JP2023507588A - 温度制御されたバイポーラ電池アセンブリ - Google Patents

Abstract

ａ）一緒に積み重ねられて電極プレートスタックを形成する複数の電極プレート、ｂ）電極プレートの各対の間に配置された液体電解質、及び、ｃ）複数の電極プレート及び液体電解質を横方向に通過する１つまたは複数のチャネルであって、液体電解質から１つまたは複数のチャネルをシーリングするために、その中に１つまたは複数のシールを含む、１つまたは複数のチャネル、を有する、バイポーラ電池アセンブリ。【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、バイポーラ電池アセンブリ、特に電池アセンブリ内の１つまたは複数のチャネルに関する。本開示は、酸洗い、形成、充電、放電中、または動作中でさえ、内部からのバイポーラ電池の温度制御において特定の用途を見出すことができる。

従来、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００９／００４２０９９号で教示されているようなバイポーラ電池アセンブリは、電極プレートのスタック内に電解質を含む。電解質は、電子とイオンが電極プレートのカソードとアノード材料の間を流れることを可能にする。バイポーラ電池アセンブリは、電極プレートとセパレータの位置合わせされた貫通穴を通過するボルトによって一緒に保持される。電極スタックから漏れない、またはスタックのチャネルに漏れない電解質を提供するために、一般に、固体電解質を使用して、電池アセンブリ内の別個のシーリング部材の必要性を減らす。

典型的なバイポーラ電池アセンブリによって生じる課題は、酸洗い時、形成中、または充電中または放電中に電池が過剰な熱を生成する可能性があることである。充電中または放電中に電流が電池の内部抵抗を流れるので、電力損失のために過剰な熱が発生する可能性がある（ジュール熱としても知られる）。過剰な熱は、充電中または放電中の電気化学セル内の発熱反応からも発生する可能性がある。電池アセンブリで発生する過剰な熱は、次のような多くの問題を引き起こす可能性があり、活性化学物質が拡張して電気化学セルが膨張する可能性があり、圧力が電気化学セル内に蓄積する可能性があり、膨張と圧力が増加すると、コンポーネントの機械的歪みが発生する可能性があり（外向きの変形、例えば膨らみなど）、機械的歪みにより、コンポーネントが互いに離れてリークパスが作成されたり、接触が失われたりすると、短絡が発生する可能性があり、過度の高温での長時間の動作によりコンポーネントの亀裂が発生する可能性があり、化学反応中に熱暴走が発生する可能性があり、ガスが放出される可能性があり、及び／または温度の上昇により１つまたは複数のセルが破裂または爆発する可能性がある。これらの潜在的な問題のために、電池アセンブリを充電または放電できる速度は、過剰に発生した熱を除去できる速度に依存する。バイポーラ電池アセンブリが示すもう１つの課題は、低温または高温で充電できる能力である。低温（５℃未満など）では、一部の電池がセル内に圧力を蓄積して排出を引き起こす場合がある。低温での充電の受け入れが不十分な場合、圧力が上昇するため、完全に充電された電池に似ている可能性がある。

今日、充電中及び放電中の電池の温度を制御するために利用される多くの異なるプロセスがある。一部の電池には、電池を充電に適した温度に加熱するサーマルブランケットが含まれている場合がある。電池アセンブリは、温度制御されたウォーターバス内に沈めることができる。過剰な熱の発生を制御するために、電池は、電池温度を閾値温度未満に保つ、より遅い、制御された速度で充電または放電さえされ得る。これらの各プロセスにより、電池アセンブリの充電に追加の処理時間が加えられる。処理時間が長いため、他の電池アセンブリを使用している間、複数の電池アセンブリを施設に保管して、充電しながら回転させることになり得る。これらの追加のプロセスは、電池アセンブリの在庫、冷却及び加熱用の機器、保管スペース、充電に使用される電力、及び充電された電池を放電された電池と交換するための労力に追加のコストをもたらす。

必要なのは、内部から温度制御できる電池アセンブリである。必要なのは、より高速な充電を可能にするために温度を制御できる電池アセンブリである。必要なのは、より高速な充電を可能にするために冷却または加熱できる電池アセンブリである。必要なのは、シーリングされたまま１つまたは複数の電気化学セルを通過できる、冷却、加熱、またはその両方に役立つ１つまたは複数のチャネルを備えた電池アセンブリである。必要なのは、周囲の液体電解質からシーリングされ、１つまたは複数のチャネル内の１つまたは複数の流体をシーリングする１つまたは複数のチャネルである。

本開示は、以下を含むバイポーラ電池アセンブリに関し、これには、ａ）一緒に積み重ねられて電極プレートスタックを形成する複数の電極プレート、ｂ）電極プレートの各対の間に配置された液体電解質、及び、ｃ）複数の電極プレート及び液体電解質を横方向に通過する１つまたは複数のチャネルであって、液体電解質から１つまたは複数のチャネルをシーリングするために、その中に１つまたは複数のシールを含む、１つまたは複数のチャネル、が含まれる。

本開示は、以下を含むバイポーラ電池アセンブリに関し、これには、ａ）一緒に積み重ねられて電極プレートスタックを形成する複数の電極プレート、ｂ）電極プレートの各対の間に配置された液体電解質、ｃ）複数の電極プレート及び液体電解質を横方向に通過する１つまたは複数のチャネルであって、液体電解質から１つまたは複数のチャネルをシーリングするために、その中に１つまたは複数のシールを含む、１つまたは複数のチャネル、及び、ｄ）１つまたは複数のチャネルを通って循環する１つまたは複数の流体であって、バイポーラ電池から熱を加えるか、熱を除去するか、またはその両方を行うように構成されている、１つまたは複数の流体、が含まれる。

本教示のバイポーラ電池アセンブリは、以下の特徴の１つまたは複数を任意の組み合わせで含むことができ、その特徴とは、１つまたは複数のチャネルが、バイポーラ電池アセンブリの内部から熱を除去するように構成された１つまたは複数の冷却チャネルを含むことができるという特徴、１つまたは複数の冷却チャネルが、１つまたは複数の熱交換器を含むか、それらと連通し得るか、またはその両方であるという特徴、である。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数の能動熱交換器、受動熱交換器、またはその両方を含み得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数の流体熱交換器、パイプ熱交換器、シェル及びチューブ熱交換器、プレート熱交換器、ヒートシンク、相変化熱交換器、廃熱回収ユニット、熱電装置（「ＴＥＤ」）、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。１つまたは複数のチャネルは、互いに位置合わせされた複数の電極プレートのそれぞれの個々の電極プレートの１つまたは複数の開口部によって形成され得る。バイポーラ電池アセンブリは、電極プレートの各対の間に配置された個々のセパレータを備えた複数のセパレータを含み得る。複数のセパレータはそれぞれ、１つまたは複数のチャネルを形成する電極プレートの１つまたは複数の開口部と位置合わせされた１つまたは複数の開口部を含み得る。複数の電極プレート、複数のセパレータ、またはその両方の、１つまたは複数の開口部は、それぞれ、その中に配置及び／または形成された１つまたは複数のインサートを含み得る。１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数の他のインサートと結合して、１つまたは複数のチャネルを形成し、１つまたは複数のチャネルを液体電解質からシーリングすることができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のチャネルの１つまたは複数の内面に沿って成形されて、液体電解質から１つまたは複数のチャネルをシーリングすることができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数の熱可塑性物質を含む。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のチャネルを形成するように位置合わせ及び連動する１つまたは複数のインサートの１つまたは複数の内向きの表面によって（例えば、内向きの表面が溶融接合されることによって）形成されているか、１つまたは複数のインサートの１つまたは複数の内向きの表面から分離してその上に配置されているか、あるいはその両方であり得る。１つまたは複数のチャネルのそれぞれのシールは、横方向にバイポーラ電池アセンブリの強度を増加させることができ、横方向は、１つまたは複数のチャネルの長手方向軸と同じである。１つまたは複数のシールは、それらが配置されている１つまたは複数のチャネルの全長に沿って延びることができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のチャネル内に配置される１つまたは複数の管状部材を含み得る。１つまたは複数の管状部材を１つまたは複数のチャネル内の所定の位置に成形することができる。１つまたは複数の流体は、１つまたは複数のチャネル内に配置され得る。１つまたは複数の流体は、１つまたは複数のチャネルを通って循環することができる。１つまたは複数の流体は、バイポーラ電池アセンブリから熱を加えるか、熱を除去するか、またはその両方を行うように構成することができる。１つまたは複数の流体を有し得る１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の冷却チャネルであり得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数のチャネル内に配置することができる。１つまたは複数のロッドはシーリングすることができる。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数のチャネル内の所定の位置に成形することができる。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数のシールを形成するか、１つまたは複数のシール内に配置されるか、またはその両方であり得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の管状部材であり得るか、１つまたは複数の管状部材内に配置され得るか、またはその両方であり得る。１つまたは複数のロッドの熱伝導率は約１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり得る。１つまたは複数のロッドの熱伝導率は約２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり得る。１つまたは複数のロッドは、アルミニウム、銅、ヒ化ホウ素、ダイヤモンド、グラフェン、カーボンナノチューブ、またはそれらの組み合わせを含み得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の流体がその中にシーリングされた１つまたは複数のヒートパイプを含み得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の流体が１つまたは複数のロッドに出入りすることができるように、１つまたは複数の開放された端部を含み得る。１つまたは複数のヒートシンクは、１つまたは複数のロッドと直接または間接のいずれかで連通し得る。１つまたは複数のヒートシンクは、空冷、循環流体による冷却、またはその両方が可能である。１つまたは複数のチュービングカプラーは、１つまたは複数のチャネルのうちの少なくとも１つの、１つまたは複数の端部に配置することができる。１つまたは複数のチュービングカプラーは、１つまたは複数のチャネル内にインサート成形されているか、１つまたは複数のチャネル内に直接成形されているか、１つまたは複数のねじ付き継手であるか、１つまたは複数の圧縮継手であるか、１つまたは複数の摩擦継手であるか、またはそれらの組み合わせであり得る。

本開示は、本明細書の教示による、１つまたは複数のチャネルを介して１つまたは複数の流体を循環させることによって、１つまたは複数の電池アセンブリの温度を制御する方法に関する。

本開示は、バイポーラ電池アセンブリの内部から熱を除去するために１つまたは複数のチャネルを通して１つまたは複数の流体を循環させることを含む、本教示のバイポーラ電池アセンブリを組み立て及び冷却する方法に関する。

本教示の方法は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を任意の組み合わせで含むことができる。１つまたは複数の流体を循環させることは、１つまたは複数の流動機構を介するものであり得る。１つまたは複数のチャネルを通って循環される前の１つまたは複数の流体は、約５０℃以上の電池アセンブリの内部温度との温度差を有し得る。バイポーラ電池アセンブリの内部温度は、１つまたは複数の流体がそれを通過する前または同時のものであり得る。１つまたは複数の流体の温度は約０℃以上であり得る。１つまたは複数の流体は、バイポーラ電池アセンブリの酸洗い、形成、充電、放電、またはそれらの組み合わせ中に、１つまたは複数のチャネルを通って循環することができる。電極プレートスタックを形成することは、複数の電極プレートを積み重ねて、それらの間に複数の電気化学セルを作成することを含み得る。この方法は、複数の電気化学セルに液体電解質を充填することを含み得る。この方法は、１つまたは複数の熱交換器を１つまたは複数のチャネルに挿入すること及び／または取り付けることを含み得る。

本教示は、それを横方向に通過する１つまたは複数のチャネルを有する電池アセンブリを提供する。１つまたは複数のチャネルは、熱交換器として機能する１つまたは複数の管状部材をその中に有し得る。１つまたは複数の管状部材は、内部から電池アセンブリを加熱、冷却、または両方を行うように機能することができる。内部から電池アセンブリを冷却または加熱することにより、外部から、または外部のみから冷却または加熱する場合よりも、温度制御が速くなり得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数のチャネルと連通し得る。電池アセンブリの外部にある１つまたは複数の熱交換器は、内部（例えば、１つまたは複数のチャネル）内から電池アセンブリの外部に熱を伝導するのを助けることができる。１つまたは複数のチャネルは、位置合わせされて連動する１つまたは複数の開口部の１つまたは複数のインサートによって、周囲の液体電解質からシーリングされ得る。１つまたは複数の管状部材は、それを通過する１つまたは複数の流体が電池アセンブリの電気化学セルに漏れ出すのを防ぐことができる。

内部補強構造を有するエンドプレートの正面図である。 図１のエンドプレート及び周囲に配置された膜を有する電池アセンブリの斜視図である。 電池アセンブリの電極プレートの部分的に分解されたスタックを示す。 電池アセンブリの電極プレートの部分的に分解されたスタックを示す。 電池アセンブリの図１に示される断面Ａ－Ａに沿った断面図を示す。 電池アセンブリの斜視図を示す。 電池アセンブリの斜視図を示す。 電池アセンブリの斜視図を示す。 電池アセンブリの１つまたは複数のチャネルを通る断面の斜視図を示す。 電池アセンブリの１つまたは複数のチャネルを通る断面の斜視図を示す。 冷却チャネルがある場合とない場合の電池アセンブリを比較するグラフを示す。

本明細書に提示される説明及び図解は、当業者に本教示、その原理、及びその実際の適用を知らせることを意図している。記載された本教示の特定の実施形態は、本教示を網羅または限定することを意図するものではない。本教示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって権利が与えられる均等物の全体の範囲に沿って、そのような特許請求の範囲を参照して判定されるべきである。あらゆる論文や参考文献、例えば特許出願及び刊行物の開示は、あらゆる目的のために、参照により組み込まれる。以下の特許請求の範囲から得られるように、他の組み合わせも可能であり、これらもまた、参照によりこの書面による説明に組み込まれる。

＜バイポーラ電池アセンブリ＞

本開示の電池アセンブリは、一般に、電池アセンブリに関連し、バイポーラ電池アセンブリ（「バイポーラ電池」とも呼ばれる）として特定の用途を見出すことができる。電池アセンブリは、複数の電極プレートの１つまたは複数のスタックを含む。複数の電極プレートは、１つまたは複数のバイポーラプレート、モノポーラプレート、二重極性プレート、エンドプレート、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。１つまたは複数のバイポーラプレートは、一方の表面にアノードを有し、対向する表面にカソードを有する基板を含む。モノポーラプレートは、表面に堆積されたアノードまたはカソードのいずれかを含み得る。第１及び第２のモノポーラプレートは、それらの間に配置されたバイポーラプレート、二重極性プレート、または両方を有する１つまたは複数のスタックの対向する端部に配置され得る。電池アセンブリは、第１のエンドプレート及び第２のプレートなどの１つまたは複数のエンドプレートを含み得る。１つまたは複数のエンドプレートは、スタックの１つまたは複数の端部に取り付けられている。１つまたは複数のエンドプレートは、１つまたは複数のモノポーラプレートであり得るか、またはモノポーラプレートから分離されていてもよい。例えば、第１のエンドプレートは、第２のエンドプレートとしてスタックの対向する端部に取り付けられ得る。１つまたは複数のエンドプレートは、電池アセンブリ内を真空にする間、電池アセンブリの充填中、電池アセンブリの充電及び／または放電サイクルでの動作中、またはそれらの任意の組み合わせの中で、１つまたは複数の電極プレートを補強するのに特に有用であり得る。スタックには、隣接する電極プレートの各対の間に配置されたセパレータと電解質が含まれる。電解質は、アノード及びカソードと連携して、電気化学セルを形成することができる。電池アセンブリは、１つまたは複数のチャネルを含み得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の電極プレート、電解質、セパレータ、またはそれらの組み合わせを横方向に通過することができる。１つまたは複数のチャネルは、開口部、インサート、またはその両方によって形成され得る。１つまたは複数の開口部、インサート、またはその両方は、１つまたは複数の電極プレート、セパレータ、または両方の一部（例えば、取り付けられている、一体型）であり得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数のチャネルが通過する液体電解質からシーリングされ得る。１つまたは複数の流体は、１つまたは複数のチャネルを通って循環することができる。１つまたは複数の流体は、酸洗い、成形、充電、放電、またはそれらの任意の組み合わせの間の電池アセンブリの温度を制御するのを助けることができる。

電池アセンブリは、１つまたは複数のエンドプレートを含み得る。１つまたは複数のエンドプレートは、１つまたは複数の電極プレートを補強し、外部環境と比較した電池アセンブリ内の圧力差に起因する１つまたは複数の電極プレートの外向き及び内向きの変形の両方に抵抗するか、または防止し、１つまたは複数の電極プレートに対する半恒久的または恒久的な損傷を防止し、シールを作成する連動したコンポーネントがシーリングされたままであることを確実にするか、またはそれらの任意の組み合わせで機能し得る。１つまたは複数のエンドプレートは、１つまたは複数の電極プレートを補強し、外部環境と比較した電池アセンブリ内の圧力差に起因する１つまたは複数の電極プレートの外向き及び内向きの変形の両方に抵抗するか、または防止し、１つまたは複数の電極プレートに対する半恒久的または恒久的な損傷を防止し、シールを作成する連動したコンポーネントがシーリングされたままであることを確実にするか、またはそれらの任意の組み合わせを行うように、任意のサイズ、形状及び／または構成を有し得る。１つまたは複数のエンドプレートは、電極プレートであってもなくてもよい。１つまたは複数のエンドプレートは、１つまたは複数のモノポーラプレートであり得る。例えば、電極プレートのスタックの対向する端部で、各モノポーラプレートはエンドプレートであり得る。１つまたは複数のエンドプレートは、１つまたは複数の電極プレートに隣接し得る。例えば、対向するモノポーラプレートを含む電極プレートのスタックの対向する端部で、エンドプレートを各モノポーラプレートに取り付けることができる。１つまたは複数のエンドプレートは、スタックの対向する端部で１つまたは複数の電極プレートに取り付けることができる。例えば、スタックは、第２のエンドプレートとしてスタックの対向する端部に第１のエンドプレートを含み得る。１つまたは複数のエンドプレートは、動作中の電池アセンブリ内の温度及び圧力によって生じる外向きの膨らみに抵抗するか、電池アセンブリ内を真空にする間の内向きの曲がりに抵抗するか、またはその両方を行うのに十分に剛性であり得る。エンドプレートは、ベース、内部補強構造、１つまたは複数の開口部、１つまたは複数の隆起したインサート、１つまたは複数の取り付け機構、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。内部補強構造、インサート、開口部を備え、モノポーラプレートとして有用な例示的なエンドプレートは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第１０，１４１，５９８号に記載されている。

電池アセンブリは、複数の電極プレートを含み得る。電極プレートは、バイポーラプレート、モノポーラプレート、二重極性プレート、エンドプレートなど、またはそれらの任意の組み合わせとして使用するのに有用であり得る。複数の電極プレートを一緒に積み重ねて、電極プレートスタック（本明細書では「スタック」及び「電極プレートのスタック」とも呼ばれる）を形成する。電極プレートは、１つまたは複数の電極として機能し、１つまたは複数の電気活性材料を含み、電気化学セルの一部であり、１つまたは複数のシーリング構造の一部を形成し、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。複数の電極プレートは、電池アセンブリ内で電流（すなわち、イオン及び電子の流れ）を伝導するように機能することができる。複数の電極プレートは、１つまたは複数の電気化学セルを形成することができる。例えば、それらの間にセパレータ及び／または電解質を有し得る一対の電極プレートは、電気化学セルを形成し得る。存在する電極プレートの数は、電池の所望の電圧を提供するように選択することができる。電池アセンブリの設計により、生成できる電圧に柔軟性がもたらされる。複数の電極プレートは、任意の所望の断面形状を有することができ、断面形状は、使用環境で利用可能なパッケージスペースに適合するように設計することができる。断面形状は、シートの面の観点からのプレートの形状を指すことができる。柔軟な断面形状及びサイズにより、電池が利用されるシステムの電圧及びサイズのニーズに対応するために開示されたアセンブリの準備が可能になる。対向するエンドプレートは、それらの間に複数の電極プレートを挟むことができる。１つまたは複数の電極プレートは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０３３４３５号に記載されているような１つまたは複数の非平面構造を含み得る。

１つまたは複数の電極プレートは、１つまたは複数のバイポーラプレートを含み得る。１つまたは複数のバイポーラプレートは、単一または複数のバイポーラプレートを含み得る。本明細書で使用される複数性は、２つ以上のプレートが存在することを意味する。バイポーラプレートは基板を構成する。基板は、２つの対向する面を有するシートの形態であり得る。基板は、対向する面上に１つまたは複数の活性材料を含み得る。１つまたは複数の活性材料は、カソード及びアノードを含み得る。１つまたは複数の活性材料は、基板上に塗布されたペーストの形態であり得る。１つまたは複数の活性材料は、その上に伝導シートを含み得る。バイポーラプレートは、１つのバイポーラプレートのカソードが別のバイポーラ、モノポーラ、または二重極性プレートのアノードに面し、各バイポーラプレートのアノードが別のバイポーラ、モノポーラ、または二重極性プレートのカソードに面するように、１つまたは複数のスタックの電池アセンブリに配置できる。

１つまたは複数の電極プレートは、１つまたは複数のモノポーラプレートであり得る。１つまたは複数のモノポーラプレートは、単一または複数のモノポーラプレートを含み得る。１つまたは複数のモノポーラプレートは、複数の電極プレートのそれぞれの対向する端部に配置されたモノポーラプレートを含み得る。１つまたは複数のモノポーラプレートは、第１のモノポーラプレート、及び第２のモノポーラプレートを含み得る。対向するモノポーラプレートは、それらの間に配置された１つまたは複数のバイポーラプレートを含み得る。１つまたは複数のモノポーラプレートは、１つまたは複数のエンドプレートに隣接して配置されてもよく、その一部であってもよく、または１つまたは複数のエンドプレートであってもよい。例えば、モノポーラプレートのそれぞれは、隣接するエンドプレートと隣接するバイポーラプレートとの間に配置され得る。１つまたは複数のモノポーラプレートは、１つまたは複数のエンドプレートに取り付けられ得る。１つまたは複数のモノポーラエンドプレートは、エンドプレートと一体であってもよい。別の例として、１つまたは複数のモノポーラプレートは、電池アセンブリの対向する端部に配置された１つまたは複数のエンドプレートであり得る。１つまたは複数のモノポーラエンドプレートは、１つまたは複数の内部補強材を含み得る。１つまたは複数のモノポーラプレートは、１つまたは複数のバイポーラプレートで使用されるのと同じ基板、活性材料、またはその両方から準備することができる。モノポーラプレートは、基板の片面にのみ配置された１つまたは複数の活性材料を有し得るが、対向する表面は活性材料を含まない。電池アセンブリの１つのモノポーラプレートは、その上に配置されたカソードを備えた基板を有し得る。電池アセンブリの１つのモノポーラプレートは、その上に配置されたアノードを備えた基板を有し得る。

１つまたは複数の電極プレートは、１つまたは複数の二重極性プレートを含み得る。二重極性プレートは、電極プレートの１つまたは複数のスタックを電極プレートの１つまたは複数の他のスタックと電気的に接続することを容易にし、２つまたは複数のスタックの製造及び組み立て、あるいはその両方を単純化するように機能し得る。電極プレートの２つ以上のスタックを電気的に接続するために１つまたは複数の二重極性プレートを使用することにより、電極プレートの個々のスタックを標準サイズ（例えば、プレート及び／または電気化学セルの数）として形成し、次に組み立ててバイポーラ電池アセンブリを形成することができ、電極プレートの個々のスタックの数を容易に変更して、バイポーラ電池アセンブリによって生成される電力を増加もしくは減少、または増減の両方を行うことができる。二重極性プレートは、１つまたは複数の基板を含み得る。１つまたは複数の基板は、単一基板または複数の基板を含み得る。１つまたは複数の基板は、１つまたは複数の導電性基板、１つまたは複数の非導電性基板、または両方の組み合わせを含み得る。複数の導電性基板は、第１の導電性基板及び第２の導電性基板を含み得る。例えば、二重極性プレートは、間に非導電性基板が配置された、第１の導電性基板と第２の導電性基板とを含み得る。別の例として、二重極性プレートは、非導電性基板を含み得る。別の例として、二重極性プレートは、単一の導電性基板を含み得る。二重極性プレートの１つまたは複数の基板は、対向する表面を含む。対向する表面は、アノード、カソード、集電体、電流導体、電流導管、またはそれらの任意の組み合わせが堆積され、及び／または表面の一部と接触していてもよい。二重極性プレートの導電性基板は、表面または両方の対向する表面に堆積された１つまたは複数の活性材料を有し得る。対向する表面に同じ１つまたは複数の活性材料及び／または活性材料の極性（例えば、アノードまたはカソード）を有することは、１つまたは複数のスタック（例えば、正または負の電流導体、コレクタ、導管、またはモノポーラプレートの端子）の別の電流導体（例えば、集電体、導体、導管、端子）への１つの電気接続（例えば、正または負の電流導体を介して）しか必要としないことで製造を単純化することができる。二重極性プレートの基板は、一方または両方の対向する表面に配置された集電体を有し得る。集電体は、カソードまたはアノードと基板の表面との間に配置することができる。例示的な二重極性プレート及び電池アセンブリへの統合は、米国特許第９，６８５，６７７号、第９，８２５，３３６号及び米国特許出願公開第２０１８／００５３９２６号に開示されており、全ての目的のために、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

１つまたは複数の電極プレートは、１つまたは複数の基板を含み得る。１つまたは複数の基板は、隣接する電気化学セル間の電解質の流れを防ぐためのセルパーティションとして、他の電池コンポーネントと連携して電池の外面にあり得るバイポーラプレートのエッジの周りに電解液密シールを形成し、１つまたは複数のインサート及び／またはチャネルの支持体として、そしていくつかの実施形態では、一方の表面から他方の表面に電子を伝達するために、１つまたは複数の活性材料に構造的支持を提供するように機能し得る。基板は、機能や電池の化学的性質に応じて、様々な材料から形成することができる。基板は、所望のバイポーラ電極プレートのバックボーンを提供するのに十分に構造的に頑強であり、電池構造で使用されるあらゆる導電性材料の融点を超える温度に耐え、電解質（例えば、硫酸溶液）との接触中の高い化学的安定性を有する材料から形成され得るので、電解質との接触時に基板が劣化しない。基板は、適切な材料から形成され得、及び／または基板の一方の表面から対向する基板表面への電気の伝達を可能にするように構成される。基板は、導電性材料、例えば、金属材料から形成することができ、または非導電性材料から形成することができる。例示的な非導電性材料は、熱硬化性ポリマー、エラストマーポリマーもしくは熱可塑性ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせなど、１つまたは複数のポリマーを含み得る。非導電性基板は、その中にまたはその上に構築された導電性の特徴を有し得る。使用できる高分子材料の例には、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリエチレン（ポリエチレンテレフタレート、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンを含む）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン、塩化ポリビニル、バイオベースのプラスチック／バイオポリマー（例えば、ポリ乳酸）、シリコーン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、またはＰＣ／ＡＢＳ（ポリカーボネートとアクリロニトリルブタジエンスチレンのブレンド）などのそれらの任意の組み合わせが含まれる。複合基板を利用することができ、複合材料は、当技術分野で一般に知られているファイバまたは充填剤などの強化材料、熱硬化性コア及び熱硬化性ポリマーの周囲の熱可塑性シェルまたは熱可塑性エッジなどの２つの異なる高分子材料、または非導電性ポリマーに配置された導電性材料を含有し得る。基板は、プレートのエッジに、接着可能である、好ましくは溶融接合可能である熱可塑性材料を含むか、または有することができる。

１つまたは複数の基板は、１つまたは複数のフレームを含み得る。１つまたは複数のフレームは、複数の電極プレートの積み重ね及び／または連動を容易にして、１つまたは複数の電気化学セルを形成することができる。１つまたは複数のフレームは、１つまたは複数の基板の周囲の全てまたは少なくとも一部分の周りに配置することができる。１つまたは複数のフレームは、１つまたは複数の隆起したエッジを含み得る。フレームは、基板の周りに配置することができるか、基板を保持することができるか、基板と一体化することができるか、またはそれらの組み合わせであり得る。１つまたは複数の電極プレートの１つまたは複数のフレームは、１つまたは複数の隣接するセパレータ、隣接する電極プレート、またはその両方の１つまたは複数のフレームと位置合わせ及び連動して、１つまたは複数の電気化学セルの周りにシールを形成し得る。１つまたは複数の例示的なフレームは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第１０，１４１，５９８号ならびに、国際公開第２０１８／２１３７３０号、第２０２０／１０２６７７号、及び第２０２０／２４３０９３号に開示されている。

１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、またはその両方は、シール面を含み得る。シール面は、１つまたは複数のポストと連携して、電極プレートのスタックを圧縮及びシーリングするように機能することができる。シール面は、電極プレート及び／またはエンドプレートの１つまたは複数の開口部に隣接する、電極プレート及び／またはエンドプレートの表面か、チャネルに隣接する、電極プレート及び／またはエンドプレートの表面か、インサートと開口部との間の、電極プレート及び／またはエンドプレートの表面か、インサートの表面か、あるいはそれらの任意の組み合わせであり得る。シール面は、重なり合う部分などのポストの一部分と直接接触している、電極プレート及び／またはエンドプレートの表面であり得る。シール面は、モノポーラプレートに面している、及び／またはモノポーラプレートと接触している、エンドプレートの表面に対向していてもよい。シール面は、バイポーラプレートに面している、モノポーラプレートの表面に対向していてもよい。電極プレート及び／またはエンドプレートのシール面は、ポストによって圧縮が加えられたときのシーリングを改善するように変更され得る。シール面は、滑らかにする、輪郭を付ける、粗くする、または表面処理することができる。滑らかな表面には大きな接触面積があり、そこから液体の流れを可能にする欠陥のない、電解質のシーリングを行う。同心リング、隆起部、またはうねりなどの輪郭により、高圧接触の領域または「リング」が液体電解質の流れに抵抗する。液体のシーリングを容易にするために、隆起部に変形可能なフラットシートまたはＯリングなどのガスケット材料を充填することができる。変形可能な材料の粗いシール面は、圧縮して信頼性の高い液体電解質シールを形成することができる。シール面を表面処理して液体電解質による濡れに適合させないようにすると、液体電解質がチャネルに流れ込むのを防ぐことができる。親水性電解質を使用すると、シール面を疎水性にすることができる。同様に、疎水性電解質を使用する場合、シール面は親水性でなければならない。

１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、またはその両方は、１つまたは複数の取り付け機構を含み得る。１つまたは複数の取り付け機構は、１つまたは複数のエンドプレートを１つまたは複数の電極プレート、電極プレートのスタック、またはその両方に取り付けるように機能することができる。１つまたは複数の電極プレートあるいは１つまたは複数のエンドプレートに取り付けられているエンドプレートは、真空にする間、充填、通気、冷却、加熱、充電中の１つまたは複数の電極プレートの変形、及び／または、電池の動作前、動作中、及び／または動作後の１つまたは複数の電気化学セルの放電を防止し得る。１つまたは複数のエンドプレートは、電池の動作前、動作後、または動作中の変形力に耐えることができる任意のタイプの取り付け機構を介して、１つまたは複数の電極プレート、電極プレートのスタック、またはその両方に取り付けることができる。１つまたは複数の取り付け機構は、エンドプレートの周囲の少なくとも一部分の周りの１つまたは複数のエンドプレートを電極プレートに取り付けるか、エンドプレートの内部の少なくとも一部分を電極プレートに取り付けるか、またはその両方を行うことができる。１つまたは複数の取り付け機構は、プラスチックを金属に連動させるか、プラスチックをプラスチックに連動させるか、金属を金属に連動させるか、またはそれらの任意の組み合わせを行うことができる、任意の取り付け機構であり得る。１つまたは複数の取り付け機構は、エンドプレート及び／または電極プレートと一体であるか、またはそれらから分離され得る。１つまたは複数の取り付け機構は、電極プレートの外面に取り付けられ、少なくとも部分的に１つまたは複数の電極プレートを通過し、エンドプレートから電極プレートに向かって及び／または電極プレートの中に突出するか、電極プレートからエンドプレートに向かって及び／またはエンドプレートの中に突出するか、あるいはそれらの任意の組み合わせとすることができる。１つまたは複数の取り付け機構は、エンドプレート、電極プレート、またはその両方の開口部に受け入れられ得る。１つまたは複数の取り付け機構は、１つまたは複数の接着材料、機械的ファスナ、成形ファスナなど、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。機械的ファスナは、ねじ付きファスナ、クリップ、ステープルなど、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ねじ付きファスナは、ねじ、ボルト、スタッド、ナットなど、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。接着材料は、接着剤、シーラント、テープなど、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。接着剤は、エポキシ、アクリル、ウレタンなど、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。テープは、非常に高い接合力のテープ、両面テープなど、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。成形ファスナは、ヒートステーク、溶接など、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。クリップは、スナップフィット、プレスフィット、カンチレバークリップ、フック面付きクリップを含み得る。

電極プレートの１つまたは複数は、１つまたは複数の活性材料を含み得る。１つまたは複数の活性材料は、電極プレートのカソード、アノード、またはその両方として機能することができる。１つまたは複数の活性材料は、アノード、カソード、またはその両方として機能するように電池で一般的に使用される任意の形態であり得る。バイポーラプレートは、カソードとして機能する表面上に１つまたは複数の活性材料を有し、反対側の表面上にアノードとして機能する１つまたは複数の活性材料を有し得る。モノポーラプレートは、カソードまたはアノードとして機能する表面上に１つまたは複数の活性材料を有し得るが、対向する表面はアノードとカソードの両方が無い。二重極性プレートは、カソードまたはアノードとして機能する表面上に１つまたは複数の活性材料を有し得、一方、１つまたは複数の同様の活性材料は、反対側の表面上にあって、これもカソードまたはアノードとして機能する。一方の電極プレートのカソードは、別の電極プレートのアノードと対向していてもよい。カソードは、１つまたは複数の正の活性材料（ＰＡＭ）と呼ばれることがある。アノードは、１つまたは複数の負の活性材料（ＮＡＭ）と呼ばれることがある。１つまたは複数の活性材料は、同じ電気化学セルの、電解質との電気化学反応を促進する任意の適切な活性材料、対向する１つまたは複数の活性材料、またはその両方を含み得る。電解質との還元及び／または酸化反応をさせるように、１つまたは複数の活性材料を選択することができる。

１つまたは複数の活性材料は、鉛蓄電池、リチウムイオン、及び／またはニッケル水素電池を含む、二次電池で通常使用される１つまたは複数の材料を含み得る。１つまたは複数の活性材料は、リチウム、鉛、炭素、または遷移金属の複合酸化物、硫酸塩化合物、またはリン酸塩化合物を含み得る。複合酸化物の例には、ＬｉＣｏＯ_２などのＬｉ／Ｃｏベースの複合酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのＬｉ／Ｎｉベースの複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのＬｉ／Ｍｎベースの複合酸化物、及びＬｉＦｅＯ_２などのＬｉ／Ｆｅベースの複合材料、が含まれる。遷移金属及びリチウムの例示的なリン酸塩及び硫黄化合物には、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｖ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＭｏＯ_３、ＰｂＯ_２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどが含まれる。例えば、鉛蓄電池では、１つまたは複数の活性材料は、二酸化鉛（ＰｂＯ_２）、三塩基性酸化鉛（３ＰｂＯ）、三塩基性硫酸鉛（３ＰｂＯ・３ＰｂＳＯ_４）、四塩基性酸化鉛（４ＰｂＯ）、四塩基性硫酸鉛（４ＰｂＯ・４ＰｂＳＯ_４）、もしくはそれらの任意の組み合わせであるか、またはそれらを含んでいる。１つまたは複数の活性材料は、１つまたは複数の活性材料が電気化学セルのカソード、アノード、または両方として機能することを可能にする任意の形態であり得る。例示的な形態には、ペースト形態の成形部品、事前加工のシートまたはフィルム、スポンジ、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。例えば、１つまたは複数の活性材料は、スポンジ状鉛を含み得る。スポンジ状鉛は、その多孔性のために役立つ場合がある。１つまたは複数の適切な活性材料及び／またはその形態は、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０６１７２５号に記載され得、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

電池アセンブリは、１つまたは複数の電気化学セルを含み得る。電気化学セルは、対向するアノードとカソードの対を間に備えた一対の対向する電極プレートによって形成することができる。１つまたは複数の電気化学セルをシーリングすることができる。電気化学セルのスペース（すなわち、対向するアノードとカソードの対の間）は、電解質を含み得る。電気化学セルは、１つまたは複数のチャネル、電極プレート及び／またはセパレータの１つまたは複数のフレーム、またはそれらの組み合わせの周りに形成された１つまたは複数のシールを通してシーリングすることができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数の閉じた電気化学セルを形成することができる。閉じた電気化学セルは、セルの漏れや短絡を防ぐために環境から密閉することができる。

電池アセンブリは、電解質を含み得る。電解質は、電子とイオンがアノードとカソードの間を流れることを可能にし得る。電解質は、電気化学セル内、電極プレートの各対の間に配置することができる。１つまたは複数の電気化学セルがシーリングされ得るので、電解質は液体電解質であり得る。電解質は、利用されるアノード及びカソードとの電気化学反応を促進する任意の液体電解質であり得る。電解質は、水ベースまたは有機ベースにすることができる。本明細書で有用な有機ベースの電解質は、有機溶媒に溶解した電解質塩を含む。リチウムイオン二次電池では、電解質塩にリチウムが含まれている必要がある。例えば、リチウム含有電解質塩については、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳＯ_３ＣＦ_３及びＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２を使用することができる。これらの電解質塩は、単独で、または２つ以上の組み合わせで使用することができる。有機溶媒は、セパレータ、カソード、アノード、及び電解質塩と適合性がある必要がある。高電圧を印加しても分解しない有機溶媒を使用することが好ましい。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートなどのカーボネート、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）や２－メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル、１，３－ジオキソラン及び４－メチルジオキソランなどの環状エステル、γ－ブチロラクトンなどのラクトン、スルホラン、３－メチルスルホラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン及びエチルジグライム、を使用することが好ましい。これらの溶媒は、単独で、または２つ以上の組み合わせで使用することができる。液体電解質中の電解質の濃度は、好ましくは０．３～５モル／リットルであるべきである。通常、電解質は１モル／リットル付近で最も高い導電率を示す。液体電解質は、好ましくは、電解質の３０～７０重量パーセント、特に４０～６０重量パーセントを占めるべきである。水性電解質は、セルの機能を強化する水中の酸または塩を含む。好ましい塩及び酸には、硫酸、硫酸ナトリウムまたは硫酸カリウム塩が含まれる。塩または酸は、セルの操作を容易にするのに十分な量で存在する。濃度は、電解質の重量に基づいて約０．５重量パーセント以上、約１．０重量パーセント以上、または約１．５重量パーセント以上であり得る。鉛蓄電池の好ましい電解質は、水中の硫酸である。電解質は、電気化学セルのセパレータを通過できる場合がある。

電池アセンブリは、１つまたは複数のセパレータを含み得る。１つまたは複数のセパレータは、電気化学セルを分割（すなわち、電気化学セルのカソードを電気化学セルのアノードから分離）し、樹状突起形成によるセルの短絡を防ぐように機能することができ、液体電解質、イオン、電子、またはこれらの元素の任意の組み合わせがそれを通過できるように、またはそれらの任意の組み合わせで機能する。列挙された機能の１つまたは複数を実行する任意の既知の電池セパレータを、本発明のアセンブリで利用することができる。電気化学セルのアノードとカソードの間に１つまたは複数のセパレータを配置することができる。１つまたは複数のセパレータは、隣接する電極プレートの対の間に配置することができ、これは、バイポーラプレートの間、バイポーラプレートとモノポーラプレートの間、またはバイポーラプレートと二重極性プレートの間を含み得る。セパレータは、多孔質ポリマーフィルム、ガラスマット、多孔質ゴム、イオン伝導性ゲル、または木材などの天然材料、などの非導電性材料から準備することができる。セパレータは、１つまたは複数の開口部を含み得る。１つまたは複数の開口部は、電極プレートの１つまたは複数の開口部と位置合わせし得る。セパレータは、電解質、イオン、電子、またはそれらの組み合わせがセパレータを通過することを可能にする、セパレータを通る細孔または曲がりくねった経路を含み得る。セパレータとして有用な例示的な材料の中には、吸収性ガラスマット、及び多孔質超高分子量ポリオレフィン膜などがある。セパレータは、それらの周辺及び／または内部の周りで、１つまたは複数のエンドプレート、電極プレート、他のセパレータ、またはそれらの任意の組み合わせに取り付けることができる。セパレータは、１つまたは複数の取り付け機構、ポスト、またはその両方を受け入れることができる。例えば、１つまたは複数のエンドプレート、１つまたは複数の電極プレート、及び／または１つまたは複数のセパレータのスタックを通って延びる１つまたは複数の取り付け機構及び／またはポストは、複数の電極プレートのスタック及び１つまたは複数のセパレータを一緒に保持することができる。１つまたは複数の取り付け機構は、セパレータの周囲に、セパレータのフレームに直接隣接して、フレームとセパレータの開口部との間に、またはそれらの任意の組み合わせで配置することができる。セパレータは、隣接するカソード及びアノードの面積よりも大きい面積を有し得る。セパレータは、セルのカソード部分をセルのアノード部分から完全に分離することができる。セパレータのエッジは、セルのアノード部分をセルのカソード部分から完全に分離するように、その上にアノードまたはカソードが配置されていなくてもよい隣接する電極プレートの周辺エッジ及び／またはフレームに接触することができる。フレーム付きなどの１つまたは複数の例示的なセパレータは米国特許第１０，１４１，５９８号に開示されており、セパレータとして適切な１つまたは複数の適切な伝導シートは国際公開第２０１８／２１３７３０号に開示されており、両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

１つまたは複数のセパレータは、フレームを含む場合と含まない場合がある。フレームが存在する場合、フレームは隣接する電極プレートのエッジまたはフレームと一致するように機能し、電気化学セルと電池の外側との間にシールを形成することができる。１つまたは複数のセパレータフレームは、１つまたは複数の電極プレートの１つまたは複数のフレームと実質的に同様であり得る。

１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、セパレータ、またはそれらの組み合わせは、１つまたは複数の開口部を含み得る。１つまたは複数の開口部は、取り付け機構がそれを通過するための開口部を提供し、１つまたは複数の電極プレート、セパレータ、エンドプレート、及び／またはインサートと連携して、１つまたは複数のチャネルの一部を形成し、１つまたは複数のシールを収納するかその一部となり、電池アセンブリの真空化、充填、及び／または通気を可能にし、１つまたは複数のチャネルを介した流体の循環を提供し、１つまたは複数の導電性材料を保持し、あるいはそれらの任意の組み合わせで機能することができる。１つまたは複数の開口部は、所望の機能の任意の組み合わせを提供するために、任意のサイズ、形状、及び／または構成を有し得る。１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、及び／または基板の、開口部及び／または穴について説明したような特徴の任意の組み合わせを有することができる。１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数のチャネルを形成するように、１つまたは複数の他の電極プレート、エンドプレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数の開口部と位置合わせする（すなわち、同心である）ことができる。位置合わせは横方向であってもよい。横方向は、電池アセンブリの長さにわたって、基板及び／またはセパレータの面に実質的に垂直であるか、電池アセンブリの長手方向軸に平行であるか、またはそれらの組み合わせを意味し得る。横方向は、カソード及び／またはアノードが堆積され得る基板の対向する表面に実質的に垂直であり得る。横方向は、１つまたは複数の開口部の断面の全般的な幅、直径、またはその両方が、基板及び／またはセパレータの面に実質的に平行であることを意味し得る。電極プレート、エンドプレート、及び／または基板の１つまたは複数の開口部は、隣接し得る別の電極プレート、エンドプレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数の開口部と同様の形状及び／またはサイズを有し得る。１つまたは複数の開口部は、取り付け機構を受け入れる、ポストを受け入れる、インサートと連携する、または開口部の所望の機能の任意の組み合わせとして機能する断面形状を有し得、概して長方形、円形、三角形、楕円形、卵形、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数の取り付け機構、１つまたは複数のポスト、１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせを受け入れるのに十分な断面幅を有し得る。開口部は、機械加工され（例えば、ミル加工され）、基板の製造中に形成され（例えば、成形または整形操作によって）、または他の方法で製造され得る。開口部は、真っ直ぐな、及び／または滑らかな内壁または表面を有し得る。基板に形成された開口部のサイズと周波数は、電池の抵抗率に影響を与える可能性がある。１つまたは複数の開口部は、同じエンドプレート及び／または隣接する電極プレート内に形成された１つまたは複数の開口部の直径よりも小さい、等しい、またはより大きい断面幅を有し得る。１つまたは複数の開口部の断面幅は、開口部の長さに沿って連続的、先細り、または拡張し得る。１つまたは複数の開口部の断面幅は、１つまたは複数のポスト、ロッド、流体、電解質、またはそれらの組み合わせを受け入れるのに適したものであり得る。１つまたは複数の開口部は、約０．２ｍｍ以上、１ｍｍ以上、約３ｍｍ以上、さらには約５ｍｍ以上の断面幅を有し得る。１つまたは複数の開口部は、約３０ｍｍ以下、約２５ｍｍ以下、さらには約２０ｍｍ以下の断面幅を有し得る。開口部の断面幅は、開口部の直径と同じと見なすことができる。１つまたは複数の開口部は、インサート、ベース、基板、セパレータ、補強構造、リブ構造、またはそれらの任意の組み合わせを部分的または完全に通過することができる。１つまたは複数の開口部は、その中に配置及び／または形成された１つまたは複数のインサートを含み得る。１つまたは複数の開口部は、周辺部の周囲にまたは隣接して、内部内に、またはエンドプレート、電極プレート、セパレータ、またはそれらの組み合わせの両方に配置され得る。１つまたは複数の開口部は、周辺部の周り、周辺部内に画定された内部内、またはエンドプレート、電極プレート、セパレータ、またはそれらの組み合わせの両方に分散され得る。１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数のリブ構造に隣接して、２つまたは複数のリブ構造の間に、セル内に、１つまたは複数のインサートに隣接して、１つまたは複数のインサート内に、またはそれらの任意の組み合わせに配置され得る。１つまたは複数の開口部は、反復パターンを形成することができ、１つまたは複数の他の開口部と位置合わせすることができ、１つまたは複数の他の開口部から千鳥状かオフセットすることができ、あるいはそれらの任意の組み合わせとすることができる。電極プレート、エンドプレート、及び／または基板の、１つまたは複数の開口部は、同じ電極プレート、エンドプレート、及び／または基板の他の１つまたは複数の開口部よりも大きな直径を有し得る。開口部は、別の開口部よりも少なくとも約１．５倍、少なくとも約２倍、またはさらには少なくとも約２．５倍大きくてもよい。開口部は、別の開口部の約４倍以下、約３．５倍以下、またはさらには約３倍以下の大きさであってもよい。開口部は、１ｃｍ^２あたり少なくとも約０．０２の開口部の密度を有するように形成することができる。開口部は、１ｃｍ^２あたり約４未満の開口部の密度を有するように形成することができる。開口部は、１ｃｍ^２あたり約２．０から１ｃｍ^２あたり約２．８の開口部の密度を有するように形成することができる。１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数の周辺開口部、１つまたは複数の内部開口部、１つまたは複数のチャネル開口部、１つまたは複数の導電性開口部など、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。

１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数の周辺開口部を含み得る。１つまたは複数の周辺開口部は、１つまたは複数の取り付け機構を受け入れ、それと連携して、エンドプレート、電極プレート、またはその両方の周辺の少なくとも一部分を電極プレートの周辺の少なくとも一部分に固定するように機能し得る。エンドプレート、電極プレート、またはその両方の周囲の少なくとも一部分を隣接する電極プレートに取り付けることにより、１つまたは複数の電極プレートの周囲に圧縮力を加えることができる。電池の動作中の周囲の周りの圧縮力は、１つまたは複数の電極プレートの外向きの膨らみに抵抗し得る。電池内を真空にする間の周辺の圧縮力は、１つまたは複数の電極プレートの内向きの曲げに抵抗し得、これは、電極プレートのスタックの１つまたは複数のエッジの周りに１つまたは複数のシールを維持し得る。１つまたは複数の周辺開口部は、外側補強リブ構造に隣接して、エンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータの内部に、セル内に、またはそれらの任意の組み合わせで、配置することができる。１つまたは複数の周辺開口部は、１つまたは複数の他の開口部から位置合わせまたはオフセットすることができる。例えば、１つまたは複数の周辺開口部は、１つまたは複数のリブ構造に実質的に平行な線で１つまたは複数の他の周辺開口部と位置合わせすることができる。例えば、１つまたは複数の周辺開口部は、位置合わせされた複数の内部開口部及び／またはチャネル開口部からオフセットされ得る。１つまたは複数の周辺開口部は、取り付け機構が、隣接する電極プレートを通過するか、それに向かうかそこから通過することができる、任意の断面幅または直径を有し得る。１つまたは複数の周辺開口部は、１つまたは複数の他の開口部より小さいか、それに等しいか、それより大きいものであり得る。例えば、１つまたは複数の周辺開口部は、１つまたは複数のチャネル開口部よりも小さくてもよい。

１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数の内部開口部を含み得る。１つまたは複数の内部開口部は、１つまたは複数の取り付け機構を受け入れ、それと連携して、エンドプレート、電極プレート、またはその両方の内部の少なくとも一部分を電極プレートの内部の少なくとも一部分に固定するように機能し得る。電極プレートの内部は、電極プレートの隆起したエッジ、フレーム、周辺部、またはそれらの組み合わせの間に配置された電極プレートまたは電極プレートの基板の一部分として画定され得る。エンドプレート、電極プレート、またはその両方の内部の少なくとも一部分を隣接する電極プレートに取り付けることにより、１つまたは複数の電極プレートの内部に圧縮力を加えることができる。電池の動作中の電極プレートの内部内の圧縮力は、１つまたは複数の電極プレートの外向きの膨らみに抵抗し得る。電池内を真空にする間の電極プレートの内部内の圧縮力は、１つまたは複数の電極プレートの内向きの膨らみに抵抗し得る。１つまたは複数の内部開口部は、１つまたは複数の補強リブ構造に隣接するかまたはそれらから離れて、エンドプレート、電極プレート、セパレータ、またはそれらの組み合わせの内部に、セル内に、あるいはそれらの任意の組み合わせで配置することができる。１つまたは複数の内部開口部は、１つまたは複数の他の開口部から位置合わせまたはオフセットすることができる。例えば、１つまたは複数の内部開口部は、１つまたは複数のリブ構造に実質的に平行な線で１つまたは複数の他の内部開口部と位置合わせすることができる。例えば、１つまたは複数の内部開口部は、位置合わせされた複数の内部開口部及び／またはチャネル開口部からオフセットされ得る。１つまたは複数の内部開口部は、取り付け機構が、隣接する電極プレートを通過するか、それに向かうかそこから通過することができる、任意の断面幅または直径を有し得る。１つまたは複数の内部開口部は、１つまたは複数の他の開口部より小さいか、それに等しいか、それより大きいものであり得る。例えば、１つまたは複数の内部開口部は、１つまたは複数のチャネル開口部よりも小さくてもよい。

１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数のチャネル開口部を含み得る。１つまたは複数のチャネル開口部は、１つまたは複数の電極プレートの１つまたは複数の開口部と位置合わせして１つまたは複数のチャネルを形成し、電池アセンブリを通気、充填、及び／または通気するための開口部を提供し、電池アセンブリの内部内で１つまたは複数の流体を循環させるための開口部を提供し、１つまたは複数の弁と連携して１つまたは複数のポストを受け入れて電極プレートのスタックを圧縮し、１つまたは複数のロッドを受け入れ、またはそれらの任意の組み合わせで機能し得る。１つまたは複数のチャネル開口部は、スタックを通る１つまたは複数のチャネルを形成するために、横方向に１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数の開口部及び／または穴と位置合わせ（すなわち、同心位置合わせ）し得る。１つまたは複数のチャネル開口部は、１つまたは複数の他の電極プレート、エンドプレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数の穴に実質的に等しいサイズを有し得る。１つまたは複数のチャネル開口部は、１つまたは複数のポスト、ロッド、流体、または組み合わせが通過することができる任意のサイズを有することができる。１つまたは複数のチャネル開口部は、１つまたは複数の他のチャネル開口部よりも小さい、等しい、または大きい断面幅または面積を有し得る。例えば、１つのチャネル開口部は、電池の充填、通気、冷却、及び／または加熱を可能にするために、１つまたは複数の他のチャネル開口部よりも大きな直径を有し得る。１つまたは複数のチャネル開口部は、１つまたは複数の弁に接続されているか、またはそれらと連通していてもよい。例えば、他のチャネル開口部よりも大きな直径を有するチャネル開口部を弁に接続することができる。１つまたは複数のチャネル開口部の近い及び／または隣接するベースの表面は、シール面であり得る。

１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数の導電性開口部を含み得る。１つまたは複数の導電性開口部は、導電性材料、例えば、金属含有材料で満たされ得る。１つまたは複数の導電性開口部は、１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、基板、またはそれらの組み合わせ内に形成することができる。導電性材料は、基板の熱劣化温度よりも低い温度で相転移を受ける材料であり得、その結果、相転移温度よりも低い電池アセンブリの動作温度で、誘電性基板は、電気的に基板の第１の表面と第２の表面との間の材料混合物を介した導電性経路を有する。さらに、相転移温度よりも高い温度で、導電性材料混合物は、導電性経路を介した導電性を無効にする相転移を受ける。例えば、導電性材料は、はんだ材料であり得るか、またはそれを含むことができ、例えばその中には、鉛、スズ、ニッケル、亜鉛、リチウム、アンチモン、銅、ビスマス、インジウム、もしくは銀の内の、少なくとも１つ、または２つ以上の混合物が含まれる。導電性材料は、鉛を実質的に含まない（すなわち、最大でも微量の鉛しか含まない）か、または機能的に必要な量の鉛を含むことができる。材料には、鉛とスズの混合物が含まれ得る。例えば、それは、大部分のスズ及び少量の鉛（例えば、約５５～約６５重量部分のスズ及び約３５～約４５重量部分の鉛）を含み得る。材料は、約２４０℃未満、約２３０℃未満、約２２０℃未満、２１０℃未満、またはさらには約２００℃未満（例えば、約１８０～約１９０℃の範囲）の溶融温度を示し得る。材料は、共融混合物を含み得る。開口部を埋めるための導電性材料としてはんだを使用することの特徴は、はんだの溶融温度が定義されており、使用するはんだのタイプに応じて、電池の動作を継続するには危険な温度で溶融するように調整できることである。はんだが溶けると、溶けたはんだを含む基板の開口部はもはや導電性を失い、電極プレート内で開回路が生じる。開回路は、バイポーラ電池内の抵抗を劇的に増加させるように動作し、それによってそれ以上の電気の流れを停止し、電池内の危険な反応をシャットダウンすることができる。したがって、開口部を埋めるために選択される導電性材料のタイプは、そのような内部シャットダウン機構を電池内に含めることが望ましいかどうか、及びそうであれば、どの温度でそのような内部シャットダウンを行うことが望ましいかによって異なり得る。基板は、所定の条件を超える動作条件の場合に、基板を介した導電性を破壊することによって電池の動作を無効にするように機能するように構成される。例えば、誘電性基板の穴を埋める導電性材料は、相転移を起こし（例えば、それは溶融する）、その結果、基板全体の導電性が破壊される。破壊の程度は、部分的にまたはさらには完全に、基板を介して電気を伝導する機能を無効にすることであり得る。１つまたは複数の導電性開口部は、エンドプレート、電極プレート、基板、またはそれらの組み合わせの１つまたは複数の他の開口部よりもサイズ（例えば、直径）が小さいか等しいものであり得る。１つまたは複数の導電性開口部は、１つまたは複数の他の開口部（例えば、チャネル開口部、周辺開口部、内部開口部）の直径と比較して、約１％以上、５％以上、１０％以上、またはさらには約２５％以上の直径を有し得る。１つまたは複数の導電性開口部は、１つまたは複数の他の開口部の直径と比較して、約７５％以下、約５０％以下、またはさらには約４０％以下の直径を有し得る。

１つまたは複数の電極プレート、エンドプレート、セパレータ、またはそれらの組み合わせは、１つまたは複数のインサートを含み得る。１つまたは複数のインサートは、別の電極プレート、エンドプレート、セパレータ、またはそれらの組み合わせの１つまたは複数のインサートと連動し、スタックを通過する１つまたは複数のチャネルの一部分を画定し、１つまたは複数のチャネルに沿って漏れ防止シールを形成し、１つまたは複数の弁と連携し、１つまたは複数のポスト及び／またはロッドを含む、１つまたは複数の管状部材のためのハウジングを提供し、流体がそこを通過できるようにし、またはそれらの任意の組み合わせで機能することができる。１つまたは複数のインサートは、電極プレート、エンドプレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数のインサートと連動する任意のサイズ及び／または形状を有し、チャネルの一部を形成し、１つまたは複数のチャネルに沿って漏れ防止シールを形成し、１つまたは複数の弁と連携し、またはそれらの任意の組み合わせを行うことができる。１つまたは複数のインサートは、電極プレート、エンドプレート、セパレータ、またはそれらの組み合わせと一体であるか、またはそれらに取り付けられ得る。１つまたは複数のインサートは、基板、ベース、またはその両方と一体であるか、またはそれらに取り付けられ得る。１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数のボスとして形成することができる。エンドプレート（例えば、ベース）、電極プレート（例えば、基板）、及び／またはセパレータ（例えば、シート）の表面と一体であり、その表面から突出するインサートは、ボスとして定義され得る。１つまたは複数のインサートは、圧縮成形、引張成形、成形など、またはそれらの任意の組み合わせによって一体的に形成することができる。圧縮成形には、ダイ成形、押し出し、押し込み加工など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。成形には射出成形が含まれ得る。電極プレート、エンドプレート、及び／またはセパレータが、インサートとフレームの両方、隆起したエッジ、及び／または凹んだ部分を有する場合、これらの部品は、例えば射出成形によって一段階で成形することができる。１つまたは複数のインサートは、エンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータの表面から突出し得、したがって、１つまたは複数の隆起したインサートを形成し得る。１つまたは複数のインサートは、エンドプレートのベース、電極プレートの基板、セパレータの表面、またはそれらの任意の組み合わせから突出し得る。１つまたは複数のインサートは、ベース、基板、またはその両方から、１つまたは複数のリブ構造、フレーム、またはその両方と同じまたは反対の方向に突出し得る。１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数のリブ構造、フレーム、１つまたは複数の他のインサート、またはそれらの組み合わせと同じ高さ及び／または厚さを有し得る。１つまたは複数のインサートは、ベース、基板、セパレータ、またはそれらの組み合わせの表面から実質的に直交してまたは斜めに突出し得る。１つまたは複数のインサートは、それを通る１つまたは複数の開口部を有し得る。１つまたは複数のインサートは、それを通る１つまたは複数の周辺開口部、内部開口部、チャネル開口部、またはそれらの組み合わせを有することができる。１つまたは複数のインサートは、同心であり、１つまたは複数の開口部の周りに形成され得る。１つまたは複数のインサートは、開口部の長さを延ばすことができる（例えば、開口部は、インサートを完全に通過することができる）。１つまたは複数のインサートが１つまたは複数の開口部を通過してもよい。例えば、１つまたは複数の電極プレートの１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数のセパレータの１つまたは複数の開口部を通過して、別の電極プレートの１つまたは複数のインサートと位置合わせ及び連動することができる。１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数の他のインサートと結合して、１つまたは複数のチャネルを形成するか、１つまたは複数のチャネルを液体電解質からシーリングするか、またはその両方を行う。シール面は、１つまたは複数の開口部の外径と１つまたは複数のインサートの内部との間に形成することができる。例えば、インサートと開口部との間に位置する電池の長手方向軸に実質的に垂直なベース及び／または基板の表面は、シール面であり得る。１つまたは複数のインサートは、隣接する電極プレート、セパレータ、及び／またはエンドプレートの１つまたは複数のインサートと連動して、チャネルの周りに漏れ防止シールを形成することが可能であり得る。例えば、１つまたは複数のエンドプレート及び／または電極プレートは、隣接する電極プレート及び／またはセパレータのインサート、スリーブ、またはブッシングのために、インサートの反対側の表面に一致するくぼみを含むように機械加工または形成され得る。インサートには、１つまたは複数の通気孔が含まれ得る。１つまたは複数のセパレータのインサートには、１つまたは複数の通気孔が含まれ得る。通気孔は、１つまたは複数の電気化学セルと１つまたは複数のチャネルとの間の連通を可能にし得る。１つまたは複数の通気孔は、１つまたは複数の電気化学セルから１つまたは複数のチャネルへのガスの伝達を可能にし、１つまたは複数の電気化学セルから１つまたは複数のチャネルへの１つまたは複数の液体（すなわち、電解質）の伝達を防止することができる。

電池アセンブリは、１つまたは複数のチャネルを含み得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の通気、充填、冷却、及び／または加熱チャネルとして機能し、１つまたは複数のポスト及び／またはロッドを収納し、電池アセンブリの内部全体に１つまたは複数のポスト及び／またはロッドを配置し、１つまたは複数の活性材料を通過するなどして、電池アセンブリの内部全体に圧縮力を分散させ、液体電解質が１つまたは複数のポスト、ロッド、またはその他のコンポーネントと接触するのを防ぎ、電池アセンブリの内部内で１つまたは複数の流体の循環を可能にし、またはそれらの任意の組み合わせを行うことができる。１つまたは複数のチャネルは、互いに位置合わせされた１つまたは複数のエンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータの、１つまたは複数の開口部及び／またはインサートによって形成され得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数のエンドプレート、電極プレート、及び／または、他の（例えば、隣接する）エンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数のチャネル開口部と位置合わせされたセパレータの、１つまたは複数のチャネル開口部によって形成され得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の統合チャネル、横方向チャネル、冷却チャネル、通気／充填チャネル、またはそれらの組み合わせと呼ばれ得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の電気化学セルを通過することができる。１つまたは複数の電気化学セルを通過することにより、１つまたは複数のチャネルはまた、液体電解質、活性材料、またはその両方を通過することができる。動作中に発生する電解質及びガスがチャネルに入るのを防ぐために、チャネルを密閉することができる。この目的を達成する任意のシーリング方法を利用することができる。１つまたは複数のシールは、その中に１つまたは複数のシールを含み得る。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のチャネルを液体電解質からシーリングすることができる。１つまたは複数のエンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータの１つまたは複数のシール（インサートなど）は、連動して、液体電解質が１つまたは複数のチャネルに漏れるのを防ぐために、１つまたは複数のチャネルを取り囲むことができる。１つまたは複数のチャネルは、電池アセンブリを横方向に通過して、１つまたは複数の横方向チャネルを形成することができる。１つまたは複数のチャネルは、複数の電極プレート及び液体電解質を横方向に通過することができる。１つまたは複数のチャネルは、コンポーネントの一連の開口部から構成され得る。ポスト及び／またはロッドなどの管状部材を形成されたチャネルに配置できるように、流体が冷却及び／または加熱のためにチャネルを通って伝達することができるように、通気のために、液体電解質を充填するために、またはそれらの任意の組み合わせのために、一連の開口部を構成することができる。１つまたは複数の流体が通過する１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の冷却チャネルと呼ばれ得る。

１つまたは複数の冷却チャネルは、電池アセンブリの内部から熱を除去するように構成され得る。１つまたは複数の冷却チャネルは、１つまたは複数の熱交換器を含むか、それらと連通するか、またはその両方であり得る。

チャネルのサイズと形状は、１つまたは複数のポストを収納できる任意のサイズまたは形状にすることができる。チャネルの断面形状は、円形、楕円形、または正方形、長方形、六角形などの多角形であり得る。断面形状は、１つまたは複数の開口部及び／またはインサートの断面形状によって決定することができる。１つまたは複数のポスト及び／またはロッドを収納するチャネルのサイズは、使用されるポスト及び／またはロッドに対応するように選択される。チャネルの直径は、１つまたは複数のチャネルを形成するように位置合わせされた開口部の直径に等しくてもよい。チャネルの数は、エンドプレートとエンドプレートのエッジ、電極プレート、及び基板を支持して、動作中に発生する電解質とガスの漏れを防ぎ、動作中に発生する圧縮力がコンポーネントと個々の電気化学セルのシールに損傷を与えるのを防ぐように選択できる。動作中に発生する圧縮力を分散させるために、複数のチャネルが存在し得る。チャネルの数とデザインは、シールの疲労強度を超えるエッジ応力を最小限に抑えるのに十分である。複数のチャネルの位置は、動作中に発生する圧縮力を分散させるように選択される。応力をより適切に処理するために、チャネルをスタック全体に均等に広げることができる。複数のチャネルは、約２ｍｍ以上、約４ｍｍ以上、または約６ｍｍ以上の断面サイズを有し得る。チャネルの断面サイズの上限は実用性によって決定され、サイズが大きすぎると、アセンブリの効率が低下する。チャネルは、約３０ｍｍ以下、約２５ｍｍ以下、さらには約２０ｍｍ以下の断面サイズを有し得る。

電池アセンブリは、シールを含み得る。シールは、電解質及び／またはガスが１つまたは複数のチャネルに入るのを防ぐように機能し得る。１つまたは複数のチャネル内のシールは、横方向のバイポーラ電池の強度を高めるように機能し得る。シールは、１つまたは複数のチャネルと１つまたは複数の管状部材との間に配置することができるか、管状部材であり得るか、１つまたは複数のチャネル及び／または管状部材あるいはその両方の、１つまたは複数の表面によって形成することができる。１つまたは複数のシールは、チャネル内、チャネルの外側の周り、チャネルの周囲、チャネルの長さの全部または一部に沿って、管状部材の周り、またはそれらの組み合わせに配置することができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のシールが配置されている１つまたは複数のチャネルなど、１つまたは複数のチャネルの全部または一部分に沿って延びることができる。シールは、動作中に発生する電解質及びガスが電気化学セルからチャネルに漏れるのを防ぎ、電池アセンブリの動作条件に耐え、１つまたは複数のポストによって加えられる力に耐え、またはそれらの組み合わせた、任意の材料または形態を含み得る。シールは、１つまたは複数のチャネルを通って循環する１つまたは複数の流体が電気化学セル内に漏れるのを防ぐ任意の材料または形態を含み得る。シールは、膜、スリーブ、及び／またはエンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータ内の一連の一致したインサートであり得るか、またはチャネルに挿入することができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のチャネルの１つまたは複数の内面に沿って成形されて、１つまたは複数のチャネルを液体電解質からシーリングすることができる。１つまたは複数のシールは、熱可塑性、エラストマー、またはその両方にすることができる。チャネルは、エンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータに挿入または統合される一連のスリーブ、ブッシング、インサート、またはそれらの組み合わせによって形成することができる。１つまたは複数のインサートは、圧縮可能であるか、または互いに連動して、チャネルに沿って漏れ防止シールを形成することができるものであり得る。１つまたは複数のインサートを、エンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータの所定の位置に形成することができる。１つまたは複数のインサートは、所定の位置に成形するなどして、所定の位置に形成することができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のインサートの１つまたは複数の内向きの表面によって形成されるか、１つまたは複数のインサートから分離されているか、またはその両方であり得る。ポスト及び基板に有用であると説明されている好ましい高分子材料は、シールを形成するのに有用であり得る。シールは、バイポーラプレートとモノポーラプレートの間に配置されたスリーブ、インサート、またはブッシングによって形成できる。スリーブまたはインサートは比較的剛性があり得、ブッシングは一般にエラストマー状であり得る。インサート、スリーブ、及び／またはブッシングは、エンドプレート、電極プレート、及び／またはセパレータのくぼみ内に適合するように、またはプレートの開口部に挿入されて１つまたは複数のチャネルを形成する端部を有するように適合され得る。エンドプレート及び／または電極プレートは、インサート、スリーブ、及び／またはブッシングに一致するくぼみを含むように形成または機械加工することができる。プレートのスタックをインサート、スリーブ、またはブッシングと組み合わせると、チャネルを効果的にシーリングするための締まりばめを作成することができる。あるいは、インサート、スリーブ、及び／またはブッシングは、接合部のシールからのように、プレートに溶融接合または接着剤接合され得る。あるいは、インサート、スリーブ、及び／またはブッシングは、チャネルをシーリングするように機能するコーティングで内側をコーティングすることができる。１つまたは複数の管状部材は、チャネルをシーリングするように機能し得る。これらのシーリングソリューションの組み合わせは、単一のチャネルまたは異なるチャネルで利用され得ることが企図される。二重極性、モノポーラプレート及びバイポーラプレートを含むプレートのスタックのコンポーネントは、好ましくは、同じ形状及び共通のエッジを有する。これにより、エッジのシーリングが容易になる。セパレータが存在する場合、それらは一般に、横方向チャネルの形成または作成に対応するために電極プレートと同様の構造を有する。別の実施形態では、シールは、ボルトと横方向チャネルとの間に注入されたエポキシ、ポリウレタン、またはアクリルポリマーなどの熱硬化性ポリマーであり得る。１つまたは複数のチャネルは、開口部に接合された、及び／または１つまたは複数の電極プレート及び／または１つまたは複数のセパレータの開口部と一体のインサート、スリーブ及び／またはブッシングによって形成され得る。１つまたは複数のチャネル内の１つまたは複数のポストは、インサート、穴、スリーブ、及び／またはブッシングを所定の位置に保持してシーリングされた通路を形成するのに十分な圧力を加えることができる。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の電極プレート及び１つまたは複数のセパレータに接合及び／または統合されたインサートから形成され得る。１つまたは複数のポストは、接着剤接合によって、または熱可塑性ポリマーの融合によって、あるいはその両方によって、１つまたは複数のインサート、基板、及び／またはセパレータに接合することができる。インサートは、締まりばめによって１つまたは複数の電極プレート及び／またはセパレータに挿入するか、接着剤によって所定の位置に接合することができる。

電池アセンブリは、１つまたは複数の管状部材を含み得る。１つまたは複数の管状部材は、コンポーネントへの損傷またはスタックのコンポーネントのエッジ間のシールの破壊が防止されるようにコンポーネントのスタックを一緒に保持し、セパレータ材料全体にわたって均一な圧縮を確実にし、セパレータ材料の均一な厚さを保証し、１つまたは複数のチャネルを介した流体の循環を提供し、またはそれらの任意の組み合わせで機能し得る。１つまたは複数の管状部材は、中実、部分的に中実、部分的に中空、または完全に中空として形成され得る。中空管状部材は、１つまたは複数の流体がそこを通過することを可能にし得る。中実の管状部材は、電池アセンブリの長さに沿って追加の強度及び補強を提供し得る。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数の開放された端部、閉じられた端部、またはその両方を有し得る。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数のチャネルに対して実質的に相互対応の形状を有していても、有していなくてもよい。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数の連続の壁、不連続の壁、またはその両方を有し得る。連続であることは、管状部材の外壁が、その円周及び／または周囲の周りに１つまたは複数の開口部がなくても中実であり得る、ということであり得る。連続であっても、管状部材の一方または両方の端部を開く及び／または閉じることが可能であり得る。連続であることは、１つまたは複数の流体が、管状部材から１つまたは複数の電気化学セルに漏れることなく、管状部材を通って流れることを可能にし得る。不連続とは、管状部材の外壁が１つまたは複数の開口部を有し得ることを意味し得る。１つまたは複数の開口部は、１つまたは複数のインサートの１つまたは複数の通気と位置合わせすることができる。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数のポスト、１つまたは複数のロッド、１つまたは複数のシール、１つまたは複数のスリーブ、（例えば、位置合わせされた、連動した）１つまたは複数のインサートなどまたはそれらの任意の組み合わせを含むか、それらによって形成されるか、またはその両方であり得る。

１つまたは複数の管状部材は、必要な機能のいずれかを実行するのに適した任意の材料を含み得る。適切な１つまたは複数の材料は、１つまたは複数の電気化学セルの動作条件に耐えるのに適した材料であり得る。動作条件に耐えることには、電解質にさらされたときの腐食に耐えること、及びセルの酸洗い、形成、及び動作中に発生する温度と圧力に耐えることが含まれ得る。材料は、導電性、非導電性、またはその両方であり得る。非導電性材料は、チャネル内面と管状部材の間に別個のシールが配置されていないときなど、電気化学セルの短絡を防ぐことができるため、有益であり得る。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数の金属、半金属、鉱物、ポリマー、セラミック、有機化合物、またはそれらの任意の組み合わせから構成され得る。１つまたは複数の管状部材は、熱硬化性ポリマーまたは熱可塑性材料などの高分子材料を含み得る。１つまたは複数の管状部材は、熱可塑性材料を含み得る。例示的な熱可塑性材料には、ＡＢＳ（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレンコポリマー）、ポリプロピレン、ポリエステル、熱可塑性ポリウレタン、ポリオレフィン、配合熱可塑性樹脂、ポリカーボネートなどが含まれる。１つまたは複数の金属は、鋼、真ちゅう、アルミニウム、銅など、またはそれらの組み合わせを含み得る。１つまたは複数の半金属は、ホウ素、ヒ素など、またはそれらの組み合わせ（例えば、ヒ化ホウ素）を含み得る。１つまたは複数の鉱物は、ダイヤモンド、グラフェンなど、またはそれらの組み合わせを含み得る。１つまたは複数の管状部材は、熱を伝導するのに有用である場合もそうでない場合もある。熱伝導率は、内部からの電池アセンブリの加熱、冷却、またはその両方に有益であり得る。１つまたは複数の管状部材は、高い熱伝導率を有し得る。１つまたは複数の管状部材は、約１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、約１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、約２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、またはさらに約２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有し得る。１つまたは複数の管状部材は、約２５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、約２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、約１５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、またはさらに約１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有し得る。

１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数のチャネル内に配置することができる。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数のチャネルの一部として、または１つまたは複数のチャネルから分離して形成することができる。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数のチャネル内の所定の位置に成形されることなどによって、１つまたは複数のチャネルの一部として形成することができる。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数のチャネルの１つ、いくつか、または全てに配置され得る。異なる管状部材が、いくつかまたは全てのチャネルに配置されてもよい。例えば、１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数のポストを含み得、一方、１つまたは複数の他のチャネルは、１つまたは複数のシール及び／またはロッドを含み得る。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数のチャネルの１つまたは複数の内面に取り付けられ、部分的に取り付けられ、または完全に切り離され得る。１つまたは複数の機械的ファスナ、接着材料、成形ファスナ、またはそれらの組み合わせを使用して、１つまたは複数の管状部材を１つまたは複数のチャネルに少なくとも部分的に取り付けることができる。１つまたは複数の機械的ファスナは、１つまたは複数のチュービングカプラー、ねじ、締まりばめなど、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。例えば、チャネルの内面はねじ付きとすることができ、管状部材の外面はねじ付きとすることができ、管状部材はチャネルとねじで係合することができる。別の例として、チュービングカプラーは、チャネル内に存在して管状部材を受け入れることができる。チュービングカプラーは、１つまたは複数のチャネルの一部として形成されるか、その中に挿入成形されるか、その中に直接成形されるか、挿入されるか、またはそれらの組み合わせであり得る。１つまたは複数のチュービングカプラーは、１つまたは複数のチャネルのうちの少なくとも１つの、１つまたは複数の端部に配置することができる。１つまたは複数の接着材料は、接着剤、シーラント、テープ、またはそれらの組み合わせを含み得る。１つまたは複数の成形ファスナは、１つまたは複数のインサートとは分離されているか、またはそれを含むことができる。例えば、１つまたは複数のインサートの内向きの表面（すなわち、開口部の周囲面）は、チャネルの長さに沿って溶融接合されて、１つまたは複数の管状部材を形成することができる。本明細書に以下で説明するように、１つまたは複数のポストを取り付ける１つまたは複数の方法は、１つまたは複数のチャネル内に１つまたは複数の管状部材を取り付けるのに適したものであり得る。１つまたは複数の管状部材は、電池アセンブリの第１の側または端部から対向する端部まで延びることができる。１つまたは複数の管状部材は、１つまたは複数の弁と連通していてもしていなくてもよい。

電池アセンブリは、１つまたは複数のポストを含み得る。１つまたは複数のポストは、コンポーネントへの損傷またはスタックのコンポーネントのエッジ間のシールの破壊が防止されるようにコンポーネントのスタックを一緒に保持し、セパレータ材料全体にわたって均一な圧縮を確実にし、セパレータ材料の均一な厚さを保証するように機能し得る。１つまたは複数のポストは、１つまたは複数の管状部材を含むか、１つまたは複数の管状部材であるか、１つまたは複数の管状部材に配置されているか、またはそれらの組み合わせであり得る。１つまたは複数のポストは、チャネルを満たすような断面形状及びサイズを示し得る。１つまたは複数のポストは、スタック全体を通過する長さであり得、そのような長さは、電池の所望の容量に基づいて変化し得る。１つまたは複数のポストは、１つまたは複数のチャネルの断面サイズよりも小さい、等しい、またはより大きい断面サイズを有し得る。ポストは、チャネルの１つまたは複数の締まりばめを形成することができる。ポストの数は、エンドプレート（例えば、エンドプレート及び／またはモノポーラプレート）と基板のエッジを支持するように選択され、操作中に発生する電解質とガスの漏れを防ぎ、動作中に発生する圧縮力がコンポーネント及び個々の電気化学セルのシールに損傷を与えるのを防ぎ、及びシールの疲労強度を超えるエッジ応力を最小限に抑える。動作中に発生する圧縮力を分散させるために、複数のポストが存在し得る。１つまたは複数のチャネルが冷却チャネル、加熱チャネル、通気チャネル、充填チャネル、またはそれらの組み合わせとして使用されるチャネルよりも、ポストが少なくてもよい。例えば、その中に位置するポストを有する３つのチャネルを備えた４つのチャネルがあり得、そして１つのチャネルは、冷却、加熱、通気、及び／または充填チャネルとして使用され得る。別の例として、１つのチャネルを冷却及び／または加熱として使用することができ、別のチャネルを通気及び／または充填チャネルとして使用することができ、一方、１つまたは複数の他のチャネルは、その中に１つまたは複数のポストを配置する。

１つまたは複数のポストは、各端部に、各エンドプレートのシール面など、対向するエンドプレートの外面と係合する重なり合う部分を有し得る。重なり合う部分は、コンポーネントへの損傷またはスタックのコンポーネントのエッジの間のシールの破壊を防ぎ、電池動作中のスタックの膨らみまたは他の変位を防ぐような方法で、対向するエンドプレートの外面に圧力を加えるように機能し得る。重なり合う部分は、エンドプレートのシール面と接触していてもよい。スタックは、モノポーラエンドプレート上に別個の構造的または保護的エンドピースを有することができ、重なり合う部分は、構造的または保護的エンドピースの外面と接触する。重なり合う部分は、ポストと組み合わせて、コンポーネントの損傷またはスタックのコンポーネントのエッジ間のシールの破壊を防ぐ任意の構造にすることができる。例示的な重なり合う部分には、ボルトヘッド、ナット、成形ヘッド、ブラッド、割りピン、シャフトカラーなどが含まれる。

１つまたは複数のポストは、１つまたは複数の成形ポスト、ねじ付きポスト、及び／または１つまたは複数の端部アタッチメントを備えたポストを含むことができる。ポストはスタックの一部に接合することができる。例えば、１つまたは複数のポストは、基板、チャネル内のインサート、１つまたは複数の管状部材などに成形され得る。接合は、熱可塑性材料などの高分子材料の接着剤または溶解から形成することができる。部品がねじ付きである場合、スタックの構造部品はねじ付きのポストを受け入れるためにねじ付きにされる。ポストは、一方の端にヘッドがあり、もう一方の端にナット、ブラッドまたは割りピン用の穴があってもよく、または、両端にブラッドまたはコッターピン用のナット、穴があってもよい。これは通常、成形されていないポストに当てはまる。ポストは、短くすることはできるが長くすることはできない一方向ラチェット装置となるように構成することができる。そのようなポストが所定の位置に設置され、スタックが圧縮されると、ポストは短くなり、その結果スタックへの圧力を維持する。この実施形態のポストは、ポストがジップタイのような構造の一部として機能することを可能にするようにラチェットを容易にする隆起部を有し得る。マッチングナット及び／またはワッシャーは、所定の位置にあるときに隣接するプレートを圧縮するために、ポストとともに使用できる。ナット及び／またはワッシャーはポストを一方向に通過し、ナット及び／またはワッシャーがポストに沿って反対方向に移動するのを防ぐために隆起部が存在してもよい。使用において、ポストの穴には、記載された機能を実行するための適切なブラッド、割りピンなどがある。ポストが成形されている場合は、それは個別に成形することも、所定の位置に成形することもできる。その場で所定の位置に成形された場合、溶融プラスチックを所定の位置に保持するために、チャネル内にシールが存在する必要がある。ねじ付きの非導電性ポストを使用することができ、必要なシールを提供することができる。あるいは、事前に成形された非導電性ポリマーポストは、チャネルをシーリングするような方法でチャネルに締まりばめを形成するように設計され得る。ポストは、射出成形などの成形によって所定の位置に形成することができる。

電池アセンブリは、１つまたは複数のロッドを含み得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の流体を電池アセンブリの内部に循環させ、電池アセンブリ内の内部の冷却及び／または加熱を提供し、１つまたは複数のチャネル内に存在するか、またはそれらの組み合わせで機能し得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の管状部材を含むか、その中に配置されるか、またはそれらの組み合わせであり得る。１つまたは複数のロッドは、中実、部分的に中実、または中空でさえ形成され得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の中空管、ヒートパイプ、またはその両方として形成することができる。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の開放された端部、シーリングされた端部、またはその両方を有し得る。例えば、ロッドは、対向する開放された端部を備えた中空であり得る。別の例として、ロッドは、対向するシーリングされた端部を備えた中空であり得る。シーリングされた端部は、１つまたは複数の流体が１つまたは複数のロッド内にシーリングされること、１つまたは複数の流体を１つまたは複数のロッド内に循環させること、またはその両方を可能にし得る。１つまたは複数の開放された端部は、１つまたは複数の流体を１つまたは複数のロッドに追加、除去、及び／または循環させることを可能にし得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の開口部（例えば、チャネル開口部）、チャネル、またはその両方の幅または直径とほぼ等しいかまたはそれよりも小さい断面幅（例えば、直径）を有し得る。１つまたは複数のロッドは、その中に配置された１つまたは複数の熱伝導材料、流体など、またはそれらの組み合わせを含み得る。１つまたは複数の熱伝導材料は、毛細管現象を提供するのに適した１つまたは複数の材料を含み得る。１つまたは複数の熱伝導材料は、１つまたは複数の芯を含み得る。１つまたは複数の熱伝導材料は、１つまたは複数の流体と連携して機能して、熱の伝導、したがって加熱、冷却、またはその両方を提供することができる。１つまたは複数のロッドは、電池アセンブリの内部、電池アセンブリの周囲、またはその両方を通過することができる。１つまたは複数のロッドは、電池アセンブリの横方向に沿って延びることができる。１つまたは複数のロッドは、チャネル、電池アセンブリ、またはその両方の長さの全部または一部分に沿って延びることができる。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数のチャネル内に存在し得る。１つまたは複数のロッドは、単一のロッドまたは複数のロッドを含み得る。複数のロッドは、電池アセンブリの内部全体に分配され得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数のポストで満たされ得、一方、１つまたは複数の他のチャネルは、１つまたは複数のロッドで満たされ得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数のポストとともに、または１つまたは複数のポストとして有用な１つまたは複数の特徴（例えば、重なり合う部分、ねじなど）を有し得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数のシールを形成するか、１つまたは複数のシール内に配置されるか、またはその両方であり得る。１つまたは複数のロッドは、１つまたは複数の管状部材内であってもよく、その中に配置されてもよく、またはその両方であってもよい。

電池アセンブリは、１つまたは複数の熱交換器を含み得る。１つまたは複数の熱交換器は、電池アセンブリの温度、熱、冷却、またはそれらの組み合わせを制御するように機能し得る。１つまたは複数の熱交換器は、外部、内部、またはその両方の組み合わせから電池アセンブリの温度を制御することができる。１つまたは複数の熱交換器は、電池アセンブリの外部、内部、またはそれらの組み合わせの全てまたは少なくとも一部分の周りに配置することができる。１つまたは複数の熱交換器は、電池アセンブリ、エンドプレート、モノポーラプレート、膜、ケーシング、端子カバーなどの外部の少なくとも一部分、またはそれらの組み合わせに取り付けられ得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数の能動、受動、または両方の熱交換器を含み得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数の流体熱交換器、シェル及びチューブ熱交換器、プレート熱交換器、ヒートシンク、相変化熱交換器、廃熱回収ユニット、熱電装置（「ＴＥＤ」）など、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数のチャネルと連通しているか、その中に配置されているか、隣接しているか、またはそれらの組み合わせであり得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数の管状部材、１つまたは複数の管状部材及び／またはチャネル内に含まれる流体、１つまたは複数のチャネル、またはそれらの組み合わせを含み得る。例えば、それを通る流体を有する１つまたは複数のチャネル内に配置された１つまたは複数の管状部材は、熱交換器と見なすことができる。１つまたは複数の流体は、１つまたは複数のチャネル内に配置され、その中で循環され、それを通って循環され、またはそれらの組み合わせであり得る。１つまたは複数の流体は、バイポーラ電池から熱を加えるか、熱を除去するか、またはその両方を行うように構成することができる。１つまたは複数の流体を有する１つまたは複数のチャネルは、冷却チャネル及び／または加熱チャネルと呼ばれ得る。１つまたは複数の流体は、１つまたは複数の気体、液体、またはそれらの組み合わせを含み得る。１つまたは複数の流体には、空気、水、アンモニア、窒素、酸素、ネオン、水素、ヘリウム、冷媒（例えば、１，１，１，２－テトラフルオロエタン）、アルカリ金属、熱交換流体など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。例えば、水は１つまたは複数のロッド内に配置され得る。別の例として、空気及び／または水は、１つまたは複数の管状部材を通って流れることができる。別の例として、１つまたは複数のヒートシンクは、１つまたは複数のチャネルの一方または両方の端部に配置されるか、１つまたは複数の管状部材と連通しているか、またはその両方であり得る。１つまたは複数の流動機構は、１つまたは複数のチャネルと連通し得る。１つまたは複数の流動機構は、１つまたは複数のチャネル内に１つまたは複数の流体の流れ、循環、または両方を作り出すように機能し得る。１つまたは複数の流動機構は、１つまたは複数のポンプ、ファン、弁など、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。１つまたは複数の流動機構は、電池アセンブリの一部として一時的、半永久的、または永久的に取り付けられ得る。１つまたは複数の流動機構は、１つまたは複数の熱交換器の一部または別個のものと見なすことができる。電池アセンブリの外側に配置され、１つまたは複数のチャネルと連通する１つまたは複数の熱交換器（ヒートシンクなど）は、１つまたは複数のチャネルから及び電池アセンブリから熱を放散するのに有益であり得る。電池アセンブリ内に配置され、電池アセンブリを通過する１つまたは複数の流体（例えば、水、空気など）を有する１つまたは複数の熱交換器は、電池アセンブリから、内部から、またはその両方から熱を放散するのに有益であり得る。１つまたは複数の熱交換器が一緒に連携して、電池アセンブリの内部から熱を除去することができる。例えば、１つまたは複数のチャネル内の１つまたは複数の熱交換器は、電池アセンブリの内部から熱を収集し、電池アセンブリの外部に取り付けられた１つまたは複数の熱交換器に向かって移動させることができる。１つまたは複数の熱交換器は、膜に隣接して、膜とエンドプレートとの間に配置され得、膜は、熱交換器とエンドプレートとの間に配置され得、またはそれらの組み合わせであり得る。別の方法として、１つまたは複数の熱交換器に隣接する膜が無くてもよい。

電池アセンブリは、膜を含んでもよく、または含まなくてもよい。膜は、１つまたは複数のエンドプレート、複数の電極プレート、１つまたは複数のセパレータ、１つまたは複数のチャネル、またはそれらの任意の組み合わせのエッジの周りをシーリングするように機能することができる。膜は、エンドプレート、電極プレート、及びセパレータのエッジをシーリングし、１つまたは複数の電気化学セルを分離する、任意の手段によって、１つまたは複数のエンドプレート、複数の電極プレート、及び／または１つまたは複数のセパレータのエッジに接合することができる。例示的な接合方法は、とりわけ、接着剤接合、溶融接合、振動溶接、ＲＦ溶接、及びマイクロ波溶接を含む。膜は、エンドプレート、モノポーラプレート、バイポーラプレート、及び／または二重極性プレートのエッジをシーリングすることができ、電解質への曝露ならびに電池が内部的及び外部的に曝露される条件に耐えることができる、高分子材料のシートであり得る。電極プレートの基板に有用なものと同じ材料を膜に利用することができる。膜は、モノポーラ及びバイポーラプレートの基板の周りに溶融接合、振動溶接、または成形することができる熱可塑性ポリマーであり得る。同じ熱可塑性ポリマーをモノポーラ及びバイポーラ基板ならびに膜に利用することができる。例示的な材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、及びポリエステルであり、ＡＢＳが最も好ましい。膜は、それらが接合されるスタックの側面のサイズであり得、そして膜は、スタックの各側面に接合される。隣接する膜のエッジをシーリングすることができる。エッジは、接着剤、溶融接合、または成形プロセスを使用してシーリングできる。膜は、スタックの全周に巻き付けられた単一のユニタリシートを含み得る。スタックと接触する最初のエッジである膜の前端エッジ、及び適用された膜シートの端部であるスタックの後端エッジを互いに結合して、シールを完成させることができる。これは、接着剤の使用、溶融接合、または成形プロセスによって実行することができる。溶融接合では、膜の表面及び／またはスタックのエッジが、一方または両方の表面が溶融する条件にさらされ、次に、表面が溶融している間に膜とスタックのエッジが接触する。スタックの膜とエッジは、表面が凍結すると接合し、コンポーネントを一緒にシーリングできる接合を形成する。膜は、膜材料の連続シートから取り出され、所望の長さに切断され得る。膜の幅は、モノポーラ及びバイポーラプレートのスタックの高さと一致し得る。膜は、細胞を分離するためにモノポーラ及びバイポーラシートのスタックのエッジをシーリングするのに十分な厚さを有している。膜は、スタックのエッジを囲む保護ケースとしても機能し得る。膜は、約１ｍｍ以上、約１．６ｍｍ以上、または約２ｍｍ以上の厚さを有し得る。膜は、約５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、または約２．５ｍｍ以下の厚さを有し得る。膜がスタックのエッジに接合されているとき、電解質への暴露とセルの動作条件に耐えることができる任意の接着剤を使用できる。例示的な接着剤は、プラスチックセメント、エポキシ、シアノアクリレート接着剤、またはアクリレート樹脂である。あるいは、膜は、電極プレートのスタックの一部分または全部の周りに熱可塑性または熱硬化性材料を成形することによって形成することができる。熱成形、反応射出成形、射出成形、回転成形、ブロー成形、圧縮成形などを含む任意の既知の成形方法を使用することができる。膜は、電極プレートのスタックの一部分または全部の周りに膜を射出成形することによって形成することができる。膜がプレートのスタックの一部分の周りに形成される場合、それは、電極プレートのエッジの周り、または電極プレート及びセパレータに形成され得る。

シーリングされたスタックは、形成された電池を保護するためにケース（例えば、外部シール）に配置することができる。ケースは膜であっても、膜から分離されていてもよい。あるいは、電極プレートスタックの周囲の膜を、スタックの端部にあるモノポーラプレートを覆う保護カバーと組み合わせて、電池のケースとして使用することができる。別の代替として、または組み合わせて、１つまたは複数の電極プレート及び／または周囲面の周りに一緒に接合された（例えば、溶融接合された）セパレータの１つまたは複数のフレームが、ケースを形成し得る。モノポーラプレートは、アノードまたはカソードの反対側の表面に取り付けられた、または接合された適切な保護カバーを有し得る。カバーは、膜と同じ材料、または膜に接着接合または溶融接合することができ、膜について記載された範囲内の厚さを有することができる材料であり得る。プレートの端部に取り付けられている場合、カバーは、重なり合う部分を有するポストを含む任意の機械的アタッチメントで取り付けることができる。ケースは、電極プレートのスタック及び／またはモノポーラプレートの反対側の周りに膜を成形することによって形成することができる。

電池アセンブリは、１つまたは複数の弁を含み得る。１つまたは複数の弁は、電池アセンブリ内を真空にし、電池アセンブリを電解質で満たし、１つまたは複数のチャネルから流体を充填または排出し、及び／または動作中に電池アセンブリを通気するように機能し得る。１つまたは複数の弁は、圧力解放弁、逆止弁、充填弁、ポップ弁など、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。１つまたは複数の弁は、１つまたは複数のチャネルに接続され、及び／または連通することができる。１つまたは複数のチャネルは、エンドプレート、電極プレート、セパレータ、またはそれらの任意の組み合わせの１つまたは複数の開口部によって形成され得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の充填、通気、加熱、及び／または冷却チャネルであり得る。１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数の通気孔を有するかまたは含まない１つまたは複数のインサートによって形成され得る。１つまたは複数の弁は、管状部材を介して、その中を通る管状部材を有する１つまたは複数のチャネルと連通していてもよく、または管状部材が無くてもよい。アセンブリには、セルが危険な内圧に達した場合に圧力を解放するために、セルの１つまたは複数に対して圧力解放弁が含まれている場合がある。圧力解放弁は、電池が使用されているシステムに損傷を与えるような壊滅的な障害を防ぐように設計されている。圧力解放弁が解放されると、電池は機能しなくなる。開示されたアセンブリは、危険な圧力に達したときまたは到達する前に、アセンブリ全体から圧力を解放する単一の逆止弁を含むことができる。電池アセンブリは、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０３４９１４７号に記載されているような１つまたは複数の弁を含み得る。

電池アセンブリは、１つまたは複数の端子を含み得る。１つまたは複数の端子は、電気化学セルで生成された電子を、生成された電子を電気の形で利用するシステムに送信するように機能することができる。１つまたは複数の端子は、１つまたは複数のエンドプレート、１つまたは複数の電極プレート、膜、及び／またはケースを通過することができる。１つまたは複数の端子は、エンドプレートから外側に電極プレートを通過するか、またはエンドプレートの平面に実質的に平行なアセンブリの周りのケースまたは膜の側部を通過することができる。端子は、モノポーラプレートのアノードまたはカソードの極性と一致する。モノポーラプレートのカソード及びカソード集電体を備えた１つまたは複数のバイポーラプレートのカソードは、独立した正の端子に接続することができる。モノポーラプレートのアノード及びアノード集電体を備えた１つまたは複数のバイポーラプレートのアノードは、独立した負の端子に接続することができる。カソード集電体を接続することができ、アノード集電体を並列に接続することができる。個々の端子は、単一の接続された正の端子と単一の接続された負の端子のみを露出させたまま、膜で覆うことができる。アセンブリは、導電性端子の１つまたは複数の対を含むことができ、各対は正及び負の端子に接続される。端子は、各電池スタックを、本質的にはセルで生成された電気を利用するシステムである負荷に接続するように適合されている。端子は、アセンブリ内の１つまたは複数の導電性導管と接触していてもよい。

電池アセンブリは、電気化学セルを含む回路が形成されるように負荷に取り付けることができる。電子は端子と、電気を利用したシステムである負荷とに流れる。この流れは、セルが電気を生成できる限り維持される。電極プレートスタックが完全に放電した場合、電池は追加使用する前に充電ステップを実行する必要がある。電極プレート用の基板が、その相転移温度よりも低い電池アセンブリの動作温度で導電性材料混合物を含む場合、基板は、材料混合物を介して、第１の表面と、基板の対向する第２の表面との間に、導電性経路を有する。導電性材料混合物の相転移温度よりも高い温度で、導電性材料混合物は、導電性経路を介した導電性を無効にする相転移を受ける。これにより、有害な結果が発生する前に電池を無効にすることができる。電池が放電されると、電子のソースとの回路を形成することによって電池を再充電することができる。充電中、電極は機能を変更し、放電中のアノードはカソードになり、放電中のカソードはアノードになる。本質的に、電気化学セルは、放電と比較して反対方向に電子とイオンを流す。

電池アセンブリは、１つまたは複数のエンドプレートからの補強による変形、反り、漏れ、または亀裂なしに、内部を真空にする間またはその後、動作（充電／放電）中、またはその両方で内圧に耐えることができるものであり得る。内部を真空にする間またはその後、電解質を充填する前、及び／または電池アセンブリを操作する前の内圧は、大気圧以下であり得、例えば、地球の大気圧は、約１４．７ｐｓｉ（約１０１．３ｋＰａ）である。電池アセンブリは、内圧による漏れや反り無しに、動作中の内圧に耐えることを可能にでき、その内圧は、約５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）以上、約１０ｐｓｉ（６８．９ｋＰａ）以上、約２０ｐｓｉ（１３７．９ｋＰａ）以上、約５０ｐｓｉ（３４４．７ｋＰａ）以上、かつ約１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）以下（ゲージ圧）である。例えば、電池アセンブリは、動作中に約６ｐｓｉ（４１．４ｋＰａ）～約１０ｐｓｉ（６８．９ｋＰａ）の内圧に耐えることを可能にできる。アセンブリは、キログラムあたり約３４ワット時以上、キログラムあたり約４０ワット時以上、またはキログラムあたり約５０ワット時以上のエネルギー密度を提供することができる。本発明のアセンブリは、６ボルト、１２ボルト、２４ボルト、４８ボルト、９６ボルト、さらには２００ボルトなどの所望の任意の電圧を生成することができる。

＜バイポーラ電池アセンブリの組み立てと冷却の方法＞

本開示はさらに、本教示による電池アセンブリを組み立て及び冷却する方法に関する。

この方法は、１つまたは複数のチャネルを介して１つまたは複数の流体を循環させることを含み得る。１つまたは複数の流体を循環させることは、電池アセンブリに対して、熱を除去するか、熱を加えるか、またはその両方を行うように機能し得る。１つまたは複数の流体は、酸洗い、形成、充電、放電、またはそれらの組み合わせの間に循環され得る。１つまたは複数の流体を循環させることは、１つまたは複数のチャネル内で流体を再循環させること、１つまたは複数のチャネルを介して流体を通過させること、またはその両方を含み得る。流体を循環させることは、１つまたは複数の流体をチャネルの一端に流し、次にチャネルの対向する端部を通して流すことを含み得る。流体を循環させることは、第１の端部から対抗する第２の端部へ、そして次にチャネルの第１の端部に戻して流体を循環させることを含み得る。１つまたは複数の流体は、１つまたは複数のチャネル内の１つまたは複数の管状部材を通して循環させることができる。１つまたは複数の流体は、１つまたは複数の流動機構を介して循環させることができる。１つまたは複数の流体は、冷却に使用される場合は電池アセンブリの内部よりも低い温度、加熱に使用される場合は電池アセンブリの内部よりも高い温度、またはその両方を有し得る。１つまたは複数のチャネルに入る（例えば、通って循環する）前の１つまたは複数の流体は、約１０℃以上、約２５℃以上、またはさらには約５０℃以上の電池アセンブリの内部（例えば、電気化学セルの内部）との温度差を有し得る。１つまたは複数のチャネルに入る（例えば、通って循環する）前の１つまたは複数の流体は、約１００℃以下、約８０℃以下、またはさらには約７０℃以下の電池アセンブリの内部との温度差を有し得る。電池アセンブリの内部の温度は、酸洗い、形成、充電、及び／または放電中の電池の温度か、１つまたは複数の流体が流れる前または流れると同時の温度かまたはそれらの組み合わせであり得る。１つまたは複数のチャネルに入る前の１つまたは複数の流体は、約０℃以上、約１℃以上、約３℃以上、またはさらには約５℃以上の温度を有し得る。１つまたは複数のチャネルに入る前の１つまたは複数の流体は、約３０℃以下、約２０℃以下、約１５℃以下、またはさらには約１０℃以下の温度を有し得る。

この方法は、電極プレートスタックを形成することを含み得る。電極プレートスタックを形成することは、複数の電極プレートを位置合わせ及び積み重ねして、それらの間に１つまたは複数の電気化学セルを形成することを含み得る。電極プレートの各対の間に１つまたは複数のセパレータを配置することができる。電極プレートとセパレータは交互に積み重ねることができる。１つまたは複数の電極プレートの１つまたは複数のフレームは、１つまたは複数の隣接する電極プレート及び／またはセパレータの１つまたは複数のフレームと位置合わせ及び／または連動することができる。１つまたは複数の電極プレートの１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数の他の電極プレート及び／またはセパレータの１つまたは複数のインサートと位置合わせ及び／または連動することができる。１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数のセパレータの１つまたは複数の開口部に位置合わせして通過することができる。複数のインサートの位置合わせ及び連動は、１つまたは複数のチャネルを形成し得る。

この方法は、１つまたは複数のチャネル内に１つまたは複数のシールを形成することを含み得る。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のシール、管状部材、ロッド、ポスト、インサート、またはそれらの組み合わせに関して、本明細書の教示に従って形成することができる。１つまたは複数のシールは、１つまたは複数のチャネルの内部に１つまたは複数の管状部材を作成及び／または挿入することによって形成することができる。本明細書で提供される教示に従って、１つまたは複数の管状部材を形成することができる。例えば、複数のインサートは、それらの内向きの表面に沿って溶融接合され、チャネルの長さに沿って連続的な管状部材を形成し得る。別の例として、ロッドを１つまたは複数のチャネルに挿入することができる。１つまたは複数のインサートの内向きの表面など、１つまたは複数のチャネルの内面に、１つまたは複数の管状部材を取り付けることができる。

この方法は、１つまたは複数の熱交換器を１つまたは複数のチャネルに挿入すること及び／または取り付けることを含み得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数のチャネルが１つまたは複数の冷却チャネルとして機能すること、電池アセンブリの内部から熱を除去すること、またはその両方を可能にし得る。１つまたは複数の熱交換器は、１つまたは複数の熱交換器、管状部材、ロッド、ポスト、流体などに関する本明細書の教示に従って挿入及び／または取り付けされ得る。１つまたは複数の熱交換器を挿入することは、１つまたは複数のチャネル（例えば、冷却チャネル）内に１つまたは複数の流体を配置することを含み得る。１つまたは複数の熱交換器を挿入することは、１つまたは複数のチャネル内に１つまたは複数のシール、管状部材、ロッド、及び／またはポストを形成及び／または挿入することを含み得る。１つまたは複数の熱交換器を取り付けることは、１つまたは複数の熱交換器を、電極プレートスタックの１つまたは複数の端部に、あるいは１つまたは複数のチャネルと連通して、またはその両方で取り付けることを含み得る。１つまたは複数の端部は、１つまたは複数のモノポーラプレート、エンドプレート、またはその両方を含み得る。

この方法は、複数の電気化学セルに液体電解質を充填することを含み得る。１つまたは複数のセルは、１つまたは複数のシールが形成されるか、１つまたは複数の熱交換が挿入及び／または取り付けられるか、またはそれらの組み合わせの、前、最中、及び／または後に、電解質で満たされ得る。電池アセンブリは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、国際公開第２０１３／０６２６２３号及び米国特許第１０，１４１，５９８号に開示されているような電解質で満たされ得る。

＜説明用実施例＞

以下の図の説明は、本明細書の教示を説明するために提供されているが、その範囲を限定することを意図するものではない。任意の１つの例の機能を別の例で使用できる。例えば、図４のセパレータは、図２及び図３のセパレータとして使用することができる。

図１は、エンドプレート１０を示している。エンドプレート１０は、内部補強構造１２を含む。内部補強構造１２は、ベース１５から突出する複数のリブ１４を含む。複数のリブ１４は、エンドプレート１０の周囲に外側補強リブ１６を含む。複数のリブ１４は、複数の横方向のリブ１８及び縦方向のリブ２０を含む。横方向のリブ１８は、縦方向のリブ２０に実質的に垂直である。複数のリブ１４は、リブ１４間のベース１５を露出させる複数のセル２２を形成する。エンドプレート１０は、複数の開口部２４を含む。複数の開口部２４は、周辺開口部２６を含む。周辺開口部２６は、その周囲に隆起したボス２７を含み得る。複数の開口部２４は、複数の内部開口部２８をさらに含む。内部開口部２８は、複数のリブ１４の間に形成されたセル２２内に配置されている。内部開口部２８は、ベース１５を通って延びる。複数の開口部２４は、複数のチャネル開口部３０を含む。各チャネル開口部３０は、エンドプレート１０のベース１５から突出するインサート３２によって部分的に囲まれている。

図２は、電池アセンブリ１の一部として電極プレート５０のスタックのエッジの周りに膜５２を適用することを示す。電極プレート５０のスタックの対向する端部５４には、エンドプレート１０の２つが配置されている。２つのエンドプレート１０は、第２のエンドプレート５８として、電極プレート５０のスタックの対向する端部５４に配置された第１のエンドプレート５６を含む。各エンドプレート１０は、複数のリブ１４が突出して内部補強構造１２を形成するベース１５を含む。電極プレート５０の周りに配置されているのはフレーム６０である。個々の電極プレート５０の間に挟まれているのは、セパレータ６２である。各セパレータ６２の周りに配置されているのは、セパレータ用のフレーム６４である。セパレータ用のフレーム６４は、電極プレート５０用のフレーム６０の間にある。膜５２は、熱源６６及び圧力６８を使用してフレーム６０、６４に適用され、膜５２を電極プレート５０及びフレーム６０、６４のスタックのエッジにシーリングする。

図３は、電池アセンブリ１を形成する電極プレート５０の部分的に分解されたスタックを示している。示されているのは、第１のエンドプレート５６であるエンドプレート１０である。第１のエンドプレート５６は、内部補強構造１２を含む。エンドプレート１０は、複数のチャネル開口部３０を含む。各チャネル開口部３０は、エンドプレート１０のベース１５から突出するインサート３２によって部分的に囲まれている。第１のエンドプレート１０、５６に隣接して、モノポーラプレート６８がある。モノポーラプレート６８は、基板６９及びフレーム６０を含む。フレーム６０は、基板６９の周囲に隆起したエッジを形成する。モノポーラプレート６８は、基板６９内に複数のチャネル開口部３０を含む。各チャネル開口部３０は、モノポーラプレート６８の基板６９から突出するインサート３２によって部分的に囲まれている。モノポーラプレート６８に隣接しているのはセパレータ６２である。セパレータ６２はフレーム６４を含む。フレーム６４は、セパレータ６２の周囲に隆起したエッジを形成する。セパレータ６２は、内部に配置され、フレーム６４に隣接する、ガラスマットの形態などのシート７４をさらに含む。セパレータは、複数のチャネル開口部３０をさらに含む。各チャネル開口部３０は、セパレータ６４から突出するインサート３２によって部分的に囲まれている。セパレータ６２に隣接しているのは、バイポーラプレート８０である。バイポーラプレート８０は、基板６９及びフレーム６０を含む。フレーム６０は、バイポーラプレート８０の基板６０の周囲に隆起したエッジを形成する。バイポーラプレート８０は、複数のチャネル開口部３０を含む。各チャネル開口部３０は、バイポーラプレート８０の基板６０から突出するインサート３２によって部分的に囲まれている。インサート３２及びチャネル開口部３０は、位置合わせ及び連動して、電極プレート５０及び対向するエンドプレート５６、５８のスタックを横方向に通過する１つまたは複数のチャネル８８を形成する。チャネル８８の１つまたは複数は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１４／０３４９１４７号に開示されるように、１つまたは複数のポスト９６（図示せず）を受け取ることができ、それにより１つまたは複数のポスト９６（図示せず）はチャネル８８の１つまたは複数を通って延びる。

図４は、電池アセンブリ１を形成する電極プレート５０の部分的に分解されたスタックを示している。示されているのは、第１のエンドプレート５６であるエンドプレート１０である。エンドプレート１０もモノポーラプレート６８である。モノポーラプレート６８は、内部補強構造１２を含む。モノポーラプレート６８は、複数のチャネル開口部３０を含む。各チャネル開口部３０は、ベース１５から突出するインサート３２によって部分的に囲まれている。ベース１５は、モノポーラプレート６８の基板６９でもある。基板６９の周りに配置されているのはフレーム６０である。モノポーラプレート６８に隣接しているのはセパレータ６２である。セパレータ６２はシート７４の形態である。セパレータ６２は、複数のチャネル開口部３０をさらに含む。セパレータ６２のチャネル開口部３０は、電極プレート５０のインサート３２がそこを通過することを可能にする。セパレータ６２に隣接しているのは、バイポーラプレート８０である。バイポーラプレート８０は、基板６９及びフレーム６０を含む。フレーム６０は、バイポーラプレート８０の基板６０の周囲に隆起したエッジを形成する。バイポーラプレート８０は、複数のチャネル開口部３０を含む。各チャネル開口部３０は、バイポーラプレート８０の基板６９から突出するインサート３２によって部分的に囲まれている。インサート３２及びチャネル開口部３０は、位置合わせ及び連動して、電極プレート５０のスタックを介して１つまたは複数のチャネル８８を形成する。

図５は、位置合わせされたチャネル開口部３０によって形成されたチャネル８８を通る電池アセンブリ１のＡ－Ａ線によって示される平面に沿った断面図を示している。チャネル８８は、電極プレート５０のスタックを通過する。示されるのは、その上に配置されたカソード９４を備えた基板６９を有するモノポーラプレート６８である。モノポーラプレート６８は、基板６９の周りにフレーム６０を含む。モノポーラプレート６８のカソード９４に隣接しているのはセパレータ６２である。セパレータは、その周囲にフレーム６４を含む。セパレータ６２に隣接しているのは、バイポーラプレート８０である。バイポーラプレート８０は、その上に配置されたアノード９２及びカソード９４を備えた基板６９を含む。バイポーラプレート８０は、基板６９の周囲にフレーム６０を含む。この図では、セパレータ６２と交互に積み重ねられた複数のバイポーラプレート８０が存在する。スタックの反対側の端部には、アノード９２が配置された基板６９を有する別のモノポーラプレート６８がある。電極プレート５０のスタックは、電気化学セル７０を形成し、セル７０内にセパレータ６２が配置されている。チャネル８８は、電気化学セル７０を横方向に通過する。ポスト９６はチャネル８８内に配置されている。ポスト９６は、チャネル８８をシーリングする各端部に形成された重なり合う部分９８を含む。他のポスト９６は、他の横方向チャネル８８内に配置され得る。ロッド１００は、チャネル８８のうちの１つ内に配置されている。流体１０４は、ロッド１００を通って循環することができる。チャネル８８の長さに沿って配置されているのは、シール１０２である。シール１０２は、連動、溶融接合、またはその両方によってなど、チャネル８８を形成するように位置合わせされた１つまたは複数の開口部の１つまたは複数のインサートによって形成することができる。シール１０２はまた、チャネル８８内に配置された別個のスリーブとして形成することができる。

図６及び図７は、電池アセンブリ１の部分的断面図を示している。電池アセンブリ１は、電極プレート５０のスタックを含む。電極プレート５０のスタックの周りに配置されているのは、外側シール１０６である。外側シール１０６は、部分的に切り取られた、または透明として示されている。電池アセンブリ１は、一対の導電性端子１０８を含む。電池アセンブリ１は、逆止弁１１０と連通する通気孔１１２を含む。電池アセンブリ１は、複数のチャネル８８を含む。チャネル８８のうちの３つは、シーリングされたものとして示されている。例えば、シールは、ポスト９６の重なり合う部分９８によって作成され得る。チャネル８８の１つは開いているものとして示されている。図５は、ロッド１００がチャネル８８内に配置されていることを示している。図６は、チャネル８８が中空であり、したがって一体型チューブを形成していることを示している。チャネル８８は、開いたままであっても、シーリングされていてもよい。開口部の周りにインサート３２がある。図７は、電池アセンブリ１がヒートシンク１１４を含むことを示している。ヒートシンク１１４は、１つまたは複数のチャネル８８と連通している。ヒートシンク１１４は、１つまたは複数のロッド１００（図６に示されるロッド１００など）または１つまたは複数のチャネル８８内に配置された他のチューブと連通し得る。個々のヒートシンク１１４は、図７Ａに示されるように、単一のチャネル８８と連通していてもよく、または個々のヒートシンク１１４は、図７Ｂに示されるように、複数のチャネル８８と連通していてもよい。ヒートシンク１１４は、エンドプレート１０（図示せず）の一部として含まれ得る。

図８及び図９は、電池アセンブリ１の断面の斜視図を示している。断面は、複数のチャネル８８を通して取られている。電池アセンブリ１は、エンドプレート１０を含む。エンドプレート１０もモノポーラプレート６８である。モノポーラプレート６８は、内部補強構造１２を含む。電池アセンブリ１は、電池プレート５０のスタックを含む。電池プレート５０は、電池アセンブリ１の各端部に配置された対向するモノポーラプレート６８と、交互のバイポーラプレート８０及びセパレータ６２とを含む。電池プレート５０及びセパレータ６２は、インサート３２を含む。インサート３２は位置合わせされ、互いに連動している。インサート３２は、それを通る開口部３０を含む。開口部３０は、チャネル８８を形成するように位置合わせされる。チャネル８８は、電池アセンブリ１を通って横方向に延びる。チャネル８８は、その中に配置されたロッド１００を含む。ロッド１００は、開放された端部を備えた中空である。電池プレート５０及びセパレータ６２は、それぞれのフレーム６０、６４を含む。フレーム６０、６４は、電池アセンブリ１の周囲に位置合わせされ、互いに連動している。図９はさらに、通気孔１１６を含むインサート３２のいくつかを示している。通気孔１１６を有するインサート３２によって形成されたチャネル８８は、通気及び充填チャネル８９である。

図１０は、制御電池アセンブリ１Ａと、冷却チャネルを備えた冷却された電池アセンブリ１Ｂとの内部温度を比較するグラフを示している。制御１Ａは、冷却チャネルとして利用されるチャネル８８（図示せず）を有していない。冷却された電池アセンブリ１Ｂは、冷却チャネルとして利用されるその中に形成されたチャネル８８（図９に示されるような）を含む。冷却チャネルは、電池アセンブリ１を横方向に通過し、両端が開いたままであるチャネルを有することによって形成される。制御電池アセンブリ１Ａ及び冷却された電池アセンブリ１Ｂの内部温度は、形成プロセス中に監視される。形成プロセス中に、両方の電池アセンブリは、流れる水に高さの８０％まで沈められた。高さは、チャネルに垂直な、電池の一方の側からもう一方の側までの距離として測定される。流れる水の温度は５℃であった。流れる水は、電池アセンブリを横切って流れ、これはまた、冷却された電池アセンブリ１Ｂの冷却チャネルと平行である（例えば、一線になっている）。水は、電池アセンブリ１Ａ及び１Ｂの両方の周りを流れ、冷却された電池アセンブリ１Ｂの冷却チャネルを通って流れた。このプロセスの間に、制御電池アセンブリ１Ａは６５℃の最高温度に達し、一方、冷却された電池アセンブリ１Ｂは５８℃の最高温度に達した。約４２時間にわたる形成を通して、制御電池アセンブリ１Ａと冷却された電池アセンブリ１Ｂとの間の平均差は約６℃であり、最大差は約１０℃であった。

上記の適用に記載されているいずれの数値でも、いずれかの下側の値といずれかの上側の値の間に少なくとも２単位の隔たりがある場合、下側の値から上側の値までの全ての値が、１単位刻みで含まれる。これらは具体的に意図されたものの単なる例であり、列挙された最小値と最大値の間の数値の全ての可能な組み合わせは、同様の方法で本出願に明示的に記載されていると見なされるべきである。特に明記されていない限り、全ての範囲には、エンドポイントと、エンドポイント間の全ての数字との両方が含まれる。

角度の測定を説明するための「概して」、「実質的に」という用語は、約＋／－１０°以下、約＋／－５°以下、さらには約＋／－１°以下を意味し得る。角度の測定を説明するための「概して」、「実質的に」という用語は、約＋／－０．０１°以上、約＋／－０．１°以上、さらには約＋／－０．５°以上を意味し得る。線形測定値、パーセンテージ、または比率を説明するための「概して」、「実質的に」という用語は、約＋／－１０％以下、約＋／－５％以下、さらには約＋／－１％以下を意味し得る。線形測定値、パーセンテージ、または比率を説明するための「概して」、「実質的に」という用語は、約＋／－０．０１％以上、約＋／－０．１％以上、さらには約＋／－０．５％以上を意味し得る。

組み合わせを説明するための「本質的になる」という用語は、識別された要素、成分、コンポーネント、またはステップ、及び組み合わせの基本的かつ新規の特性に実質的に影響を及ぼさないそのような他の要素、成分、構成要素、またはステップを含むものとする。本明細書の要素、成分、コンポーネント、またはステップの組み合わせを説明するための「含む（comprise）」または「含む（include）」という用語の使用はまた、本質的に要素、成分、コンポーネント、またはステップからなる実施形態を企図する。

複数の要素、成分、コンポーネント、またはステップは、単一の一体型の要素、成分、コンポーネント、またはステップによって提供され得る。あるいは、単一の一体型の要素、成分、コンポーネント、またはステップは、別個の複数の要素、成分、コンポーネント、またはステップに分割され得る。要素、成分、コンポーネント、またはステップを説明するための「１つ（a）」または「１つ（one）」の開示は、追加の要素、成分、構成要素、またはステップを排除することを意図するものではない。

Claims (40)

1. バイポーラ電池アセンブリであって、
   ａ）電極プレートスタックを形成するために一緒に積み重ねられた複数の電極プレートと、
   ｂ）前記電極プレートの各対の間に配置された液体電解質と、
   ｃ）前記複数の電極プレート及び前記液体電解質を横方向に通過する１つまたは複数のチャネルと、
   を含み、
   前記１つまたは複数のチャネルは、前記液体電解質から前記１つまたは複数のチャネルをシーリングするために、その中に１つまたは複数のシールを含む、
   バイポーラ電池アセンブリ。
2. 前記１つまたは複数のチャネルが、前記バイポーラ電池アセンブリの内部から熱を除去するように構成された１つまたは複数の冷却チャネルを含む、請求項１に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
3. 前記１つまたは複数の冷却チャネルが、１つまたは複数の熱交換器を含むか、それらと連通するか、またはその両方である、請求項２に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
4. 前記１つまたは複数の熱交換器が、１つまたは複数の能動熱交換器、受動熱交換器、またはその両方を含む、請求項３に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
5. 前記１つまたは複数の熱交換器が、１つまたは複数の流体熱交換器、パイプ熱交換器、シェル及びチューブ熱交換器、プレート熱交換器、ヒートシンク、相変化熱交換器、廃熱回収ユニット、熱電装置（「ＴＥＤ」）、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項３または４に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
6. 前記１つまたは複数のチャネルが、互いに位置合わせされた前記複数の電極プレートの各個々の電極プレートの１つまたは複数の開口部によって形成されている、請求項１～５のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
7. 前記バイポーラ電池アセンブリが、電極プレートの各対の間に配置された個々のセパレータを備えた複数のセパレータを含み、前記複数のセパレータはそれぞれ、前記１つまたは複数のチャネルを形成する前記電極プレートの１つまたは複数の開口部と位置合わせされた１つまたは複数の開口部を含む、請求項１～６のいずれかに記載のバイポーラ電池。
8. 前記複数の電極プレート、前記複数のセパレータ、またはその両方の１つまたは複数の開口部が、それぞれ、その中に配置及び／または形成された１つまたは複数のインサートを含み、前記１つまたは複数のインサートは、１つまたは複数の他のインサートと結合して、前記１つまたは複数のチャネルを形成し、前記１つまたは複数のチャネルを前記液体電解質からシーリングする、請求項１～７のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
9. 前記１つまたは複数のシールが、前記１つまたは複数のチャネルの１つまたは複数の内面に沿って成形されて、前記液体電解質から前記１つまたは複数のチャネルをシーリングする、請求項１～８のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
10. 前記１つまたは複数のシールが１つまたは複数の熱可塑性物質を含む、請求項９に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
11. 前記１つまたは複数のシールが、前記１つまたは複数のチャネルを形成するように位置合わせ及び連動する１つまたは複数のインサートの１つまたは複数の内向きの表面によって形成されているか、前記１つまたは複数のインサートの前記１つまたは複数の内向きの表面から分離してその上に配置されているか、あるいはその両方である、請求項９または１０に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
12. 前記１つまたは複数のチャネルのそれぞれの前記シールが、横方向に前記バイポーラ電池アセンブリの強度を増加させ、前記横方向は、前記１つまたは複数のチャネルの長手方向軸と同じである、請求項１～１１のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
13. 前記１つまたは複数のシールが、それらが配置されている前記１つまたは複数のチャネルの全長に沿って延びる、請求項１～１２のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
14. 前記１つまたは複数のシールが、前記１つまたは複数のチャネル内に配置された１つまたは複数の管状部材を含む、請求項１～１３のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
15. １つまたは複数の管状部材が、前記１つまたは複数のチャネル内の所定の位置に成形されている、請求項１４に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
16. １つまたは複数の流体が、前記１つまたは複数のチャネル内に配置されている、請求項１～１５のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
17. 前記１つまたは複数の流体が、前記１つまたは複数のチャネルを通って循環される、請求項１６に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
18. 前記１つまたは複数の流体が、前記バイポーラ電池アセンブリから熱を加えるか、熱を除去するか、またはその両方を行うように構成されている、請求項１６または１７に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
19. 前記１つまたは複数の流体を有する前記１つまたは複数のチャネルが、１つまたは複数の冷却チャネルである、請求項１６～１８のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
20. １つまたは複数のロッドが前記１つまたは複数のチャネル内に配置されており、前記１つまたは複数のロッドはシーリングされている、請求項１～１９のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
21. 前記１つまたは複数のロッドが前記１つまたは複数のチャネル内の所定の位置に成形されている、請求項２０に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
22. 前記１つまたは複数のロッドが、前記１つまたは複数のシールを形成するか、前記１つまたは複数のシール内に配置されているか、あるいはその両方である、請求項２０または２１に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
23. 前記１つまたは複数のロッドが、１つまたは複数の管状部材であるか、１つまたは複数の管状部材内に配置されているか、あるいはその両方である、請求項２０～２２のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
24. 前記１つまたは複数のロッドが、約１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する、請求項２０～２３のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
25. 前記１つまたは複数のロッドが、約２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する、請求項２０～２４のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
26. 前記１つまたは複数のロッドが、アルミニウム、銅、ヒ化ホウ素、ダイヤモンド、グラフェン、カーボンナノチューブ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項２０～２５のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
27. 前記１つまたは複数のロッドが、１つまたは複数の流体がその中にシーリングされた１つまたは複数のヒートパイプを含む、請求項２０～２６のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
28. 前記１つまたは複数のロッドが、１つまたは複数の流体が前記１つまたは複数のロッドに出入りすることができるように、１つまたは複数の開放された端部を含む、請求項２０～２６のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
29. １つまたは複数のヒートシンクが、前記１つまたは複数のロッドと直接または間接のいずれかで連通している、請求項２０～２８のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
30. 前記１つまたは複数のヒートシンクが、空冷されるか、循環流体によって冷却されるか、またはその両方である、請求項２９に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
31. １つまたは複数のチュービングカプラーが、前記１つまたは複数のチャネルのうちの少なくとも１つの、１つまたは複数の端部に配置されている、請求項１～３０のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリ。
32. 前記１つまたは複数のチュービングカプラーが、前記１つまたは複数のチャネル内に挿入成形されているか、前記１つまたは複数のチャネル内に直接成形されているか、１つまたは複数のねじ付き継手であるか、１つまたは複数の圧縮継手であるか、１つまたは複数の摩擦継手であるか、またはそれらの組み合わせである、請求項３１に記載のバイポーラ電池アセンブリ。
33. 請求項１～３２のいずれかに記載のバイポーラ電池アセンブリを組み立てて冷却する方法であって、１つまたは複数の流体を１つまたは複数のチャネルを通して循環させて、前記バイポーラ電池アセンブリの内部から熱を除去することを含む、方法。
34. 前記方法が、１つまたは複数の流動機構を介して前記１つまたは複数の流体を循環させることを含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記１つまたは複数のチャネルを通って循環される前の前記１つまたは複数の流体が、約５０℃以上の前記電池アセンブリの内部との温度差を有する、請求項３３または３４に記載の方法。
36. 前記バイポーラ電池アセンブリの前記内部温度が、１つまたは複数の流体がそれを通過する前または同時のものである、請求項３５に記載の方法。
37. 前記１つまたは複数の流体が約０℃以上の温度を有する、請求項３３～３６のいずれかに記載の方法。
38. 前記１つまたは複数の流体が、前記バイポーラ電池アセンブリの酸洗い、形成、充電、放電、またはそれらの組み合わせ中に、前記１つまたは複数のチャネルを通って循環される、請求項３３～３６のいずれかに記載の方法。
39. 前記方法が、
    ｉ）前記複数の電極プレートを積み重ねることによって前記電極プレートスタックを形成して、それらの間に複数の電気化学セルを作成することと、
    ｉｉ）前記複数の電気化学セルに液体電解質を充填することと、
    を含む、請求項３３に記載の方法。
40. 前記方法が、１つまたは複数の熱交換器を前記１つまたは複数のチャネルに挿入すること及び／または取り付けることを含む、請求項３７に記載の方法。

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