JP2020024920A - エネルギー貯蔵、双極電極装置及び方法 - Google Patents

エネルギー貯蔵、双極電極装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】低コストで生産可能であり、電気化学的に安定なエネルギー貯蔵の提供。【解決手段】アノード１０１２とカソード１０２２とを有するエネルギー貯蔵２００であって、前記アノード１０１２は、第１の金属を包含する箔３０２であって、前記箔３０２の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン、及びリチウムの内の１つであり、第１の電気化学ポテンシャルを有するアノード活物質１０１２ａ、保護材料３０４であって、それによって前記箔３０２がコーティングされており、ここで前記保護材料３０４は、前記第１の金属以外の第２の金属を含み、前記カソード１０２２は、前記第１の化学ポテンシャルとは異なる第２の電気化学ポテンシャルを有するカソード活物質を有し、前記アノード活物質１０１２ａ又は前記カソード活物質はリチウムを含む、エネルギー貯蔵。【選択図】図２

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０１９年１１月１６日に出願されたドイツ特許出願１０ ２０１８ １２８ ９０１．４及び１０ ２０１８ １２８ ８９８．０、ならびに２０１８年８月８日に出願されたドイツ特許出願１０ ２０１８ ００６ ２５５．５に対する優先権を主張する。これらの各々は参照により本明細書に完全に組み込まれる。
技術分野
本開示は、エネルギー貯蔵(energy storage)、双極電極装置(arrangement)、及び方法に関する。
背景
エネルギー貯蔵（例えばアキュムレータ）において使用され、且つ例えば接触接続のため、又は電流の伝導（「電流コレクタ」と呼ばれる）のために使用される材料又は構成要素は、活性物質を通して反応性電解質にさらされる可能性があり、及び従って電解質による腐食のリスクにさらされる可能性がある。このリスクは、電解質の組成及び電流コレクタの材料を包含する要因に依存し、且つ、電解質の反応性と共に上昇する。特に攻撃的な電解質、例えばリチウムイオンをベースにした蓄電池用の電解質の場合には、もはや全ての材料が直接適していることは不可能である。
腐食とは、材料の測定可能な変化をもたらす材料とその環境との反応を指すことがあり、且つ、材料又はその構成要素の機能を損なう可能性がある。例えば、反応は、アルミニウム成分の機能を損なうアルミニウムのリチウム化を包含し得る。
従来のリチウムイオン電池は、例えば、各々が（アノード活物質及びカソード活物質とは）異なる活物質を有する、２つの異なる電極活物質層からなる。前記電極活物質層はそれぞれ電流コレクタに塗布されており、典型的にはセパレータによって互いに分離されており、セル内の多孔性を満たす（固体又は液体）電解質と互いに面して組み立てられている。固体電解質は同時に（電気的）セパレータとして作用するので、セパレータを省くことが可能である。純粋な固体状電池(solid-state cells)ついてのみ、セパレータを省くことが可能である。なぜなら固体電解質が同時に（電気的）セパレータとして作用するからである。
アノード側に使用される電流コレクタは、従来、銅箔（厚さ約６〜１２μｍ）である。カソード側では、使用される電流コレクタは従来、アルミニウム箔（厚さ約８〜２０μｍ）である。
概要
様々な実施形態において、アノード側の銅箔は、リチウムイオン電池又はそのセルの経済的実現可能性に対する上限を構成することが認識されている。例えば、銅箔は、その高密度のために、セル重量にかなりの割合で寄与し、それ故、セル重量に基づくセルの比エネルギー密度の上限を構成することが認識されていた。第二に、銅箔は比較的高い調達コストを伴うことが認識されていた。高い調達コストは、例えば、第一に、銅の材料価値が比較的高いこと、第二に、銅はその材料特性のために、非常に広い箔として高コストでのみ製造され得るという事実から生じる。その限られた幅に起因して、銅箔の幅が狭いとスループットが制限され、それによって単位時間当たりに被覆される電極面積がより少なくなり得るため、生産コストが増大する。
したがって、直接の（調達コストによる）及び間接的な（限られた幅の銅箔による重量及びプロセスコスト）銅箔の使用は、リチウムイオン電池又はそのセルの経済的実現可能性に大きな影響を及ぼす。
様々な実施形態において、エネルギー貯蔵当たり銅をより少なく又は全く必要としないエネルギー貯蔵(an energy storage)、双極電極装置(arrangement)及び方法が提供されているところである。例えば、銅箔の代替が可能になる。
銅箔に代わるもの（材料／箔）が今日までほとんど検討されておらず、確立されていないことは明らかである。これの原因は、高い電気化学的安定性、高い導電性及び優れた機械的安定性を含む特性を有するべきであるという、電流コレクタに対する高い要求にある。機械的安定性は、例えば、ロールツーロール(roll-to-roll)電極製造プロセスにおいて、例えばロールからの加工を可能にする。より具体的には、アルミニウムは、これまでアノード側の銅の代替品として考えられていなかった。なぜなら、アノード電流コレクタとして、それが非常に低い電気化学的安定性及び高い腐食性を有するからである。反応によるリチウムイオンのアルミニウムへの望ましくない統合は、アルミニウム箔の体積の膨張をもたらすかもしれず、それはアルミニウム箔の「崩壊すること(crumbling)」（構成要素の故障）をもたらすかもしれない。
アルミニウムは自然(native)酸化物層（酸化アルミニウム層とも呼ばれる）を形成する。しかしながら、これは、アノードとカソードとの間の電気化学ポテンシャルの差が、具体的には、できるだけ大きくなるような高エネルギーセルにおいてアルミニウム箔を腐食から保護することはできない。この理由は、リチウムイオンがアルミニウム酸化物層を通ってアルミニウムに伝導されるように、リチウムイオンに対するアルミニウムの自然酸化物（酸化アルミニウム）層の低い電気化学的安定性にある。酸化アルミニウム層は、具体的には、リチウムイオンに関してアルミニウムを不動態化することができない。なぜなら例えばそれ自体リチウム化されているためである。
アルミニウムそれ自体はリチウムと固溶体及び／又は合金を形成し、それはリチウムイオンとの電気化学反応によっても形成又は分解することがある。そのため、アルミニウムは、例えば、アノード活物質としても高エネルギーセルに使用されている。具体的には、アルミニウムは、アルミニウムの自然酸化物層にもかかわらず、上昇するセル電圧（リチウムイオン電池の充電）、すなわちＬｉ／Ｌｉ＋に対するアノードの低下する電位、と共にリチウムイオンを統合する傾向（リチウム化とも呼ばれる）が増している。セル電圧が低下する（リチウムイオン電池の放電）場合、すなわちＬｉ／Ｌｉ＋に対するアノードの低下する電位、リチウムイオンの形態で電解液に戻る電気化学反応によって、リチウムをアルミニウムから抽出することができる（脱リチウム(delithiation)とも呼ばれる）。
アルミニウムとリチウムイオンとのこれらの電気化学反応は、体積の増加（アルミニウムのリチウム化の場合）及び体積の収縮（アルミニウムの脱リチウム化）をもたらし、そしてアルミニウムの化学組成及び構造的完全性を変化させる。そのため、アルミニウム（たとえば、臨界構造サイズ（たとえば＞１μｍ）以上(over and above)）は、高エネルギーセルのアノード側で徐々に粉砕される。つまり、以前の構造と機械的完全性が失われる。それ故、アルミニウムと、リチウムイオン電池の電解質からのリチウムイオンとの電気化学反応は、アノード電流コレクタとして使用される場合、望ましくなく、且つ、部品の故障を招く。これはアルミニウム電流コレクタが腐食することを意味する。
アルミニウムが低い電気化学ポテンシャルでリチウムイオンと反応するこの高い傾向は、例えば１９７１年以来知られている（Ａ． Ｎ． Ｄｅｙ， Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｌｌｏｙｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ， Ｊ． Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １１８ （１９７１） １５４７−１５４９）。
これまでのところ、この観点については何も変わっていない。これに関しては、例えば、
（１） ”Ａｃｔａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔｉｓ Ｕｐｓａｌｉｅｎｓｉｓ”， Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｓｕｍｍａｒｉｅｓ ｏｆ Ｕｐｐｓａｌａ Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １１１０， ＩＳＢＮ ９７８−９１−５５４−８８４７−５；
（２） ”Ｌｉ−Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ Ｌｅｃｔｕｒｅ” ｂｙ Ｍａｒｉｏ Ｗａｃｈｔｌｅｒ， ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ”Ｗｉｎｔｅｒ Ｔｅｒｍ ２０１６／１７， Ａｎｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ” ｏｆ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ７／２１， ２０１６；
（３） ”Ｌｉｔｈｉｕｍ−Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ” ｂｙ Ｃｙｎｔｈｉａ Ａ． Ｌｕｎｄｇｒｅｎ ｅｔ ａｌ．， ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ”Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｅｒｇｙ （２０１７）”；
を参照。
高エネルギーセルにおけるアルミニウムのこの挙動は、チタン酸リチウム系活性アノード材料、例えばチタン酸リチウム（ＬＴＯ）、を使用する低エネルギーセルにおけるそれとは異なる。リチウム基準で約１．５５ＶでのＬＴＯの電気化学ポテンシャルは非常に高いので、アルミニウムと、電解質からのリチウムイオンとの電気化学反応（リチウム化、脱リチウム化）は起こらず、従ってアルミニウムはアノード側の電流コレクタとしても使用可能である。しかしながら、そのような低エネルギーセルは、低エネルギー密度を特徴としており、及びしたがって、例えば電気移動性又は他のモバイルデバイスなどの多くの最終用途には不適切である。
例示的に、あらゆる材料は電気化学的安定性ウィンドウを有し、その場合、この材料は、適切であればセル内でその場で(in situ)形成された材料上の自然酸化物表面又は不動態化膜によっても、反応が遅く、及び／又は電気化学的に安定である。例示的に、電気化学的安定性ウィンドウは、参照電極に対する電圧又は電位範囲を表す。前記参照電極において、材料は、それが暴露される様々な反応物に対して、反応するのが遅い、及び／又は電気化学的に安定である。
例示的に、アルミニウムの電気化学的安定性ウィンドウは、高エネルギーリチウムイオン電池用のアノードが動作する電圧又は電位範囲の外である。なぜなら、アルミニウムは、とりわけ約１．５ボルト（Ｖ）〜約４．５ボルト（Ｖ）の電位範囲内でのみ、リチウムイオンを含有する従来の電解質においてＬｉ／Ｌｉ＋に対して電気化学的に安定であるからである。しかしながら、高エネルギーセルは、アノード側で、Ｌｉ／Ｌｉ＋に対して、約１．０Ｖ未満、例えば約０．０ボルト又はそれに近い電位で動作するアノード活物質を使用する。したがって、電流コレクタとしてのアルミニウムは、従来、高エネルギー源のカソード側においてのみ使用されている。
ここでの（セル）電圧は、セル全体の測定可能な電圧、すなわちアノード対カソード（場合により電流を伴う）であり得る。（例えば、電極の）電位は、参照電極に基づいてもよく、且つ、それに関して電圧(voltage)として（すなわち、２つの電位の差として）報告されてもよい。電位（例えば電極の）は、参照電極を通って電流が流れることなく測定され得る。選択された参照電極は、典型的には、一定の周知の電気化学ポテンシャルを有する材料である。
リチウムイオン電池用の電極の電位は、充電状態（アノード又はカソードのリチウム化度）と共に変化する。リチウム化されていない形態の（すなわち、充電曲線の開始時の）高エネルギーセルのアノードは、約１．０Ｖ（シリコンの場合）又は約０．５Ｖ（グラファイトの場合）であり得る。充電曲線の終点は約１０ｍＶであり得る。例外はリチウム金属であり、これは電流密度にもよるが常に約０Ｖである。
様々な実施形態において、高エネルギーセルのアノード側で電流コレクタとしてアルミニウムを使用することを可能にする、エネルギー貯蔵(an energy storage)、双極電極装置及び方法が提供される。これにより、高エネルギーセルの比エネルギー（例えば、重量に基づく）（Ｗｈ／ｋｇ、ワット時／ｋｇ）又はエネルギー密度（例えば、体積に基づく）（Ｗｈ／Ｌ、ワット時／リットル）が増加し、及び／又はその製造コストを削減する。
様々な実施形態において、アルミニウム箔には、アルミニウムの自然酸化物（酸化アルミニウム）よりも、リチウムイオンを含有する電解質に対してより高い電気化学的安定性を有する保護層を設けることで十分であることが説明されてきた。例示的には、保護層を備えたアルミニウム箔はリチウムイオンを含有する電解質に対して反応が遅く及び／又は電気化学的に安定であるので、それは、高エネルギー電池の電流コレクタとして、あまり早く分解したり腐食したりすることなく使用することができる。 。
様々な実施形態では、エネルギー貯蔵は、アノードとカソードとを有していてもよい。ここで、前記アノードは、
アルミニウムを包含する箔と、
第１の電気化学ポテンシャルを有するアノード活物質（例えば電気化学的に活性なアノード材料）と、
それによって箔が被覆される保護材料であって、前記保護材料は、アルミニウム以外の金属を包含する、保護材料と、
を有し、
前記カソードは、
（例えば金属を含む箔と、）
第１の化学ポテンシャル以外の第２の電気化学ポテンシャルを有するカソード活物質（例えば電気化学的活性なカソード活物質）と、
前記アノード活物質又は前記カソード活物質がリチウムを包含する場合（及び場合によりカソード活物質が硫黄を包含する場合）、
を包含する。
図面の簡単な説明
図面において、同様の参照文字は、一般に、異なる図を通して同じ部分を指す。図面は必ずしも一定の縮尺通りではなく、その代わりに、開示された実施形態の原理を説明することに重点が置かれている。以下の説明では、以下の図面を参照しながら様々な実施形態を説明する。
図１Ａ、図１Ｂ及び図７はそれぞれ、概略的なフロー図で様々な実施形態による方法を示す。 図１Ａ、図１Ｂ及び図７はそれぞれ、概略的なフロー図で様々な実施形態による方法を示す。 図２、３、４及び６はそれぞれ、様々な実施形態におけるエネルギー貯蔵(an energy storage)を概略側面図又は概略断面図で示す。 図２、３、４及び６はそれぞれ、様々な実施形態におけるエネルギー貯蔵(an energy storage)を概略側面図又は概略断面図で示す。 図２、３、４及び６はそれぞれ、様々な実施形態におけるエネルギー貯蔵(an energy storage)を概略側面図又は概略断面図で示す。 図５は、様々な実施形態における双極電極装置(arrangement)を概略側面図又は概略断面図で示す。 図２、３、４及び６はそれぞれ、様々な実施形態におけるエネルギー貯蔵(an energy storage)を概略側面図又は概略断面図で示す。 図１Ａ、図１Ｂ及び図７はそれぞれ、概略的なフロー図で様々な実施形態による方法を示す。
詳細な説明
以下の詳細な説明では、この説明の一部を形成し、本開示を実施することができる特定の実施形態が例示の目的で示されている添付の図面を参照する。この点に関して、この点において、説明されている図(複数可)の向きを参照して、例えば「最上部に」、「最低部に」、「前に」、「後ろに」、「前」、「後ろ」などのような方向に関する用語(directional terminology)が使用される。実施形態の構成要素は、いくつかの異なる向きに配置することができるので、方向に関する門用語は説明の目的のために役立ち、決して限定目的ではない。本開示の保護範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用され得、構造的又は論理的な変更がなされ得ることは言うまでもない。例として本明細書に記載されている様々な実施形態の特徴は、特に明記しない限り、互いに組み合わせることができることは言うまでもない。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではなく、本開示の保護の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
この説明の過程において、「接続された」及び「結合された」という用語は、直接接続及び間接接続（例えば、オーム及び／又は導電性、例えば導電接続）ならびに直接結合及び間接接続の両方を説明するために用いられる。図面において、同一又は類似の要素には、必要に応じて同一の符号が付されている。
様々な実施形態において、用語「結合された」又は「結合すること」は、（例えば、機械的、静水圧的、熱的及び／又は電気的）接続及び／又は相互作用、例えば直接又は間接接続及び／又は相互作用の意味で理解され得る。複数の要素は、例えば相互作用の連鎖に沿って互いに結合されてもよく、それに沿って相互作用（例えば信号）が送信されてもよい。例えば、２つの相互に結合された要素は、互いに相互作用、例えば機械的、静水圧的、熱的及び／又は電気的相互作用を交換することができる。様々な実施形態において、「結合された」は、例えば直接的な物理的接触によって、機械的（例えば物理的）結合することの意味で理解され得る。継手(coupling)は、機械的相互作用（例えば、力、トルクなど）を伝達するように構成されてもよい。
エネルギー貯蔵セル（セルとも称される）は、エネルギー貯蔵の最小電圧発生単位を意味すると理解され得る。エネルギー貯蔵セルは、エネルギー貯蔵装置のベース電位を提供し、それは相互接続に従って、ベース電位に等しい電圧、又はベース電位の倍数であり得る電圧、を提供する。前記又は各エネルギー貯蔵セルは、電流コレクタ上に（例えば正確に１つの）アノード活物質層と、電流コレクタ上に（例えば正確に１つの）カソード活物質層とを有してもよい。電気絶縁性のセパレータによって分離されているが、リチウムイオンを伝導する電解質によって互いに接続されている（例えば、電解質が存在していた可能性のある、又は電解質を収容することができるキャビティによって）。
様々な実施形態において、本明細書に記載されているカソード活物質材料(active cathode material)（カソード−活物質(cathode-active material)とも呼ばれる）は、提供されていた可能性があり、又は層もしくはコーティングとして提供されてもよい（カソード活物質層とも呼ばれる）。代替的に又は追加的に、本明細書に記載されているアノード活物質(active anode material)材料（アノード−活物質(anode-active material)とも呼ばれる）は、提供されていた可能性があり、又は層若しくはコーティングとして提供されてもよい（アノード活物質層とも呼ばれる）。
１つ以上の第２の材料（例えば、２つ以上の第２の材料の混合物）に対する第１の材料の電気化学的安定性は、それぞれの材料の組み合わせの性質に依存し得、且つ、一般に厳密に１つの材料コンビネーションに基づき得る。電気化学的安定性を報告するための参照電極として任意に役立ち得る、第２の材料に対する第１の材料の電気化学的安定性は、これらの互いの反応速度の逆数を意味すると理解することができる。同じことが、第１の材料が２つ以上の第２の材料の混合物にさらされる場合（以下、より一般的に材料コンビネーションという）にも当てはまる。
反応速度は、材料コンビネーションによる単位時間及び体積当たりのモル量（例えば、ｍｏｌ／（ｓ・ｍ３））における同一反応の量を示す。高い電気化学的安定性は高い反応不活性をもたらす（これは、材料コンビネーションがあったとしてもほとんど反応しないことを意味する）。電気化学的安定性は、材料コンビネーションの電気化学ポテンシャルを包含する要因（例えば、電圧として報告され得る互いの電位差）、及び材料コンビネーションそれ自体の材料に依存し得る。すべての材料は、ＬＵＭＯ（最低空分子軌道,lowest unoccupied molecular orbital）とＨＯＭＯ（最高被占軌道、highest occupied molecular orbital）とを有する。その中でそれが電気化学的に安定であり、すなわち電子を放出又は吸収し得ない。外部電位（エネルギーレベル）がLUMO（最低空分子軌道,lowest unoccupied molecular orbital）よりも低いか、又はHOMO（最高被占軌道、highest occupied molecular orbital）よりも高いかどうかに応じて、還元プロセス（電子吸収）又は酸化プロセス（電子放出）が開始する可能性があり、それは材料の破壊及び／又は腐食につながる可能性がある。この関係によれば、電気化学的安定性は、ＬＵＭＯ又はＨＯＭＯよりも上に電気化学的安定性を増加させることができる１つ又は複数の不動態化層の形成を包含することができる。
第１の材料の電気化学ポテンシャルの範囲（その中で、第１の材料が第２の材料に対して電気化学的に安定であるか、又は１つの材料コンビネーション内にある）は、電気化学的安定性ウィンドウとも呼ばれる。電気化学的安定性ウィンドウ内では、反応速度は、例えば、電気化学的安定性ウィンドウ外の反応速度の０．１％未満であり得る。言い換えれば、電気化学的安定性は特定の材料コンビネーションに基づく（例えば本明細書では電流コレクタとリチウムイオンを含有する電解質とに基づく）一方、電気化学的安定性ウィンドウは一般化され、且つ、環境の電気化学的性質に基づく電気化学的安定性を示してもよい。電気化学的安定性はまた、２つ以上の材料の混合物（例えば、電解質中の電流コレクタ）にも関連し得る。通常、電気化学的安定性ウィンドウは電解質について報告されている。例えば、電解質は、２つ以上の材料（電解質成分とも呼ばれる）の混合物を含み得る。それにより、電解質の厳密に１つの電解質成分と１電位における電子との反応だけでなく、他の電解質との相互作用は、電気化学的安定性ウィンドウを制限するかもしれない。
電位自体は測定可能ではないので、それは常に参照電極（例えば、リチウム、水素など）の電位に基づいている。これは、例えば、リチウムの電気化学ポテンシャル（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋に対して１．０〜０．０Ｖで電気化学的に安定）に対して較正することができる電気化学的安定性ウィンドウについても同様に当てはまる。リチウム自体には電圧を割り当てることはできず、単に電位、すなわち、例えばリチウムに対するリチウムの電位（その場合、Ｌｉ／Ｌｉ＋に対して０Ｖに対応する）である。水素に基づいて、リチウムの電位は、例えば、「Ｈ２／Ｈ＋に対して−３．０４Ｖ」として報告され得る。
Ｌｉをセル内のリチウムに対して（ゼロ電流で）測定すると（Ｌｉ対Ｌｉ）、０Ｖのセル電圧を測定することが可能である。その場合、電位は形式的に同一であり、且つ、電圧はゼロである。しかしながら、典型的には、特に電流が流れる場合には、セル電圧は（過電位と呼ばれるもののために）電極／材料の電位とは異なる。形式的に見れば、電気化学的安定性ウィンドウがそれに基づく基準電極又はその電位（リチウム、水素など）は、変換の問題である。例えば、参照としての水素（Ｈ）に対して−３．０４Ｖは、参照としてのリチウムに変換され得る。
電気化学的安定性は、例えばサイクリックボルタンメトリー測定によって確認することができる。サイクリックボルタンメトリーでは、（例えば、第２の材料を含む）電解質溶液中で、上昇電位、続いて下降電位が作用電極（例えば、第１の材料からなり、その電気化学的安定性は第２のさらなる材料又は材料コンビネーションに対して決定される）に印加される。第１の材料の電位は、いわゆる参照電極によって正確に決定される。作用電極を通って流れる電流は電圧の関数として検出され、進行する電気化学的還元及び酸化反応の種類及び数の指標を与える。その結果、電流のピークは電気化学反応の進行を示し、それ故、望ましくない反応の場合には電気化学的不安定性を示す。材料の用途と種類に応じて、測定される電流は定義されたしきい値を超えてはならない。閾値を超える最小（下限）電位及び最大（上限）電位は、電気化学的安定性ウィンドウを定義する。
様々な実施形態において、箔（アルミニウム箔又はアルミニウム被覆箔）は、４０μｍ未満、例えば約３５μｍ未満、例えば約３０μｍ未満、例えば約２５μｍ未満、例えば約２０μｍ未満、例えば約１５μｍ未満、例えば１０μｍ未満の厚さ。約１０μｍ未満、例えば約５μｍ未満、例えば約３μｍ〜約２０μｍの範囲内、例えば約５μｍ又は例えば約１５μｍの厚さ（すなわち、箔の横方向の広がりに対して横方向）を有してよい。
箔は、例えば、約０．０１ｍから約７ｍの範囲内、例えば約０．１ｍから約３ｍの範囲内、例えば約０．３ｍから約１ｍの範囲内の幅、すなわち、その横方向の広がりの方向の広がり（例えば、搬送方向に対して直角）、及びまた、例えば、０．０１ｍを超える、例えば０．１ｍを超える、例えば１ｍを超える、例えば１０ｍを超える（その場合、箔３０２は、例えばロールからロールへと搬送されてもよい）、５０ｍを超える、例えば１００ｍを超える、例えば５００ｍを超える、例えば１０００ｍ又は数千メートルを超える、長さ、すなわち幅を横切るその横方向の広がりの方向の広がり（例えば、輸送方向に対して平行）、を有してもよい。
様々な実施形態において、箔は、少なくとも１つのプラスチックと第１の金属との積層体を含み得る。ここで、箔の第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン及びリチウムのうちの１つである。例えば、箔は、第１の金属で（例えば、片面又は両面に）コーティングされたポリマーフィルムを包含するか、又はそれから形成されていてもよい。あるいは、箔は第１の金属から形成されていてもよい。例えば、箔は、第１の金属の５０原子％を超える程度まで、例えば第１の金属の７０原子％を超える程度まで、又は例えば、第１の金属の９０原子％を超える範囲までであってもよい。
本明細書の文脈では、電気化学ポテンシャルは、電圧で（例えばボルトで）報告される場合、リチウムの電気化学ポテンシャル、例えばＬｉ／Ｌｉ＋、に基づくと見なすことができる。
本明細書の文脈において、金属（金属材料とも呼ばれる）は、より一般的には、少なくとも１つの金属元素（すなわち、１つ以上の金属元素）、例えば次の元素群： 銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、バリウム（Ｂａ）、インジウム（Ｉｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、又はサマリウム（Ｓｍ）、からの少なくとも１つの元素を包含してよいか（又はそれから形成されてよい）。さらに、金属は、金属化合物（例えば金属間化合物又は合金）、例えば少なくとも２つの金属元素の化合物（例えば元素群からの）、例えばブロンズもしくは真鍮、又は、例えば少なくとも１つの金属元素の（例えば元素群からの）と少なくとも１つの非金属元素との化合某つ、例えば鋼、を包含してよいか、又はそれらから形成されていてもよい。
電解質は、リチウムイオンを伝導することができる、すなわちＬｉイオン伝導性である物質又は物質混合物を指すことがある。電解質は、固体又は液体成分を包含してよいか、又はそれから形成されていてもよい。例えば、電解質は、以下の成分のうちの１つ以上を含み得るか、又はそれから形成され得る： 液体電解質（例えば、溶媒及び任意の添加剤を有する導電性塩）、ポリマー電解質、イオン性液体に基づく電解質、及び／又は固体状(solid-state)電解質。任意に、電解質は様々な成分の混合物を包含し得る。代替的に又は追加的に、セル内で、２つ以上の電解質タイプ及び／又は構成要素を互いに並べて使用することが可能である。
様々な実施形態において、電解質は、以下のうちの少なくとも１つを包含し得る。： 塩（例えば、ＬｉＰＦ６（ヘキサフルオロリン酸リチウム）、ＬｉＢＦ４（テトラフルオロホウ酸リチウム））、無水の非プロトン性溶媒（例えば、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネートなど）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロペン（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、Ｌｉ３ＰＯ４Ｎリン酸リチウム窒化物。
様々な実施形態において、本明細書に記載されるような方法によって処理された箔は、エネルギー貯蔵(an energy storage)、例えば電池、蓄電池、例えリチウムイオン蓄電池、において使用されてもよい。様々な実施形態では、箔は前記エネルギー貯蔵についての１つ又はすべての電極（たとえばアノード及び／又はカソード）において使用することができる。
エネルギー貯蔵(an energy storage)は、例えば、特定のリチウムイオンアキュムレータタイプ、例えば、リチウム−硫黄アキュムレータ、リチウム−ニッケル−マンガン−コバルト酸化物アキュムレータ、リチウム−ニッケル−コバルト−アルミニウム酸化物アキュムレータ、リチウム−ニッケル−マンガン酸化物アキュムレータ、リチウムポリマーアキュムレータ、リチウム−二酸化コバルトアキュムレータ（ＬｉＣｏＯ２）、リチウム−空気アキュムレータ、リチウム−二酸化マンガンアキュムレータ、リチウム−マンガン酸化物アキュムレータ、リチウム−リン酸鉄アキュムレータ（ＬｉＦｅＰＯ４）、リチウム−マンガンアキュムレータ及び／又はリン酸鉄リチウムアキュムレータ、を包含してよいか、又はそれから形成されていてよい。
様々な実施形態において、保護層は、約２ｎｍ〜約１μｍの範囲内、例えば約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲内、又は約５ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内、例えば約１００ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲内の厚さ（層厚、すなわち箔の横方向の広がりに対して横方向）を有してもよい。代替的又は追加的に、保護層は、第１の金属とは異なる第２の金属を包含してよいか、又はそれから形成されていてもよい。例えば、保護層は、第２の金属の５０原子％を超える程度まで、例えば第２の金属の７０原子％を超える程度まで、又は例えば第２の金属の９０原子％を超える程度までからなることができる。
活物質は、様々な実施形態において、活物質層の一部として提供されたことがあったかもしれないか、又は提供されてもよい。一般に、これは必ずしも存在する必要はないか、そうでなければ提供されたことがあったか、又は他の何らかの方法で提供されてもよく、したがって以下でより一般的に活物質と呼ぶことがある。活物質に関して説明したことは、活物質層にも同様に適用可能であり得、逆もまた同様である。
活物質（例えば、アノード活物質及び／又はカソード活物質）、例えば活物質層は、一般に比表面積、例えば箔及び／又は保護層のそれよりも大きい比表面積、を有することができる。この目的のために、活物質、例えば活物質層は、例えば多孔質、すなわち孔又は他の空隙、例えば相互に接続された孔及び／又は通路のネットワーク、を有することができる。例えば、活物質は、約１０％から約８０％までの範囲内（例えば、約２０％から約４０％まで、又は約８０％までの範囲内）の多孔度を有することができる。あるいは、アノード活物質は、コンパクトなリチウム層（例えば、リチウム金属アノード）を有してもよい。例えば、孔のないリチウム金属層をアノード活物質として使用することが可能である。
様々な実施形態において、活物質は、約５μｍから約５００μｍの範囲内、例えば約５μｍから約１００μｍの範囲内の厚さ（層厚、すなわち箔の横方向の範囲を横切る方向）を有することができる。
例えば、活物質は、混合物の一部として（例えば、アノード活物質層及び／又はカソード活物質層のような活物質層の一部として）提供されたことがあったもしれないか、又は提供されてもよい。ここで、混合物は、：活物質：１つ、又は１つより多い導電性添加剤（例えば、導電性ブラック、カーボンナノチューブ及び／又はカーボンファイバー）、及び／又は１つ又は１つより多いバインダー材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンオキシド、スチレン−ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデンなど）、を包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってもよい。バインダー材料は、例えばポリマーを包含してもよいか、又はポリマーから形成されたことがあってもよい。活物質は、アノード活物質又はカソード活物質であり得る。
この説明の文脈では、アノード活物質は、例えば、以下の材料のうちの１つ又は１つより多くを包含してもよいか、又はそれから形成されたことがあってもよい。：
炭素（例えば、グラファイト、硬質炭素などの炭素変性物）、シリコン、リチウム、スズ、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、アンチモン；又は、
１つ又は１つより多い遷移金属酸化物、１つ又は１つより多い遷移金属酸化物硫化物、１つ又は１つより多い遷移金属酸化物窒化物、１つ又は１つより多い遷移金属酸化物リン化物、１つ又は１つより多い遷移金属酸化物フッ化物、又はより一般的には遷移金属化合物ＡｘＢｙ（式中、ＡはＦｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕのうちの１つであり、ＢはＯ、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｆのうちの１つであり；例えば、Ｃｒ２Ｏ３）。代替的に又は追加的に、アノード活物質は金属性、例えば金属リチウム及び／又は金属アルミニウム、であってもよい。より一般的に言えば、アノード活物質は、リチウム化する、すなわちリチウムと化学的に反応する（例えばリチウム化合物）、及び／又はリチウムをインターカレートする、材料であり得る。アノード活物質は、約２Ｖ未満、例えば約１．５Ｖ未満の、Ｌｉに対する電位を有し得る。
この説明の文脈では、カソード活物質は、例えば、以下の材料のうちの１つを包含してよいか、又はそれから形成されていてもよい。： リチウム−リン酸鉄（ＬＦＰ）、リチウム−ニッケル−マンガン−コバルト酸化物（ＮＭＣ）、リチウムーコバルト酸化物（ＬＣＯ）、リチウム−マンガン酸化物（ＬＭＯ）、リチウム−ニッケル−コバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ）、リチウム−ニッケル−マンガン酸化物（ＬＮＭＯ）、硫黄、及び／又は酸素。
提供されるエネルギー貯蔵（energy storage）は、１つ又は複数の高エネルギーセルを有してもよい。高エネルギーセルは、例えば、アノード側でアノード活物質を使用し、前記アノード活物質は、リチウムに対して約１Ｖ未満の、例えば約０．５Ｖ未満、例えば約０Ｖ（又は−０．５Ｖ）から約０．５Ｖの範囲内の、電気化学ポテンシャルを有する。高エネルギーセルのアノード活物質は、例えば炭素（例えばグラファイト、硬質炭素）、ケイ素、リチウム、スズ、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、アンチモン又は遷移金属酸化物、硫化物、窒化物、リン化物、フッ化物又は遷移金属化合物ＡｘＢｙ（式中、ＡはＦｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕのうちの１つであり、且つ、ＢはＯ、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｆのうちの１つである；例えばＣｒ２Ｏ３）、を包含してよいか、又はそれから形成されていてもよい。
以下の説明は、わかりやすくするためにアルミニウムに基づく。あるいは、この説明が、アルミニウムではなく、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン、又はリチウムに類似して適用可能である。これらの材料で作られた箔、例えばこれらの材料で作られた金属箔、及び／又はこれらの材料でコーティングされたポリマーフィルムは、例えば、特に安価であってもよく、軽い重量であってもよく、及び／又は特に良好な不動態化性を有してもよく、及び／又は一般に良好な適合性を有してもよい。
様々な実施形態において、アノードは、アルミニウムを包含する箔を包含してもよい。箔中のアルミニウムは、又は元素アルミニウムとしてもしくは合金で、提供されていたか、もしくは提供されている可能性がある。代替的又は追加的に、アルミニウムは、例えば特別に導入されたドーピング元素でドープされていたか、ドープされている可能性がある。アルミニウムの合金及び／又はドーピングは、例えば、機械的特性を調整するのに役立ち得る。
以下では、例えばリチウムイオンエネルギーセルに関連して、より簡単に理解するためにリチウムを参照する。説明されたことは、リチウム硫黄エネルギー電池（Ｌｉ／Ｓエネルギーセル）にも同様に適用可能かもしれない。組み立て後、リチウム硫黄エネルギーセルのカソードはリチウムを含まない。例えば、その場合、リチウム硫黄エネルギーセルのアノードはリチウムを包含してもよい。
以下では、理解を簡単にするために、活物質（例えば、カソード活物質又はアノード活物質）を参照する。活性物質は、以下により詳細に記載されるように、一般に、混合物の一部（例えば、混合物から構成されるコーティング）として提供されていたか、又は提供されてもよい。活物質について説明されたことは、活物質を包含する混合物（例えば、混合物の活物質層）にも同様に適用可能であり、逆もまた同様である。
図１Ａは、概略的なフロー図の様々な実施形態における方法１００ａを説明している。
方法１００ａは、
１１０において、真空チャンバ内のコーティング領域内で箔を輸送するステップであって、その場合、箔はアルミニウムを包含する、ステップを包含することができ、
１２０において、ガス状コーティング材料を使用して、保護層で箔をコーティングするステップを包含することができる。
様々な実施形態において、保護層の（例えば、場合によって片面又は両面）堆積のための真空ベースの方法が提供される。この方法は、例えば、薄いアルミニウム箔（Ａｌ箔）又はアルミニウム表面を有する他の箔、例えばアルミニウム仕上げポリマーフィルムに適用することができる。種々の実施形態において、この方法により、リチウムに対して化学的に耐性である低い表面接触抵抗を有する１つ以上の導電性電流コレクタが提供される。真空ベースの方法は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）及び／又は物理蒸着（ＰＶＤ）であってもよい。あるいは、電解析出も行うことができる。
様々な実施形態において、エネルギー貯蔵における高エネルギーセル用の電流コレクタ及び／又は出力導体として使用するために、例えばリチウムイオン電池のための、低い表面接触抵抗を有する薄くて耐食性の導電性箔を製造する方法が提供される。
この目的のために、方法は、様々な実施形態において、以下を包含することもできる。： （例えば、露出した）アルミニウム表面を形成するために、箔中の金属アルミニウムの少なくとも部分的な露出のために、（例えば、コーティングの前に）箔の表面層（例えば、少なくとも自然(native)保護層）を場合によって除去すること。表面層は、プラズマを使用して、すなわち、いわゆるプラズマエッチングによって除去することができまる。
様々な実施形態において、ガス状コーティング材料（材料蒸気とも呼ばれる）は、第２の金属（例えば、Ｎｉ、Ｔｉ又はＣｕ）を包含してもよいか、又はそれから形成されたことがあってもよい。例えば、ガス状コーティング材料は、チタンを包含してもよいか、又はチタンから形成されたことがあってもよい。少なくともチタンを包含するか、又は少なくともチタンから形成されたガス状コーティング材料を使用して、例えば、チタン層が保護層として形成されたことがあってもよいか、又は形成されてもよい。
様々な実施形態において、保護層は、約８０％超、例えば約９０％超、例えば約１００％の、幾何学的空間充填、すなわち見掛け密度対真密度の比、を有してもよい。言い換えれば、保護層の微細構造は、約２０％未満、例えば約１０％未満、例えば約５％未満、例えば約１％未満の総体積（例えばコーティングの）における細孔（pores）又は空隙(voids)の割合を有してもよい。実例として、保護層は、本質的に細孔又は空隙がない。
保護層は、例えば高エネルギーセルで使用するために、リチウムに対する箔の化学的安定性を高めるかもしれない。
図１Ｂは、様々な実施形態における方法１００ｂを概略フロー図で示している。
様々な実施形態において、保護層１００ｂによる箔のコーティングは、１３０において、真空チャンバ内のコーティング領域内で箔を輸送するステップであって、その場合、箔は、アルミニウムの金属表面又はアルミニウムの自然酸化物層を有する、ステップを包含してよい。方法１００ｂはまた、１４０において、コーティング領域において材料蒸気（ガス状コーティング材料とも呼ばれる）を生成することを包含することができる。方法１００ｂはまた、１５０において、箔中のアルミニウムの金属表面又は自然酸化物層上に導電性保護層（接触層とも呼ばれる）を形成することを包含することができ、ここで、導電性保護層は、少なくとも材料蒸気から形成される。
場合によって、金属表面は、自然酸化物層を除去することにより、例えばプラズマエッチングにより、提供されたことがあったかもしれないか、又は提供されてもよい。
様々な実施形態において、保護層による箔のコーティングは、物理蒸着（ＰＶＤ）によって達成され得る。
様々な実施形態において、保護層でコーティングされたフィルムは又は、何らかの他の方法において提供されたことがあったか、又は提供されていてもよい。
図２は、１つ以上のエネルギー貯蔵セル２００を有するエネルギー貯蔵(energy storage)を、様々な実施形態において、概略側面図又は概略断面図で示している。
エネルギー貯蔵は、１つ又は複数のエネルギー貯蔵セル２００を包含することができ、その場合、前記又は各エネルギー貯蔵セル２００は、例えばエネルギー貯蔵内に（例えば、積み重ねられた形態又はコイル状に）例えば周期的に配置されたことがあってもよいか、配置されてもよい、例えば積み重ねられていてもよい。例えば、エネルギー貯蔵は、円形エネルギー貯蔵、パウチエネルギー貯蔵、又はプリズム状エネルギー貯蔵であってもよい。
場合によって、前記エネルギー貯蔵セル２００又は各エネルギー貯蔵セル２００は、以下でより詳細に説明するセパレータ１０４０を包含することができる。例えば、前記エネルギー貯蔵セル２００又は各エネルギー貯蔵セル２００は、液体電解質と、電極の電気的分離のためのセパレータとを包含し得る。あるいは、前記又は各エネルギー貯蔵セル２００は、電極を電気的に分離するように構成された固体電解質を包含することができ、その場合、セパレータは省略されてもよいか、又はある種の固体電解質の場合にはセパレータが必要になることがある。
エネルギー貯蔵、例えば、前記又は各エネルギー貯蔵セル２００は、様々な実施形態において、第１の電気化学ポテンシャルを有するアノード１０１２を有し得る。アノード１０１２は、アルミニウムを包含する箔３０２（例えば、導電性箔３０２）を包含し得る。
加えて、アノード１０１２は、保護材料３０４を包含することができ、箔３０２は保護材料３０４でコーティングされていた（保護層３０４とも呼ばれる）。その場合、保護材料はアルミニウム以外の金属を包含する。保護層３０４は、例えば、箔３０２中のアルミニウムと物理的に接触していてもよい。
加えて、アノード１０１２は、保護層３０４の頂上に、例えば物理的に接触して、配置されたアノード活物質層４０２を有してもよい。アノード活物質層４０２は、アノード活物質１０１２ａを包含してよいか、又はそれから形成されていてもよい。
保護層３０４は、例えば、箔３０２とアノード活物質１０１２との間に配置された接触層の形態の、導電層であってもよい。
加えて、エネルギー貯蔵、例えば、前記又は各エネルギー貯蔵セル２００は、第２の電気化学ポテンシャルを有するカソード１０２２を有してもよい。
例えば、エネルギー貯蔵が充電されたことがあったか、又は充電されている場合、アノード１０１２とカソード１０２２と（以下、より一般的に電極とも呼ばれる）の間に電圧が発生することがあり、これは第１の化学ポテンシャルと第２の化学ポテンシャルとの差にほぼ対応する。そのようなエネルギー貯蔵は、１つ又は複数のそのようなエネルギー貯蔵セル２００を有してもよい（例えば、互いに並列に又は互いに直列に接続される）。
電極がイオン伝導媒体１０４０（たとえば、固体又は液体形態の電解質１０４０）を介して接続されている場合、アノードとカソードの間に電位が発生する場合がある（充電及び放電動作の両方、及び電源オフ状態でも）。
実例として、例えばエネルギー貯蔵が充電されているところ又は放電されているところである場合、箔３０２は、電気化学的還元又は酸化反応においてアノード１０１２において貯蔵される又は放出される電荷の供給(provision)又は取り出し(tapping)のための電流コレクタ又は電流導体として機能し得る。前記（液体又は固体）電解質１０５０においてアノード１０１２とカソード１０２２との間を移動するリチウムイオン（イオン交換）は、貯蔵された化学エネルギーの電気エネルギーへの変換を引き起こす可能性があり（例えば、エネルギー貯蔵が充電された場合）、ここで、化学エネルギーは、電極１０１２と、１０２２との間、及び／又はそれに結合された接触接続１０１２ｋと、１０２２ｋとの間に電位を提供する（図３を参照）。
電気エネルギーは、電流、ポテンシャル及び時間の積であり得る（すなわち、Ｅ＝Ｕ＊Ｉ＊ｔ）。ポテンシャルＵは、アノード／カソードの電気化学ポテンシャルから求められ、且つ、セルの充電状態によって変化する。電流Ｉは供給（放電）又は消費（充電）することができ、且つ、リチウムイオンの空間的な流れに結合される（Ｌｉ＋＋ｅ− ←→ Ｌｉ）。時間ｔは、それによって電流が供給又は消費される持続時間、すなわち放電又は充電がどのくらいの時間行われるか、例えば電流を消費する負荷が接続される、持続期間に対応する。
様々な実施形態において、エネルギー貯蔵、例えば、前記又は各エネルギー貯蔵セル２００は、約３．５ボルト（Ｖ）を超える、例えば約３．７Ｖを超える、例えば約４Ｖを超える、平均電位を提供し得る。平均電位は、エネルギー貯蔵セル２００の放電状態の電位と放電状態の電位との間の平均値に対応し得る。すなわち、充電サイクル平均化ポテンシャルであり得る。
前記又は各エネルギー貯蔵セル２００のポテンシャルは、充電状態によって異なる場合がある。セルが放電されていたならば、ポテンシャルは、低く、例えば、ＬＩＢエネルギー貯蔵セル２００の場合は約３．０Ｖ、又は約２．５Ｖから約３．５Ｖの範囲内であり得る。セルが充電されていたならば場合、例示的に、ポテンシャルは、高く、例えば、ＬＩＢエネルギー貯蔵セル２００の場合、約４．３Ｖ、例えば約３．７Ｖから約５．０Ｖの範囲内であり得る。
一般に、前記又は各エネルギー貯蔵セル２００（例えば、Ｌｉ／Ｓエネルギー貯蔵セル２００）は、放電状態で約１．８Ｖ以上の、及び、充電状態で約２．６Ｖのセルポテンシャルを提供し得る。リチウム空気エネルギー貯蔵セル２００は、放電状態で約２．０Ｖの、及び、充電状態で約４．８Ｖまでのポテンシャルを提供し得る。
例えば、約３．５Ｖを超える（例えば４Ｖを超える）電圧の場合、リチウムイオン又は電解質１０５０の他の成分により、箔３０２内のアルミニウムの電気化学反応を阻害する又は防止するために、保護層３０４が必要になる場合がある。
場合によって、フィルム３０２は、いずれかの側で、保護層でコーティングされたことがあったか、又はコーティングされていてもよい。
アノード活物質１０１２ａは、例えばグラファイト（又は別の炭素立体配置の炭素）を包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってよい、ナノ結晶及び／又はアモルファスケイ素を包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってよい、アルミニウムを包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってよい、又は二酸化スズ（ＳｎＯ２）を包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってよい。
様々な実施形態において、アノード活物質（例えば、液相の形態、すなわち溶媒に溶解した）及び／又はアノード活物質層４０２の１つ又は複数の追加の成分（例えば、１つ又は複数のバインダー、及び／又は１つ又は複数の導電性添加剤）は、保護層３０４を有するフィルム３０２に、リボンコーティングシステムにより、塗布されたことがあってもよいか、塗布されていてもよい。例えば液相堆積、例えばスプレーコーティング操作、カーテンコーティング操作、コンマバーコーティング操作及び/又はスロットダイコーティング操作による。
液相の代わりに、又はそれに加えて、乾式コーティング操作を使用することが可能である。次いで、１つ又は複数の（例えばすべての）電極成分(複数可)を乾燥形態で混合してもよく、及びその後（例えば、スプレーコーティング及び／又は粉末塗布及びカレンダー加工により）塗布することができる。
場合によって、後続の乾燥プロセスにおいて（その場合、保護層３０４及びまだ溶媒を含有するアノード活物質層４０２を有する箔３０２は加熱される）、残留溶媒がアノード活物質層４０２から抽出される。
エネルギー貯蔵を形成することは、
第１の電気化学ポテンシャルを有するアノード１０１２を形成するために、アノード活物質１０１２ａを（例えば、アノード活物質層４０２のコーティング及び／又は一部として）、保護層４０２で被覆された箔３０２に適用すること、
アノード１０１２とカソード１０２２とを組み合わせること（場合によって、固体電解質１０５０及び／又はセパレータによって分離されている）、その場合、カソード１０２２は第２の電気化学ポテンシャルを有する、及び、
場合によって、アノード１０１２及びカソード１０２２をカプセル化すること、
を包含してよい。場合によって、液体電解質１０５０を、それのカプセル化する前にエネルギー貯蔵セルに導入することができる。
場合によって、エネルギー貯蔵を形成することは、
アノード１０１２の箔３０２を接触させるための接触接続を形成すること。
をさらに包含してもよい。例えば、エネルギー貯蔵を形成することは、
カソード１０２２を接触させるための追加の接触接続を形成すること、
をさらに包含してもよい。
エネルギー貯蔵、例えば前記エネルギー貯蔵の前記エネルギー貯蔵セル２００又は各エネルギー貯蔵セル２００は、高エネルギー貯蔵であってもよい。高エネルギー貯蔵は、セルあたり４ボルトを超える平均電圧を提供してもよい。セル電圧は可変であってもよく、且つ、セルシステムに依存してもよい。例えば、Ｌｉ／Ｓエネルギー貯蔵セル２００は、低い平均セルポテンシャルと組み合わされた高い比エネルギーを提供し得る。活物質はより多くのリチウムを吸収するため、容量が増加する。エネルギーは、ポテンシャルと容量との積に対応する場合がある。
高エネルギーセルは、実例として、例えば約１００Ｗｈ／ｋｇ以上、例えば約１５０Ｗｈ／ｋｇ以上、例えば２００Ｗｈ／ｋｇ、の高い比エネルギーを提供し得る。代替的又は追加的に、高エネルギーセルは、例えば３００Ｗｈ／Ｌ以上、例えば４００Ｗｈ／Ｌ以上、例えば５００Ｗｈ／Ｌ以上、の高エネルギー密度を提供し得る。
例えば、箔３０２は、約９マイクロメートル（μｍ）から約２０μｍの範囲内の厚さを有するアルミニウム箔であってもよい。
さらに、エネルギー貯蔵、例えばそれの又は各エネルギー貯蔵セル２００は、アノード１０１２及びカソード１０２２を囲むカプセル化１０３０を有してもよい。
図３は、様々な実施形態において、例えば、１つ又は複数のエネルギー貯蔵セル３００を有するエネルギー貯蔵を概略側面図又は概略断面図で示している。
様々な実施形態において、アノード１０１２は第１の箔３０２（アノード箔３０２とも呼ばれる）を有することができ、カソード１０２２は第２の箔３０２（カソード箔３０２とも呼ばれる）を有することができる。
加えて、カソード１０２２は、カソード活物質１０２２ａを、例えば、カソード活物質層４０４の一部として、包含してよい。カソード活物質１０２２ａ（例えば、カソード活物質層４０２）は、頂上部に配置されたことがあってもよいか、又は配置されてもよい。カソード活物質１０２２ａは、第２の化学ポテンシャルを提供し得る。
アノード活物質１０１２ａは、カソード活物質１０２２ａと、例えば電気化学ポテンシャル又は化学組成の点で、異なっていてもよい。
アノード活物質１０２２ａは、例えば、リチウムーリン酸鉄（ＬＦＰＯ）を包含してもよいか、もしくはそれから形成されたことがあってもよく（例えば、リチウムーリン酸鉄エネルギー貯蔵において）、リチウムーマンガン酸化物（ＬＮＭＯ）を包含してもよいか、もしくそれから形成されたことがあってもよく（例えば、リチウムーマンガン酸化物エネルギー貯蔵において）、又はリチウムーニッケルーマンガンーコバルト酸化物（ＮＭＣ）を包含してもよいか、もしくそれから形成されていてもよい（例えば、リチウムーニッケルーマンガンーコバルト酸化物アキュムレータにおいて）。
場合により、カソード箔３０２はアルミニウムを包含することができる。
場合により、カソード１０２２は、保護材料３０４を包含することができ（カソード箔保護材料とも呼ばれる）、カソード箔３０２は、前記保護材料３０４でコーティングされていた（カソード箔保護層３０４とも呼ばれる）。この場合、カソード箔保護材料３０４は、アルミニウム以外の金属を包含することができる。カソード極箔保護層３０４は、例えば、カソード箔３０２中のアルミニウムと物理的に接触していてもよい。
カソード箔保護層３０４は、例えば、カソード箔３０２とカソード活物質１０２２ａ（例えばカソード活物質層４０４）との間に配置された接触層の形態の、例えばそれと物理的に接触した、導電層であってもよい。
場合により、カソード箔３０２は、いずれかの側でカソード箔保護層３０４で被覆されたことがあってもよいか、又は被覆されていてもよい。
加えて、エネルギー貯蔵は第１の接触接続部１０１２ｋを有し得る。前記接触接続部１０１２ｋは、アノード１０１２と電気的及び／又は物理的に接触し、及び／又は少なくとも結合され、且つ、例えば導電性の態様でアノード箔３０２に接続される。第１の接触接続部１０１２ｋは、露出面を有してもよい。
加えて、エネルギー貯蔵、例えば、前記又は各エネルギー貯蔵セル３００は、第１の接触接続部１０１２ｋを有してよく、前記第１の接触接続部１０１２ｋは、カソード１０１２と電気的及び／もしくは物理的に接触している、及び／又はカソード１０１２と少なくとも結合され、且つ、導電性の方法で例えばカソード箔３０２に接続される。第２の接触接続部１０２２ｋは、露出面を有してもよい。
電位は、第１の接触接続部１０１２ｋと第２の接触接続部１０２２ｋとの間で取り出されて(tapped)もよく、例えばエネルギー貯蔵が充電されたとき、これは第1の化学ポテンシャルと第2の化学ポテンシャルとの差にほぼ対応する。
任意に、エネルギー貯蔵は、セパレータ１０４０を有してもよい。セパレータ１０４０は、アノード１０１２及びカソード１０２２、換言すれば、負電極及び正電極を、空間的及び電気的に互いに分離してもよい。しかしながら、セパレータ１０４０は、固体又は液体電解質１０５０を介してアノード１０１２とカソード１０２２との間を移動するリチウムイオンに対して透過性であり得る。アノード１０１２とカソード１０２２との間を移動するリチウムイオンは、貯蔵された化学エネルギーの（例えば、エネルギー貯蔵１１００が充電されたとき）電気エネルギーへの変換をもたらし得る。ここで、上記のように、化学エネルギーが接点接続１０１２ｋ、１０２２ｋにおいて電圧を提供する。
セパレータ１０４０は、微孔質プラスチック（例えば、ポリプロピレンもしくはポリエチレン、もしくはそれらの多層組み合わせ）を包含してよいか、もしくはそれから形成されたことがあってもよく、及び／又はセパレータは、不織布、例えばガラス繊維、を包含してよいか、もしくはそれから形成されたことがあってもよい。任意に、セパレータは、埋め込まれたセラミック粒子又はセラミックコーティングを含有してもよい（例えば、セラミック官能化セパレータ）。
図４は、様々な実施形態において、例えば、１つ又は複数のエネルギー貯蔵セル４００を有するエネルギー貯蔵を、概略側面図又は概略断面図で示している。
エネルギー貯蔵、例えば、前記又は各エネルギー貯蔵セル４００は、：
アルミニウム含有アノード箔３０２（例えば、アルミニウム箔３０２）、前記アルミニウム箔３０２と物理的に接触する（液密及び／又はリチウムイオン密な(-tight)）保護層３０４、前記保護層３０４と物理的に接触する多孔質アノード活物質層４０２（例えば、粒状アノード活物質１０１２ａ、１つ又は複数のバインダー材料１０１４及び／又は１つ又は複数の導電性添加材料１０１５を有する）、イオン伝導性セパレータ１０４０、液体又は固体電解質１０５０、多孔性カソード活物質層４０４（例えば、粒状カソード活物質１０２２ａ、１つ又は複数のバインダー材料１０２４、及び／又は１つ又は複数の導電性添加材料１０２５を包含する）、カソード陰極箔３０２、
を包含してもよい。
任意に、カソード箔３０２は追加のアルミニウム箔３０２であってもよい。任意に、カソード箔３０２は、カソード活物質層４０４と物理的に接触する保護層３０４を有してもよい。任意に、カソード１０２２は、存在する場合、カソード箔３０２の保護層３０４と、又はそうでなければカソード箔３０２と物理的に接触する多孔質カソード活物質層４０４を包含することができる。
実例として、高い電気伝導性を有する電気化学的に不安定もしくはリチウム化可能な材料（例えばアルミニウム）をアノード電流コレクタとして使用してもよく、且つ、これは、保護層（例えば、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＮ等）によって、保護されたことがあったかもしれないか、又はそれにより保護されてもよい。保護層の材料（保護材料とも呼ばれる）は、ここでは、例示的に、リチウムを有するいずれの化合物を形成しないことを特徴とする場合がある。保護層は、任意には高い導電性を有する、不浸透性のコンパクトな層であってもよい。
図５は、例えばエネルギー貯蔵のための双極電極装置(arrangement)５００を、様々な実施形態において、概略側面図又は概略断面図で示している。
双極電極装置５００は、アノード活物質層４０２とカソード活物質層４０４との間に配置されたアルミニウム含有箔３０２を包含することができる。箔３０２は、例えば、エネルギー貯蔵セル２００、３００又は４００のカソード箔３０２及び／又はアノード箔を提供することができる。
加えて、双極電極装置５００は、アノード箔３０２とアノード活物質層４０２との間に配置されたアノード箔保護層３０４を含み得る。アノード箔保護層３０４は、例えば、箔３０２中のアルミニウムと、及び／又はアノード活物質層４０２と、物理的に接触し得る。アノード箔保護層３０４は、例えば上記のように、例えばエネルギー貯蔵セル２００、３００又は４００のために、構成されたことがあったかもしれない。
実例として、そのような双極電極装置５００は、アノード１０１２及びカソード１０２２に共通の電流コレクタ３０２を提供し得る。これにより、セル当たりの重量及び体積をさらに節約することが可能になる。
例えば、箔３０２は、カソード活物質層４０２と一緒になってカソード１０２２を提供することができ、且つ、アノード箔保護層３０４及びアノード活物質層４０２と一緒になって、アノード１０１２を提供することができる。実例として、カソード１０２２及びアノード１０１２を設けるために、１つの箔のみが必要とされる場合がある。
例えば、アノード活物質層４０２からのカソード活物質層４０４の距離は、箔３０２の厚さの２倍未満、例えば４０μｍ未満、例えば約３５μｍ未満、例えば約３０μｍ未満、例えば約２５μｍ未満、例えば約２０μｍ未満、であり得る。代替的又は追加的に、箔３０２は、例えば、ワンピース（すなわち、モノリシック）形態であってもよい。
任意に、双極電極装置５００は、箔３０２とカソード活物質層４０４との間に配置されたカソード箔保護層３０４を包含することができる。カソード箔保護層３０４は、例えば、箔３０２中のアルミニウムと、及び／又はカソード活物質層４０４と、物理的に接触し得る。
図６は、様々な実施形態におけるエネルギー貯蔵６００を概略側面図又は概略断面図で示している。エネルギー貯蔵６００は、複数の（例えば、２、３、４、５、２０又は４０を超える）エネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂ、例えば、複数のエネルギー貯蔵セル２００、３００又は４００を有する。
２つのエネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂは、双極電極装置(arrangement)５００を有してもよく、及び／又は双極電極装置５００によって互いに電気的に接続されてもよい。例えば、２つのエネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂは、エネルギー貯蔵セル２００、３００もしくは４００の対応するアノード／カソード箔間で接触されてもよい。代替的に又は追加的に、１つの接触接続１０１２ｋ及び１０２２ｋはそれぞれ、２つのエネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂの反対側の端部に配置されたことがあったか、又は配置されている場合がある。これは、コーティングされた形態の対応するアノード/カソードに接触する（例えば、片側のみ）。
例えば、第１のエネルギー貯蔵セル６００ａは、双極電極装置５００のカソード活物質層４０４及び追加のアノード活物質層６１２を包含し得る。代替的に又は追加的に、第２のエネルギー貯蔵セル６００ｂは、双極電極装置５００のアノード活物質層１０１２及び追加のカソード活物質層６１２を包含し得る。
箔３０２は、アノード箔保護層３０４及び任意にはカソード箔保護層３０４と一緒になって、例示的に、双極電極装置(arrangement)６００において、複数のエネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂに共通の電流コレクタを提供し得る。これにより、セル当たりの重量及び体積をさらに節約することが可能になる。
任意に、追加のアノード活物質層６１２は、第１の追加の双極電極装置５００の一部であってもよい。代替的に又は追加的に、追加のカソード活物質層６２２は、第２の追加の双極電極装置５００の一部であってもよい。
例えば、エネルギー貯蔵６００は、エネルギー貯蔵装置６００は、多数のエネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂを包含し得る。そのうち、各エネルギー貯蔵セルは、（例えば、ちょうど１つの）カソード活物質層と（例えば、ちょうど１つの）アノード活物質層とを有し、そこでは、それぞれの場合に互いに隣接しているか、少なくとも互いに直接隣接している、エネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂは、双極電極配置５００によって互いに電気的に接続した、及び／又は双極電極配置５００によって互いに電気的に接続されている。
例えば、エネルギー貯蔵装置６００は、多数のエネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂを有してもよい。そのうちの１つ又は複数のエネルギー貯蔵セルは、： 双極電極装置５００の一部である１つの（例えば正確に１つの）カソード活物質層；及び／又は双極電極装置５００の一部である１つの（例えば正確に１つの）アノード活物質層；を有する。
例えば、この設計において、複数のエネルギー貯蔵セル６００ａ、６００ｂを直接積み重ねることができ、そのため、電流コレクタ３０２は、アノード箔保護層３０４と一緒になって、場合によりカソード箔保護層３０４と一緒になって、アノード活物質層とカソード活物質層の両方の接触接続の機能を呈する。これは、この電流コレクタ３０２は、高い電気化学ポテンシャル（例えば、カソード箔としてＬｉ／Ｌｉ＋に対して１．５Ｖ超）及び低い電気化学ポテンシャル（例えば、アノード箔としてＬｉ／Ｌｉ＋に対して１．５Ｖ未満）の両方で、リチウムイオン又は電解質のさらなる成分に対して電気化学的に安定であり得ることを意味する。箔３０２上の保護層により（例えば、Ａｌ箔）、アノード箔の電気化学的安定性に関するこの要件は、保証されていたかもしれないか、又は保証されているかもしれない。
任意に、追加の保護層が、保護層３０４と活物質層４０２、４０４又は活物質１０２２ａ、１０１２ａ（例えば、アノード活物質（層）及び／又はカソード活物質（層））との間に、配置されていたか、又は配置されている場合がある。追加の保護層は、例えば炭素を、例えば炭素修飾で、包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってもよい。この追加の保護層（例えば、炭素層）は、電極の特性の改善に貢献するかもしれないが、箔３０２のアノード側の不動態化にほとんど又はまったく寄与しない。なぜなら、エネルギー貯蔵の動作中の炭素は、状況によっては可逆的及び／又は不可逆的にリチウム化されるためである。
図７は、概略的なフロー図で様々な実施形態における方法７００を示している。方法７００は以下を包含することができる。：
７０１において、箔３０２を提供すること；
７０３において、アノード３０２を提供するために、前記箔３０２をアノード活物質層１０１２ａでコーティングすること。
箔３０２は、第１の金属を包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってもよい。箔３０２の第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン又はリチウムのうちの１つであり得る。
箔３０２はまた、例えば第１の側の上、及び／又は前記第１の側の反対側の第２の側ので（例えば両側の上）で、保護材料３０４でコーティングされたかもしれない。保護材料３０４は、第１の金属とは異なる第２の金属を包含してよいか、又はそれから形成されたことがあってもよい。第２の金属は、銅、チタン及びニッケルのうちの１つであり得る。
箔３０２は、箔の第１の側の上又は第１の側の上及び第２の側の上の両方にアノード１０１２を提供するために、アノード活物質層１０１２ａでコーティングされてもよい。例えば、保護材料３０４は、アノード活物質層で被覆される側（複数可）の上に配置されてもよい。
方法７００は、任意に、：
カソード３０２２を提供するために、カソード活物質層４０４で及び／又はカソード活物質１０２２ａで箔３０２をコーティングすること、
を包含してもよい。箔３０２は、箔３０２の第２の側の上のみ、又は箔３０２の第２の側の上及び第１の側の上両方に、カソード活物質層４０４で及び／又はカソード活物質１０２２ａで被覆されてもよい。保護材料３０４は、カソード活物質でコーティングされた箔の頂上に任意に配置され得る。
保護層３０４を有する箔３０２は、例えば、方法１００ａ又は１００ｂによって提供され得る。
上記で説明されたこと及び図に示されていることに関連するさまざまな実施例の記載が続く。
実施例１は以下の物を有する双極電極装置(arrangement)である。：
第１の金属を包含するか、又は第１の金属から形成された箔であって、ここで、前記箔の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、又は亜鉛、アンチモン又はリチウムのうちの１つである、箔；
アノード活物質及びカソード活物質であって、ここで前記箔は前記アノード活物質と前記カソード活物質との間に配置される、アノード活物質及びカソード活物質；
保護材料であって、前記箔は、前記アノード活物質に面する少なくとも1つの表面（又は側面）の上でそれでコーティングされた、保護材料；
ここで、前記箔は前記カソード活物質と一緒になってカソードを提供し、且つ、前記アノード活物質と一緒になってアノードを提供する。
実施例２は、実施例１による双極電極装置であり、ここで、前記保護材料は、前記箔の前記第１の金属以外の第２の金属（例えば、アルミニウム）を包含するか、又はそれから形成されていた。
実施例３は、２つ以上のエネルギー貯蔵セルを有するエネルギー貯蔵であり、そのうちの１つ又は２つ以上の（たとえば各）隣接又は少なくとも直接隣接するエネルギー貯蔵セルのペアは、実施例１又は２による双極電極装置を有する。ここで、前記双極電極装置は、エネルギー貯蔵セルの前記ペアのアノード及びカソードを提供する。
実施例４は、アノード及びカソードを有するエネルギー貯蔵である。前記アノードは、：
第１の金属を包含するか、又は第１の金属から形成された箔であって、前記箔の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン及びリチウムのうちの１つである、箔；
第１の電気化学ポテンシャルを有するアノード活物質；
それによって前記箔が被覆されていた保護材料であって、ここで、前記保護材料は、前記箔の前記第１の金属以外の第２の金属を包含するか、又は第２の金属から形成されていた、保護材料；
を有し、前記カソードは、：
前記第１の化学ポテンシャルとは異なる第２の電気化学ポテンシャルを有するカソード活物質；
を有する。
実施例５は、実施例１〜４のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質又は前記カソード活物質は、リチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋）を包含する（例えば、リチウムを含有する、例えば、金属である、及び／又は例えば、元素のリチウムからもしくはリチウムを包含する化合物から形成される）。
実施例６は、実施例１〜５のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記カソード活物質は硫黄を包含する。
実施例７は、実施例１〜６のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、前記箔の互いに反対側に配置されている、及び／又は、ここで、前記カソード活物質は、前記箔の互いに反対側に配置されている。
実施例８は、実施例１〜７のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、アノード活物質層（例えば、その一部として）によって提供され、且つ、前記カソード活物質は、カソード活物質層の（例えばその一部としての）によって提供された。
実施例９は、実施例８に記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は、前記アノード活物質層とカソード活物質層との間に配置され；及び／又は、前記箔は、前記アノード活物質層に面する少なくとも１つの表面（又は側面）上で前記保護材料でコーティングされた；及び／又は、前記箔は、前記カソード活物質層と一緒になってカソードを提供し、且つ、前記アノード活物質層と一緒になってアノードを提供する。
実施例１０は、実施例１〜９のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料は、前記箔の前記第１の金属の酸化物よりも（例えば、酸化アルミニウム又は酸化スズ）、リチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋）に対してより大きい電気化学的安定性、及び／又はリチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋）に対して１．５Ｖ未満の電気化学的安定性、を有する；及び／又は、
ここで、前記保護材料は、前記箔の前記第１の金属の酸化物よりも（例えば、酸化アルミニウム又は酸化スズ）、リチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋）に対してより大きな電気化学的安定性ウィンドウ（例えば、前記制限電圧間のより大きなマージン）を有し、ここで、前記電気化学的安定性ウィンドウは、リチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋）に対し１．５Ｖ未満に任意に配置される。
実施例１１は、実施例１〜１０のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料は前記アノード活物質と物理的に接触している；及び／又は、ここで、前記保護材料は、前記箔の前記第１の金属と物理的に接触している。
実施例１２は、実施例１〜１１のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置であり、また、リチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋）を包含する電解質を包含する。
実施例１３は、実施例１〜１２のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵である。ここで、前記エネルギー貯蔵は、前記再充電可能なタイプのエネルギー貯蔵装置である；及び／又は、ここで、前記エネルギー貯蔵はアキュムレータである。
実施例１４は、実施例１〜１３のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、それによって前記フィルムがコーティングされた、前記保護材料の範囲（例えば、層の厚さ）は、前記アノード活物質の平行範囲未満である。
実施例１５は、実施例１〜１４のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、グラファイト、ケイ素、リチウム、及び／又はアルミニウムを包含するか、又はそれらから形成されていた。
実施例１６は、実施例１〜１５のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質はアルミニウムを包含するか、又はアルミニウムから形成されていた。
実施例１７は、実施例１〜１６のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、ケイ素を包含するか、又はケイ素から形成されていた。
実施例１８は、実施例１〜１７のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、グラファイトを包含するか、又はグラファイトから形成されていた。
実施例１９は、実施例１〜１８のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、リチウムを包含するか、又はリチウムから形成されていた。
実施例２０は、実施例１〜１９のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、スズを包含するか、又はスズから形成されていた。
実施例２１は、実施例１〜２０のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は、亜鉛、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、及び／又はアンチモンを包含するか、又はそれらから形成されていた。
実施例２２は、実施例１〜２１のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質はチタン又はチタン酸塩を含まない。
実施例２３は、実施例１〜２２のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質は金属性である。
実施例２４は、実施例１〜２３のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、リン酸鉄リチウムを包含するか、又はそれから形成されていた。
実施例２５は、実施例１〜２４のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、リチウムーニッケルーマンガンーコバルト酸化物を包含するか、又はそれから形成されていた。
実施例２６は、実施例１〜２５のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料は金属性材料である。
実施例２７は、実施例１〜２６のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料又は前記第２の金属は、銅を包含するか、又はそれから形成されていた。
実施例２８は、実施例１〜２７のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料又は前記第２の金属は、チタン（例えば、ＴｉＮ）を包含するか、又はそれから形成されていた。
実施例２９は、実施例１〜２８のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料又は前記第２の金属は、ニッケルを包含するか、又はそれから形成されていた。
実施例３０は、実施例１〜２９のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質及び／又は前記カソード活物質は多孔性及び／又は粒状である；及び／又は、ここで、前記アノード活物質及び／又は前記カソード活物質は、リチウム化可能である（例えば、３．５Ｖを超える又は４Ｖを超える電圧において）。
実施例３１は、実施例１〜３０のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質及び／又は前記カソード活物質は、前記保護材料（例えば、それから形成される層）及び／又は前記箔よりも大きい多孔性を有するか、又はここで前記アノード活物質はリチウム層を有する。
実施例３２は、実施例１〜３１のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料は、液密及び／又はリチウムイオン密な方法で前記アノード活物質と前記箔とを互いに分離する前記箔の頂上に層（保護層とも呼ばれる）を提供する。
実施例３３は、実施例１〜３２のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記保護材料は、前記箔の前記第１の金属（例えば、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン又はリチウム）を含まず、前記金属を包含する合金を含まず、リチウム化合物形成材料を含まず、及び／又は炭素を含まない。
実施例３４は、実施例１〜３３のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置であり、：
前記アノード及び／又は前記カソードを囲み、及び／又はその中で前記アノード及び前記カソードが配置されるキャビティを有するカプセル化、
をさらに包含する。
実施例３５は、実施例１〜３４のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置であり、：
前記アノードに接触する第1の露出接触接続部及び/又は前記カソードに接触する第2の露出接触接続部、
をさらに包含する。
実施例３６は、実施例１〜３５のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記カソードは金属を包含する箔を包含する。
実施例３７は、実施例１〜３６のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記カソードは追加の箔を包含し、前記追加の箔は、前記箔の前記第１の金属（例えば、アルミニウム又はリチウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン又はリチウム）又は第３の金属を包含し、ここで、前記追加の箔の前記３の金属はアルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン又はリチウムのうちの１つである。
実施例３８は、実施例１〜３７のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記カソードは、１つのもしくは前記追加の箔及び追加の保護材料を包含し、ここで、前記追加の箔は前記追加の保護材料でコーティングされたことがあった、及びここで、前記追加の保護材料は、任意に前記カソード活物質と接触しており、及びここで、前記追加の保護材料は、前記保護材料と任意で異なる。
実施例３９は、実施例１〜３８のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は両側において前記保護材料でコーティングされていた、例えば両側において前記保護材料のコーティングを有する。
実施例４０は、実施例１〜３９のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、リチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋、すなわち、参照としてのリチウム）に対する前記第１の電気化学ポテンシャルは、約１．２Ｖ未満の電圧（例えば、約１Ｖ未満、例えば、約０．８Ｖ未満、例えば、約０．５Ｖ未満、例えば、約０．３Ｖ未満、例えば、約０．１Ｖ未満）を有する。
実施例４１は、実施例１〜４０のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、リチウム（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ＋、すなわち、参照としてのリチウム）に対する前記第２の電気化学ポテンシャルは、約３．０Ｖより大きい（たとえば約３．５Ｖ超、たとえば約４Ｖ超）及び／又は４．３Ｖ以下の電圧を有する。
実施例４２は、実施例１〜４１のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記カソードと前記アノードとの間の電気化学的電位差は約３．０Ｖより大きく（例えば、約４Ｖより大きい、約４．２Ｖより大きい）及び／又は４．３Ｖ未満である。
実施例４３は、実施例１から４２のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置であり、前記アノード活物質と前記カソード活物質との間に配置され、例えばこれらを互いに絶縁する（例えばそれらを電気的に分離する）セパレータをさらに包含する。ここで、前記セパレータは、例えば、イオン伝導性であり、かつ／又は前記（例えば、リチウムイオン伝導性）電解質が浸透する。
実施例４４は、実施例１〜４３のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は、前記アノード活物質と前記カソード活物質との間に配置される。
実施例４５は、実施例１〜４４のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は、前記カソード活物質と前記アノード活物質とを導電性方式で互いに接続する。
実施例４６は、実施例１〜４５のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は、前記カソード活物質と一緒になって前記カソードを提供し、且つ、前記アノード活物質と一緒になって前記アノードを提供する。
実施例４７は、実施例１〜４６のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は、前記保護材料で被覆された表面上に前記第１の金属を有する。
実施例４８は、実施例１から４７のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔はラミネート又は複合材料を包含する。
実施例４９は、実施例１から４８のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は金属箔である。
実施例５０は、実施例１から４９のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔はポリマー製の担体を有する。
実施例５１は、実施例１〜５０のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記アノード活物質と前記カソード活物質との間の距離は、距離方向における前記アノード活物質及び／又は前記カソード活物質の範囲より小さい。
実施例５２は、実施例１〜５１のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は、４０μｍより薄い（例えば、２０μｍより薄い）。
実施例５３は、実施例１〜５２のいずれかに記載の前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置である。ここで、前記箔は、前記カソード活物質及び前記アノード負極活物質でコーティングされていた（それにより、両面が活物質でコーティングされていた）。
実施例５４は方法である（例えば、実施例１から５３のいずれかによる前記エネルギー貯蔵又は前記双極電極装置を製造する）。前記方法は以下を包含する。：
第１の金属を包含するか、又は第１の金属から形成された、且つ、保護材料でコーティングされた（例えば、正確に片側又は両側）箔を提供するステップであって、前記保護材料は、前記第１の金属以外の第２の金属を包含するか、又はそれから形成された、ステップ；
その上に前記保護材料が配置された前記箔の少なくとも片側に、アノードを提供するためのアノード活物質で前記箔をコーティングするステップであって、前記箔の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン、リチウムのうちの１つである、ステップ；及び
場合によって、カソードを提供するためのカソード活物質で、その上に前記保護材料が任意に配置された、前記アノード活物質から少なくとも前記箔の反対側に、前記箔をコーティングするステップ；
を包含する。
実施例５５は、第１の金属を包含するか、又は第１の金属から形成された、且つ、アノードの形成のための保護材料でコーティングされた箔の使用である。ここで、前記保護材料は前記第１の金属以外の第２の金属を包含し、ここで、前記箔の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン、及びリチウムのうちの１つである。
２００ エネルギー貯蔵セル
３０２ 箔
３０４ 保護層
１０１２ アノード
１０１２ａ アノード活物質層
１０２２ カソード
１０３０ カプセル化
１０４０ セパレータ
１０５０ 固体又は液体電解質

Claims (15)

  1. アノード（１０１２）とカソード（１０２２）とを有するエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、
    前記アノード（１０１２）は、
    第１の金属を包含する箔（３０２）であって、前記箔（３０２）の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン、及びリチウムのうちの１つである箔（３０２）；
    第１の電気化学ポテンシャルを有するアノード活物質（１０１２ａ）；
    保護材料（３０４）であって、それによって前記箔（３０２）がコーティングされており、ここで前記保護材料（３０４）は、前記第１の金属以外の第２の金属を含む、保護材料（３０４）；
    を有し、
    前記カソード（１０２２）は、
    前記第１の化学ポテンシャルとは異なる第２の電気化学ポテンシャルを有するカソード活物質（１０２２ａ）；
    を有し；
    ここで、前記アノード活物質（１０１２ａ）又は前記カソード活物質（１０２２ａ）はリチウムを含む、エネルギー貯蔵。
  2. 請求項１に記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、前記保護材料（３０４）は、前記第１の金属の酸化物よりもリチウムに関してより大きい電気化学的安定性を有する、エネルギー貯蔵。
  3. 請求項１又は２に記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、
    前記保護材料（３０４）は前記アノード活物質（１０１２ａ）と物理的に接触している、エネルギー貯蔵。
  4. リチウムイオンを含む電解質をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、
    それによって前記箔（３０２）が被覆されている前記保護材料（３０４）の範囲は、前記アノード活物質（１０１２ａ）の平行範囲未満である、エネルギー貯蔵。
  6. 前記保護材料（３０４）は銅を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）。
  7. 前記保護材料（３０４）はチタンを含む、請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）。
  8. 前記保護材料（３０４）はニッケルを含む、請求項１〜７のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）。
  9. 請求項１〜８のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、
    前記アノード活物質（１０１２ａ）及び／又は前記カソード活物質（１０２２ａ）は、前記保護材料（３０４）よりも大きな多孔度を有するか、又は
    前記アノード活物質（１０１２ａ）はリチウム層を有する、エネルギー貯蔵。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、
    前記貯蔵材料（３０４）は、前記アノード活物質（１０１２ａ）と前記箔（３０２）とを液密及び／又はリチウムイオン密な方法で互いに分離する層を前記箔（３０２）の上に提供する、エネルギー貯蔵。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、
    前記保護材料（３０４）は前記第１の金属及び／又は炭素を含まない、エネルギー貯蔵。
  12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のエネルギー貯蔵（２００、３００、４００、６００）であって、
    前記箔（３０２）は前記カソード活物質（１０２２ａ）と一緒になって前記カソード（１０２２）を提供し、且つ、前記アノード活物質（１０１２ａ）と一緒になって前記アノード（１０１２）を提供する、エネルギー貯蔵。
  13. 第１の金属を含む箔（３０２）であって、前記箔（３０２）の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン、及びリチウムのうちの１つである、箔；
    アノード活物質（１０１２ａ）及びカソード活物質（１０２２ａ）であって、前記箔（３０２）が前記アノード活物質（１０１２ａ）と前記カソード活物質（１０２２ａ）との間に配置されている、アノード活物質（１０１２ａ）及びカソード活物質（１０２２ａ）；
    保護材料（３０４）であって、それによって前記箔（３０２）が前記アノード活物質（１０１２ａ）に面する少なくとも１つの表面上にコーティングされている、保護材料（３０４）；
    を有する双極電極装置（５００）であって、
    ここで、前記箔（３０２）は前記カソード活物質（１０２２ａ）と一緒になってカソード（１０２２）を提供し、且つ、前記アノード活物質（１０１２ａ）と一緒になってアノード（１０１２）を提供する、双極電極装置。
  14. 方法であって、当該方法は、
    第１の金属を含む箔（３０２）を提供することであって、前記箔（３０２）の前記第１の金属がアルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン又はリチウムのうちの１つであり、且つ、これが保護材料（３０２）で被覆されており、ここで、前記保護材料（３０４）は前記第１の金属以外の第２の金属を含むこと；
    前記箔（３０２）の少なくとも片面に前記箔（３０２）をコーティングすることであって、その上に、アノード（１０１２）を設けるために、前記保護材料（３０４）が配置されていること；
    を含む方法。
  15. 第１の金属を含む箔（３０２）の使用であって、ここで、前記箔（３０２）の前記第１の金属は、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、アンチモン又はリチウムのうちの１つであり、且つ、それは、アノード（１０１２）を設けるため、保護材料（３０４）でコーティングされており、ここで、前記保護材料（３０４）は、前記第１の金属以外の第２の金属を含む、使用。

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