CN117561626A - 用于为电化学电池外壳提供保护的间隔件以及其系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种二次电池包含安置在约束件内的电极组合件。所述电极组合件包括单位电池单元群，所述单位电池单元包括在堆叠次序中的电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层。所述单位电池单元群的子集包含位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间的延伸的间隔件成员。所述间隔件成员中的一个间隔件成员在横向方向上与另一个延伸的间隔件成员间隔开，所述对电极层的对电极活性材料的至少一部分位于所述间隔件成员之间，使得所述对电极活性材料的所述部分和所述间隔件成员位于由x轴和z轴限定的公共平面中，其中所述延伸的间隔件成员中的每个延伸的间隔件成员在x轴方向上延伸距离SD超过所述约束件的x轴边缘。
Description
技术领域
本公开的领域总体上涉及能量储存技术，如电池技术。更具体地，本公开的领域涉及用于为电池外壳提供保护的间隔件、系统以及其方法。
背景技术
基于锂的二次电池由于其相对较高的能量密度、功率和储存寿命而成为理想的能源。锂二次电池的实例包含非水性电池，如锂离子电池和锂聚合物电池。
已知的能量储存装置，如电池、燃料电池和电化学电容器，通常具有二维层状结构，如平面或螺旋缠绕(即，果冻卷)层压结构，其中每个层压板的表面积大约等于其几何覆盖区(忽略孔隙率和表面粗糙度)。
与层状二次电池相比，三维二次电池可以提供增加的容量和寿命。然而，此类三维二次电池的生产提出了制造和成本挑战。
在一些二次电池的制造工艺期间，外壳被置于内部组件之上。在一些情况下，外壳与内部组件的边缘接触，导致外壳磨损或破裂，这可能降低电池的性能，或者在最坏的情况下导致电池故障或短路情况。因此，期望生产二次电池，同时解决现有技术中的问题。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种用于在充电状态与放电状态之间循环的二次电池。所述电池包括约束件和安置在所述约束件内的电极组合件，其中所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述电极组合件包括单位电池单元群，所述单位电池单元包括在纵向方向上在堆叠次序中的电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料，所述单位电池单元群的子集进一步包括一对延伸的间隔件成员，所述一对延伸的间隔件成员在所述堆叠次序中位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述间隔件成员中的一个间隔件成员在横向方向上与另一个延伸的间隔件成员间隔开，所述对电极层的所述对电极活性材料的至少一部分位于所述间隔件成员之间，使得所述对电极活性材料的所述部分和所述间隔件成员位于由所述x轴和所述z轴限定的公共平面中，其中所述延伸的间隔件成员中的每个延伸的间隔件成员在x轴方向上延伸距离SD超过所述约束件的x轴边缘。
在另一个实施例中，公开了一种制造与二次电池一起使用的电池组合件的方法。所述电池组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴。所述方法包括：通过在纵向方向上连续堆叠电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层来制备单位电池单元，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及将延伸的间隔件成员群置于所述堆叠次序中位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开，所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述单位电池单元的x轴范围大距离SD。
在又另一个实施例中，一种用于二次电池的电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴。所述电极组合件包括：单位电池单元，所述单位电池单元包括在纵向方向上连续的电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及延伸的间隔件成员群，所述延伸的间隔件成员群位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在所述y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开，所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述单位电池单元的x轴范围大距离SD。
在仍另一个实施例中，公开了一种制造用于二次电池的电极组合件的方法。所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴。所述方法包括：通过在纵向方向上连续堆叠电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层来制备单位电池单元，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及将延伸的间隔件成员群置于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开；将所述单位电池单元置于约束件内，使得所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述约束件的x轴范围大距离SD。
附图说明
图1为根据本公开的在应用外壳之前，具有剖面部分的电池组合件的一个合适实施例的正面透视图。
图2A为从图1的不具有延伸的间隔件的电极组合件的截面线D-D截取的截面视图。
图2B和2C各自为根据本公开的实施例的从图1的具有延伸的间隔件的电极组合件的截面线D-D截取的截面视图。
图3为根据本公开的约束件内的电池组合件的放大局部透视图。
图4A为不具有延伸的间隔件的电池组合件的局部视图。
图4B为根据本公开的实施例的包含延伸的间隔件的电池组合件的局部视图。
图5为部分地置于电池外壳内的电池组合件的透视图。
图6为包含电池外壳的第二覆盖件的图5的电池组合件的透视图。
图7为密封在电池外壳内后的完整电池的正面视图。
图8为根据本公开的实施例的间隔件成员的透视图。
图9为根据本公开的实施例的制备包含延伸的间隔件成员的电池组合件的方法的示意图。
定义
如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则“一个/一种(a/an)”和“所述(the)”(即，单数形式)是指复数指示物。例如，在一个实例中，对“电极”的引用包含单个电极和多个类似的电极两者。
如本文所使用的，“约(about)”和“大约(approximately)”是指所述值的正或负10％、5％或1％。例如，在一个实例中，约250μm将包含225μm至275μm。进一步举例来说，在一个实例中，约1,000μm将包含900μm至1,100μm。除非另外指示，否则在说明书和权利要求中使用的表示数量(例如，测量值等)等的所有数字应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则在以下说明书及所附专利申请中所阐述的数字参数为近似值。每个数值参数至少应该根据所报告的有效数字的数量并通过应用常规的舍入技术来解释。
如本文在二次电池的上下文中使用的，“阳极”是指二次电池中的负电极。
如本文所使用的，“阳极材料”或“阳极活性”意指适于用作二次电池的负电极的材料。
如本文在二次电池的上下文中使用的，“阴极”是指二次电池中的正电极。
如本文所使用的，“阴极材料”或“阴极活性”意指适于用作二次电池的正电极的材料。
“转化化学活性材料”或“转化化学材料”是指在二次电池的充电和放电循环期间经历化学反应的材料。
除非上下文另有明确指示，如本文所使用的，“对电极”可以指二次电池的负电极或正电极(阳极或阴极)，与电极相对。
如本文在二次电池在充电状态与放电状态之间循环的上下文中使用的，“循环”是指对电池进行充电和/或放电，以在循环中将电池从充电或放电状态的第一状态移动到与第一状态相反的第二状态(即，如果第一状态放电则为充电状态，或者如果第一状态充电则为放电状态)，然后将电池移动回第一状态以完成循环。例如，二次电池在充电状态与放电状态之间的单个循环可以包含如在充电循环中将电池从放电状态充电至充电状态，并且然后放电返回至放电状态以完成循环。单个循环还可以包含如在放电循环中将电池从充电状态放电至放电状态，并且然后充电回至充电状态以完成循环。
如本文所使用的，“电化学活性材料”意指阳极活性或阴极活性材料。
除非上下文另有明确指示，如本文所使用的，“电极”可以指二次电池的负电极或正电极(阳极或阴极)。
如本文所使用的，“电极集电器层”可以指阳极(例如负)集电器层或阴极(例如，正)集电器层。
除非上下文另有明确指示，否则如本文所使用的“电极材料”可以指阳极材料或阴极材料。
除非上下文另有明确指示，如本文所使用的，“电极结构”可以指适于用于电池的阳极结构(例如，负电极结构)或阴极结构(例如，正电极结构)。
如本文所使用的，“纵轴”、“横轴”和“竖直轴”是指相互垂直的轴(即，各自彼此正交)。例如，如本文所使用的“纵轴”、“横轴”和“竖直轴”类似于用于定义三维方位或定向的笛卡尔坐标系。因此，对本文所公开的主题的元素的描述不限于用于描述元素的三维定向的一个或多个特定轴。换句话说，当提及所公开主题的三维方位时，轴可以互换。“弱化区域”是指网状物的一部分，所述部分经历了如刻痕、切割、穿孔等加工操作，使得弱化区域的局部断裂强度低于非弱化区域的断裂强度。
具体实施方式
本申请要求于2021年6月15日提交的美国临时专利申请第63/210,773号的优先权，所述美国临时专利申请特此通过引用整体并入。
本公开的实施方案涉及用于电池如二次电池的组件的保护层，用于减少组件损坏的发生，以维持电池的功能性、安全性和/或输出。
参考图1描述了电池组合件的一个合适的实施例，所述电池组合件通常以100指示。如图1所展示的，电池组合件100包含相邻的电极子单元102群。每个电极子单元102分别在X轴、Y轴和Z轴上具有尺寸。X轴、Y轴和Z轴相互垂直，类似于笛卡尔坐标系。如本文所使用的，每个电极子单元102在Z轴上的尺寸可以被称为“高度”，在X轴上的尺寸可以被称为“长度”，并且在Y轴上的尺寸可以被称为“宽度”。每个电极子单元102包括至少一个阳极活性材料层104和至少一个阴极活性材料层106。阳极活性材料层104和阴极活性材料层106通过隔膜层108彼此电隔离。应当理解，在本公开的合适实施例中，可以使用任何数量的电极子单元102，如单个电池组合件100中的1至200或更多个子单元。
仍然参考图1，电池组合件100包含汇流排110和112，所述汇流排通过电极极耳114分别与每个电极子单元102的阳极活性层104和阴极活性层106电接触。因此，图1中看到的汇流排110可以被称为阳极汇流排，并且汇流排112可以被称为阴极汇流排。在一个实施例中，可以在电池组合件100的一个或两个X-Y表面上施加约束件116。在图1所示的实施例中，一旦电池组合件100已经完全组装，约束件116包含穿孔118群以促进电解质溶液的分布或流动。
在一个实施例中，阳极活性层104和阴极活性层106中的每一个可以是多层材料，包含例如电极集电器层(即，阳极集电器层或阴极集电器层)，以及在其至少一个主表面上的电化学活性材料层(即，阳极活性材料层或阴极活性材料层)，并且在其它实施例中，阳极活性层和阴极活性层中的一个或多个可以是单一适当材料层。
参考图2A-2C，描述了电极子单元102的单独层。对于每个电极子单元102，在一些实施例中，隔膜层是离子可渗透的聚合物编织材料，适于用作二次电池中的隔膜。在图2A中示出了可以包括一个或多个子单元102的单位电池单元200的一个实施例的横截面视图。在此实施例中，电极单位电池单元200包括位于中心的阳极集电器层206、阳极活性材料层104、隔膜108、阴极活性材料层106和堆叠形式的阴极集电器层210。在替代性实施例中，阴极活性材料层106和阳极活性材料层104的位置可以互换，使得阴极活性材料层106朝向中心，并且阳极活性材料层位于阴极活性材料层106的远侧。在一个实施例中，在图2A的图示中，从右到左，单位电池单元200A包含位于堆叠序列中的阴极集电器210、阴极活性材料层106、隔膜108、阳极活性材料层104和阳极集电器206。在替代性实施例中，单位电池单元200B包含位于堆叠序列中(在图2A的图示中从左到右)的隔膜108、第一层阴极活性材料层106、阴极集电器210、第二层阴极活性材料层106、隔膜108、第一层阳极活性材料层104、阳极集电器206、第二层阳极活性材料层104和隔膜108。
在一个实施例中，阳极集电器层206可以包括导电金属，如铜、铜合金或任何其它适合作为阳极集电器层的材料。阳极活性材料层104可以形成为阳极集电器层206的第一表面上的第一层和阳极集电器层206的第二相对表面上的第二层。在另一个实施例中，阳极集电器层206和阳极活性材料层104可以混合。第一表面和第二相对表面可以被称为层的主表面，或者前表面和后表面。如本文所使用的，主表面是指由材料在X轴方向上的长度(图2A中未示出)和材料在Z轴方向上的高度所形成的平面所限定的表面。
在一个实施例中，阳极活性材料层104的厚度可以各自为至少约10um。例如，在一个实施例中，阳极活性材料层104在Y轴方向上的宽度将(各自)为至少约40um。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阳极活性材料层的宽度将(各自)为至少约80um。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阳极活性材料层104的宽度将各自为至少约120um。然而，典型地，阳极活性材料层104的宽度将各自小于约60um或甚至小于约30um。如本文所使用的，术语厚度和宽度可以互换使用，表示Y轴方向上的测量值。
一般来说，负电极活性材料(例如，阳极活性材料)可以选自由以下组成的组：(a)硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)、锌(Zn)、铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、钴(Co)和镉(Cd)；(b)Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd与其它元素的合金或金属间化合物；(c)Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V或Cd的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物和碲化物，以及其混合物、复合材料或含锂复合材料；(d)Sn的盐和氢氧化物；(e)钛酸锂、锰酸锂、铝酸锂、含锂氧化钛、锂过渡金属氧化物、ZnCo2O4；(f)石墨和碳颗粒；(g)金属锂；以及(h)其组合。
示例性阳极活性材料包含碳材料，如石墨和软或硬碳，或石墨烯(例如，单壁或多壁碳纳米管)，或能够嵌入锂或与锂形成合金的一系列金属、半金属、合金、氧化物、氮化物和化合物中的任何一种。能够构成阳极材料的金属或半金属的具体实例包含石墨、锡、铅、镁、铝、硼、镓、硅、Si/C复合材料、Si/石墨共混物、氧化硅(SiOx)、多孔Si、金属间Si合金、铟、锆、锗、铋、镉、锑、银、锌、砷、铪、钇、锂、钠、石墨、碳、钛酸锂、钯以及其混合物。在一个示例性实施例中，阳极活性材料包括铝、锡或硅，或其氧化物、其氮化物、其氟化物，或其其它合金。在另一个示例性实施例中，阳极活性材料包括硅或其合金或氧化物。
在一个实施例中，阳极活性材料被微结构化以提供显著的空隙体积分数，从而在充电和放电过程期间当锂离子(或其它载体离子)被掺入到或离开负电极活性材料时适应体积膨胀和收缩。一般来说，阳极活性材料层104中的每个阳极活性材料层的空隙体积分数为至少0.1。然而，典型地，阳极活性材料层中的每个阳极活性材料层的空隙体积分数不大于0.8。例如，在一个实施例中，阳极活性材料层104中的每个阳极活性材料层的空隙体积分数为约0.15至约0.75。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极活性材料层104(中的每个阳极活性材料层)的空隙体积分数为约0.2至约0.7。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极活性材料层104中的每个阳极活性材料层的空隙体积分数为约0.25至约0.6。
根据微结构化阳极活性材料的组成和其形成方法，微结构化阳极活性材料可以包括大孔、微孔或中孔材料层或其组合，如微孔和中孔的组合，或中孔和大孔的组合。微孔材料的典型特征在于孔尺寸小于10nm、壁尺寸小于10nm、孔深度为1-50微米并且孔形态通常以“海绵状”和不规则外观、不光滑的壁和分支孔为特征。中孔材料的典型特征在于孔尺寸为10-50nm，壁尺寸为10-50nm，孔深度为1-100微米，并且孔形态通常以轮廓分明的分支孔或树枝状孔为特征。大孔材料的典型特征是孔尺寸大于50nm，壁尺寸大于50nm，孔深度为1-500微米，并且孔形态可以是各种各样的，直的、分支的或树枝状的和壁光滑的或粗糙的。另外，空隙体积可以包括开放空隙或封闭空隙，或其组合。在一个实施例中，空隙体积包括开放空隙，即负电极活性材料含有在负电极活性材料的侧表面处具有开口的空隙，锂离子(或其它载体离子)可以通过所述开口进入或离开阳极活性材料；例如，锂离子可以在离开阴极活性材料后通过空隙开口进入阳极活性材料。在另一个实施例中，空隙体积包括封闭空隙，也就是说，阳极活性材料含有被阳极活性材料包封的空隙。一般来说，开放空隙可以为载体离子提供更大的界面表面积，而封闭空隙倾向于对固体电解质界面不太敏感，同时每个空隙在载体离子进入时为阳极活性材料的膨胀提供空间。因此，在某些实施例中，优选的是，阳极活性材料包括开放空隙和封闭空隙的组合。
在一个实施例中，阳极活性材料包括多孔铝、锡或硅或其合金、氧化物或氮化物。多孔硅层可以例如通过阳极氧化、通过刻蚀(例如，通过在单晶硅表面上沉积贵金属如金、铂、银或金/钯，并用氢氟酸和过氧化氢的混合物刻蚀表面)，或通过本领域已知的其它方法如图案化化学刻蚀来形成。另外，多孔阳极活性材料的孔隙率分数通常为至少约0.1但小于0.8，并且其厚度为约1至约100微米。例如，在一个实施例中，阳极活性材料包括多孔硅，其厚度为约5至约100微米，并且其孔隙率分数为约0.15至约0.75。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极活性材料包括多孔硅，其厚度为约10至约80微米，并且其孔隙率分数为约0.15至约0.7。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阳极活性材料包括多孔硅，其厚度为约20至约50微米，并且其孔隙率分数为约0.25至约0.6。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极活性材料包括多孔硅合金(如硅化镍)，其厚度为约5至约100微米，并且其孔隙率分数为约0.15至约0.75。
在另一个实施例中，阳极活性材料包括铝、锡或硅或其合金的纤维。单独纤维的直径(厚度尺寸)可以为约5nm至约10,000nm，并且长度通常对应于阳极活性材料的厚度。硅纤维(纳米线)可以通过例如化学气相沉积或本领域已知的其它技术，如气液固(VLS)生长和固液固(SLS)生长形成。另外，阳极活性材料的孔隙率分数通常为至少约0.1但小于0.8，并且其厚度为约1至约200微米。例如，在一个实施例中，阳极活性材料包括硅纳米线，其厚度为约5至约100微米，并且其孔隙率分数为约0.15至约0.75。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极活性材料包括硅纳米线，其厚度为约10至约80微米，并且其孔隙率分数为约0.15至约0.7。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阳极活性材料包括硅纳米线，其厚度为约20至约50微米，并且其孔隙率分数为约0.25至约0.6。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极活性材料包括硅合金(如硅化镍)的纳米线，其厚度为约5至约100微米，并且其孔隙率分数为约0.15至约0.75。
在又其它实施例中，负电极(即，取决于上下文的电极或对电极)或阳极活性材料层104涂覆有颗粒锂材料，所述颗粒锂材料选自由以下组成的组：稳定的锂金属颗粒，例如碳酸锂稳定的锂金属粉末、硅酸锂稳定的锂金属粉末或其它稳定的锂金属粉末或油墨源。可以通过将锂颗粒材料以约0.05至5mg/cm2，例如约0.1至4mg/cm2，或甚至约0.5至3mg/cm2的加载量喷涂、加载或以其它方式安置到负电极活性材料层上，将颗粒锂材料施加在阳极活性材料层104(例如，负电极)上。锂颗粒材料的平均粒度(D50)可以为5至200μm，例如约10至100μm、20至80μm或甚至约30至50μm。平均粒度(D50)可以定义为对应于累积的基于体积的粒度分布曲线中的50％的粒度。平均粒度(D50)可以例如使用激光衍射法来测量。
一般来说，阳极集电器206的电导率将为至少约103西门子/cm。例如，在一个此类实施例中，阳极集电器的电导率将为至少约104西门子/cm。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阳极集电器的电导率将为至少约105西门子/cm。适于用作阳极集电器206的示例性导电材料包含金属，如铜、镍、钴、钛和钨和其合金。
再次参考图2A-2C，在另一个合适的实施例中，单位电池单元200包含一个或多个阴极集电器层210和一个或多个阴极活性材料层106。阴极材料的阴极集电器层210可以包括铝、铝合金、钛或任何其它适于用作阴极集电器层210的材料。阴极活性材料层106可以形成为阴极集电器层210的第一表面上的第一层和阴极集电器层210的第二相对表面上的第二层。阴极活性材料层106可以涂覆在阴极集电器层210的一侧或两侧上。类似地，阴极活性材料层106可以涂覆在阴极集电器层210的一个或两个主表面上。在另一个实施例中，阴极集电器层210可以与阴极活性材料层106混合。
在一个实施例中，阴极活性材料层106的厚度将各自为至少约20um。例如，在一个实施例中，阴极活性材料层106的厚度将各自为至少约40um。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阴极活性材料层的厚度将各自为至少约60um。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阴极活性材料层的厚度将各自为至少约100um。然而，典型地，阴极活性材料层的厚度将各自小于约90um或甚至小于约70um。
在一个实施例中，正电极(例如，阴极)材料可以包括或可以为嵌入型化学活性材料、转化化学活性材料或其组合。
在本公开中有用的示例性转化化学材料包含但不限于S(或锂化状态的Li2S)、LiF、Fe、Cu、Ni、FeF2、FeOdF3.2d、FeF3、CoF3、CoF2、CuF2、NiF2等，其中0≤d≤0.5。
示例性阴极活性材料还包含多种嵌入型阴极活性材料中的任一种。例如，对于锂离子电池，阴极活性材料可以包括选自以下的阴极活性材料：可以选择性地使用的过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属氮化物、锂过渡金属氧化物、锂过渡金属硫化物和锂过渡金属氮化物。这些过渡金属氧化物、过渡金属硫化物和过渡金属氮化物的过渡金属元素可以包含具有d-壳或f-壳的金属元素。此类金属元素的具体实例为Sc、Y、镧系元素、锕系元素、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pb、Pt、Cu、Ag和Au。另外的阴极活性材料包含LiCoO2、LiNi0.5Mn1.5O4、Li(NixCoyAlz)O2、LiFePO4、Li2MnO4、V2O5、氧硫化钼、磷酸盐、硅酸盐、钒酸盐、硫、硫化合物、氧(空气)、Li(NixMnyCoz)O2以及其组合。
一般来说，阴极集电器的电导率将为至少约103西门子/cm。例如，在一个此类实施例中，阴极集电器210的电导率将为至少约104西门子/cm。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阴极集电器210的电导率将为至少约105西门子/cm。示例性阴极集电器包含金属，如铝、镍、钴、钛和钨以及其合金。
再次参考图2A-2C，在一个实施例中，电绝缘隔膜层108适于将阳极活性材料层104的每个成员与阴极活性材料层106的每个成员电绝缘。电绝缘隔膜层108将典型地包含可以渗透非水性电解质的微孔隔膜材料；例如，在一个实施例中，微孔隔膜材料包含直径为至少更典型地在约/>范围内，并且孔隙率在约25％至约75％的范围内，更典型地在约35-55％范围内的孔。
在一个实施例中，电绝缘隔膜材料层108的厚度将各自为至少约4um。例如，在一个实施例中，电绝缘隔膜材料层108的厚度将各自为至少约8um。进一步举例来说，在一个此类实施例中，电绝缘隔膜材料层的厚度将各自为至少约12um。进一步举例来说，在一个此类实施例中，电绝缘隔膜材料层108的厚度将各自为至少约15um。然而，典型地，电绝缘隔膜材料层108的厚度将各自小于约12um或甚至小于约10um。
一般来说，用于隔膜层108的隔膜材料可以选自具有在单位电池单元的正极与负极活性材料之间传导载体离子的能力的多种隔膜材料。例如，隔膜材料可以包括微孔隔膜材料，其可以渗透有液体、非水性电解质。可替代地，隔膜材料可以包括能够在单位电池单元的正电极与负电极之间传导载体离子的凝胶或固体电解质。
在一个实施例中，隔膜材料可以包括基于聚合物的电解质。示例性聚合物电解质包含基于PEO的聚合物电解质、聚合物-陶瓷复合电解质、聚合物-陶瓷复合电解质和聚合物-陶瓷复合电解质。
在另一个实施例中，隔膜材料可以包括基于氧化物的电解质。示例性基于氧化物的电解质包含钛酸镧锂(Li0.34La0.56TiO3)、掺杂Al的锆酸镧锂(Li6.24La3Zr2Al0.24O11.98)、掺杂Ta的锆酸镧锂(Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12)和磷酸铝钛锂(Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3)。
在另一个实施例中，隔膜材料可以包括固体电解质。示例性固体电解质包含基于硫化物的电解质，如锂锡磷硫化物(Li10SnP2S12)、锂磷硫化物(β-Li3PS4)和锂磷硫氯化物碘化物(Li6PS5Cl0.9I0.1)。
在一个实施例中，隔膜材料包括微孔隔膜材料，所述微孔隔膜材料包括颗粒材料和粘合剂，并且所述微孔隔膜材料的孔隙率(空隙分数)为至少约20vol.％。微孔隔膜材料的孔的直径将为至少并且典型地将落入约250至/>的范围内。微孔隔膜材料的孔隙率典型地将小于约75％。在一个实施例中，微孔隔膜材料的孔隙率(空隙分数)为至少约25vol％。在一个实施例中，微孔隔膜材料的孔隙率将为约35-55％。
用于微孔隔膜材料的粘合剂可以选自多种无机或聚合物材料。例如，在一个实施例中，粘合剂是选自由以下组成的组的有机材料：硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐和氢氧化物如氢氧化镁、氢氧化钙等。例如，在一个实施例中，粘合剂是衍生自含有偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯等的单体的含氟聚合物。在另一个实施例中，粘合剂是聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯，具有一系列不同分子量和密度中的任何分子量和密度。在另一个实施例中，粘合剂选自由以下组成的组：乙烯-二烯-丙烯三元共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚缩醛和聚乙二醇二丙烯酸酯。在另一个实施例中，粘合剂选自由以下组成的组：甲基纤维素、羧甲基纤维素、苯乙烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醚、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚环氧乙烷。在另一个实施例中，粘合剂选自由以下组成的组：丙烯酸酯、苯乙烯、环氧树脂和硅酮。在另一个实施例中，粘合剂是上述聚合物中的两种或更多种聚合物的共聚物或共混物。
微孔隔膜材料所包含的颗粒材料也可以选自多种材料。一般来说，此类材料在操作温度下具有相对较低的电子和离子电导率，并且在接触微孔隔膜材料的电池电极或集电器的操作电压下不会腐蚀。例如，在一个实施例中，颗粒材料对于载体离子(例如，锂)的电导率小于1×10-4S/cm。进一步举例来说，在一个实施例中，颗粒材料对于载体离子的电导率小于1×10-5S/cm。进一步举例来说，在一个实施例中，颗粒材料对于载体离子的电导率小于1×10-6S/cm。示例性颗粒材料包含颗粒聚乙烯、聚丙烯、TiO2-聚合物复合材料、二氧化硅气凝胶、煅制二氧化硅、硅胶、二氧化硅水凝胶、二氧化硅干凝胶、硅溶胶、胶态二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化镁、高岭土、滑石、硅藻土、硅酸钙、硅酸铝、碳酸钙、碳酸镁或其组合。例如，在一个实施例中，颗粒材料包括颗粒氧化物或氮化物，如TiO2、SiO2、Al2O3、GeO2、B2O3、Bi2O3、BaO、ZnO、ZrO2、BN、Si3N4、Ge3N4。参见例如，P.Arora和J.Zhang,“电池隔膜(BatterySeparators)”《化学综述(Chemical Reviews)》2004,104,4419-4462)。在一个实施例中，颗粒材料的平均粒度将为约20nm至2微米，更典型地为200nm至1.5微米。在一个实施例中，颗粒材料的平均粒度将为约500nm至1微米。
在一个替代性实施例中，微孔隔膜材料所包含的颗粒材料可以通过如烧结、粘合、固化等技术来粘合，同时维持电解质进入所需的空隙分数，以便为电池的运行提供离子电导率。
在组装的能量储存装置中，如电池组合件100，微孔隔膜材料渗透有适于用作二次电池电解质的非水性电解质。典型地，非水性电解质包括溶解在有机溶剂和/或溶剂混合物中的锂盐和/或盐的混合物。示例性锂盐包含无机锂盐，如LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCl和LiBr；以及有机锂盐，如LiB(C6H5)4、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF3)3、LiNSO2CF3、LiNSO2CF5、LiNSO2C4F9、LiNSO2C5F11、LiNSO2C6F13和LiNSO2C7F15。用于溶解锂盐的示例性有机溶剂包含环酯、链酯、环醚和链醚。环酯的具体实例包含碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、γ-丁内酯、碳酸亚乙烯酯、2-甲基-γ-丁内酯、乙酰基-γ-丁内酯和γ-戊内酯。链酯的具体实例包含碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丁酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸丁丙酯、丙酸烷基酯、丙二酸二烷基酯和乙酸烷基酯。环醚的具体实例包含四氢呋喃、烷基四氢呋喃、二烷基四氢呋喃、烷氧基四氢呋喃、二烷氧基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、烷基-1,3-二氧戊环和1,4-二氧戊环。链醚的具体实例包含1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙醚、乙二醇二烷基醚、二甘醇二烷基醚、三甘醇二烷基醚和四甘醇二烷基醚。
在一个实施例中，微孔隔膜层108可以渗透有非水性有机电解质，所述电解质包含锂盐和高纯度有机溶剂的混合物。另外，电解质可以是使用聚合物电解质或固体电解质的聚合物。
进一步参考图1、2A-2C，在一个实施例中，汇流排110和112穿过相应电极或对电极(例如，阳极或阴极，视情况而定)集电器极耳120的汇流排开口放置，以将阳极集电器206彼此连接(在包括多个电极单位电池单元的电池中)，并且汇流排中的另一个将包括多个电极单位电池单元200的电池中的阴极集电器210彼此连接。在一个实施例中，汇流排110、112被焊接或以其它方式电耦接到集电器极耳120，在焊接之前，所述集电器极耳被分别向下折叠。在一个实施例中，汇流排110是铜汇流排，并且焊接到阳极集电器层206的阳极极耳，汇流排112是铝汇流排，并且焊接到阴极集电器层210的阴极极耳。然而，在其它实施例中，汇流排110、112可以是任何合适的导电材料，以允许电池组合件100如本文所描述起作用。可以使用激光焊机、摩擦焊接、超声波焊接或用于将汇流排110和112焊接到电极极耳120的任何合适的焊接方法来进行焊接。在一个实施例中，汇流排110和112中的每个汇流排分别与阳极和阴极的所有电极极耳120电接触。
如本文所提及，阳极群的成员至少包括阳极集电器206和阳极活性材料层104。在一些实施例中，阳极群的成员包括阳极集电器206和安置在阳极集电器206的每个主表面上的阳极活性材料层104。阳极群成员中的成员的长度将根据能量储存装置和其预期用途而变化。然而，一般来说，阳极群的成员的长度将典型地在约5mm至约500mm的范围内。例如，在一个此类实施例中，阳极群的成员的长度为约10mm至约250mm。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阳极群的成员的长度为约25mm至约100mm。
阳极群的成员的宽度(Y轴范围)也将根据能量储存装置和其预期用途而变化。然而，一般来说，阳极群的每个成员的宽度将典型地在约0.01mm至2.5mm的范围内。例如，在一个实施例中，阳极群的每个成员的宽度将在约0.025mm至约2mm的范围内。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极群的每个成员的宽度将在约0.05mm至约1mm的范围内。
阳极群的成员的高度(Z轴范围)也将根据能量储存装置和其预期用途而变化。然而，一般来说，阳极群的成员的高度将典型地在约0.05mm至约10mm的范围内。例如，在一个实施例中，阳极群的每个成员的高度将在约0.05mm至约5mm的范围内。进一步举例来说，在一个实施例中，阳极群的每个成员的高度将在约0.1mm至约1mm的范围内。根据一个实施例，阳极群的成员包含一个或多个具有第一高度的第一电极成员，以及一个或多个具有不同于第一高度的第二高度的第二电极成员。在又另一个实施例中，可以选择一个或多个第一电极成员和一个或多个第二电极成员的不同高度，以适应电极组合件的预定形状，如沿一个或多个纵轴和/或横轴具有不同高度的电极组合件形状，和/或为二次电池提供预定的性能特性。
一般来说，阳极群的成员的长度(X轴范围)基本上大于其宽度和其高度中的每一个。例如，在一个实施例中，对于阳极群的每个成员，长度与宽度和高度中的每一个的比率分别为至少5:1(即，长度与宽度的比率分别为至少5:1，并且长度与高度的比率分别为至少5:1)。进一步举例来说，在一个实施例中，长度与宽度和高度中的每一个的比率为至少10:1。进一步举例来说，在一个实施例中，长度与宽度和高度中的每一个的比率为至少15:1。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阳极群的每个成员，长度与宽度和高度中的每一个的比率为至少20:1。
在一个实施例中，阳极群的成员的高度与宽度的比率分别为至少0.4:1。例如，在一个实施例中，对于阳极群的每个成员，高度与宽度的比率将分别为至少2:1。进一步举例来说，在一个实施例中，高度与宽度的比率将分别为至少10:1。进一步举例来说，在一个实施例中，高度与宽度的比率将分别为至少20:1。然而，典型地，高度与宽度的比率通常将分别小于1,000:1。例如，在一个实施例中，高度与宽度的比率将分别小于500:1。进一步举例来说，在一个实施例中，高度与宽度的比率将分别小于100:1。进一步举例来说，在一个实施例中，高度与宽度的比率将分别小于10:1。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阳极群的每个成员，高度与宽度的比率将分别在约2:1至约100:1的范围内。
如本文所提及，阴极群的成员至少包括阴极集电器210和阳极活性材料层106。阴极群的成员的长度将根据能量储存装置和其预期用途而变化。然而，一般来说，阴极群的每个成员的长度将典型地在约5mm至约500mm的范围内。例如，在一个此类实施例中，阴极群的每个成员的长度为约10mm至约250mm。进一步举例来说，在一个此类实施例中，阴极群的每个成员的长度为约25mm至约100mm。
阴极群的成员的宽度(Y轴范围)也将根据能量储存装置和其预期用途而变化。然而，一般来说，阴极群的成员的宽度将典型地在约0.01mm至2.5mm的范围内。例如，在一个实施例中，阴极群的每个成员的宽度将在约0.025mm至约2mm的范围内。进一步举例来说，在一个实施例中，阴极群的每个成员的宽度将在约0.05mm至约1mm的范围内。
阴极群的成员的高度(Z轴范围)也将根据能量储存装置和其预期用途而变化。然而，一般来说，阴极群的成员的高度将典型地在约0.05mm至约10mm的范围内。例如，在一个实施例中，阴极群的每个成员的高度将在约0.05mm至约5mm的范围内。进一步举例来说，在一个实施例中，阴极群的每个成员的高度将在约0.1mm至约1mm的范围内。根据一个实施例，阴极群的成员包含一个或多个具有第一高度的第一阴极成员，以及一个或多个具有不同于第一高度的第二高度的第二阴极成员。在又另一个实施例中，可以选择一个或多个第一阴极成员和一个或多个第二阴极成员的不同高度，以适应电极组合件的预定形状，如沿一个或多个纵轴和/或横轴具有不同高度的电极组合件形状，和/或为二次电池提供预定的性能特性。
一般来说，阴极群的每个成员的长度(X轴范围)基本上大于其宽度，并且基本上大于其高度。例如，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，长度与宽度和高度中的每一个的比率分别为至少5:1(即，长度与宽度的比率分别为至少5:1，并且长度与高度的比率分别为至少5:1)。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，长度与宽度和高度中的每一个的比率为至少10:1。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，长度与宽度和高度中的每一个的比率为至少15:1。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，长度与宽度和高度中的每一个的比率为至少20:1。
在一个实施例中，阴极群的成员的高度与宽度的比率分别为至少0.4:1。例如，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，高度与宽度的比率将分别为至少2:1。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，高度与宽度的比率将分别为至少10:1。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，高度与宽度的比率将分别为至少20:1。然而，典型地，对于阳极群的每个成员，高度与宽度的比率将通常小于1,000:1。例如，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，高度与宽度的比率将分别小于500:1。进一步举例来说，在一个实施例中，高度与宽度的比率将分别小于100:1。进一步举例来说，在一个实施例中，高度与宽度的比率将分别小于10:1。进一步举例来说，在一个实施例中，对于阴极群的每个成员，高度与宽度的比率将分别在约2:1至约100:1的范围内。
在一个实施例中，阳极集电器206的电导率也显著大于负电极活性材料层104的电导率。应当注意，负电极活性材料层104可以与阳极活性材料层106相同或相似。例如，在一个实施例中，当施加电流以在装置中储存能量或施加负载以使装置放电时，阳极集电器206的电导率与阳极活性材料层104的电导率的比率为至少100:1。进一步举例来说，在一些实施例中，当施加电流以在装置中储存能量或施加负载以使装置放电时，阳极集电器206的电导率与阳极活性材料层104的电导率的比率为至少500:1。进一步举例来说，在一些实施例中，当施加电流以在装置中储存能量或施加负载以使装置放电时，阳极集电器206的电导率与负电极活性材料层的电导率的比率为至少1000:1。进一步举例来说，在一些实施例中，当施加电流以在装置中储存能量或施加负载以使装置放电时，阳极集电器206的电导率与阳极活性材料层104的电导率的比率为至少5000:1。进一步举例来说，在一些实施例中，当施加电流以在装置中储存能量或施加负载以使装置放电时，阳极集电器206的电导率与阳极活性材料层104的电导率的比率为至少10,000:1。
一般来说，阴极集电器层210可以包括金属，如铝、碳、铬、金、镍、NiP、钯、铂、铑、钌、硅和镍的合金、钛或其组合(参见A.H.Whitehead和M.Schreiber的“用于基于锂的电池的正电极的集电器”,《电化学学会期刊(Journal of the Electrochemical Society)》,152(11)A2105-A2113(2005))。进一步举例来说，在一个实施例中，阴极集电器层210包括金或其合金，如硅化金。进一步举例来说，在一个实施例中，阴极集电器层210包括镍或其合金，如硅化镍。
参考图2B和2C，描述了包含间隔件成员225的本公开的实施例。在2020年11月18日提交的美国专利申请第63/115,266号中公开了间隔件成员的另外的描述，所述美国专利申请的完整内容特此通过引用并入。在一个实施例中，间隔件成员225是有机或无机材料的连续或不连续条带。间隔件成员225在Z轴和X轴中的一个或多个上可以是连续的或不连续的。在一些实施例中，间隔件成员225包括电绝缘材料和/或离子可渗透的聚合物编织材料。在一个实施例中，间隔件成员225由与隔膜108相同的材料制成。在一些实施例中，间隔件成员225包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰亚胺(PI)。在其它实施例中，间隔件成员225包括导电材料。应注意，尽管间隔件成员225被示出为四个间隔件成员，但是可以有1个或多个的任何数量的间隔件成员225。
在一些实施例中，间隔件成员225包括间隔件材料，所述间隔件材料包括聚合物材料、如胶带的复合材料、电极集电器、电极活性材料、对电极活性材料、对电极集电器、隔膜材料或化学惰性材料(在电池环境中)。例如，在一个实施例中，间隔件成员225包括具有接受载体离子能力的阳极活性材料；在此实施例中，通常优选的是，阳极活性材料包括石墨、石墨烯或其它具有小于每摩尔间隔件材料一摩尔载体离子的载体离子容量的阳极活性材料。进一步举例来说，在一个实施例中，间隔件成员包括具有接受载体离子的能力的阴极活性材料。进一步举例来说，在一个实施例中，所述间隔件成员可以包括聚合物材料(例如，均聚物、共聚物或聚合物共混物)；在此类实施例中，所述间隔件成员可以包括：衍生自单体的含氟聚合物，所述含氟聚合物含有偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯；聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯；乙烯-二烯-丙烯三元共聚物；聚苯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚乙二醇；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇缩丁醛；聚缩醛和聚乙二醇二丙烯酸酯；甲基纤维素；羧甲基纤维素；苯乙烯橡胶；丁二烯橡胶；苯乙烯-丁二烯橡胶；异戊二烯橡胶；聚丙烯酰胺；聚乙烯醚；聚丙烯酸；聚甲基丙烯酸；聚丙烯腈；聚偏二氟乙烯聚丙烯腈；聚环氧乙烷；丙烯酸酯；苯乙烯；环氧树脂；硅酮；聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯；聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚丙烯腈；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯-共-乙酸乙烯酯；聚环氧乙烷；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；乙酸丙酸纤维素；氰乙基支链淀粉；氰乙基聚乙烯醇；氰乙基纤维素；氰乙基蔗糖；支链淀粉；羧甲基纤维素；丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物；聚酰亚胺；聚偏二氟乙烯-六氟丙烯；聚偏二氟乙烯-三氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚丙烯腈；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙酸乙烯酯；乙烯乙酸乙烯酯共聚物；聚环氧乙烷；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；乙酸丙酸纤维素；氰乙基支链淀粉；氰乙基聚乙烯醇；氰乙基纤维素；氰乙基蔗糖；支链淀粉；羧甲基纤维素；丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物；聚酰亚胺；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚酯；聚缩醛；聚酰胺；聚醚醚酮；聚醚砜；聚苯醚；聚苯硫醚；聚乙烯萘；和/或其组合或共聚物。
在一个实施例中，间隔件成员225呈胶带的形式，所述胶带具有基底和安置在所述基底的一个表面上的粘合剂层。胶带基底的组成没有特别限制，并且可以使用已知可用于胶带的各种基底。一般来说，塑料膜是优选的，并且具体实例包含聚烯烃膜，如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺或聚酰胺膜。在一些实施例中，就适于电池应用的耐热性和耐化学性而言，聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺膜可能是优选的。胶带基底的厚度可以在约4μm至200μm的范围内，例如在6μm至150μm的范围内，或者甚至约25μm至100μm。构成胶带的粘合剂层的粘合剂可以包括例如基于橡胶的粘合剂、丙烯酸粘合剂、基于硅酮的粘合剂或其组合。
间隔件成员225(以及类似延伸的间隔件成员425)在Y轴方向上具有宽度Ws，在X轴方向上具有长度Ls，并且在Z轴方向上具有高度Hs(图8)。宽度Ws可以预先确定，使得当组装电极单位电池单元时，间隔件成员225通过间隙227将单位电池单元(如单位电池单元200A、200B)的相邻层之间在Y轴方向上的距离增加指定的量。
在一个实施例中，宽度Ws大于或等于阴极活性材料层106在Y轴方向上的宽度(Y轴范围)的50％。在又另一个实施例中，宽度Ws大于或等于阴极活性材料层106的50％加上阴极集电器层210宽度在Y轴方向上的宽度(Y轴范围)。
在一个实施例中，间隔件成员225是具有施加到间隔件成员225的第一表面250的粘合剂的带状材料，所述粘合剂将间隔件成员225固定到活性材料层或隔膜之一。在一些实施例中，粘合剂是将间隔件成员225永久固定到活性材料层或隔膜层的强粘合剂。在其它实施例中，粘合剂是将间隔件成员225可移除地固定到活性材料层或隔膜层的弱粘合剂。如本文所使用的，强粘合剂被定义为具有足够强度的粘合剂，其中在不损坏间隔件成员225和/或其所粘附的材料中的一者或两者的情况下，间隔件成员225不能从活性材料层或隔膜层移除。如本文所使用的，弱粘合剂被定义为具有足够的强度将间隔件成员225粘附到活性材料层或隔膜层，但是允许间隔件成员被移除而不会对至少活性材料层或隔膜层造成材料损坏。在另一个实施例中，间隔件成员225具有施加到第一表面250和第二相对表面252的粘合剂。在一个实施例中，使用印刷工艺，如3-D印刷工艺来施加间隔件成员225。在仍另一个实施例中，通过将间隔件成员225熔化或焊接到相应层来施加间隔件成员225。
在实施例中，间隔件成员225各自具有足够的宽度Ws，使得膨胀间隙227限定在隔膜层108与阳极活性材料层104或阴极活性材料层106之间。宽度Ws被控制成使得膨胀间隙227具有指定的宽度WG。在实施例中，宽度WG被设置为从0微米(例如，没有间隙)到1000微米，如1μm、2μm、5μm、10μm、20μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm或更大。
现在参考图3。图3是电池组合件300(其可以与电池组合件100相同或相似)在外壳置于其上之前的放大局部详细透视图。电池组合件300包含电极组合件301，所述电极组合件包括在Y轴方向上以堆叠布置组织的一组电极子单元(其可以与子单元102相同或相似)，形成一组单位电池单元302(其可以与单位电池单元200相同或相似)。每个单位电池单元302至少包括电极电流导体层、包括电极活性材料的电极层(例如，阳极活性材料层)、隔膜层、包括对电极活性材料的对电极层(例如，阴极活性材料层)和对电极集电器层。
在一个合适的实施例中，电极组合件301被保持在约束件316内(在一些实施例中，所述约束件可以与约束件116相同或相似)。在一个实施例中，约束件316包括不锈钢，如SS316、440C或440C hard。在其它实施例中，约束件包括铝(例如，铝7075-T6、硬质H18等)、钛(例如，6Al-4V)、铍、铍铜(硬)、铜(不含O2，硬)、镍、其它金属或金属合金、复合材料、聚合物、陶瓷(例如，氧化铝(例如，烧结的或Coorstek AD96)、氧化锆(例如，Coorstek YZTP)、钇三稳定氧化锆(例如，ENrG))、玻璃、钢化玻璃、聚醚醚酮(PEEK)(例如，Aptiv1102)、含碳PEEK(例如，Victrex 90HMF40或Xycomp 1000-04)、含碳聚苯硫醚(PPS)(例如，Tepex Dynalite 207)、含30％玻璃的聚醚醚酮(PEEK)(例如，Victrex 90HMF40或Xycomp1000-04)、聚酰亚胺(例如，/>)、E玻璃Std织物/环氧树脂，0度、E玻璃UD/环氧树脂，0度、凯夫拉尔Std织物/环氧树脂，0度、凯夫拉尔UD/环氧树脂，0度、碳Std织物/环氧树脂，0度、碳UD/环氧树脂，0度、Toyobo/>HM纤维/环氧树脂、凯夫拉尔49芳族聚酰胺纤维、S玻璃纤维、碳纤维、Vectran UM LCP纤维、大力马线(Dyneema)、柴隆(Zylon)或其它合适的材料。
约束件316包括通常沿X-Y平面对齐的第一覆盖件320，以及位于电池组合件300的相对侧上的第二覆盖件，也通常沿X-Y平面对齐，具有在Z轴方向上测量的厚度t1(图3A)。约束件316的厚度(t1)可以取决于一系列因素，包含例如约束件316的构造材料、电极组合件301的总尺寸以及电极和对电极的组成。例如，在一些实施例中，约束件316将包括厚度t1在约10至约100微米范围内的片材。例如，在一个此类实施例中，约束件316包括厚度为约30μm的不锈钢片材(例如，SS316)。进一步举例来说，在另一个实施例中，约束件316包括厚度为约40μm的铝片材(例如，7075-T6)。进一步举例来说，在另一个实施例中，约束件316包括厚度为约30μm的氧化锆片材(例如，Coorstek YZTP)。进一步举例来说，在另一个实施例中，约束件316包括厚度为约75μm的E玻璃UD/环氧树脂0度片材。进一步举例来说，在另一个此类实施例中，约束件316包括12μm堆积密度>50％的碳纤维。第一覆盖件320和第二覆盖件322中的每一个都可以包括一个或多个特征315，所述一个或多个特征可以形成为压痕、贯穿切口、孔等。在一个实施例中，特征315促进电池组合件300的预锂化，如来自外部锂箔电极(未示出)。在此类实施例中，特征315允许锂通过其扩散，以促进预锂化。在一个实施例中，约束件316的第三覆盖件324和第四覆盖件326各自总体上沿X-Z轴对齐。在所示的实施例中，第三覆盖件324由第一覆盖件320的在第一拐角328处折叠的折叠部分限定，并且第四覆盖件326由第二覆盖件322的在第二拐角329处折叠的折叠部分限定。第一拐角328和第二拐角329可以是圆角或角形拐角。在一个实施例中，第一拐角328和第二拐角329是从90度到100度的角度。在其它实施例，第三覆盖件和第四覆盖件可以是单个覆盖件。
在一个实施例中，壳体边缘间隙338限定在第三覆盖件324与第四覆盖件326之间，具有在Z轴方向上限定的间隙距离。在一个实施例中，在z轴方向上，壳体边缘间隙338的位于第三覆盖件324与第四覆盖件326之间的间隙距离小于或等于电池组合件300的z轴厚度的50％。应当注意，电池组合件300的相对侧可以包含与第三覆盖件324和第四覆盖件326类似的约束件。第三覆盖件324包括沿X轴和Z轴限定的折边边缘330，第四覆盖件326包括沿X轴和Z轴限定的第二折边边缘332。
第一覆盖件320和第二覆盖件322中的每一个都可以包括沿着与Y轴总体上对齐的边缘形成的一个或多个凹口334或槽脊336。在一个实施例中，凹口334或槽脊336的大小、形状、间距和数量中的一个或多个基于制造条件或限制来确定。在一个实施例中，凹口334或槽脊336可以通过使第一覆盖件320或第二覆盖件322的加工、冲压工艺或从第一覆盖件或第二覆盖件322的制造工艺中使用的原材料上的撕下变得容易来促进可制造性。另外，电池组合件300包含电耦接到单位电池单元302之一的汇流排310。由于用于约束件316的材料厚度t1，所述约束件包括从电极组合件301在Z轴方向上突出的约束件边缘340。类似地，一个或多个折边边缘330和332从电池组合件300在Y轴方向上突出。另外，汇流排310在汇流排边缘342处在X轴方向从电池的侧表面344突出。在一些情况下，突出的边缘会产生摩擦或高应力区域，所述区域会刺穿电池的封装体(例如，外壳700)。例如，大小为大约50μm×50μm(即，大约2500μm2的表面积)的突出边缘在大约18N(2kgf)的作用力下可以产生约50MPa的应力。在一个实施例中，电池封装体或外壳700包括铝聚合物层压板，并且其断裂强度为约30MPa至70MPa。在其它实施例中，取决于电池封装体700的材料组成和其厚度，电池封装体700的断裂强度可以为1MPa至300MPa。这些突出区域可以被称为潜在穿刺点，因为它们比非突出部分更有可能刺穿外部壳体。
参考图4A，描述了电池组合件300的拐角区域的局部详细视图，所述电池组合件具有包封电池组合件300的外壳700，所述电池组合件不包含细长的间隔件成员(图4B)。在一个实施例中，电池组合件300包含集电器极耳414，所述集电器极耳包括开口480，所述开口允许汇流排410(其可以与汇流排110、112相同或相似)从中穿过。在此实施例中，外壳700紧密包裹突出区域，如约束件边缘340和集电器极耳414(其可以与电极极耳114相同或相似)。由于外壳700接触约束件边缘340和/或集电器极耳414，外壳可能遭受高应力区域450、451，这在某些情况下可能导致外壳700磨损、撕裂或破裂。尽管示出了两个高应力区域450、451，但是外壳700接触电池组合件300的组件的尖锐边缘的任何区域都可能产生其它高应力区域，所述其它高应力区域可能产生潜在穿刺点。
参考图4B，为了促进降低或消除高应力区域450导致外壳700磨损、撕裂或破裂的可能性，使用了延伸的间隔件成员425。在此实施例中，延伸的间隔件成员425可以在材料组成、宽度和厚度以及Z轴方向定位方面等同于本文所描述的间隔件成员225。然而，延伸的间隔件成员425被配置成在X轴方向上延伸足够的长度，以防止高应力区域450在外壳700上施加足够的应力，从而导致外壳700磨损、撕裂或破裂。在此实施例中，延伸的间隔件成员425被配置成具有X轴长度，其在X轴方向上延伸距离SD1超过约束件边缘340。通过这样做，当不使用延伸的间隔件时(图4A)，与外壳700的内部外壳半径435A的外壳REa的Z-X平面中的曲率半径相比，内部外壳半径435的外壳RE的Z-X平面中的曲率半径增加。在一个实施例中，距离SD1为100μm至4000μm，如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm、1600μm、1700μm、1800μm、1900μm、2000μm、2100μm、2200μm、2300μm、2400μm、2500μm、2600μm、2700μm、2800μm、2900μm、3000μm、3100μm、3200μm、3300μm、3400μm、3500μm、3600μm、3700μm、3800μm、3900μm或4000μm，但是在其它实施例中可以大于或小于此范围。在实施例中，半径RE与距离SD1相匹配，并且因此半径RE在100μm至4000μm的范围内，如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm、1600μm、1700μm、1800μm、1900μm、2000μm、2100μm、2200μm、2300μm、2400μm、2500μm、2600μm、2700μm、2800μm、2900μm、3000μm、3100μm、3200μm、3300μm、3400μm、3500μm、3600μm、3700μm、3800μm、3900μm或4000μm，但是在其它实施例中可以大于或小于此范围。在另一个实施例中，延伸的间隔件成员425被配置成也促进高应力区域451的应力减小。在此实施例中，当不使用延伸的间隔件时(图4A)，与外壳700的内部外壳半径437A的外壳RE2a的曲率半径相比，曲率半径RE2也增加。在一个实施例中，延伸的间隔件成员425延伸足够的距离SD1，使得内部外壳半径437变得无限大(例如，内部封装体表面460平行于汇流排410和/或集电器极耳414)。
在一个实施例中，延伸的间隔件成员425的远端基本上是平的。在其它实施例中，延伸的间隔件成员425的远端可以包括边缘细节485，如在Z-X轴和/或X-Y轴的一个或多个边缘上具有倒角或半径。延伸的间隔件成员425还可以包含一个或多个切口487，以允许另一个组件，如汇流排等，从中穿过。在此类实施例中，切口487的尺寸和形状被设定成容纳组件，使得组件不会在任何方向上突出超过延伸的间隔件成员425。
现参考图5-7。在已经准备好电池组合件300后，电池组合件300被置于外壳700内以形成完整的电池760。在实施例中，电池外壳700包括第一外壳层500和第二外壳层600。第一外壳层和第二外壳层中的每一个都可以包括柔性或半柔性材料，如铝、聚合物等。在一个实施例中，第一外壳层500和第二外壳层600中的一个或多个包括多层铝聚合物材料、塑料等。在一个实施例中，第一外壳层500和第二外壳层600中的一个或多个包括层压在金属基材(如铝)上的聚合物材料。
在图5所展示的实施例中，电池组合件300置于第一外壳层500上，使得约束件316的主面F6(如图5所示的底面)与第一外壳层500接触。在一个实施例中，电池组合件300被置于形成于第一外壳层500内的凹槽502内。凹槽502的大小和形状被设定成与电池组合件300的外表面大小和形状相匹配。在一个实施例中，第二外壳层600置于电池组合件300之上，使得约束件316的主面F5与第二外壳层600接触。第二外壳层600可以被定位(如通过在放置方向P1上的移动)以便覆盖整个主面F5和凹槽502。导电端子605和607仍未被第一外壳层500和第二外壳层600覆盖。在正确放置第二外壳层600后，第一外壳层500和第二外壳层600沿着密封边缘S1密封(由图7中的虚线表示)。在一个实施例中，第一外壳层500和第二外壳层600的多余材料可以在密封之前或之后被修整。第一外壳层和第二外壳层可以通过焊接、热密封、粘合剂、其组合等沿着密封边缘S1密封。在另一个实施例中，第一外壳层500和第二外壳层600可以沿着密封边缘S1的三个侧面密封，在其中产生袋。在此类实施例中，电池组合件300可以被置于袋内，并且密封边缘S1的最终边缘随后被密封。在一个实施例中，使用热压机将密封边缘S1密封，所述热压机向密封边缘S1施加受控的温度和压力，使得第一外壳层500和第二外壳层600沿着密封边缘S1粘附或熔合在一起。在另一个实施例中，在密封工艺期间向电池组合件300施加真空，以排空被空气或其它气体占据的任何多余体积。密封边缘经受热压的时间可以被控制，并且取决于为第一外壳层500和第二外壳层600选择的材料。一旦密封在电池组合件300之上，密封的第一外壳层500和第二外壳层600形成电池封装体700。根据期望的应用，在密封时，外壳700是液密和/或气密的。端子705、707保持暴露，并且没有被外壳700覆盖，以允许用户将端子连接到要供电的装置或电池充电器。
在一些实施例中，在密封外壳700之前，向外壳700的内部施加真空，使得外壳基本上与电池组合件300的外表面一致。在此实施例中，延伸的间隔件成员425应当在X轴方向上具有足够的距离SD1超过约束件边缘340，使得在施加真空和随后的密封后，半径Re和RE2足够大，以减少或消除高应力区域450和451具有足够的应力来导致外壳700磨损、撕裂或破裂。
现在参考图1-9描述本公开的方法。在一个实施例中，通过堆叠900一个或多个单位电池单元200层，如上文所描述制备电池组合件，如电池组合件300。为了促进降低或消除高应力区域450导致外壳700磨损、撕裂或破裂的可能性，将延伸的间隔件成员425置于910电池组合件内的单位电池单元内。在此实施例中，延伸的间隔件成员，如延伸的间隔件成员425可以在材料组成、宽度和厚度以及Z轴方向定位方面等同于本文所描述的间隔件成员225。在此实施例中，将延伸的间隔件成员425组装并定位920在单位电池单元内以在X轴方向上延伸足够的长度，以防止高应力区域450在外壳700上施加足够的应力，从而导致外壳700磨损、撕裂或破裂。在所述方法的此实施例中，将延伸的间隔件成员425配置并定位920在单位电池单元内以具有X轴长度，其在X轴方向上延伸距离SD1超过约束件边缘340。通过这样做，当不使用延伸的间隔件时(图4A)，与外壳700的内部外壳半径435A的外壳REa的曲率半径相比，内部外壳半径435的外壳RE的曲率半径增加。在一个实施例中，距离SD1为100μm至4000μm，如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm、1600μm、1700μm、1800μm、1900μm、2000μm、2100μm、2200μm、2300μm、2400μm、2500μm、2600μm、2700μm、2800μm、2900μm、3000μm、3100μm、3200μm、3300μm、3400μm、3500μm、3600μm、3700μm、3800μm、3900μm或4000μm，但是在其它实施例中可以大于或小于此范围。在实施例中，半径RE与距离SD1相匹配，并且因此半径RE在100μm至4000μm的范围内，如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm、1600μm、1700μm、1800μm、1900μm、2000μm、2100μm、2200μm、2300μm、2400μm、2500μm、2600μm、2700μm、2800μm、2900μm、3000μm、3100μm、3200μm、3300μm、3400μm、3500μm、3600μm、3700μm、3800μm、3900μm或4000μm，但是在其它实施例中可以大于或小于此范围。在所述方法的另一个实施例中，将延伸的间隔件成员425配置并置于910单位电池单元内以也促进高应力区域451的应力减小。在此实施例中，当不使用延伸的间隔件时(图4A)，与外壳700的内部外壳半径437A的外壳RE2a的曲率半径相比，曲率半径RE2也通过放置延伸的间隔件成员而增加。在一个实施例中，延伸的间隔件成员425被放置成延伸足够的距离SD1，使得内部外壳半径437变得无限大(例如，内部封装体表面460基本上平行于汇流排410和/或集电器极耳414)。
在所述方法的一个实施例中，如上文所描述，在准备好电池组合件300之后，将电池组合件300置于930约束件内。随后，约束件内的电池组合件300被置于940外壳700内，以形成完整的电池760。在实施例中，电池外壳700包括第一外壳层500和第二外壳层600。在所述方法的一些实施例中，在密封950外壳700之前，向外壳700的内部施加真空，使得外壳基本上与电池组合件300的外表面一致。在此实施例中，延伸的间隔件成员425应当在X轴方向上具有足够的距离SD1超过约束件边缘340，使得在施加真空和随后的密封950后，半径Re和RE2足够大，以减少或消除高应力区域450和451具有足够的应力来导致外壳700磨损、撕裂或破裂。
在一个实施例中，电池组合件300置于第一外壳层500上，使得约束件316的主面F6(如图5所示的底面)与第一外壳层500接触。在所述方法的一个实施例中，电池组合件300被置于形成于第一外壳层500内的凹槽502内。凹槽502的大小和形状被设定成与电池组合件300的外表面大小和形状相匹配。在所述方法的一个实施例中，第二外壳层600置于电池组合件300之上，使得约束件316的主面F5与第二外壳层600接触。第二外壳层600被定位(如通过在放置方向P1上的移动)以便覆盖整个主面F5和凹槽502。导电端子605和607被定位成仍未被第一外壳层500和第二外壳层600覆盖。在正确放置第二外壳层600之后，例如通过热封、热熔等，第一外壳层500和第二外壳层600沿着密封边缘S1(由图7中的虚线表示)密封950。在所述方法的一个实施例中，第一外壳层500和第二外壳层600的多余材料在密封之前或之后被修整。在另一个实施例中，第一外壳层500和第二外壳层600沿着密封边缘S1的三个侧面密封，在其中产生袋。在此类实施例中，电池组合件300被置于袋内，并且密封边缘S1的最终边缘随后被密封。在所述方法的一个实施例中，使用热压机将密封边缘S1密封，所述热压机向密封边缘S1施加受控的温度和压力，使得第一外壳层500和第二外壳层600沿着密封边缘S1粘附或熔合在一起。在另一个实施例中，在密封工艺期间向电池组合件300施加真空，以排空被空气或其它气体占据的任何多余体积。密封边缘经受热压的时间可以被控制，并且取决于为第一外壳层500和第二外壳层600选择的材料。一旦密封在电池组合件300之上，密封的第一外壳层500和第二外壳层600形成电池封装体700。根据期望的应用，在密封950时，外壳700是液密和/或气密的。端子705、707保持暴露，并且没有被外壳700覆盖，以允许用户将端子连接到要供电的装置或电池充电器。外壳700也可以被称为电池封装体。
提供以下实施例来说明本公开的方面，尽管所述实施例并不旨在是限制性，并且还可以提供其它方面和/或实施例。
实施例1.一种用于在充电状态与放电状态之间循环的二次电池，所述电池包括约束件和安置在所述约束件内的电极组合件，其中所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述电极组合件包括单位电池单元群，所述单位电池单元包括在纵向方向上在堆叠次序中的电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料，所述单位电池单元群的子集进一步包括一对延伸的间隔件成员，所述一对延伸的间隔件成员在所述堆叠次序中位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述间隔件成员中的一个间隔件成员在横向方向上与另一个延伸的间隔件成员间隔开，所述对电极层的所述对电极活性材料的至少一部分位于所述间隔件成员之间，使得所述对电极活性材料的所述部分和所述间隔件成员位于由所述x轴和所述z轴限定的公共平面中，其中所述延伸的间隔件成员中的每个延伸的间隔件成员在x轴方向上延伸距离SD超过所述约束件的x轴边缘。
实施例2.根据实施例1所述的二次电池，其中所述距离SD为至多4mm。
实施例3.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极组合件和所述约束件安置在密封外壳内。
实施例4.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员促进围绕所述约束件的所述x轴边缘的所述外壳的内表面的曲率半径为至多3mm。
实施例5.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员具有在所述X轴方向上延伸的长度，所述间隔件成员的所述长度等于或小于3000μm。
实施例6.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极材料为阴极活性材料，并且所述对电极活性材料为阳极活性材料。
实施例7.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员安置在所述隔膜层与所述电极层之间。
实施例8.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述间隔件成员安置在所述隔膜层与所述电极集电器层之间。
实施例9.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述间隔件成员安置在所述隔膜与所述对电极层之间。
实施例10.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述间隔件成员安置在所述隔膜层与所述对电极集电器层之间。
实施例11.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述电极集电器层、所述电极层、所述隔膜层、所述对电极层和所述对电极集电器层中的至少一个。
实施例12.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述间隔件成员粘附到所述电极集电器层。
实施例13.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述间隔件成员粘附到所述电极层。
实施例14.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述间隔件成员粘附到所述隔膜层。
实施例15.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述间隔件成员粘附到所述对电极集电器层。
实施例16.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中(i)所述单位电池单元群的成员在纵向方向上位于堆叠序列中，(ii)所述单位电池单元群包括两组相邻的单位电池单元对，(iii)所述两组相邻对中的一组共享公共电极集电器层，并且所述两组相邻对中的另一组共享公共对电极集电器层。
实施例17.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元群包括至少5个成员。
实施例18.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元群包括至少10个成员。
实施例19.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元群包括至少25个成员。
实施例20.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元群包括至少50个成员。
实施例21.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元群包括至少100个成员。
实施例22.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元群包括至少250个成员。
实施例23.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元群包括至少500个成员。
实施例24.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括电绝缘材料。
实施例25.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括阳极活性材料。
实施例26.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括阳极活性材料，所述阳极活性材料的载体离子容量小于每摩尔间隔件材料一摩尔载体离子。
实施例27.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括石墨或石墨烯。
实施例28.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括阴极活性材料。
实施例29.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括聚合物材料。
实施例30.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括均聚物、共聚物或聚合物共混物。
实施例31.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括：衍生自单体的含氟聚合物，所述含氟聚合物含有偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯；聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯；乙烯-二烯-丙烯三元共聚物；聚苯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚乙二醇；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇缩丁醛；聚缩醛和聚乙二醇二丙烯酸酯；甲基纤维素；羧甲基纤维素；苯乙烯橡胶；丁二烯橡胶；苯乙烯-丁二烯橡胶；异戊二烯橡胶；聚丙烯酰胺；聚乙烯醚；聚丙烯酸；聚甲基丙烯酸；聚丙烯腈；聚偏二氟乙烯聚丙烯腈；聚环氧乙烷；丙烯酸酯；苯乙烯；环氧树脂；硅酮；聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯；聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚丙烯腈；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯-共-乙酸乙烯酯；聚环氧乙烷；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；乙酸丙酸纤维素；氰乙基支链淀粉；氰乙基聚乙烯醇；氰乙基纤维素；氰乙基蔗糖；支链淀粉；羧甲基纤维素；丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物；聚酰亚胺；聚偏二氟乙烯-六氟丙烯；聚偏二氟乙烯-三氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚丙烯腈；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙酸乙烯酯；乙烯乙酸乙烯酯共聚物；聚环氧乙烷；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；乙酸丙酸纤维素；氰乙基支链淀粉；氰乙基聚乙烯醇；氰乙基纤维素；氰乙基蔗糖；支链淀粉；羧甲基纤维素；丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物；聚酰亚胺；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚酯；聚缩醛；聚酰胺；聚醚醚酮；聚醚砜；聚苯醚；聚苯硫醚；聚乙烯萘；和/或其组合或共聚物。
实施例32.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括含氟聚合物。
实施例33.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括聚烯烃。
实施例34.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括选自由以下组成的组的聚烯烃：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯的均聚物、共聚物和聚合物共混物。
实施例35.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括聚乙烯或聚丙烯。
实施例36.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括胶带，所述胶带具有基底和设置在所述基底的一个表面上的粘合剂层。
实施例37.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括胶带，所述胶带具有基底和设置在所述基底的一个表面上的粘合剂层，其中所述胶带基底包括选自由以下组成的组的聚合物薄膜：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺和聚酰胺膜以及其组合。
实施例38.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括胶带，所述胶带具有基底和设置在所述基底的一个表面上的粘合剂层，其中所述胶带基底包括选自由以下组成的组的聚合物薄膜：聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺膜。
实施例39.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括胶带，所述胶带具有基底和设置在所述基底的一个表面上的粘合剂层，其中所述胶带基底的厚度在约4至200μm的范围内。
实施例40.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括胶带，所述胶带具有基底和设置在所述基底的一个表面上的粘合剂层，其中所述胶带基底的厚度在约6至150μm的范围内。
实施例41.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括胶带，所述胶带具有基底和设置在所述基底的一个表面上的粘合剂层，其中所述胶带基底的厚度在约25至100μm的范围内。
实施例42.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括胶带，所述胶带具有基底和设置在所述基底的一个表面上的粘合剂层，其中构成所述胶带的所述粘合剂层的粘合剂包括基于橡胶的粘合剂、丙烯酸粘合剂、基于硅酮的粘合剂或其组合。
实施例43.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括与所述隔膜层相同的材料。
实施例44.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括导电材料。
实施例45.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括与所述电极层相同的材料。
实施例46.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员部分地限定所述单位电池单元的长度终点。
实施例47.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员的总长度大于在所述x轴方向上测量的所述电极层的总长度。
实施例48.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员的总长度大于在所述x轴方向上测量的所述对电极层的总长度。
实施例49.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元具有在竖直方向上测量的高度，并且所述延伸的间隔件成员具有在z轴方向上测量的高度，所述单位电池单元的所述高度等于所述延伸的间隔件成员的所述高度。
实施例50.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元具有在z轴方向上测量的高度，并且所述延伸的间隔件成员具有在z轴方向上测量的高度，所述单位电池单元的所述高度大于所述间隔件成员的所述高度。
实施例51.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述单位电池单元具有在z轴方向上测量的高度，并且所述间隔件成员具有在z轴方向上测量的高度，所述单位电池单元的所述高度小于所述间隔件成员的所述高度。
实施例52.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阳极活性材料：(a)硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)、锌(Zn)、铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、钴(Co)和镉(Cd)；(b)Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd与其它元素的合金或金属间化合物；(c)Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V或Cd的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物和碲化物，以及其混合物、复合材料或含锂复合材料；(d)Sn的盐和氢氧化物；(e)钛酸锂、锰酸锂、铝酸锂、含锂氧化钛、锂过渡金属氧化物、ZnCo2O4；(f)石墨和碳颗粒；(g)金属锂；以及(h)其组合。
实施例53.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阳极活性材料：硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)、锌(Zn)、铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、钴(Co)和镉(Cd)。
实施例54.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阳极活性材料：Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd与其它元素的合金和金属间化合物。
实施例55.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阳极活性材料：Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V和Cd的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物和碲化物。
实施例56.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阳极活性材料：Si的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物和碲化物。
实施例57.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阳极活性材料：硅以及硅的氧化物和碳化物。
实施例58.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为包括锂金属的阳极活性材料。
实施例59.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由石墨和碳组成的组的阳极活性材料。
实施例60.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括非水性有机电解质。
实施例61.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括非水性有机电解质，所述非水性有机电解质包括锂盐和有机溶剂的混合物。
实施例62.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括聚合物电解质。
实施例63.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括固体电解质。
实施例64.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括固体电解质，所述固体电解质选自由基于硫化物的电解质组成的组。
实施例65.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括固体电解质，所述固体电解质选自由以下组成的组：锂锡磷硫化物(Li10SnP2S12)、锂磷硫化物(β-Li3PS4)和锂磷硫氯化物碘化物(Li6PS5Cl0.9I0.1)。
实施例66.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括基于聚合物的电解质。
实施例67.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括聚合物电解质，所述聚合物电解质选自由以下组成的组：基于PEO的聚合物电解质、聚合物-陶瓷复合电解质(固体)、聚合物-陶瓷复合电解质和聚合物-陶瓷复合电解质。
实施例68.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括固体电解质，所述固体电解质选自由基于氧化物的电解质组成的组。
实施例69.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中在所述外壳内，所述二次电池进一步包括固体电解质，所述固体电介质选自由以下组成的组：钛酸镧锂(Li0.34La0.56TiO3)、掺杂Al的锆酸镧锂(Li6.24La3Zr2Al0.24O11.98)、掺杂Ta的锆酸镧锂(Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12)和磷酸钛铝锂(Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3)。
实施例70.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阴极活性材料：插层化学正电极和转化化学正电极。
实施例71.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为包括插层化学正电极材料的阴极活性材料。
实施例72.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为包括转化化学正电极活性材料的阴极活性材料。
实施例73.根据前述实施例中任一项所述的二次电池，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为选自由以下组成的组的阴极活性材料：S(或锂化状态的Li2S)、LiF、Fe、Cu、Ni、FeF2、FeOdF3.2d、FeF3、CoF3、CoF2、CuF2、NiF2，其中0≤d≤0.5。
实施例74.一种制造与二次电池一起使用的电池组合件的方法，其中所述电池组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述方法包括：通过在纵向方向上连续堆叠电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层来制备单位电池单元，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及以堆叠次序将延伸的间隔件成员群置于所述堆叠序列中位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开，所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述单位电池单元的x轴范围大距离SD。
实施例75.根据实施例74所述的方法，其中所述距离SD为至多4mm。
实施例76.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将所述单位电池单元置于约束件内，使得所述延伸的间隔件成员从所述约束件的边缘延伸所述距离SD。
实施例77.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将所述单位电池单元密封在密封外壳内。
实施例78.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将围绕所述约束件的所述x轴边缘的所述外壳的内表面的曲率半径扩大至多3mm。
实施例79.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述延伸的间隔件成员具有在所述x轴方向上延伸的长度，所述间隔件成员的所述长度等于或小于3000μm。
实施例80.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将所述延伸的间隔件成员置于所述隔膜层与所述电极层之间。
实施例81.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将所述延伸的间隔件成员置于所述隔膜层与所述电极集电器层之间。
实施例82.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将所述延伸的间隔件成员置于所述隔膜与所述对电极层之间。
实施例83.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将所述延伸的间隔件成员置于所述隔膜层与所述对电极集电器层之间。
实施例84.根据前述实施例中任一项所述的方法，其进一步包括将所述延伸的间隔件成员粘附到所述电极集电器层、所述电极层、所述隔膜层、所述对电极层和所述对电极集电器层中的至少一个。
实施例85.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述电极集电器层。
实施例86.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述电极层。
实施例87.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述隔膜层。
实施例88.根据前述实施例中任一项所述的方法，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述对电极集电器层。
实施例89.一种用于二次电池的电极组合件，所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述电极组合件包括：单位电池单元，所述单位电池单元包括在纵向方向上连续的电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及延伸的间隔件成员群，所述延伸的间隔件成员群位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在所述y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开，所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述单位电池单元的x轴范围大距离SD。
实施例90.根据实施例89所述的电极组合件，其中所述距离SD为至多4mm。
实施例91.根据前述实施例中任一项所述的电极组合件，其中所述单位电池单元被安置在约束件内，使得所述延伸的间隔件成员从所述约束件的边缘延伸所述距离SD。
实施例92.一种制造用于二次电池的电极组合件的方法，所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述方法包括：通过在纵向方向上连续堆叠电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层来制备单位电池单元，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及将延伸的间隔件成员群置于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开；将所述单位电池单元置于约束件内，使得所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述约束件的x轴范围大距离SD。
实施例93.根据实施例92所述的方法，其中所述距离SD为至多4mm。
此书面说明使用实例来公开本发明，包含其最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员均能够实践本发明，包含制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入方法。本发明的专利权范围由权利要求限定，并且可以包含本领域的技术人员能想到的其它实例。如果此类其它实例具有不异于权利要求的文字语言的结构要素或者如果此类其它实例包含与权利要求的文字语言无实质性差异的等效结构要素，则此类其它实例旨在处于权利要求的范围之内。
Claims (30)
1.一种用于在充电状态与放电状态之间循环的二次电池，所述电池包括约束件和安置在所述约束件内的电极组合件，其中
所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，
所述电极组合件包括单位电池单元群，所述单位电池单元包括在纵向方向上在堆叠次序中的电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层，
所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料，
所述单位电池单元群的子集进一步包括一对延伸的间隔件成员，所述一对延伸的间隔件成员在所述堆叠次序中位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述间隔件成员中的一个间隔件成员在横向方向上与另一个延伸的间隔件成员间隔开，所述对电极层的所述对电极活性材料的至少一部分位于所述间隔件成员之间，使得所述对电极活性材料的所述部分和所述间隔件成员位于由所述x轴和所述z轴限定的公共平面中，其中所述延伸的间隔件成员中的每个延伸的间隔件成员在x轴方向上延伸距离SD超过所述约束件的x轴边缘。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述距离SD为至多4mm。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员具有在所述x轴方向上延伸的长度，所述间隔件成员的所述长度等于或小于3000μm。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员安置在所述隔膜层与所述电极层之间。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员安置在所述隔膜层与所述电极集电器层之间。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员安置在隔膜与所述对电极层之间。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员安置在所述隔膜层与所述对电极集电器层之间。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述电极集电器层、所述电极层、所述隔膜层、所述对电极层和所述对电极集电器层中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述电极集电器层。
10.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述电极层。
11.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述隔膜层。
12.根据权利要求8所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员粘附到所述对电极集电器层。
13.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括电绝缘材料。
14.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括石墨或石墨烯。
15.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括聚合物材料。
16.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括均聚物、共聚物或聚合物共混物。
17.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括：衍生自单体的含氟聚合物，所述含氟聚合物含有偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯；聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯；乙烯-二烯-丙烯三元共聚物；聚苯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚乙二醇；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇缩丁醛；聚缩醛和聚乙二醇二丙烯酸酯；甲基纤维素；羧甲基纤维素；苯乙烯橡胶；丁二烯橡胶；苯乙烯-丁二烯橡胶；异戊二烯橡胶；聚丙烯酰胺；聚乙烯醚；聚丙烯酸；聚甲基丙烯酸；聚丙烯腈；聚偏二氟乙烯聚丙烯腈；聚环氧乙烷；丙烯酸酯；苯乙烯；环氧树脂；硅酮；聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯；聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚丙烯腈；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯-共-乙酸乙烯酯；聚环氧乙烷；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；乙酸丙酸纤维素；氰乙基支链淀粉；氰乙基聚乙烯醇；氰乙基纤维素；氰乙基蔗糖；支链淀粉；羧甲基纤维素；丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物；聚酰亚胺；聚偏二氟乙烯-六氟丙烯；聚偏二氟乙烯-三氯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚丙烯腈；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙酸乙烯酯；乙烯乙酸乙烯酯共聚物；聚环氧乙烷；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；乙酸丙酸纤维素；氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇；氰乙基纤维素；氰乙基蔗糖；支链淀粉；羧甲基纤维素；丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物；聚酰亚胺；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚酯；聚缩醛；聚酰胺；聚醚醚酮；聚醚砜；聚苯醚；聚苯硫醚；聚乙烯萘；和/或其组合或共聚物。
18.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括含氟聚合物。
19.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括聚烯烃。
20.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括选自由以下组成的组的聚烯烃：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯的均聚物、共聚物和聚合物共混物。
21.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员包括聚乙烯或聚丙烯。
22.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述延伸的间隔件成员的总长度大于在所述x轴方向上测量的所述电极层的总长度。
23.一种制造用于与二次电池一起使用的电池组合件的方法，所述电池组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述方法包括：
通过在纵向方向上连续堆叠电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层来制备单位电池单元，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及
以堆叠次序将延伸的间隔件成员群置于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开，所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述单位电池单元的x轴范围大距离SD。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述距离SD为至多4mm。
25.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括将所述单位电池单元置于约束件内，使得所述延伸的间隔件成员从所述约束件的边缘延伸所述距离SD。
26.一种用于二次电池的电极组合件，所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述电极组合件包括：
单位电池单元，所述单位电池单元包括在纵向方向上连续的电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及
延伸的间隔件成员群，所述延伸的间隔件成员位于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开，所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述单位电池单元的x轴范围大距离SD。
27.根据权利要求26所述的电极组合件，其中所述距离SD为至多4mm。
28.根据权利要求26所述的电极组合件，其中所述单位电池单元被安置在约束件内，使得所述延伸的间隔件成员从所述约束件的边缘延伸所述距离SD。
29.一种制造用于二次电池的电极组合件的方法，所述电极组合件具有分别对应于三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖直轴，所述方法包括：
通过在纵向方向上连续堆叠电极集电器层、电极层、隔膜层、对电极层和对电极集电器层来制备单位电池单元，所述电极层包括电极活性材料，并且所述对电极层包括对电极活性材料，其中所述电极活性材料和所述对电极材料中的一种为阴极活性材料，并且所述电极活性材料和所述对电极材料中的另一种为阳极活性材料；以及
将延伸的间隔件成员群置于所述电极集电器层与所述对电极集电器层之间，所述延伸的间隔件成员中的一个间隔件成员在y轴方向上与另一个间隔件成员间隔开；以及
将所述单位电池单元置于约束件内，使得所述延伸的间隔件成员的x轴范围比所述约束件的x轴范围大距离SD。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述距离SD为至多4mm。
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