,332号，出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文中。于2018年12月27日提交的且题为“Electrodes,Heaters,Sensors,andAssociated Articles and Methods”的美国临时申请第62/785,335号，出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文中。于2018年12月27日提交的且题为“FoldedElectrochemical Devices and Associated Methods and Systems”的美国临时申请第62/785,338号，出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文中。
尽管本文已描述并说明了本发明的若干实施方式，但是本领域普通技术人员将容易预见用于执行功能和/或获得结果和/或本文所描述的一个或更多个优点的各种其他方法和/或结构，并且每个这样的变化和/或修改被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文中描述的所有参数、尺寸、材料和配置意味着是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或更多个特定应用。本领域技术人员将认识到或能够使用仅仅只是常规实验来确定本文中所述的本发明的特定实施方式的许多等同方案。因此，应当理解，仅通过示例的方式呈现了前述实施方式，并且在所附权利要求书及其等同方案的范围内，除具体描述和要求保护的方式以外，可以以其他方式来实践本发明。本发明涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、制品、材料和/或方法不相互一致，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。
除非清楚地被指示为相反含义，否则如本文在说明书中和在权利要求中使用的不定冠词“一(a)”和“一个(an)”应当被理解为意指“至少一个”。
如本文在说明书中和权利要求书中使用的短语“和/或”应当被理解为意指如此结合的元素中的“任一者或两者”，即，在一些情况下结合地存在而在其他情况下分离地存在的元素。除非明确指出相反的意思，否则与“和/或”子句明确标识的元素不同，其他元素可以可选地存在，无论其与那些具体标识的元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，在与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施方式中可以指代没有B的A(可选地包括除了B之外的元素)；在另一个实施方式中，为不含A的B(可选地包括除A以外的元素)；在又一个实施方式中，为A和B两者(可选地包括其他元素)；等。
如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应当被理解为具有与如上所限定的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应解释为包括性的，即包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多于一个，以及可选地包括其他未列出的项目。只有明确相反地指示的术语例如“仅一个”或“恰好一个”或者当在权利要求中使用时，“由...组成”将指的是包括多个元素或元素列表中的恰好一个元素。一般而言，当之前有排他性术语(例如“任一”、“之一”、“仅之一”或“恰好之一”)时，本文中使用的术语“或”应仅被解释为指示排他性的替代方案(即“一个或另一个，而非二者”)。当在权利要求书中使用时，“基本上由...组成”应具有在专利法领域中所使用的普通含义。
如本文在说明书中和权利要求中所使用的，关于一个或更多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为意指选自元素列表中的元素中的任何一个或更多个元素的至少一个元素，但不一定包括元素列表内具体列出的每个和每一元素中的至少一个元素，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所指代的元素列表中具体标识的元素之外的元素可以可选地存在，无论其与那些具体标识的元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或者等效地，“A或B中的至少一个”，或者等效地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方式中可以指代至少一个A(可选地包括多于一个A)，而不存在B(并且可选地包括除了B之外的元素)；在另一实施方式中可以指代至少一个B(可选地包括多于一个B)，而不存在A(并且可选地包括除了A之外的元素)；在又一实施方式中可以指代至少一个A(可选地包括多于一个A)以及至少一个B(可选地包括多于一个B)(并且可选地包括其他元素)；等。
在权利要求书以及以上说明书中，所有过渡性短语例如“包括(comprising)”、“包括(including)”、“带有(carrying)”、“具有(having)”、“包含(containing)”、“涉及(involving)”、“持有(holding)”等都应理解为开放式的，即意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所述，仅过渡短语“由......组成”和“基本上由......构成”应分别是封闭的或半封闭的过渡短语。
Claims (279)
1.一种制品，包括：
基底；
与所述基底相邻的多个分立的电极段，所述电极段包括电极活性材料；以及
集电器域，包括：
集电器总线，所述集电器总线电子耦接至所述分立的电极段；以及
多个集电器段，每个集电器段电子耦接至电极段，
其中，针对集电器段中的每一个，所述集电器段经由至少一个集电器桥电子耦接至所述集电器总线。
2.根据权利要求1所述的制品，其中，针对每个分立的电极段，所述分立的电极段经由至少一个集电器段电子耦接至所述集电器总线。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的制品，其中，针对每个集电器段，所述集电器段至少部分地设置在所述基底与所述集电器段电子耦接至的所述电极段之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段耦接至所述集电器总线。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值温度时，所述分立的电极段中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再电子耦接至所述集电器总线。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的增加。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个经受极限拉伸故障，使得所述集电器桥中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段电子耦接至所述集电器总线。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述基底的热膨胀系数大于所述至少一个集电器桥的热膨胀系数。
9.根据权利要求4至5中任一项所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的减小。
10.根据权利要求4至5和9中任一项所述的制品，其中，所述基底在所述阈值温度下具有负的热膨胀系数。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的制品，其中，所述基底包括热收缩膜。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的制品，其中，所述基底包括聚乙烯醇。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品达到阈值电流时，所述集电器桥中的至少一个机械地变形，使得耦接至该集电器桥的集电器段不再电子耦接至所述集电器总线。
14.根据权利要求4至13中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有大于或等于50℃的值。
15.根据权利要求4至14中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有小于或等于150℃的值。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有大于或等于10A的值。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有小于或等于120A的值。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的制品，还包括与所述基底相邻的加热器，所述加热器被配置成加热所述基底的至少一部分。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线的厚度为所述集电器桥中的至少一个的厚度的至少3倍大。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线和所述多个集电器段是一体化结构的一部分。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的制品，其中，所述电极段包括锂金属和/或锂合金作为所述电极活性材料。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的制品，其中，所述至少一个集电器桥和所述基底具有大于或等于10℃且小于或等于100℃的热膨胀差，其中，所述热膨胀差表示为：
其中，A1是所述至少一个集电器桥的面积，A2是所述基底的面积，a1是所述至少一个集电器桥的线性膨胀系数，a2是所述基底的线性膨胀系数，E1是所述至少一个集电器桥的弹性模量，E2是所述基底的弹性模量，并且σult，1是所述至少一个集电器桥的极限拉伸强度。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的制品，其中，所述加热器紧邻所述基底。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括薄膜。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括导线。
26.根据权利要求18至25中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括金属或金属合金。
27.根据权利要求18至26中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括镍合金、不锈钢、石墨、硅基化合物或它们的组合。
28.根据权利要求18至27中任一项所述的制品，其中，所述加热器被配置成具有大于或等于50Ω且小于或等于1000Ω的电阻。
29.根据权利要求18至28中任一项所述的制品，其中，所述加热器不电子耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
30.根据权利要求18至29中任一项所述的制品，其中，所述加热器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的制品，其中，所述制品还包括与所述基底相邻的一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置成响应于所述制品的状况。
32.根据权利要求31所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器紧邻所述基底。
33.根据权利要求31至32中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述制品的温度的温度传感器。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述制品所经受的压力的压力传感器。
35.根据权利要求33至34中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括热电偶和/或热敏电阻。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器是薄膜或者包括薄膜。
37.根据权利要求33至36中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括电阻温度检测器。
38.根据权利要求33至36中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括铂、镍、铜、铁或它们的组合。
39.根据权利要求33至37中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括非传导性层，可选地包括陶瓷。
40.根据权利要求34至39中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是基于电容的压力传感器。
41.根据权利要求34至40中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器包括：两个电极；以及定位在所述两个电极之间的电绝缘材料。
42.根据权利要求41所述的制品，其中，所述电绝缘材料包括聚合物材料。
43.根据权利要求34至42中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是应变仪。
44.根据权利要求34至43中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器包括压电传感器或压阻传感器。
45.根据权利要求34至44中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是薄膜或者包括薄膜。
46.根据权利要求34至45中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器被配置成电子耦接至外部电路。
47.根据权利要求34至46中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器不电子耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
48.根据权利要求34至47中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
49.根据权利要求1至48中任一项所述的制品，其中，所述制品是可折叠的。
50.根据权利要求49所述的制品，其中，所述加热器和/或所述一个或更多个传感器在所述制品折叠时被定位在所述制品的折叠部分之间。
51.一种制品，包括：
基底；
与所述基底相邻的多个分立的电极段，所述电极段包括电极活性材料；以及
集电器域，包括集电器总线，所述集电器总线电子耦接至所述分立的电极段；
其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值温度时，所述电极段中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再电子耦接至所述集电器总线。
52.根据权利要求51所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的增加。
53.根据权利要求51所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的减小。
54.根据权利要求51至53中任一项所述的制品，其中，所述基底在所述阈值温度下具有负的热膨胀系数。
55.根据权利要求51至54中任一项所述的制品，其中，所述基底包括热收缩膜。
56.根据权利要求51至55中任一项所述的制品，其中，所述基底包括聚乙烯醇。
57.根据权利要求51至56中任一项所述的制品，还包括与所述基底相邻的加热器，所述加热器被配置成加热所述制品的至少一部分。
58.根据权利要求51至57中任一项所述的制品，其中，所述电极段包括锂金属和/或锂合金作为所述电极活性材料。
59.根据权利要求51至58中任一项所述的制品，其中，所述集电器域还包括多个集电器段，每个集电器段电子耦接至电极段，其中，针对所述集电器段中的每一个，所述集电器段经由至少一个集电器桥电子耦接至所述集电器总线。
60.根据权利要求59所述的制品，其中，针对每个分立的电极段，所述分立的电极段经由至少一个集电器段电子耦接至所述集电器总线。
61.根据权利要求59至60中任一项所述的制品，其中，针对每个集电器段，所述集电器段至少部分地设置在所述基底与所述集电器段电子耦接至的所述电极段之间。
62.根据权利要求59至61中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到所述阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个至少部分地由于基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的集电器段耦接至所述集电器总线。
63.根据权利要求59至62中任一项所述的制品，其中，在所述制品的温度达到所述阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个经受极限拉伸故障，使得所述集电器桥中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段电子耦接至所述集电器总线。
64.根据权利要求59至63中任一项所述的方法，其中，所述基底的热膨胀系数大于所述至少一个集电器桥的热膨胀系数。
65.根据权利要求59至64中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值电流时，所述集电器桥中的至少一个机械地变形，使得耦接至该集电器桥的集电器段不再电子耦接至所述集电器总线。
66.根据权利要求51至65中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有大于或等于50℃的值。
67.根据权利要求51至65中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有小于或等于150℃的值。
68.根据权利要求65至67中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有大于或等于10A的值。
69.根据权利要求65至68中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有小于或等于120A的值。
70.根据权利要求59至69中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线的厚度为所述集电器桥中的至少一个的厚度的至少3倍大。
71.根据权利要求59至70中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线和所述多个集电器段是一体化结构的一部分。
72.根据权利要求59至71中任一项所述的制品，其中，所述至少一个集电器桥和所述基底具有大于或等于10℃且小于或等于100℃的热膨胀差，其中，所述热膨胀差表示为：
其中，A1是所述至少一个集电器桥的面积，A2是所述基底的面积，a1是所述至少一个集电器桥的线性膨胀系数，a2是所述基底的线性膨胀系数，E1是所述至少一个集电器桥的弹性模量，E2是所述基底的弹性模量，并且σult，1是所述至少一个集电器桥的极限拉伸强度。
73.根据权利要求57至72中任一项所述的制品，其中，所述加热器紧邻所述基底。
74.根据权利要求57至73中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括薄膜。
75.根据权利要求57至74中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括导线。
76.根据权利要求57至75中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括金属或金属合金。
77.根据权利要求57至76中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括镍铬合金、石墨、硅基化合物或它们的组合。
78.根据权利要求57至77中任一项所述的制品，其中，所述加热器被配置成具有大于或等于50Ω且小于或等于1,000Ω的电阻。
79.根据权利要求57至78中任一项所述的制品，其中，所述加热器不电子耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
80.根据权利要求57至79中任一项所述的制品，其中，所述加热器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
81.根据权利要求51至80中任一项所述的制品，其中，所述制品还包括与所述基底相邻的一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置成响应于所述制品的状况。
82.根据权利要求81所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器紧邻所述基底。
83.根据权利要求81至82中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述制品的温度的温度传感器。
84.根据权利要求81至83中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述制品所经受的压力的压力传感器。
85.根据权利要求83至84中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括热电偶和/或热敏电阻。
86.根据权利要求83至85中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器是薄膜或者包括薄膜。
87.根据权利要求83至86中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括电阻温度检测器。
88.根据权利要求83至87中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括铂、镍、铜、铁或它们的组合。
89.根据权利要求83至87中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括非传导性层，可选地包括陶瓷。
90.根据权利要求84至85中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是基于电容的压力传感器。
91.根据权利要求84至90中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器包括：两个电极；以及定位在所述两个电极之间的电绝缘材料。
92.根据权利要求91所述的制品，其中，所述电绝缘材料包括聚合物材料。
93.根据权利要求84至92中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是应变仪。
94.根据权利要求84至93中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器包括压电传感器或压阻传感器。
95.根据权利要求84至94中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是薄膜或者包括薄膜。
96.根据权利要求81至95中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器被配置成电子耦接至外部电路。
97.根据权利要求81至96中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器不电子耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
98.根据权利要求81至97中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
99.根据权利要求51至98中任一项所述的制品，其中，所述制品是可折叠的。
100.根据权利要求99所述的制品，其中，所述加热器和/或所述一个或更多个传感器在所述制品折叠时被定位在所述制品的折叠部分之间。
101.一种方法，包括：
在电化学装置的充电和/或放电期间，改变作为所述电化学装置的一部分的基底的体积，所述电化学装置包括：
基底，
与所述基底相邻的多个分立的电极段，所述电极段包括电极活性材料，以及
集电器域，包括集电器总线，所述集电器总线电子耦接至所述分立的电极段；
其中，改变所述基底的体积至少部分地引起所述电极段中的至少一个与所述集电器总线之间的电子耦接的损失。
102.根据权利要求101所述的方法，其中，改变所述基底的体积包括加热所述基底。
103.根据权利要求101至102中任一项所述的方法，其中，改变所述基底的体积包括增加所述基底的体积。
104.根据权利要求101至102中任一项所述的方法，其中，改变所述基底的体积包括减小所述基底的体积。
105.根据权利要求102至104中任一项所述的方法，其中，加热所述基底包括对所述电化学装置进行充电和/或放电，使得通过所述充电和/或放电生成热。
106.根据权利要求102至105中任一项所述的方法，其中，加热所述基底包括经由作为所述电化学装置的一部分的加热器来加热所述基底。
107.根据权利要求101至106中任一项所述的方法，其中，在所述电化学装置的温度达到阈值温度时，发生所述电极段与所述集电器总线的电子耦接的损失。
108.根据权利要求107所述的方法，其中，所述基底在所述阈值温度下具有负的热膨胀系数。
109.根据权利要求101至108中任一项所述的方法，其中，所述基底包括热收缩膜。
110.根据权利要求101至109中任一项所述的方法，其中，所述基底包括聚乙烯醇。
111.根据权利要求101至110中任一项所述的方法，其中，所述电极段包括锂金属和/或锂合金作为所述电极活性材料。
112.根据权利要求101至111中任一项所述的方法，其中，所述集电器域还包括多个集电器段，每个集电器段电子耦接至电极段，其中，针对所述集电器段中的每一个，所述集电器段经由至少一个集电器桥电子耦接至所述集电器总线。
113.根据权利要求112所述的方法，其中，针对每个分立的电极段，所述分立的电极段经由至少一个集电器段电子耦接至所述集电器总线。
114.根据权利要求112至113中任一项所述的方法，其中，针对每个集电器段，所述集电器段至少部分地设置在所述基底与所述集电器段电子耦接至的所述电极段之间。
115.根据权利要求112至114中任一项所述的方法，其中，改变所述基底的体积至少部分地导致所述集电器桥中的至少一个不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段耦接至所述集电器总线。
116.根据权利要求112至115所述的方法，其中，将所述基底加热至所述阈值温度或高于所述阈值温度的温度使所述集电器桥中的所述至少一个经受极限拉伸故障，使得所述集电器桥中的所述至少一个不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段电子耦接至所述集电器总线。
117.根据权利要求112至116中任一项所述的方法，其中，所述基底的热膨胀系数大于所述至少一个集电器桥的热膨胀系数。
118.根据权利要求112至117中任一项所述的方法，其中，所述电化学装置的充电和/或放电致使电流使所述集电器桥中的至少一个机械地变形，使得至少一个集电器段与所述集电器总线解耦。
119.根据权利要求107至118中任一项所述的方法，其中，所述阈值温度具有大于或等于50℃的值。
120.根据权利要求107至119中任一项所述的方法，其中，所述阈值温度具有小于或等于150℃的值。
121.根据权利要求115至120中任一项所述的方法，其中，所述电流具有大于或等于10A的值。
122.根据权利要求115至121中任一项所述的方法，其中，所述电流具有小于或等于120A的值。
123.根据权利要求111至121中任一项所述的方法，其中，所述集电器总线的厚度为所述集电器桥中的至少一个的厚度的至少3倍大。
124.根据权利要求111至123中任一项所述的方法，其中，所述集电器总线和所述多个集电器段是一体化结构的一部分。
125.根据权利要求101至124中任一项所述的方法，其中，在所述电极段中的所述至少一个与所述集电器总线之间的所述电子耦接损失之后，仍能够对所述电化学装置充电和/或放电。
126.根据权利要求112至125中任一项所述的方法，其中，所述至少一个集电器桥和所述基底具有大于或等于10℃且小于或等于100℃的热膨胀差，其中，所述热膨胀差表示为：
其中，A1是所述至少一个集电器桥的面积，A2是所述基底的面积，a1是所述至少一个集电器桥的线性膨胀系数，a2是所述基底的线性膨胀系数，E1是所述至少一个集电器桥的弹性模量，E2是所述基底的弹性模量，并且σult，1是所述至少一个集电器桥的极限拉伸强度。
127.根据权利要求106至126中任一项所述的方法，其中，所述加热器与所述基底相邻。
128.根据权利要求106至127中任一项所述的方法，其中，所述加热器紧邻所述基底。
129.根据权利要求106至128中任一项所述的方法，其中，所述加热器是薄膜。
130.根据权利要求106至129中任一项所述的方法，其中，所述加热器包括导线。
131.根据权利要求106至130中任一项所述的方法，其中，所述加热器包括金属或金属合金。
132.根据权利要求106至131中任一项所述的方法，其中，所述加热器包括镍铬合金、石墨、硅基化合物或它们的组合。
133.根据权利要求106至132中任一项所述的方法，其中，所述加热器被配置成具有大于或等于50Ω并且小于或等于1,000Ω的电阻。
134.根据权利要求106至133中任一项所述的方法，其中，所述加热器不电子耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
135.根据权利要求106至134中任一项所述的方法，其中，所述加热器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
136.根据权利要求101至135中任一项所述的方法，其中，响应于来自作为所述电化学装置的一部分的一个或更多个传感器的信号，来启动所述基底的体积的改变，其中，所述一个或更多个传感器被配置成响应于所述电化学装置的状况。
137.根据权利要求136所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器与所述基底相邻。
138.根据权利要求136至137中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器紧邻所述基底。
139.根据权利要求136至138中任一项所述的方法，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述电化学装置的温度的温度传感器。
140.根据权利要求136至139中任一项所述的方法，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述电化学装置所经受的压力的压力传感器。
141.根据权利要求139至140中任一项所述的方法，其中，所述温度传感器包括热电偶和/或热敏电阻。
142.根据权利要求139至141中任一项所述的方法，其中，所述温度传感器是薄膜或者包括薄膜。
143.根据权利要求139至142中任一项所述的方法，其中，所述温度传感器包括电阻温度检测器。
144.根据权利要求139至143中任一项所述的方法，其中，所述温度传感器包括铂、镍、铜、铁或它们的组合。
145.根据权利要求139至144中任一项所述的方法，其中，所述温度传感器包括非传导性层，可选地包括陶瓷。
146.根据权利要求140至145中任一项所述的方法，其中，所述压力传感器是基于电容的压力传感器。
147.根据权利要求140至146中任一项所述的方法，其中，所述压力传感器包括：两个电极；以及定位在所述两个电极之间的电绝缘材料。
148.根据权利要求147所述的方法，其中，所述电绝缘材料包括聚合物材料。
149.根据权利要求140至148中任一项所述的方法，其中，所述压力传感器是应变仪。
150.根据权利要求140至149中任一项所述的方法，其中，所述压力传感器包括压电传感器或压阻传感器。
151.根据权利要求140至150中任一项所述的方法，其中，所述压力传感器是薄膜或者包括薄膜。
152.根据权利要求136至151中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器被配置成电子耦接至外部电路。
153.根据权利要求136至152中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器不电子耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
154.根据权利要求136至153中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
155.根据权利要求101至154中任一项所述的方法，其中，所述电化学装置是可折叠的。
156.根据权利要求136至155中任一项所述的方法，其中，所述加热器和/或所述一个或更多个传感器在所述电化学折叠时被定位在所述电化学装置的折叠部分之间。
157.一种电化学装置，包括：
权利要求1至100中任一项所述的制品；
第二电极，包括电极活性材料，所述第二电极具有与所述多个分立的电极段的极性相反的极性；以及
在所述制品与所述第二电极之间的隔离件。
158.根据权利要求157所述的电化学装置，其中，所述电化学装置是可折叠的。
159.一种制品，包括：
基底；
与所述基底相邻的多个分立的电极段，所述电极段包括电极活性材料；
集电器域，包括集电器总线，所述集电器总线电子耦接至所述分立的电极段；以及
与所述基底相邻的加热器，其中，所述加热器被配置成加热所述制品的至少一部分。
160.根据权利要求159所述的制品，其中，所述加热器紧邻所述基底。
161.根据权利要求159至160中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括薄膜。
162.根据权利要求159至161中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括导线。
163.根据权利要求159-162中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括金属或金属合金。
164.根据权利要求159至163中任一项所述的制品，其中，所述加热器包括镍铬合金、石墨、硅基化合物或它们的组合。
165.根据权利要求159至164中任一项所述的制品，其中，所述加热器被配置成具有大于或等于50Ω且小于或等于1000Ω的电阻。
166.根据权利要求159至165中任一项所述的制品，其中，所述加热器不电耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
167.根据权利要求159至166中任一项所述的制品，其中，所述加热器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
168.根据权利要求159至167中任一项所述的制品，其中，所述制品是可折叠的。
169.根据权利要求168所述的制品，其中，所述加热器在所述制品折叠时被定位在所述制品的折叠部分之间。
170.根据权利要求159至169中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值温度时，所述电极段中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再电子耦接至所述集电器总线。
171.根据权利要求159至170中任一项所述的制品，其中，所述加热器被配置成引起所述基底的热诱导的体积的变化的至少一部分。
172.根据权利要求170至171中任一项所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的增加。
173.根据权利要求170至171中任一项所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的减小。
174.根据权利要求159至173中任一项所述的制品，其中，所述基底在所述阈值温度下具有负的热膨胀系数。
175.根据权利要求159至174中任一项所述的制品，其中，所述基底包括热收缩膜。
176.根据权利要求159至175中任一项的所述的制品，其中，所述基底包含聚乙烯醇。
177.根据权利要求159至176中任一项所述的制品，其中，所述电极段包括锂金属和/或锂合金作为所述电极活性材料。
178.根据权利要求159至177中任一项所述的制品，其中，所述集电器域还包括多个集电器段，每个集电器段电子耦接至电极段，其中，针对所述集电器段中的每一个，所述集电器段经由至少一个集电器桥电子耦接至所述集电器总线。
179.根据权利要求178所述的制品，其中，针对每个分立的电极段，所述分立的电极段经由至少一个集电器段电子耦接至所述集电器总线。
180.根据权利要求178至179中任一项所述的制品，其中，针对每个集电器段，所述集电器段至少部分地设置在所述基底与所述集电器段电子耦接至的所述电极段之间。
181.根据权利要求178至180中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到所述阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段耦接至所述集电器总线。
182.根据权利要求178至181中任一项所述的制品，其中，在所述制品的温度达到所述阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个经受极限拉伸故障，使得所述集电器桥中的所述至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段电子耦接至所述集电器总线。
183.根据权利要求178至182中任一项所述的制品，其中，所述基底的热膨胀系数大于所述至少一个集电器桥的热膨胀系数。
184.根据权利要求178至183中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值电流时，所述集电器桥中的至少一个机械地变形，使得耦接至该集电器桥的集电器段不再电子耦接至所述集电器总线。
185.根据权利要求170至184中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有大于或等于50℃的值。
186.根据权利要求170至185中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有小于或等于150℃的值。
187.根据权利要求184至186中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有大于或等于10A的值。
188.根据权利要求184至187中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有小于或等于120A的值。
189.根据权利要求178至188中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线的厚度为所述集电器桥中的至少一个的厚度的至少3倍大。
190.根据权利要求178至189中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线和所述多个集电器段是一体化结构的一部分。
191.根据权利要求178至190中任一项所述的制品，其中，所述至少一个集电器桥和所述基底具有大于或等于10℃且小于或等于100℃的热膨胀差，其中，所述热膨胀差表示为：
其中，A1是所述至少一个集电器桥的面积，A2是所述基底的面积，a1是所述至少一个集电器桥的线性膨胀系数，a2是所述基底的线性膨胀系数，E1是所述至少一个集电器桥的弹性模量，E2是所述基底的弹性模量，并且σult，1是至少一个集电器桥的极限拉伸强度。
192.根据权利要求159至191中任一项所述的制品，还包括与所述基底相邻的一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置成响应于所述制品的状况。
193.根据权利要求192所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器与所述基底直接相邻。
194.根据权利要求192至193中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是温度传感器。
195.根据权利要求192至194中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是压力传感器。
196.根据权利要求192至195中任一项所述的制品，其中，所述加热器被配置为由所述一个或更多个传感器致动。
197.一种制品，包括：
基底；
与所述基底相邻的多个分立的电极段，所述电极段包括电极活性材料，
集电器域，包括集电器总线，所述集电器总线电子耦接至所述分立的电极段；以及
与所述基底相邻的一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置成响应于所述制品的状况。
198.根据权利要求197所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器紧邻所述基底。
199.根据权利要求197至198中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述制品的温度的温度传感器。
200.根据权利要求197至199中任一项所述的制品，其中，所述传感器中的至少一个是被配置成响应于所述制品所经受的压力的压力传感器。
201.根据权利要求199至200中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括热电偶和/或热敏电阻。
202.根据权利要求199至201中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器是薄膜或者包括薄膜。
203.根据权利要求199至202中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括电阻温度检测器。
204.根据权利要求199至203中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括铂、镍、铜、铁或它们的组合。
205.根据权利要求199至204中任一项所述的制品，其中，所述温度传感器包括非传导性层，可选地包括陶瓷。
206.根据权利要求200至205中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是基于电容的压力传感器。
207.根据权利要求200至206中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器包括：两个电极；以及位于所述两个电极之间的电绝缘材料。
208.根据权利要求207所述的制品，其中，所述电绝缘材料包括聚合物材料。
209.根据权利要求200至207中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是应变仪。
210.根据权利要求200至208中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器包括压电传感器或压阻传感器。
211.根据权利要求200至210中任一项所述的制品，其中，所述压力传感器是薄膜或者包括薄膜。
212.根据权利要求197至211中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器被配置成电子耦接至外部电路。
213.根据权利要求197至212中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器不电子耦接至所述多个分立的电极段或所述集电器域。
214.根据权利要求197至213中任一项所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器的至少一部分涂覆有电绝缘材料。
215.根据权利要求197至214中任一项所述的制品，其中，所述制品是可折叠的。
216.根据权利要求215所述的制品，其中，所述一个或更多个传感器在所述制品折叠时被定位在所述制品的折叠部分之间。
217.根据权利要求197至216中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值温度时，所述电极段中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再电子耦接至所述集电器总线。
218.根据权利要求217所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的增加。
219.根据权利要求217所述的制品，其中，所述基底的热诱导的体积的变化是所述基底的体积的减小。
220.根据权利要求197至219中任一项所述的制品，其中，所述基底在所述阈值温度下具有负的热膨胀系数。
221.根据权利要求197至220中任一项所述的制品，其中，所述基底包括热收缩膜。
222.根据权利要求197至221中任一项所述的制品，其中，所述基底包括聚乙烯醇。
223.根据权利要求197至222中任一项所述的制品，其中，所述电极段包括锂金属和/或锂合金作为所述电极活性材料。
224.根据权利要求217至223中任一项所述的制品，其中，所述集电器域还包括多个集电器段，每个集电器段电子耦接至电极段，其中，针对所述集电器段中的每一个，所述集电器段经由至少一个集电器桥电子耦接至所述集电器总线。
225.根据权利要求224所述的制品，其中，针对每个分立的电极段，所述分立的电极段经由至少一个集电器段电子耦接至所述集电器总线。
226.根据权利要求224至225中任一项所述的制品，其中，针对每个集电器段，所述集电器段至少部分地设置在所述基底与所述集电器段电子耦接至的所述电极段之间。
227.根据权利要求224至226中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到所述阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段耦接至所述集电器总线。
228.根据权利要求224至227中任一项所述的制品，其中，在所述制品的温度达到所述阈值温度时，所述集电器桥中的至少一个经受极限拉伸故障，使得所述集电器桥中的至少一个至少部分地由于所述基底的热诱导的体积的变化而不再将与该集电器桥相关联的所述集电器段电子耦接至所述集电器总线。
229.根据权利要求224至228中任一项所述的制品，其中，所述基底的热膨胀系数大于所述至少一个集电器桥的热膨胀系数。
230.根据权利要求224至229中任一项所述的制品，其中，所述制品被配置成使得：在所述制品的温度达到阈值电流时，所述集电器桥中的至少一个机械地变形，使得耦接至该集电器桥的集电器段不再电子耦接至所述集电器总线。
231.根据权利要求217至230中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有大于或等于50℃的值。
232.根据权利要求217至231中任一项所述的制品，其中，所述阈值温度具有小于或等于150℃的值。
233.根据权利要求230至232中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有大于或等于10A的值。
234.根据权利要求230至233中任一项所述的制品，其中，所述阈值电流具有小于或等于120A的值。
235.根据权利要求224至234中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线的厚度为所述集电器桥中的至少一个的厚度的至少3倍大。
236.根据权利要求224至235中任一项所述的制品，其中，所述集电器总线和所述多个集电器段是一体化结构的一部分。
237.根据权利要求224至227中任一项所述的制品，其中，所述至少一个集电器桥和所述基底具有大于或等于10℃且小于或等于100℃的热膨胀差，其中，所述热膨胀差表示为：
其中，A1是所述至少一个集电器桥的面积，A2是所述基底的面积，a1是所述至少一个集电器桥的线性膨胀系数，a2是所述基底的线性膨胀系数，E1是所述至少一个集电器桥的弹性模量，E2是所述基底的弹性模量，并且σult，1是所述至少一个集电器桥的极限拉伸强度。
238.根据权利要求197至237中任一项所述的制品，还包括与所述基底相邻的加热器。
239.根据权利要求238所述的制品，其中，所述加热器紧邻所述基底。
240.根据权利要求238至239中任一项所述的制品，其中，所述加热器被配置成由所述一个或更多个传感器致动。
241.一种方法，包括：
使用作为电化学装置的一部分的加热器加热所述电化学装置的至少一部分，所述电化学装置包括：
基底，
与所述基底相邻的多个分立的电极段，所述电极段包括电极活性材料，以及
集电器域，包括集电器总线，所述集电器总线电子耦接至所述分立的电极段。
242.根据权利要求241所述的方法，其中，所述加热器与所述基底相邻。
243.根据权利要求241至242中任一项所述的方法，其中，所述加热器紧邻所述基底。
244.根据权利要求241至243中任一项所述的方法，其中，所述加热步骤至少部分地响应于来自一个或更多个传感器的信号而启动。
245.根据权利要求244所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器是所述电化学装置的一部分。
246.根据权利要求244至245中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器与所述基底相邻。
247.根据权利要求244至246中任一项所述的方法，其中，所述加热器和/或所述一个或更多个传感器包括薄膜。
248.一种方法，包括：
至少部分地基于来自作为所述电化学装置的一部分的传感器的信号来检测电化学装置的状况，所述电化学装置包括：
基底，
与所述基底相邻的多个分立的电极段，所述电极段包括电极活性材料，以及
集电器域，包括集电器总线，所述集电器总线电子耦接至所述分立的电极段。
249.根据权利要求248所述的方法，其中，所述传感器中的至少一个是温度传感器，并且所述状况是温度。
250.根据权利要求248所述的方法，其中，所述传感器中的至少一个是压力传感器，并且所述状况是压力。
251.根据权利要求248至250中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器与所述基底相邻。
252.根据权利要求248至251中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器紧邻所述基底。
253.根据权利要求248至252中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个传感器包括薄膜。
254.根据权利要求248至253中任一项所述的方法，还包括：至少部分地基于响应于来自检测步骤的信号来致动作为所述电化学装置的一部分的加热器，并且所述加热器被配置成加热所述电化学装置的至少一部分。
255.根据权利要求254所述的方法，其中，所述加热器与所述基底相邻。
256.根据权利要求254至255中任一项所述的方法，其中，所述加热器紧邻所述基底。
257.根据权利要求254至256中任一项所述的方法，其中，所述加热器包括薄膜。
258.一种电化学装置，包括：
根据权利要求159至240中任一项所述的制品；
第二电极，包括电极活性材料，所述第二电极具有与所述多个分立的电极段的极性相反的极性；
在所述制品与所述第二电极之间的隔离件；以及
电子耦接至所述第二电极的第二集电器。
259.根据权利要求258所述的电化学装置，其中，所述电化学装置是可折叠的。
260.一种电化学装置，包括：
第一阳极部分，包括第一阳极活性表面部分；
第二阳极部分，包括第二阳极活性表面部分，所述第二阳极活性表面部分面向所述第一阳极活性表面部分；
第三阳极部分，包括第三阳极活性表面部分，所述第三阳极活性表面部分背对所述第一阳极活性表面部分和所述第二阳极活性表面部分两者。
第四阳极部分，包括第四阳极活性表面部分，所述第四阳极活性表面部分面向所述第一阳极活性表面部分和所述第三阳极活性表面部分两者，其中，所述第三阳极部分至少部分地定位在所述第一阳极部分与所述第四阳极部分之间；
第一阴极部分，包括面向所述第一阳极活性表面部分的第一阴极活性表面部分；
第二阴极部分，包括面向所述第二阳极活性表面部分的第二阴极活性表面部分；
第三阴极部分，包括面向所述第三阳极活性表面部分的第三阴极活性表面部分；
第四阴极部分，包括面向所述第四阳极活性表面部分的第四阴极活性表面部分；以及
隔离件，被布置成使得：
所述隔离件的第一部分在所述第一阳极部分与所述第一阴极部分之间，
所述隔离件的第二部分在所述第二阳极部分与所述第二阴极部分之间，
所述隔离件的第三部分在所述第三阳极部分与所述第三阴极部分之间，并且
所述隔离件的第四部分在所述第四阳极部分与所述第四阴极部分之间；
其中，所述电化学装置被构造和布置成：在所述装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于所述第一阳极活性表面部分的分量的各向异性力。
261.一种电化学装置，包括：
多个阳极部分、多个阴极部分和蛇形隔离件，所述电化学装置包括按列出的顺序布置的以下部分：
第一阳极部分，包括第一阳极活性表面部分；
第一隔离件部分；
第一阴极部分，包括第一阴极活性表面部分；
第二阴极部分，包括第二阴极活性表面部分；
第二隔离件部分；
第二阳极部分，包括第二阳极活性表面部分；
第三阳极部分，包括第三阳极活性表面部分；
第三隔离件部分；
第三阴极部分，包括第三阴极活性表面部分；
第四阴极部分，包括第四阴极活性表面部分；
第四隔离件部分；以及
第四阳极部分，包括第四阳极活性表面部分；
其中，所述电化学装置被构造和布置成在所述装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于所述第一阳极活性表面部分的分量的各向异性力。
262.一种电化学装置，包括：
第一阳极部分，包括第一阳极活性表面部分；
第二阳极部分，包括第二阳极活性表面部分，所述第二阳极活性表面部分面向所述第一阳极活性表面部分；
第三阳极部分，包括第三阳极活性表面部分，所述第三阳极活性表面部分背对所述第一阳极活性表面部分和所述第二阳极活性表面部分两者；
第四阳极部分，包括第四阳极活性表面部分，所述第四阳极活性表面部分面向所述第一阳极活性表面部分和所述第三阳极活性表面部分两者，其中，所述第三阳极部分至少部分地定位在所述第一阳极部分与所述第四阳极部分之间；
第一阴极部分，包括面向所述第一阳极活性表面部分的第一阴极活性表面部分；
第二阴极部分，包括面向所述第二阳极活性表面部分的第二阴极活性表面部分；
第三阴极部分，包括面向所述第三阳极活性表面部分的第三阴极活性表面部分；
第四阴极部分，包括面向所述第四阳极活性表面部分的第四阴极活性表面部分；以及
隔离件，被布置成使得：
所述隔离件的第一部分在所述第一阳极部分与所述第一阴极部分之间，
所述隔离件的第二部分在所述第二阳极部分与所述第二阴极部分之间，
所述隔离件的第三部分在所述第三阳极部分与所述第三阴极部分之间，并且
所述隔离件的第四部分在所述第四阳极部分与所述第四阴极部分之间；
其中，所述电化学装置包括由所述电化学装置的所有阴极活性表面的周界之和限定的累积阴极活性表面周界，并且所述累积阴极活性表面周界的至少60％与阳极活性表面交叠。
263.一种电化学装置，包括：
多个阳极部分、多个阴极部分和蛇形隔离件，所述电化学装置包括按列出的顺序布置的以下部分：
第一阳极部分，包括第一阳极活性表面部分；
第一隔离件部分；
第一阴极部分，包括第一阴极活性表面部分；
第二阴极部分，包括第二阴极活性表面部分；
第二隔离件部分；
第二阳极部分，包括第二阳极活性表面部分；
第三阳极部分，包括第三阳极活性表面部分；
第三隔离件部分；
第三阴极部分，包括第三阴极活性表面部分；
第四阴极部分，包括第四阴极活性表面部分；
第四隔离件部分；以及
第四阳极部分，包括第四阳极活性表面部分；
其中，所述电化学装置包括由所述电化学装置的所有阴极活性表面的周界之和限定的累积阴极活性表面周界，并且所述累积阴极活性表面周界的至少60％与阳极活性表面交叠。
264.根据权利要求260至263中任一项所述的电化学装置，其中，所述第一阳极部分、所述第二阳极部分、所述第三阳极部分和所述第四阳极部分中的每一个是分立的。
265.根据权利要求260至263中任一项所述的电化学装置，其中，所述第一阳极部分、所述第二阳极部分、所述第三阳极部分和所述第四阳极部分是连续阳极的一部分。
266.根据权利要求260至265中任一项所述的电化学装置，其中，所述第一阴极部分、所述第二阴极部分、所述第三阴极部分和所述第四阴极部分中的每一个是分立的。
267.根据权利要求260至265中任一项所述的电化学装置，其中，所述第一阴极部分、所述第二阴极部分、所述第三阴极部分和所述第四阴极部分是连续阴极的一部分。
268.根据权利要求260至267中任一项所述的电化学装置，其中，所述第一阴极部分形成双面阴极的第一面的至少一部分，并且所述第二阴极部分形成所述双面阴极的第二面的至少一部分。
269.根据权利要求260至268中任一项所述的电化学装置，包括电子耦接至所述第一阳极部分、所述第二阳极部分、所述第三阳极部分和所述第四阳极部分中的每一个的阳极集电器。
270.根据权利要求260至269中任一项所述的电化学装置，包括电子耦接至所述第一阴极部分、所述第二阴极部分、所述第三阴极部分和所述第四阴极部分中的每一个的阴极集电器。
271.根据权利要求260至269中任一项所述的电化学装置，包括：电子耦接至所述第一阴极部分的第一阴极集电器；以及电子耦接至所述第三阴极部分的第二阴极集电器。
272.根据权利要求260至271中任一项所述的电化学装置，包括与所述第一阳极部分、所述第二阳极部分、所述第三阳极部分和所述第四阳极部分中的每一个相邻的基底。
273.根据权利要求260至272中任一项所述的电化学装置，包括：在所述第一阴极部分与所述第二阴极部分之间的第一阴极集电器部分；以及在所述第三阴极部分与所述第四阴极部分之间的第二阴极集电器部分。
274.根据权利要求273所述的电化学装置，其中，所述第一阴极集电器部分和所述第二阴极集电器部分是分立的。
275.根据权利要求273所述的电化学装置，其中，所述第一阴极集电器部分和所述第二阴极集电器部分是连续阴极集电器的一部分。
276.根据权利要求260至275中任一项所述的电化学装置，包括在所述第二阳极部分与所述第三阳极部分之间的基底部分。
277.根据权利要求260至276中任一项所述的电化学装置，其中，所述第一阳极部分、所述第二阳极部分、所述第三阳极部分和所述第四阳极部分中的每一个包括锂和/或锂合金作为阳极活性材料。
278.根据权利要求260至261和264至277中任一项所述的电化学装置，其中，所述电化学装置包括由所述电化学装置的所有阴极活性表面的周界之和限定的累积阴极活性表面周界，并且所述累积阴极活性表面周界的至少60％与阳极活性表面交叠。
279.根据权利要求262至278中任一项所述的电化学装置，其中，所述电化学装置被构造和布置成在所述装置的充电和/或放电期间的至少一个时间段内施加具有垂直于所述第一阳极活性表面的分量的各向异性力。
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