JP2023523740A - リチウムイオン二次電気化学セル - Google Patents

Abstract

二次電気化学リチウムイオンセルは、負極（１０）としての少なくとも１つの複合電極を含み、この複合電極は、少なくとも１つのアノード集電体（１２）と、リチウムイオンの出入りを可能にする少なくとも１つの電気化学的活性成分とを含む。このリチウムイオンセルは、正極（２０）としての少なくとも１つの複合電極をさらに含み、この複合電極は、少なくとも１つのカソード集電体（２２）と、リチウムイオンの出入りを可能にする少なくとも１つの電気化学的活性成分とを含む。さらに、負極（１０）及び／又は正極（２０）は、少なくとも１つの領域（１１）であって、アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）が、電気化学的活性成分を少なくとも部分的に含まない少なくとも１つの領域（１１）を有し、この領域（１１）がリチウムリザーブとして形成される。

Description

本発明は、リチウムイオン二次電気化学セル、負極及び正極から形成されるリチウムイオン二次電気化学セル用のコイル又はスタック、及びこのようなコイル又はスタックの製造方法、並びにリチウムイオン二次電気化学セルの製造方法に関する。

電気化学セルは、酸化還元反応によって貯蔵された化学エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。電気化学セルは、一般に正極及び負極を含む。放電中、酸化プロセスの結果として負極において電子が放出される。この結果として電子電流が生じ、これを外部消費者が使用することができ、したがって、電気化学セルはエネルギーの供給元として機能する。同時に、セル内部で電極反応に対応してイオン電流が生じる。このイオン電流は、イオン伝導性電解質によって可能となる。

放電が可逆的である場合、そのセルは二次セルと呼ばれ、これは、放電中に生じた化学エネルギーから電気エネルギーへの変換を逆方向にすることが可能であり、したがってセルの充填が可能であることを意味する。二次セルにおいて慣例的であるアノードとしての負極及びカソードとしての正極の名称は、電気化学セルの放電機能を意味する。

広く使用されるリチウムイオンセルは、セルの電極間をイオン形態で行き来することができるリチウムの使用に基づいている。リチウムイオンセルの特徴の１つは、比較的高いエネルギー密度である。リチウムイオンセルの負極及び正極は、複合電極として知られるものから通常は形成され、これらは電気化学的活性成分に加えて、電気化学的に不活性の成分も含む。

電気化学的活性成分（活物質）として適切なものは、原理上は、リチウムイオンの吸収及び放出が可能なあらゆる材料である。この場合、炭素、例えば黒鉛状炭素をベースとする粒子が負極として使用されることが多い。リチウムインターカレーションに適切な他の非黒鉛状炭素材料を使用することもできる。さらに、リチウムと合金化可能な金属及び半金属材料を使用することもできる。例えば、元素のスズ、アンチモン、及びケイ素は、リチウムと金属間相を形成することができる。正極として使用できる活物質の例としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）、若しくはリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ₄）又はそれらの誘導体が挙げられる。電気化学的活物質は、通常、電極中に粒子形態で存在する。

電気化学的に不活性な成分として、複合電極は、平面状及び／又はテープ状の集電体、例えば金属箔を一般に含み、これに活物質がコーティングされる。負極用集電体（アノード集電体）は例えば銅又はニッケルから形成することができ、正極用集電体（カソード集電体）は例えばアルミニウムから形成することができる。さらに、電極は、電極バインダー（例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又は別のポリマー）を含むことができる。これによって、電極の機械的安定性が保証され、集電体への活物質の接着も保証される。さらに、電極は、伝導性改善添加剤及び他の添加剤を含むことができる。

リチウムイオンセルの一般的な電解質溶液は、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）などのリチウム塩の有機溶媒（例えば炭酸のエーテル及びエステル）中の溶液である。

リチウムイオンセルの製造において、複合電極はスタック又はコイルに加工されることが多く、セパレーターによって、スタック又はコイルの中で負極及び正極は互いに分離される。

負極及び正極の電気的接触のために、例えば溶接によって集電体に接続される電流導体を設けることができる。集電体とリチウムイオンセルのハウジング要素との直接接触も選択肢の１つである。

リチウムイオンセルの機能は、アノードとカソードとの間（すなわち負極と正極との間）で移動することによって、抜き取られる電流を補償できる十分に移動可能なリチウムイオン（可動リチウム）が存在することに基づいている。本出願の状況では、可動リチウムは、リチウムイオンセルにおける放電及び充電プロセス中の電極中のインターカレーション及びデインターカレーションのプロセスにリチウムを利用可能であること、又はこの目的のために活性化可能であることを意味するものと理解すべきである。リチウムイオンセル中で生じる放電及び充電プロセスの過程において、経時により可動リチウムの減少が起こる。これらの減少は、一般に不可避である種々の副反応の結果として生じる。可動リチウムの減少は、リチウムイオンセルの本当に最初の充電／放電サイクルでさえも生じる。この最初の充電／放電サイクル中、通常、負極上の電気化学的活性成分の表面上に表面層が形成される。この表面層は、固体電解質界面相（ＳＥＩ）と呼ばれ、通常は、電解質分解生成物と、ある量のリチウムとから主としてなり、これがこの層中にしっかり結合する。このプロセスに関連する可動リチウムの減少は、１０％～３５％の範囲となることができる。引き続く充電／放電サイクルにおける減少ははるかに少なくなる。しかし、可動リチウムの持続する減少によって、時間がたつとともに、従来のリチウムイオンセルの容量及び性能が低下し続ける。

発生する可動リチウムの減少を補償するための種々の方法が既に知られている。例えば、欧州特許第２ ４８６ ６２０ Ｂ１号明細書には、改善された老化挙動を有するリチウムイオンセルが記載されており、リチウムを吸収する負極の容量は、正極よりも大きく、同時に可動リチウムの総量に対しても大きい。同時に、リチウムを吸収する正極の容量を超えるある量の可動リチウムがセル中に存在する。

欧州特許出願公開第３ ２５５ ７１４ Ａ１号明細書には、リチウム貯蔵部を有する電気化学セルが開示されており、このリチウム貯蔵部は、セル中にリチウム合金の形態で設けられる。例えば電極とセルのハウジングとの間に、リチウム貯蔵部を配置することができる。

欧州特許出願公開第２ ３７２ ７３２ Ａ１号明細書には、電気化学リチウムイオンセル用の負極及び正極を有するらせん状に巻かれたコイルが記載されており、コイル中には、電極と接触しないようにセパレーターによって正極及び負極から分離されたリチウムイオン源が存在する。

他方で、本発明の目的は、特に有利な方法で可動リチウムの減少を補償可能な改善されたリチウムイオンセルを提供することである。この改善されたリチウムイオンセルは、特に長いセル実用寿命を実現するために、セルの老化プロセスを阻止したり減速させたりするべきである。

この目的は、独立請求項に示される、リチウムイオン二次電気化学セルによって、及びリチウムイオン二次電気化学セル用のコイル又はスタックによって実現される。さらに、この目的は、この種類のコイル又はスタックの製造方法によって、及び別の独立請求項に記載の電気化学リチウムイオンセルの製造方法によって実現される。このリチウムイオンセルと、コイル又はスタックと、製造方法の好ましい構成は、従属請求項より明らかとなる。

本発明のリチウムイオンセルは、常に以下の特徴によって特徴づけられる：
ａ．これは、負極としての少なくとも１つの複合電極を含み、この複合電極は、少なくとも１つのアノード集電体と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分とを含む。
ｂ．これは、正極としての少なくとも１つの複合電極を含み、この複合電極は、少なくとも１つのカソード集電体と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分を含む。

これは、特に以下の特徴によって特徴づけられる：
ｃ．負極及び／又は正極は少なくとも１つの領域を有し、その領域の中では、アノード集電体及び／又はカソード集電体は、電気化学的活性成分を少なくとも部分的に含まず、この領域はリチウムリザーブとして形成される。

したがって、負極及び／又は正極は、電気化学的活性成分で覆われた少なくとも１つの領域と、この成分を含まずリチウムリザーブとして形成される少なくとも１つの別の領域とを有する集電体を含む。

リチウムリザーブとして形成される領域は、好ましくは電気化学的活性成分を全く含まない。

この領域は、好ましくは前述の電極バインダー及び／又は前述の伝導性改善添加剤も含まない。

この状況において、リチウムリザーブとは、負極及び／又は正極のこの領域が、ある量の金属リチウム及び／又はリチウム含有材料を有することを意味する。本発明のリチウムイオンセルの実用寿命の間、この領域中に貯蔵されるリチウムは、リチウムの貯蔵部として機能し、これはイオン形態の可動リチウムとして放出することができ、その放出後にリチウムイオンセルの充電／放電サイクルに利用することができる。これによって、可動リチウムの減少に基づく老化プロセスがリチウムリザーブによって補償されるので、リチウムイオンセルの実用寿命を大幅に改善することができる。

すべての場合で、リチウムリザーブの金属リチウム又はリチウム含有材料は、通常は同様にリチウムを場合によりイオン形態で含む電気化学的活性成分とは実質的に異なる（以下を参照されたい）。例えば、リチウム貯蔵部は、好ましくは、電気化学的活性成分の構成要素であるリチウム含有する合金又は化合物を全く含まない。

リチウムリザーブを集電体上に直接、すなわちある程度負極及び／又は正極の中に配置することは、特にリチウムイオンセルの形状の最適な利用に関して、特に有利となる。電気化学的活性成分を含まない集電体の領域上にリチウムリザーブを直接配置することによって、リチウムリザーブがリチウムイオンセル中のさらなる空間を占めることなく、リチウムイオンセル中の空間の最適な利用が可能となる。リチウムリザーブの領域は、リチウムイオンセルの別の要素と幾何学的衝突が生じないように選択することができる。例えば、欧州特許出願公開第２ ３７２ ７３２ Ａ１号明細書に記載のリチウム貯蔵部の配置は、互いに反対の極性の電極の端部とリチウム貯蔵部が接触することによって生じる短絡の危険性が増加することがある。本発明によるリチウム貯蔵部の形成は、電極の製造中に既に行うことができる。これは、後の段階で、貯蔵部の形成及び配置のための別のステップが不要であることを意味する。

負極及び正極のそれぞれのアノード集電体及びカソード集電体は、好ましくは、例えば金属箔又は金属発泡体又は金属ネット又は金属メッシュ又は金属化不織布でできた平面状金属基材である。アノード集電体に適切な金属は、例えば銅又はニッケル又は別の導電性材料である。カソード集電体に適切な金属は、例えばアルミニウム又は別の導電性材料である。

負極及び正極の電気化学的活性成分として、当業者に周知の材料を用いることができる。負極としての使用に特に適切なものは、好ましくは同様に粒子形態であるリチウムのインターカレーションが可能である黒鉛状炭素又は非黒鉛状炭素材料などの炭素をベースとする粒子。これとは別に、又はこれに加えて、例えばリチウムと金属間相を形成可能な元素のスズ、アンチモン、及びケイ素などのリチウムと合金化可能な金属及び半金属の材料を用いることもできる。これらの材料も好ましくは粒子形態で用いられる。正極の場合、電気化学的活性成分として、例えばリチウム－金属酸化物化合物及びリチウム－金属リン酸塩化合物、例えばＬｉＣｏＯ₂及びＬｉＦｅＰＯ₄を用いることができる。特に、分子式ＬｉＮｉ_xＭｎ_yＣｏ_zＯ₂（ここでｘ＋ｙ＋ｚは典型的には１である）を有するリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）、分子式ＬｉＭｎ₂Ｏ₄を有するリチウムマンガンスピネル（ＬＭＯ）、又は実験式ＬｉＮｉ_xＣｏ_yＡｌ_zＯ₂（ここでｘ＋ｙ＋ｚは典型的には１である）を有するリチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ）も非常に適切である。これらの誘導体、例えば実験式Ｌｉ_1.11（Ｎｉ_0.40Ｍｎ_0.39Ｃｏ_0.16Ａｌ_0.05）_0.89Ｏ₂を有するリチウムニッケルマンガンコバルトアルミニウム酸化物（ＮＭＣＡ）、又はＬｉ_1+xＭ－Ｏ化合物、及び／又は上記材料の混合物を用いることもできる。

粒子状電気化学的活性成分は、好ましくは前述の電極バインダーのマトリックス中に埋め込まれ、マトリックス中の隣接粒子は、好ましくは互いに直接接触する。

構造化集電体がアノード集電体として及び／又はカソード集電体として用いられる場合、例えば、穿孔された又は別の方法で開口部が設けられた金属箔、又は金属ネット又は金属メッシュ又は金属若しくは金属化不織布、又は開放気泡を有する金属発泡体が特に好ましい。これは、リチウムリザーブから後に放出されるリチウムイオンが、リチウムイオンセル全体に特に容易に移動し、リチウムイオンセル全体にわたって均一に分布できるので、特に有利である。

セル中のリチウムイオンの最適な分布のため、本発明のセルは特に好ましくは、
アノード集電体としての、４μｍ～３０μｍの範囲内の厚さを有し、第１及び第２の長手方向端部並びに２つの末端部を有するテープ状金属箔と、
カソード集電体としての、４μｍ～３０μｍの範囲内の厚さを有し、第１及び第２の長手方向端部並びに２つの末端部を有するテープ状金属箔と、
を含み、
アノード集電体は、負極材料の層を有するテープ状主要領域と、第１の長手方向端部に沿って延在し電極材料を有しない自由端部ストリップとを有し、
及び／又は
カソード集電体は、正極材料の層を有するテープ状主要領域と、及第１の長手方向端部に沿って延在し電極材料を有しない自由端部ストリップとを有する。

アノード集電体及びカソード集電体の両方が、テープ状主要領域及び自由端部ストリップを有することが好ましい。

アノード集電体のテープ状主要領域及び／又はカソード集電体のテープ状主要領域、特に好ましくはアノード集電体のテープ状主要領域及びカソード集電体テープ状主要領域は、好ましくは多数の開口部を有する。

多数の開口部の結果として、集電体の体積が減少し重量も減少する。これによって、より多くの活物質をセル中に導入することができ、このようにしてセルのエネルギー密度を大幅に増加させることができる。２けたパーセント範囲までのエネルギー密度の増加をこの方法で実現することができる。

特に好ましい構成では、本発明のセルは、すぐ下のさらなる特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．主要領域中の開口部は、円形又は正方形の孔、特に打ち抜かれた又はドリルで開けられた孔である。
ｂ．アノード集電体及び／又はカソード集電体の主要領域は、特に、円形の孔の穿孔又は細長い孔の穿孔によって穿孔される。

幾つかの好ましい実施形態では、レーザーによって、開口部がテープ状主要領域中に導入される。

開口部の形状は、基本的には、本発明の本質的な特徴ではない。重要なことは、開口部の導入によって、集電体の質量が減少し、開口部に活物質を充填できるので、その中の活物質の空間がより多くなることである。

他方、開口部の最大直径が大きくなりすぎないように開口部を導入することが非常に有利になりうる。開口部は、好ましくは、それぞれの集電体上の電極材料の層の厚さの２倍以下となるべきである。

特に好ましい構成では、本発明のセルは、すぐ下のさらなる特徴ａ．を有することを特徴とする：
ａ．集電体中、特に主要領域中の開口部は、１μｍ～３０００μｍの範囲内の直径を有する。

この好ましい範囲内で、さらに好ましくは１０μｍ～２０００μｍの範囲内の直径、好ましくは１０μｍ～１０００μｍ、特に５０μｍ～２５０μｍの範囲内である。

本発明のセルが、すぐ下のさらなる特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有することを特徴とする場合が特に好ましい：
ａ．主要領域の少なくとも一部において、アノード集電体及び／又はカソード集電体は、関連する自由端部ストリップよりも単位面積当たりの重量が少ない。
ｂ．自由端部ストリップにおいて、アノード集電体及び／又はカソード集電体は、穿孔を有しない、又は主要領域中よりも単位面積当たりの穿孔数が少ない。

すぐ上の特徴ａ．及びｂ．が互いの組み合わせで実現される場合が特に好ましい。

アノード集電体及びカソード集電体の自由端部ストリップによって、第１の長手方向端部の側に主要領域の範囲が定められる。好ましくは、アノード集電体及びカソード集電体のそれぞれは、両方の長手方向端部に沿った自由端部ストリップを含む。

開口部によって主要領域が特徴づけられる。言い換えると、主要領域と自由端部ストリップとの間の境界は、開口部を有する領域と開口部を有しない領域との間の変わり目に相当する。

開口部は、好ましくは、主要領域にわたって実質的に均一に分布する。

さらに特に好ましい実施形態では、本発明のセルは、すぐ下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．アノード集電体及び／又はカソード集電体の単位面積当たりの重量は、主要領域において、自由端部ストリップ中のそれぞれの集電体の単位面積当たりの重量よりも５％～８０％だけ減少する。
ｂ．主要領域において、集電体は５％～８０％の範囲内の穿孔された領域を有する。
ｃ．主要領域において、集電体は２０Ｎ／ｍｍ²～２５０Ｎ／ｍｍ²の引張強度を有する。

一般に自由断面とも呼ばれる穿孔された領域は、ＩＳＯ ７８０６－１９８３に準拠して求めることができる。主要領域中の集電体の引張強度は、開口部を有しない集電体よりも低い。これはＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７ Ｐａｒｔ ３に準拠して求めることができる。

アノード集電体及びカソード集電体は、開口部に関して同一又は類似の設計であることが好ましい。それぞれの場合で実現可能なエネルギー密度の改善が追加される。

既に言及した構成要素に加えて、本発明のリチウムイオン二次電気化学セルは、好都合には、気密及び／又は液密方法で電極を好ましくは取り囲むハウジングをも含む。

幾つかの好ましい構成では、電極の電気的接触が可能となるように、セルは、負極の電気的接触のための導電体及び／又は正極の電気的接触のための導電体を含む。これらの導電体の一方の末端は、アノード集電体又はカソード集電体に溶接することができる。他方の末端は、ハウジング要素に溶接することができるし、又は端末ブッシングを通してハウジングから出すことができる。

別の実施形態では、電極と、ハウジング又はハウジングとの一部との直接接触が存在する場合もある。これは特に好ましいものであり、別に取り扱われるであろう。

さらに、リチウムイオンセルは、好都合には、それ自体周知である方法で正極及び負極を分離するための少なくとも１つのセパレーターを含む。

さらに、セルは、それ自体従来どおりである少なくとも１つの電解質、特に、有機溶媒中（例えば有機カーボネートの混合物中）に溶解して存在する少なくとも１つのリチウム塩、例えばヘキサフルオロリン酸リチウムをベースとする電解質を含む。本発明のリチウムイオンセルの構成では、リチウムリザーブを含む領域が電解質とイオン接触する場合が特に有利であり、これによって、リチウムリザーブから放出されるリチウムイオンが、セル中の電気化学的プロセスに直接利用可能になる。

リチウムリザーブを電極コイル又は電極スタック中に一体化することによって、リチウムイオンセルのサイクル寿命を伸ばすことができ、特に好ましくは、エネルギー密度も増加させることができる。この理由は、リチウムイオンセルの実用寿命を制限する老化プロセスが一般に可動リチウムの減少によって生じるからである。負極及び／又は正極の、好ましくは負極のみの、コーティングされていない領域（すなわち電気化学的活性成分がコーティングされていない領域）上にリチウムリザーブを導入することによって、このリチウムリザーブ、又はこれらの領域の対応するプレリチウム化が、リチウムイオンセルのサイクル寿命にわたって可動リチウムのリザーバーとして機能することができる。

さらに、特にケイ素含有負極の場合、本発明のリチウムイオンセルは一般に、より少ないカソード材料を必要とし、これが通常はリチウム源として機能するので、エネルギー密度も増加させることができ、したがってコストを低下させることができる。したがって、負極は、特に好ましくは、ケイ素含有電極、又はケイ素含有電気化学的活物質がコーティングされた複合電極である。

好ましいさらなる発展の１つでは、本発明のリチウムイオンセルは、すぐ下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．複合電極として形成された負極及び複合電極として形成された正極は、それぞれテープ形態である。
ｂ．負極及び正極は、セパレーターによって互いに分離される。
ｃ．負極及び正極は、コイルの構成要素である。

すぐ上の特徴ａ．～ｃ．が互いの組み合わせで実現される場合が特に好ましい。

この特に好ましい構成では、負極及び正極とセパレーターとが複合単位を形成し、これがコイル、特にらせん状コイルに加工される。このようなコイルは、好ましくは円筒形の設計であり、２つの末端、好ましくは平坦な、端面を有する。このようなコイルの形態の電極を提供することで、円筒形ハウジング中の電極の特に有利な配列が可能となる。

好ましいさらなる発展の１つでは、本発明のリチウムイオンセルは、すぐ下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．上記領域が、テープ状負極及び／又はテープ状正極の長手方向末端に配置される。
ｂ．リチウムリザーブを含む領域が、コイルの外側を形成する、及び／又はコイルの中央に空隙の範囲を定める。

すぐ上の特徴ａ．及びｂ．が互いの組み合わせで実現される場合が特に好ましい。

コイルの外側は、例えば負極によって形成されてよい。リチウムリザーブを含む領域は、この外側の一部、又はコイルの外側全体を占めることができる。ここで、リチウムリザーブの領域は、好ましくはアノード集電体の外側にのみ塗布され、アノード集電体の内側には塗布されず、そのため外部コイルの電極の内側には、通常の方法で電気化学的活性成分がコーティングされる。

これとは別に、又はこれに加えて、リチウムリザーブを含む領域は、コイルのコア中に位置することができる。リチウムリザーブの領域のこれらの特定の位置は特に有利となるが、その理由は、これらの領域は一般に用いられず、したがって、リチウムリザーブ用のためにこれらの領域を用いることが特に有利で経済的となるからである。

別の好ましいさらなる発展の１つでは、本発明のリチウムイオンセルは、すぐ下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．複合電極として形成された負極及び複合電極として形成された正極は、一方が他方の上に配置されるスタックの一部である。
ｂ．負極及び正極は、セパレーターによって互いに分離される。
ａ．リチウムリザーブとして形成された領域は、テープ状負極及び／又はテープ状の正極の一方の端部に配置される。

すぐ上の特徴ａ．～ｃ．が互いの組み合わせで実現される場合が特に好ましい。

負極及び正極のこの形態の配置も、リチウムイオンセルの異なる形状に有利になるように用いることができ、この電極の配置を用いて、角柱型ハウジングを有する特定のリチウムイオンセルを製造することができる。

好ましいさらなる発展の１つでは、本発明のリチウムイオンセルは、すぐ下の特徴ａ．又はｂ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．アノード集電体及びカソード集電体のそれぞれは、周辺端部によって分離された２つの平坦面を有し、両方の面上にそれぞれ電気化学的活性成分がコーティングされ、
ｂ．リチウムリザーブとして形成された領域は、アノード集電体及び／又はカソード集電体の一方の平坦面上のみに配置される。

すぐ上の特徴ａ．及びｂ．が互いの組み合わせで実現される場合が特に好ましい。

本発明のリチウムイオンセルの特に好ましい構成では、アノード集電体及びカソード集電体の両方が、２つの平坦面を有し、それぞれの場合で、これらはそれぞれの電気化学的活性成分がコーティングされる。リチウムリザーブを含む領域は、好ましくは、アノード集電体及び／又はカソード集電体の平坦面の１つのみの上に配置される。

好ましいさらなる発展の１つでは、本発明リチウムイオンセルは、すぐ下の特徴ａ．又はｂ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．リチウムイオンセルは、負極及び正極を取り囲むハウジングを含む。
ｂ．リチウムリザーブとして形成される負極又は正極の領域が、リチウムイオンセルのハウジングに面する。

すぐ上の特徴ａ．及びｂ．が互いの組み合わせで実現される場合が特に好ましい。

この構成は特に有利であるが、その理由は、電極のこれらの領域は、一般に、リチウムイオンセル中の電気化学的プロセスに寄与せず、したがってリチウムリザーブに特に有利になるように用いることができる。したがって、この実施形態では、特に、電気化学的活性成分のコーティングの代わりに、リチウム含有材料のコーティングを導入するために用いられるのは、電極配置の端部領域である。

非常に特に好ましい構成の１つでは、リチウムリザーブの形成に負極のみが用いられる。この実施形態では、負極のみが、アノード集電体が電気化学的活性成分を少なくとも部分的に含まない少なくとも１つの領域を有し、この領域はリチウムリザーブとして形成される。

好ましいさらなる発展の１つでは、本発明のリチウムイオンセルは、すぐ下の特徴ａ．～ｈ．の少なくとも１つを有することを特徴とする：
ａ．リチウムリザーブは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置される電気化学的に活性のリチウムを含む。
ｂ．リチウムリザーブは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置される活性化可能なリチウムを含む。
ｃ．リチウムリザーブは、少なくとも１つのリチウム含有化合物、特にリチウム含有合金を含み、これは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置される。
ｄ．リチウムリザーブは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置されるリチウム箔から形成される。
ｅ．リチウムリザーブは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置されるリチウムストリップから形成される。
ｆ．リチウムリザーブは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置される蒸着されたリチウム又はリチウム含有材料から形成される。
ｇ．リチウムリザーブは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置される封入されたリチウム粒子から形成される。
ｈ．リチウムリザーブは、リチウムリザーブとして形成されるアノード集電体及び／又はカソード集電体の上の領域中に配置されるコーティングから形成される。

リチウム又はリチウム含有材料を、例えばペースト又は別のコーティングの形態で、正極及び／又は特に負極お対応する領域上に塗布することができる。例えば、ＳＬＭＰ（安定化リチウム金属粉末、ＦＭＣ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＵＳＡ）などの封入されたリチウム粒子をこの目的に用いることができる。

金属形態のリチウムを、例えば電気化学的に堆積、蒸着、又はプレスすることができる。

リチウムリザーブは、特に好ましくはサイクルによって活性化可能である。

本発明のエネルギー貯蔵要素は、ボタンセルであってよい。ボタンセルは、円筒形であり、それらの直径よりも小さい高さを有する。これらは、腕時計、補聴器、及びワイヤレスヘッドホンなどの小型電子デバイスへの電気エネルギーの供給に適切である。

本発明のエネルギー貯蔵要素は、好ましくは、少なくとも中央部分の領域が平坦である円形の上面と、少なくとも中央部分領域が平坦である円形の下面と、間に配置される環状ケーシングとを有する円筒形ボタンセルである。上面の平坦領域又は部分領域上の点と、下面の平坦領域又は部分領域上の点との間の最短距離は、好ましくは４ｍｍ～１５ｍｍの範囲内である。ボタンセルのケーシング上の２つの点の間の最大距離は、好ましくは５ｍｍ～２５ｍｍの範囲内である。ここで、ケーシング面上の２つの点の間の最大距離は、上面及び底面の上の２つの点の間の距離よりも大きいものとする。

ボタンセルとして形成された本発明のエネルギー貯蔵要素の公称容量は、リチウムイオンセルとしての一実施形態では、一般に最大１５００ｍＡｈである。公称容量は、好ましくは１００ｍＡｈ～１０００ｍＡｈの範囲内、より好ましくは１００～８００ｍＡｈの範囲内である。

本発明のエネルギー貯蔵要素は、円筒丸形セルであってもよい。円筒丸形セルは、それらの直径よりも大きい高さを有する。これらは、現代の計測用途、セキュリティー用途、及び自動車用途、例えば、電力量計、水道メーター、及びガスメーター、暖房費計量器、医療用のピペット、センサー、及び警報装置、家庭用の警報装置、センサー、及びセンサーネットワーク、自動車工学における盗難防止システム用バックアップ電池に電気エネルギーの供給に適切である。

丸形セルの高さは、好ましくは１５ｍｍ～１５０ｍｍの範囲内である。円筒丸形セルの直径は、好ましくは１０ｍｍ～５０ｍｍの範囲内である。これらの範囲内で、例えば、１８×６５（直径×高さ、単位ｍｍ）又は２１×７０（直径×高さ、単位ｍｍ）の形状係数が特に好ましい。これらの形状係数を有する円筒丸形セルは、自走車及び工具における電気駆動装置への電力供給に特に適切である。

円筒丸形セルとして形成された本発明のエネルギー貯蔵要素の公称容量は、リチウムイオンセルとしての一実施形態では、一般に最大６０００ｍＡｈである。２１×７０の形状係数の場合、リチウムイオンセルとしての一実施形態でのセルは、好ましくは２０００ｍＡｈ～５０００ｍＡｈの範囲内、より好ましくは３０００～４５００ｍＡｈの範囲内の公称容量を有する。

Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｕｎｉｏｎでは、二次電池の公称容量に関する製造者情報は厳しく規制されている。例えば、二次ニッケルカドミウム電池の公称容量の情報は、規格のＩＥＣ／ＥＮ ６１９５１－１及びＩＥＣ／ＥＮ ６０６２２に準拠した測定に基づいており、二次ニッケル金属水素化物電池の公称容量に関する情報は規格のＩＥＣ／ＥＮ ６１９５１－２に準拠した測定に基づいており、リチウム二次電池の公称容量に関する情報は規格のＩＥＣ／ＥＮ ６１９６０に準拠した測定に基づいており、鉛酸二次電池の公称容量に関する情報は規格のＩＥＣ／ＥＮ ６１０５６－１に準拠した測定に基づいている。本出願における公称容量に関するあらゆる情報も、好ましくはこれらの規格に基づいている。特に好ましい構成の１つでは、特に国際公開第２０１７／２１５９００Ａ１号パンフレットに記載されるような接触板（ｃｏｎｔａｃｔ－ｐｌａｔｅ）設計として知られているものに準拠したコイルの形状で電極が形成されるように、本発明のリチウムイオンセルが構成される。国際公開第２０１７／２１５９００Ａ１号パンフレットの全体が本明細書に参照される。

特に好ましい実施形態では、本発明のリチウムイオンセルは、
コイルの形態で存在する電極とセパレーターとの複合単位内で、アノード集電体の長手方向端部が一方の末端側端面から現れ、カソード集電体の長手方向端部は他方の末端側端面から現れるように、正極及び負極が互いにオフセット配置されることと、
本発明のリチウムイオンセルが、長手方向端部の一方の上に配置された金属接触板を有し、その結果として線状接触ゾーンが得られることと、
接触板が、溶接によって、この線状接触ゾーンに沿って長手方向端部に接続されることと、
を特徴とする。

電極及びセパレーターで構成される複合単位を製造する場合、通常、反対側の極性の集電体が同じ側に突出しないように注意すべきであり、その理由は、短絡の危険性が増加する場合があるからである。しかし、記載のオフセット配置では、反対の極性の集電体はコイル又はスタックの反対の端面から現れるので、短絡の危険性は最小限になる。

オフセット配置によって生じる集電体の突起は、好ましくはそれらの全長にわたって、対応する電流導体が接触することによって活用することができる。この場合、前述の接触板が電流導体として用いられる。これによって、本発明のセル中の内部抵抗を大幅に減少させることができる。したがって、記載の配置は、大量の電流の発生を十分に緩和することができる。最小限の内部抵抗によって、大電流における熱損失も減少する。さらに、電極による熱エネルギーの散逸も有利となる。

次に、接触板は、本発明のセルの電極、例えばハウジング中の電極に接触させることができる。

接触板を長手方向端部に接続可能にする幾つかの方法が存在する。

接触板は、少なくとも１つの溶接線によって線状接触ゾーンに沿って長手方向端部に接続することができる。長手方向端部は、本発明によると、１つ以上の断面を含むことができ、そのそれぞれは、その全長にわたって、溶接線によって接触板に連続的に接続される。

可能性のあるさらなる発展の１つでは、全長にわたって接触板に連続的に接続される断面は、長手方向端部の全長の少なくとも２５％にわたって、好ましくは少なくとも５０％にわたって、より好ましくは少なくとも７５％にわたって延在することができる。

特に好ましくは、長手方向端部は、接触板にその全長に渡って連続的に溶接することができる。

幾つかの好ましい実施形態では、本発明のセルは、以下の特徴：
接触板は、２００μｍ～１０００μｍの範囲内、好ましくは４００～５００μｍの厚さを有する金属板である。
接触板は、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、又はニッケルめっきされた鋼でできている、
の少なくとも１つを有する。

接触板は、少なくとも１つのスロット及び／又は少なくとも１つの穿孔を有することができる。これらは、溶接部の形成中の板の変形を防止する役割を果たす。

好ましい実施形態では、接触板は、ディスクの形状、特に円形又は少なくともほぼ円形のディスクの形状である。したがって、これは外部に円形又は少なくともほぼ円形のディスク端部を有する。この場合、ほぼ円形のディスクは、少なくとも１つの分離された弓形、好ましくは２～４個の分離された弓形を有する円形を有するディスクを特に意味するものと理解すべきである。

特に好ましくは、本発明のセルは、アノード集電体の長手方向端部上に第１の接触板を有し、それによってらせん形状を有する線状の第１の接触ゾーンが得られ、また、カソード集電体の長手方向端部上に第２の接触板を有し、それによってらせん形状を有する線状の第２の接触ゾーンが得られる。好ましくは、両方の接触板は、本発明のセルの電極、例えばハウジング中の電極に接続される。

特に好ましい実施形態では、第１の接触板及びアノード集電体の両方は同じ材料でできている。これは特に好ましくは、銅、ニッケル、チタン、ニッケルめっきされた鋼、及びステンレス鋼を含む群から選択される。

第２の接触板及びカソード集電体は、特に好ましくは、その両方がアルミニウム、チタン、及びステンレス鋼（例えばタイプ１．４４０４）を含む群から選択される同じ材料でできている。

本発明は、リチウムイオン二次電気化学セル用のコイル又はスタックをさらに含む。このコイル又はスタックは以下の特徴を有する：
ａ．コイル又はスタックは、負極としての少なくとも１つの複合電極を含み、この複合電極は、少なくとも１つのアノード集電体と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分とを含む。
ｂ．コイル又はスタックは、正極としての少なくとも１つの複合電極を含み、この複合電極は、少なくとも１つのカソード集電体と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分とを含む。
ｃ．負極及び正極は、セパレーターによって互いに分離され、
ｄ．負極及び／又は正極は少なくとも１つの領域を有し、その領域の中では、アノード集電体及び／又はカソード集電体は、電気化学的活性成分を少なくとも部分的に含まず、この領域はリチウムリザーブとして形成される。

このコイル又はこのスタックのさらなる特徴に関して、特に、リチウムリザーブの形成に関しては、上記記載が参照される。

さらに、本発明は、リチウムイオン二次電気化学セルのために提供される記載のコイル又は記載のスタックの製造方法を含む。この方法は以下のステップを含む：
ａ．テープ状及び／又は平面状アノードの集電体の両面上に、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分をコーティングすることによって、負極としての複合電極を提供するステップ。
ｂ．テープ状及び／又は平面状カソード集電体の両面上に、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分をコーティングすることによって、正極としての複合電極を提供するステップ。
ｃ．アノード集電体及び／又はカソード集電体への電気化学的活性成分のコーティング中に、それぞれの電気化学的成分がコーティングされない少なくとも１つの領域を除外するステップ。
ｄ．少なくとも１つの除外された領域にリチウム含有材料を加えて、リチウムリザーブを形成するステップ。
ｅ．負極及び正極を少なくとも１つのセパレーターとともに加工して、コイル又はスタックを形成するステップ。

この製造方法のさらなる特徴に関して、特に電極とリチウムリザーブの領域とに関して、上記記載が参照される。

最後に、本発明は、前述の方法における電気化学リチウムイオンセルの製造方法を含む。この方法は以下のステップを含む：
ａ．前述のコイル又はスタックを提供するステップ。
ｂ．コイル又はスタックをハウジング中に配置するステップ。
ｃ．コイル又はスタックに少なくとも１つの電解質を供給するステップ。
ｄ．負極及び正極と、ハウジング、又はハウジングを通過することができる導電体とを電気的に接触させるステップ。
ｅ．ハウジングを閉じるステップ。

ハウジングは、特に、このようなセルの場合に従来通りであるハウジング、例えば円筒丸形セル又はボタンセルのハウジングである。さらに、上記方法は、好ましくは、負極及び正極の電気的接触を含む。幾つかの好ましい実施形態では、電気的接触は、別の導電体を用いて行うことができる。しかし、特に前述の接触板設計の場合、接触板によってハウジングとの直接接触を行うこともできる。

本発明のさらなる特徴及び利点は、図面とともに実施例の以下の説明から明らかとなるであろう。ここで個別の特徴のそれぞれは、互いに独立して又は互いの組み合わせで実現することができる。

本発明の好ましい一実施形態による負極及び正極の概略上面図を示している。 図１中に示される本発明の好ましい一実施形態による負極及び正極の概略断面図を示している。 本発明の好ましい一実施形態によるコイル（断面）の形態のハウジング中に配置された電極配置の概略図を示している。 開口部を有する構成における集電体の上面図を示している。 図４中に示される集電体の断面図を示している。 本発明のリチウムイオンセルに加工することができる負極の上面図を示している。 図６中に示される負極の断面図を示している。 図７中に負極と正極と２つのセパレーターとを用いて製造された複合単位の上面図を示している。 図８中に示される電極とセパレーターとでできた複合単位の断面図を示している。

実施例の詳細な説明
図１及び図２は、負極１０及び正極２０を上面図（図１）及び断面（図２）で概略的に示している。この実施例では、テープの形態で設計される負極１０は、リチウムリザーブとして設計された領域１１を一方の末端に有する。負極１０及び正極２０の両方は複合電極として形成され、負極１０の場合のアノード集電体１２及び正極２０の場合のカソード集電体２２には、それぞれ電気化学的活性成分１３及び２３が両面にコーティングされる。負極１０の電気化学的活性成分１３は、例えばケイ素及び黒鉛及び電極バインダーの混合物であってよい。正極２０の電気化学的活性成分２３は、例えばバインダーマトリックス中の粒子状リチウム金属酸化物化合物である。

負極１０中、リチウムリザーブとして形成された領域１１は、アノード集電体１２の一方の面上のテープ状電極の一方の末端に配置される。領域１１中に存在するリチウム含有材料は、例えばリチウム箔又はリチウムストリップであってよい。別の実施例では、これは、蒸着されたリチウム、又はヘーストのリチウム物質、又はその他のコーティングの形態を取ることができる。例えば、リチウム含有材料は、コーティングの形態でアノード集電体１２上に塗布される封入されたリチウム粒子から形成することができる。

アノード集電体１２及びカソード集電体２２は、従来の導電性箔、特に金属箔又は箔テープの形態を取ることができる。負極の場合、この目的のためには銅又はニッケルが特に適切である。正極の場合、この目的のためにはアルミニウムが特に適切である。アノード集電体及びカソード集電体は、好ましくは、構造化された形態、例えば穿孔された形態、又は開放気泡発泡体の形態で存在する。

図３は、電極１０及び２０から形成されるコイル１００の構造を概略的に示している。コイル１００はらせん構造を有し、セパレーター４０によって互いに分離された負極１０及び正極２０で構成される複合単位が、コイル軸の周囲に巻き付けられることによって形成される。明確にするため、電極１０及び２０及びセパレーター４０は間隔をあけて描かれている。実際には、これらは互いの上に直接配置され、例えば積層によって互いに接続される。外側には負極１０によって外側コイルが形成され、負極１０の外側は、リチウムリザーブとして形成される領域１１を部分的に含む。この領域中、負極１０には、電気化学的活性成分はコーティングされていないが、その代わりにリチウム材料が加えられている。負極１０の外側領域は正極２０には面していないが、その代わりハウジング３０の内側に面している。

図４及び図５は、本発明のセル中に用いることができる穿孔された集電体１１０の設計を例示している。図４は、Ｓ１に沿った断面である。集電体１１０は、多数の開口部１１１を含み、これらは長方形の孔である。領域１１０ａは開口部１１１を特徴とし、一方で領域１１０ｂ中には、長手方向端部１１０ｅに沿って開口部が存在しない。したがって、集電体１１０は、領域１１０ａ中の単位面積当たりの重量が、領域１１０ｂ中よりもはるかに小さい。

図６及び図７は、図４及び図５中に示される集電体１１０の両面上に負極材料１２３を塗布することによって製造される負極１２０を例示している。図７はＳ２に沿った断面である。ここで集電体１１０は、負極材料１２３の層を有するテープ状主要領域１２２と、長手方向端部１１０ｅに沿って延在し電極材料１２３を有しない自由端部ストリップ１２１とを有する。電極材料１２３は、さらに開口部１１１に充填される。

図８及び図９は、図６及び図７中に示される負極１２０を用いて製造された電極－セパレーター複合単位１０４を例示している。さらに、これは正極１３０と、セパレーター１１８及び１１９とを含む。図９はＳ３に沿った断面である。正極１３０は、負極１２０と同じ集電体設計により構成される。負極１２０及び正極１３０の集電体１１０及び１１５は、好ましくは、それぞれの材料の選択のみが異なる。例えば、正極１３０の集電体１１５は、正極材料１２５の層を有するテープ状主要領域１１６と、長手方向端部１１５ｅに沿って延在し電極材料１２５を有しない自由端部ストリップ１１７とを有する。らせん状に巻くことによって、本発明のセル中に存在できるように、複合単位１０４をコイルに変形することができる。

Claims (15)

1. リチウムイオン二次電気化学セルであって：
   ａ．前記リチウムイオンセルが、負極（１０）としての少なくとも１つの複合電極を含み、前記複合電極は、少なくとも１つのアノード集電体（１２）と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分（１３）とを含み、
   ｂ．前記リチウムイオンセルが、正極（２０）としての少なくとも１つの複合電極を含み、前記複合電極は、少なくとも１つのカソード集電体（２２）と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分（２３）とを含む、
   という特徴を有し、
   ｃ．前記負極（１０）及び／又は前記正極（２０）が、少なくとも１つの領域（１１）であって、前記アノード集電体（１２）及び／又は前記カソード集電体（２２）が、前記電気化学的活性成分を少なくとも部分的に含まない少なくとも１つの領域（１１）を有し、この領域（１１）がリチウムリザーブとして形成されることを特徴とする、リチウムイオン二次電気化学セル。
2. ａ．複合電極として形成された前記負極（１０）及び複合電極として形成された前記正極（２０）のそれぞれがテープ形態であり、
   ｂ．前記負極（１０）及び前記正極（２０）が、セパレーター（４０）によって互いに分離され、
   ｃ．前記負極（１０）及び前記正極（２０）がコイル（１００）の構成要素である、
   というさらなる特徴を有する請求項１に記載のリチウムイオン電気化学セル。
3. ａ．前記領域（１１）が、前記テープ状負極（１０）及び／又は前記テープ状正極（２０）の長手方向末端に配置され、
   ｂ．前記リチウムリザーブを含む前記領域（１１）が、前記コイル（１００）の外側を形成し、及び／又は前記コイル（１００）の中央に空隙の範囲を定める、
   というさらなる特徴を有する請求項２に記載のリチウムイオン電気化学セル。
4. ａ．複合電極として形成された前記負極（１０）及び複合電極として形成された前記正極（２０）が、一方が他方の上に配置されるスタックの一部であり、
   ｂ．前記負極（１０）及び前記正極（２０）が、セパレーターによって互いに分離され、
   ｃ．前記領域（１１）が、前記テープ状負極（１０）及び／又は前記テープ状正極（２０）の端部に位置する、
   というさらなる特徴を有する請求項１に記載のリチウムイオン電気化学セル。
5. ａ．前記アノード集電体（１２）及び前記カソード集電体（２２）のそれぞれが、周辺端部によって分離された２つの平坦面を有し、両方の面上にそれぞれの前記電気化学的活性成分（１３、２３）がコーティングされ、
   ｂ．リチウムリザーブとして形成された前記領域（１１）が、前記アノード集電体（１２）及び／又は前記カソード集電体（２２）の１つの平坦面上にのみ配置される、
   というさらなる特徴を有する請求項１～４のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セル。
6. ａ．前記リチウムイオンセルが、前記負極（１０）及び前記正極（２０）を取り囲むハウジング（３０）を含み、
   ｂ．前記負極（１０）又は前記正極（２０）の前記領域（１１）が、前記リチウムイオンセルの前記ハウジング（３０）に面する、
   というさらなる特徴を有する請求項１～５のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セル。
7. ａ．前記負極（１０）のみが、リチウムリザーブとして形成された前記少なくとも１つの領域（１１）を有する、
   という特徴を有する請求項１～６のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セル。
8. ａ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置される電気化学的に活性のリチウムを含む、
   ｂ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置される活性化可能なリチウムを含む、
   ｃ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置される少なくとも１つのリチウム含有化合物、特にリチウム含有合金を含む、
   ｄ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置されるリチウム箔から形成される、
   ｅ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置されるリチウムストリップから形成される、
   ｆ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置される蒸着されたリチウム又はリチウム含有材料から形成される、
   ｇ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置される封入されたリチウム粒子から形成される、
   ｈ．前記リチウムリザーブが、前記アノード集電体（１２）及び／又はカソード集電体（２２）の上の前記領域（１１）中に配置されるコーティングから形成される、
   というさらなる特徴の少なくとも１つを有する請求項１～７のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セル。
9. ａ．前記リチウムリザーブがサイクルによって活性化可能である、
   というさらなる特徴を有する請求項１～８のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セル。
10. ａ．前記リチウムイオンセルが円筒丸形セルである、
    ｂ．前記リチウムイオンセルがボタンセルである、
    という特徴の中の１つを有する請求項１～９のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セル。
11. ａ．前記負極（１０）及び前記正極（２０）が、請求項２又は請求項３に記載のコイル（１００）、又は請求項４に記載のスタックの構成要素であり、
    ｂ．前記アノード集電体（１２）の長手方向端部が、前記コイル又はスタックの末端側端面の一方から現れ、前記カソード集電体（２２）の長手方向端部が、前記コイル又はスタックの他方の末端側端面から現れるように、前記負極（１０）及び前記正極（２０）が、前記コイル（１００）中又は前記スタック中でオフセット配置され、
    ｃ．前記アノード集電体（１２）の前記長手方向端部及び／又は前記カソード集電体（２２）の前記長手方向端部が、前記リチウムイオンセルのハウジングの一部と接触する、
    というさらなる特徴を有する請求項１～１０のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セル。
12. リチウムイオン二次電気化学セル用のコイル（１００）又はスタックであって：
    ａ．前記コイル（１００）又はスタックが、前記負極（１０）としての少なくとも１つの複合電極を含み、前記複合電極が、少なくとも１つのアノード集電体と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分とを含み、
    ｂ．前記コイル（１００）又はスタックが、前記正極（２０）としての少なくとも１つの複合電極を含み、前記複合電極が、少なくとも１つのカソード集電体と、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分とを含み、
    ｃ．前記負極（１０）及び前記正極（２０）が、セパレーターによって互いに分離される、
    という特徴を有し、
    ｄ．前記負極（１０）及び／又は前記正極が、少なくとも１つの領域（１１）であって、前記アノード集電体及び／又は前記カソード集電体が、前記電気化学的活性成分を少なくとも部分的に含まない少なくとも１つの領域（１１）を有し、この領域（１１）がリチウムリザーブとして形成されることを特徴とする、コイル（１００）又はスタック。
13. 前記コイル（１００）又はスタックが、請求項２～１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの特徴をさらなる特徴とする、請求項１２に記載のコイル又はスタック。
14. リチウムイオン二次電気化学セル用の請求項１２又は請求項１３に記載のコイル（１００）又はスタックの製造方法であって：
    ａ．テープ状及び／又は平面状アノード集電体（１２）の両面上に、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分（１３）をコーティングすることによって、負極（１０）としての複合電極を提供するステップ、
    ｂ．テープ状及び／又は平面状カソード集電体（２２）の両面上に、リチウムイオンのインターカレーション及びデインターカレーションが可能な少なくとも１つの電気化学的活性成分（２３）をコーティングすることによって、正極（２０）としての複合電極を提供するステップ、
    ｃ．前記アノード集電体（１２）及び／又は前記カソード集電体（２２）への前記電気化学的活性成分のコーティング中、それぞれの電気化学的成分がコーティングされない少なくとも１つの領域（１１）を除外するステップ、
    ｄ．前記少なくとも１つの除外された領域（１１）にリチウム含有材料を加えて、リチウムリザーブを形成するステップ、
    ｅ．前記負極（１０）及び前記正極（２０）を少なくとも１つのセパレーターとともに加工して、コイル（１００）又はスタックを形成するステップ、
    を含む、製造方法。
15. 請求項１～１１のいずれか一項に記載のリチウムイオン電気化学セルの製造方法であって：
    ａ．請求項１４に記載のように製造可能なコイル（１００）又はスタックを提供するステップ、
    ｂ．前記コイル（１００）又はスタックをハウジング（３０）中に配置するステップ、
    ｃ．前記コイル（１００）又はスタックに少なくとも１つの電解質を供給するステップ、
    ｄ．前記負極（１０）及び前記正極（２０）を、前記ハウジング（３０）、又は前記ハウジング（３０）を通過することができる導電体と電気的に接触させるステップ、
    ｅ．前記ハウジング（３０）を閉じるステップ、
    を含む、製造方法。

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