JP2023530349A - 高い比エネルギー密度を有するリチウムイオン電池 - Google Patents

Abstract

本技術は、アノード（１２０）／セパレータ（１１８）／カソード（１３０）の配列を有するリボン形状の電極－セパレータアセンブリ（１０４）を含むリチウムイオン電池（１００）であって、アノード（１２０）及びカソード（１３０）は、第１及び第２の長手方向縁部（１１０ｅ、１１５ｅ）を有する集電体（１１０、１１５）をそれぞれ含み、集電体は、それぞれの電極材料（１２３、１２５）の層が設けられた主領域（１２２、１２６）と、第１の長手方向縁部（１１０ｅ、１１５ｅ）に沿って延び、且つ電極材料が設けられない自由縁部ストリップ（１２１、１１７）とをそれぞれ含む、リチウムイオン電池（１００）である。アセンブリ（１０４）は、２つの端子端面を有する巻線の形態であり、且つハウジングによって閉じ込められる。アノード（１２０）及びカソード（１３０）は、アセンブリ（１０４）内でオフセットされ、それにより、アノード集電体の第１の長手方向縁部（１１０ｅ）は、端子端面の一方から突出し、及びカソード集電体の第１の長手方向縁部（１１５ｅ）は、端子端面の他方から突出する。電池（１００）は、第１の長手方向縁部（１１０ｅ、１１５ｅ）の一方が直接接触し、且つ溶接によって接続される金属製接触要素（１０１ａ、１０２、１５５）を有する。セパレータ（１１８）が、熱応力に対するその耐性を改善する少なくとも１つの無機材料を含むことが提案される。

Description

以下で説明される本発明は、電極－セパレータアセンブリを含むリチウムイオン電池に関する。

電気化学電池は、貯蔵された化学エネルギーを酸化還元反応によって電気エネルギーに変換することができる。電気化学電池は、一般に、セパレータで分離された正電極及び負電極を含む。放電中、酸化プロセスの結果として電子が負電極で放出される。その結果、電子流が生じ、電子流は、外部の消費体によって引き込まれる。電気化学電池は、消費体にとってのエネルギー供給源としての役割を果たし得る。同時に、電極反応に対応するイオン電流が電池内で生じる。このイオン電流は、セパレータを横断し、イオン導電電解液によって有効にされる。

放電が可逆的である場合、すなわち放電中に起こった化学エネルギーから電気エネルギーへの変換が逆転し、従って電池を再充電する可能性がある場合、電池は、二次電池と呼ばれる。負電極をアノードとして、正電極をカソードとして表示することは、二次電池において慣習的であり、これは、電気化学電池の放電機能に関連する。

広く使用されている二次リチウムイオン電池は、リチウムの使用に基づいており、リチウムは、イオンの形態で電池の電極間を往復移動することができる。リチウムイオン電池は、比較的高いエネルギー密度によって特徴付けられる。リチウムイオン電池の負電極及び正電極は、一般に、いわゆる複合電極によって形成され、複合電極は、電気化学的活性成分及び電気化学的不活性成分を含む。

原則として、リチウムイオンを吸収及び放出することができる全ての材料は、二次リチウムイオン電池のための電気化学的活性成分（活性材料）として使用され得る。多くの場合、黒鉛炭素などの炭素ベース粒子が負電極のために使用される。リチウムのインターカレーションに好適な他の非黒鉛炭素材料も使用することができる。加えて、リチウムとの合金化が可能な金属材料及び半金属材料を使用することができる。例えば、元素のスズ、アルミニウム、アンチモン及びシリコンは、リチウムと金属間フェーズを形成することができる。例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）又はそれらの誘導体は、正電極のための活性材料として使用され得る。電気化学的活性材料は、一般に、電極中に粒子形態で含まれる。

電気化学的不活性成分として、複合電極は、一般に、活性材料でコーティングされた平坦な及び／又はストリップ形状の集電体、例えば金属製箔を含む。例えば、負電極のための集電体（アノード集電体）は、銅又はニッケルで形成され得、例えば、正電極のための集電体（カソード集電体）は、アルミニウムで形成され得る。更に、電極は、電極結合剤（例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又は他のポリマー、例えばカルボキシメチルセルロース）を含むことができる。これは、電極の機械的安定性及び多くの場合に集電体への活性材料の接着を確実にする。更に、電極は、導電性改善添加剤及び他の添加剤を含み得る。

電解液として、リチウムイオン電池は、一般に、リチウム塩溶液、例えば有機溶剤（例えば、炭酸エーテル及びエステル）中のヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を含む。

リチウムイオン電池の製造中、複合電極は、１つ以上のセパレータと組み合わされてアセンブリを形成する。このプロセスでは、電極及びセパレータは、通常、圧力下において、必要に応じて更に貼り合わせ又は接合によって一緒に結合される。次いで、電池の基本的機能性は、アセンブリを電解液に含浸させることによって確立され得る。

多くの実施形態では、アセンブリは、平坦に形成され、それにより複数のアセンブリを互いに平坦に積層することができる。しかしながら、多くの場合、アセンブリは、巻線として作製されるか又は処理されて巻線になる。

一般に、アセンブリは、巻かれているか又はいないかを問わず、正電極／セパレータ／負電極の配列を含む。多くの場合、アセンブリは、いわゆるバイセルとして製造され、その予想される配列は、負電極／セパレータ／正電極／セパレータ／負電極又は正電極／セパレータ／負電極／セパレータ／正電極である。

自動車セクターにおける用途のために、電動自転車又は同様に工具などの高エネルギー要件を有する他の用途について、充電及び放電中に同時に高電流を供給することができる、可能な限り高いエネルギー密度を有するリチウムイオン電池が必要とされている。

前述の用途の電池は、多くの場合、円筒状円形電池として設計され、例えば形状ファクタ２１×７０（直径×高さ、ｍｍ単位）を有する。このタイプの電池は、巻線の形態のアセンブリを常に含む。この形状ファクタの現代のリチウムイオン電池は、既に最大で２７０Ｗｈ／ｋｇのエネルギー密度を達成することができている。しかしながら、このエネルギー密度は、中間ステップに過ぎないと考えられている。市場は、更に高いエネルギー密度を有する電池を既に要求している。

しかしながら、改善されたリチウムイオン電池の開発では、エネルギー密度だけでなく、考慮すべき他の要因がある。充電及び放電中の電力損失を減らすために可能な限り低く維持しなければならない電池の内部抵抗及び電池の温度調節にとって重要であり得る電極の熱的接続も極めて重要なパラメータである。これらのパラメータは、巻線の形態の複合アセンブリを含む円筒状円形電池にとっても非常に重要である。電池の急速充電中、電力損失に起因して電池において蓄熱が生じ得、これは、大きい熱機械的応力並びにその後の電池構造の変形及び損傷につながり得る。集電体の電気的接続が、巻かれたアセンブリから軸方向に突出する集電体に溶接された別個の導電体タブを介して行われる場合、リスクが増幅される。なぜなら、充電又は放電中、高負荷下において、これらの導体タブで局所的な加熱が生じ得るからである。

国際公開第２０１７／２１５９００Ａ１号パンフレットは、電極－セパレータアセンブリ及びその電極がリボン形状であり、且つ巻線の形態である電池について記載している。電極は、それぞれ電極材料が設けられた集電体を有する。反対の極性を有する電極が電極－セパレータアセンブリ内で互いにオフセットして配置され、それにより、正電極の集電体の長手方向縁部が一方の側で巻線から突出し、負電極の集電体の長手方向縁部が他方の側で巻線から突出する。集電体の電気的接触のために、電池は、ライン状の接触ゾーンが形成されるように長手方向縁部の１つの上に載置される少なくとも１つの接触プレートを有する。接触プレートは、溶接によってライン状の接触ゾーンに沿って長手方向縁部に接続される。これにより、集電体、従って関連する電極にもその全長にわたって電気的に接触することが可能になる。これにより、記載されている電池内での内部抵抗が著しく低減される。それにより、大電流の発生が非常に良好に吸収され得る。

しかしながら、国際公開第２０１７／２１５９００Ａ１号パンフレットに記載されている電池に関する課題は、長手方向縁部及び接触プレートを一緒に溶接することが非常に困難なことである。接触プレートに関して、電極の集電体は、非常に薄い厚さを有する。従って、集電体の縁部領域は、機械的に極めて敏感であり、溶接プロセス中に意図せずに潰れるか又は溶融し得る。更に、接触プレートが溶接されるとき、電極－セパレータアセンブリのセパレータが溶融する場合がある。極端な場合、これは、短絡につながり得る。

本発明の目的は、従来技術と比較して改善されたエネルギー密度並びにその電極の全領域及び長さにわたる可能な限り均一な電流分布によって特徴付けられ、同時にその内部抵抗及びその能動的放熱能力に関して優れた特性を有するリチウムイオン電池を提供することである。更に、電池は、改善された製造容易性及び安全性によっても特徴付けられなければならない。

この目的は、後述のリチウムイオン電池、特に請求項１に記載の特徴を有する後述のリチウムイオン電池の好ましい実施形態によって達成される。この好ましい実施形態の好ましい実施形態も従属請求項から明らかであろう。

本発明によるリチウムイオン電池は、常に以下の特徴ａ．～ｊ．によって特徴付けられる：
ａ．電池は、アノード／セパレータ／カソードの配列を有する電極－セパレータアセンブリ、好ましくはアノード／セパレータ／カソードの配列を有するリボン形状の電極－セパレータアセンブリを含む。
ｂ．アノードは、負電極材料と、第１及び第２の長手方向縁部並びに２つの端部を有するアノード集電体とを含む。
ｃ．アノード集電体は、
・負電極材料の層が設けられた主領域、好ましくは負電極材料の層が設けられたストリップ形状の主領域と、
・アノード集電体の第１の長手方向縁部に沿って延びる、電極材料が設けられない自由縁部ストリップと
を有する。
ｄ．カソードは、正電極材料と、第１及び第２の長手方向縁部並びに２つの端部を有するカソード集電体とを含む。
ｅ．カソード集電体は、
・正電極材料の層が設けられた主領域、好ましくは正電極材料の層が設けられたストリップ形状の主領域と、
・カソード集電体の第１の長手方向縁部に沿って延びる、電極材料が設けられない自由縁部ストリップと
を有する。
ｆ．電極－セパレータアセンブリは、２つの端子端面を有する巻線の形態である。
ｇ．電極－セパレータアセンブリは、ハウジング内に閉じ込められる。
ｈ．アノード及びカソードは、電極－セパレータアセンブリ内でオフセットされ、それにより、アノード集電体の第１の長手方向縁部は、端子端面の一方から突出し、及びカソード集電体の第１の長手方向縁部は、端子端面の他方から突出する。
ｉ．電池は、第１の長手方向縁部の１つに好ましくは長手方向に直接接触する、端面に平行に配置された金属製接触要素、特に金属製接触プレートを有する。
ｊ．接触要素、特に金属製接触プレートは、溶接によってこの長手方向縁部に接続される。

特に好ましくは、電池は、２つの接触要素、特に２つの金属製接触プレートを含み、その一方は、アノード集電体の第１の長手方向縁部に直接接触し、及びその他方は、カソード集電体の第１の長手方向縁部に直接接触し、接触要素及びそれに接触する長手方向縁部は、それぞれ溶接によって互いに接続される。

集電体は、電極材料に含まれる電気化学的活性成分に可能な限り広い領域にわたって電気的に接触する機能を有する。好ましくは、集電体は、金属で構成されるか又は少なくとも表面において金属化される。アノード集電体のための好適な金属は、銅若しくはニッケル又は他の導電性材料、特に銅合金及びニッケル合金又はニッケル被覆金属を含む。通常、ステンレス鋼も可能である。カソード集電体のための好適な金属は、アルミニウム又は他の導電性材料、特にアルミニウム合金を含む。

好ましくは、アノード集電体及び／又はカソード集電体は、それぞれ４μｍ～３０μｍの範囲の厚さを有する金属箔、特に４μｍ～３０μｍの範囲の厚さを有するリボン形状の金属箔である。

しかしながら、箔に加えて、他のストリップ形状基板、例えば金属製の若しくは金属化された不織布、又は開放気泡発泡体、又は膨張金属を集電体として使用することができる。

集電体は、好ましくは、両側にそれぞれの電極材料が設けられる。

自由縁部ストリップでは、それぞれの集電体の金属は、それぞれの電極材料を含まない。好ましくは、それぞれの集電体の金属は、そこで覆われず、それにより、その金属は、例えば、溶接による電気的接触のために利用可能である。特に好ましくは、本発明によるリチウムイオン電池は、二次リチウムイオン電池である。

基本的に、二次リチウムイオン電池のための知られている全ての電極材料は、電池のアノード及びカソードのために使用され得る。

リチウムをインターカレートすることが可能である、好ましくは、やはり粒子形態の炭素ベースの粒子、例えば黒鉛炭素材料又は非黒鉛炭素材料を負電極中の活性材料として使用することができる。代わりに又は加えて、チタン酸リチウム（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）又はその誘導体は、好ましくは、同様に粒子形態で負電極に含まれ得る。

特に、本発明による電池は、以下の特徴ｋ．を有する：
ｋ．セパレータは、熱応力に対するその耐性を改善する少なくとも１つの無機材料を含む。

この材料は、接触要素、特に接触プレートが溶接されるときに特に起こり得る局所的加熱の結果としての収縮からセパレータ保護する。従って、短絡の危険性が大幅に減る。

好ましい更なる発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有する：
ａ．電極－セパレータアセンブリは、第１のセパレータ及び第２のセパレータを含む。
ｂ．第１のセパレータ及び第２のセパレータは、同一である。
ｃ．電極－セパレータアセンブリは、アノード／第１のセパレータ／カソード／第２のセパレータの配列又は第１のセパレータ／アノード／第２のセパレータ／カソードの配列を有する。

直前の特徴ａ．及びｃ．並びに任意選択でまた直前の特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。

好ましくは、第１及び第２のセパレータは、両方とも少なくとも１つの無機材料によって熱応力に対して改善される。

更なる可能な好ましい発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．又はｂ．の少なくとも１つを有する：
ａ．第１及び／又は第２のセパレータは、特に、５μｍ～５０μｍの範囲、好ましくは１０μｍ～３０μｍの範囲の厚さを有する、少なくとも１つのプラスチックで作製された電気絶縁シート、例えば箔又は布地又は不織布である。
ｂ．第１及び／又は第２のセパレータの縁部、特に第１及び／又は第２のセパレータの長手方向縁部は、電極－セパレータアセンブリの端面を形成する。

直前の特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

セパレータの好ましい厚さに関する上記の情報は、無機材料を含むセパレータに関する。

巻線の端子端面から突出する、アノード集電体及び／又はカソード集電体の長手方向縁部は、その端面又は側面から５０００μｍ以下、好ましくは３５００μｍ以下であることが特に好ましい。

特に好ましくは、アノード集電体の長手方向縁部は、巻線の端面から２５００μｍ以下、特に好ましくは１５００μｍ以下だけ突出する。特に好ましくは、カソード集電体の長手方向縁部は、巻線の端面から３５００μｍ以下、特に好ましくは２５００μｍ以下だけ突出する。

アノード集電体及び／又はカソード集電体の突出部の図は、側面又は端面が接触要素、特に接触プレートと接触する前の自由な突出部を指す。接触要素、特に接触プレート上に溶接するとき、集電体の縁部の変形が発生する場合がある。

選択される自由な突出部が小さいほど、電極材料で覆われる集電体の、好ましくはストリップ形状の主領域をより広く形成することができる。これは、本発明による電池のエネルギー密度に肯定的に寄与することができる。

電極－セパレータアセンブリが、２つの端子端面を有する巻線の形態である場合、セパレータは、リボン形状であり、特に第１及び第２の長手方向縁部と２つの端面とを有することが好ましい。

好ましい更なる発展形態では、本発明の電池は、以下の特徴ａ．を有する：
ａ．少なくとも１つの無機材料は、粒子状充填剤材料としてセパレータ、特に第１のセパレータ及び／又は第２のセパレータに含有される。

従って、セパレータは、好ましくは、粒子状充填剤材料が埋め込まれた電気絶縁プラスチック膜であり得る。プラスチック膜は、例えば、微細孔を有するため、電解液によって浸透され得ることが好ましい。箔は、例えば、ポリオレフィン又はポリエーテルケトンから形成され得る。そのようなプラスチック材料から作製された不織布及び布地も使用され得ることは、除外されない。

セパレータ中の粒子状充填剤材料の割合は、好ましくは、少なくとも４０重量％、特に好ましくは少なくとも６０重量％である。

更に好ましい発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．を有する：
ａ．少なくとも１つの無機材料は、セパレータ、特に第１のセパレータ及び／又は第２のセパレータの表面上のコーティングとして存在する。

従って、セパレータは、好ましくは、粒子状充填剤材料でコーティングされたプラスチック膜、若しくは不織布、若しくは布地又は他の電気絶縁シート材料でもあり得る。

この場合、５μｍ～２０μｍの範囲、好ましくは７μｍ～１２μｍの範囲のベース厚さを有するセパレータが好ましくは使用される。セパレータの総厚さは、ベース厚さ及びコーティング厚さから生じる。

いくつかの実施形態では、シート状構造体、特にプラスチック膜の一面のみが無機材料でコーティングされる。更なる実施形態では、シート状構造体、特にプラスチック膜は、好ましくは、両面において無機材料でコーティングされる。

コーティングの厚さは、好ましくは、０．５μｍ～５μｍの範囲である。従って、両面コーティングの場合のセパレータの総厚さは、好ましくは、６μｍ～３０μｍの範囲、特に好ましくは８μｍ～２２μｍの範囲である。片面コーティングの場合、厚さは、好ましくは、５．５μｍ～２０．５μｍの範囲、特に好ましくは７．５μｍ～１７μｍの範囲である。

必要に応じて、使用されるセパレータは、充填材としての無機材料及びコーティングとしての同じ又は異なる無機材料も含むことが好ましい場合がある。

更なる可能な好ましい発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｅ．の少なくとも１つを有する：
ａ．少なくとも１つの無機材料は、電気絶縁材料であるか又はそれを含む。
ｂ．少なくとも１つの無機材料は、セラミック材料、ガラスセラミック材料及びガラスからなる群から選択される少なくとも１つの材料であるか又はそれを含む。
ｃ．少なくとも１つの無機材料は、リチウムイオン伝導性セラミック材料、例えばＬｉ_５ＡｌＯ_４＊Ｌｉ_４ＳｉＯ_４又はＬｉＡｌＳｉ_２Ｏ_６であるか又はそれを含む。
ｄ．少なくとも１つの無機材料は、酸化物材料、特に金属酸化物であるか又はそれを含む。
ｅ．セラミック又は酸化物材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン窒化アルミニウム（ＴｉＡｌＮ）、酸化ケイ素、特に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、又はチタン炭窒化物（ＴｉＣＮ）である。

直前の特徴ａ．～ｃ．、又は直前の特徴ａ．、ｂ．及びｄ．、又は直前の特徴ａ．、ｂ．及びｅ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

前述の材料の中でも、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）がコーティング材料として特に好ましい。

更なる可能な好ましい発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有する：
ａ．第１のセパレータ及び／又は第２のセパレータは、少なくとも１つの無機材料を領域においてのみ含む。
ｂ．第１のセパレータ及び／又は第２のセパレータ）は、第１の長手方向縁部及び／又は第２の長手方向縁部に沿って縁部ストリップを有し、縁部ストリップは、コーティング及び／又は粒子状充填剤材料として少なくとも１つの無機材料を含む。
ｃ．第１のセパレータ及び／又は第２のセパレータは、好ましくは、リボン形状の主領域を有し、主領域は、少なくとも１つの無機材料を含まない。

直前の特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

セパレータが無機材料を均一な分布で含むこと又はセパレータがあらゆる場所において材料で均一にコーティングされることは、決して重要ではない。むしろ、セパレータは、特定の領域、例えば前述の主領域に無機材料を含まないことが好ましい場合さえある。この領域では、セパレータの熱抵抗の増加は、セパレータの縁部におけるほど必要でない。加えて、特にこの領域では、無機材料は、本発明による電池の内部抵抗の不必要な増加に寄与する場合がある。

集電体の縁部の保護
いくつかの実施形態では、自由縁部ストリップにおけるそれぞれの集電体の金属は、集電体をコーティングしている材料よりも耐熱性がより高く、それぞれの集電体上に配置される電極材料と異なる支持材料でコーティングされ得る。

これに関連して、耐熱性がより高いとは、集電体の金属が溶融する温度において、支持材料が固体状態を保持することを意味することを意図する。従って、支持材料は、金属よりも高い融点を有するか、又は支持材料は、金属が既に溶融している温度においてのみ昇華若しくは分解するかのいずれかである。

好ましくは、アノード集電体及びカソード集電体の両方のそれぞれは、それぞれの電極材料が設けられない自由縁部ストリップを第１の長手方向縁部に沿って有する。更なる発展形態では、アノード集電体の少なくとも１つの自由縁部ストリップ及びカソード集電体の少なくとも１つの自由縁部ストリップの両方が支持材料でコーティングされることが好ましい。特に好ましくは、同じ支持材料が各領域のために使用される。

本発明に関連して使用され得る支持材料は、原則として、支持材料でコーティングされる表面を構成する金属よりも高い融点を有することを条件として、金属又は金属合金であり得る。しかしながら、多くの実施形態では、本発明によるリチウムイオン電池は、好ましくは、以下の追加の特徴ａ．～ｄ．の少なくとも１つを有する：
ａ．支持材料は、非金属材料である。
ｂ．支持材料は、電気絶縁材料である。
ｃ．非金属材料は、セラミック材料、ガラスセラミック材料又はガラスである。
ｄ．セラミック材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン窒化アルミニウム（ＴｉＡｌＮ）、酸化ケイ素、特に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、又はチタン炭窒化物（ＴｉＣＮ）である。

本発明によれば、支持材料は、特に好ましくは直前の特徴ｂ．に従って特徴付けられ、とりわけ好ましくは直前の特徴ｄ．に従って特徴付けられる。

非金属材料という用語は、特にプラスチック、ガラス及びセラミック材料を含む。

「電気絶縁材料」という用語は、これに関連して広範に理解される。原則として、電気絶縁材料は、任意の電気絶縁材料、特に前述のプラスチックを含む。

セラミック材料という用語は、これに関連して広範に理解される。具体的には、セラミック材料は、炭化物、窒化物、酸化物、シリサイド又はこれらの化合物の混合物及び誘導体を含む。

用語「ガラスセラミック材料」は、特に、非晶質ガラス相中に埋め込まれた結晶状粒子を含む材料を意味する。

用語「ガラス」は、基本的に、上記で定義した熱安定性基準を満たし、且つ電池中に存在し得るいかなる電解液に対しても化学的に安定な任意の無機ガラスを意味する。

特に好ましくは、アノード集電体は、銅又は銅合金から構成される一方、カソード集電体は、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、支持材料は、酸化アルミニウム又は酸化チタンである。

アノード及び／又はカソード集電体の自由縁部ストリップは、支持材料のストリップでコーティングされることが更に好ましい場合がある。

ストリップ形状の主領域、特にアノード集電体及びカソード集電体のストリップ形状の主領域は、好ましくは、集電体のそれぞれの長手方向縁部に平行に延びる。好ましくは、ストリップ形状の主領域は、アノード集電体及びカソード集電体のエリアの少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％にわたって延びる。

いくつかの好ましい実施形態では、支持材料は、好ましくはストリップ形状の主領域に直接隣接して適用されるが、そのプロセスで自由領域を完全に覆うことはない。例えば、支持材料は、アノード及び／又はカソード集電体の長手方向縁部に沿ってストリップ又はラインの形態で適用され、従って、支持材料は、それぞれの縁部ストリップの一部のみを覆う。この長手方向縁部に直接沿って自由縁部ストリップの細長い部分が覆われないままであり得る。

それに応じて、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つによって特徴付けられることが好ましい場合がある：
ａ．アノード集電体の自由縁部ストリップ及び／又はカソード集電体の自由縁部ストリップは、第１のサブ領域及び第２のサブ領域を含み、第１のサブ領域は、支持材料でコーティングされる一方、第２のサブ領域は、コーティングされない。
ｂ．第１のサブ領域及び第２のサブ領域は、それぞれライン又はストリップの形状を有し、且つ互いに平行に延在する。
ｃ．第１のサブ領域は、アノード集電体又はカソード集電体のストリップ形状の主領域と、第２のサブ領域との間に位置する。

直前の特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

代替的実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．によって特徴付けられることが好ましい場合がある：
ａ．アノード集電体の自由縁部ストリップ及び／又はカソード集電体の自由縁部ストリップは、第１の長手方向縁部まで支持材料でコーティングされる。

特に好ましくは、本発明による電池は、以下の特徴ａ．及びｂ．の組み合わせによって特徴付けられる：
ａ．セパレータは、少なくとも１つの無機材料をサブ領域においてのみ含む。
ｂ．セパレータは、支持材料と、電極－セパレータアセンブリにおけるそれぞれの隣接する電極材料との間の境界を覆う領域において少なくとも１つの無機材料を含む。

電極材料及び電解液の好ましい実施形態。
いくつかの特に好ましい実施形態では、本発明の電池は、以下の特徴ａ．を有する：
ａ．負電極材料は、活性材料としてリチウムを可逆的にインターカレート及び脱インターカレートすることが可能である、シリコン、アルミニウム、スズ、アンチモン又はこれらの材料の化合物若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの材料を２０重量％～９０重量％の量で含む。

ここで与えられる重量は、負電極材料の乾燥質量、すなわち電解液なし且つアノード集電体の重量を考慮しない重量を指す。

スズ、アルミニウム、アンチモン及びシリコンは、リチウムと金属間フェーズを形成することができる。リチウムを吸収する能力は、特にシリコンの場合、グラファイト又は同等の材料の能力を何倍も上回る。

好ましくは粒子の形態でも使用される上述の活性材料の中でも、シリコンが特に好ましい。本発明によれば、負電極が活性材料として２０重量％～９０重量％の割合のシリコンを含む電池が特に好ましい。

シリコン、アルミニウム、スズ及び／又はアンチモンのいくつかの化合物は、リチウムを可逆的に組み込み且つ放出することもできる。例えば、いくつかの好ましい実施形態では、シリコンは、負電極中に酸化物の形態で存在し得る。これらの実施形態では、負電極は、酸化ケイ素を２０重量％～９０重量％の範囲の量で含むことが好ましい場合がある。

本発明による電池の設計は、極めて大きい利点を可能にする。冒頭で言及したように、集電体の電気的接続が、冒頭で言及した別々の導体タブを介して行われる電極は、充電及び放電中、導体タブから離れたところよりも導体タブの直近でより大きい熱機械的応力を受ける。この違いは、活性材料としてシリコン、アルミニウム、スズ及び／又はアンチモンを含む負電極の場合に特に顕著である。

接触要素、特に接触プレートを介する集電体の電気的接続は、本発明による電池の比較的均一且つ効率的な熱散逸を可能にするだけでなく、充電及び放電中に生じる熱機械的負荷を巻線にわたって一様に分配する。驚くべきことに、これは、負電極中で非常に高い割合のシリコン、及び／又はスズ、及び／又はアンチモンを制御することを可能にする。割合が５０％を上回る場合、充電及び放電中、熱機械的負荷の結果として損傷が比較的稀に発生するか又は発生しない。シリコンの割合を例えばアノードにおいて上昇させることにより、電池のエネルギー密度を大幅に増加させることができる。

当業者は、スズ、アルミニウム、シリコン及びアンチモンがその最も純粋な形態において必ずしも金属である必要がないことを理解する。例えば、シリコン粒子は、微量の又はある割合の他の要素、特に（充電状態の関数としていずれの場合にも含有されるリチウムを除く）他の金属を例えば最大で４０重量％の割合、特に最大で１０重量％の割合で含むこともできる。従って、スズ、アルミニウム、シリコン及びアンチモンの合金を使用することもできる。

特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有する：
ａ．負電極材料は、負極活性材料として、リチウムの可逆的な取り込み及び放出が可能な炭素ベース粒子、例えば黒鉛炭素、特にシリコンとこれらの炭素ベース粒子との混合物を更に含む。
ｂ．リチウムをインターカレートすることが可能な炭素ベースの粒子は、電極材料中に５重量％～７５重量％の割合、特に１５重量％～４５重量％の割合で存在する。

更なる特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有する：
ａ．負電極材料は、電極結合剤及び／又は導電剤を含む。
ｂ．電極結合剤は、負電極材料中に１重量％～１５重量％の割合、特に１重量％～５重量％の割合で存在する。
ｃ．導電剤は、負電極材料中に０．１重量％～１５重量％の割合、特に１重量％～５重量％の割合で存在する。

直前の特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

活性材料は、好ましくは、電極結合剤のマトリックス中に埋め込まれ、マトリックス中の隣接する粒子は、好ましくは、互いに直接接触する。

導電剤は、電極の電気伝導率を上昇させる機能を有する。共通電極結合剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアクリレート又はカルボキシメチルセルロースを主成分とする。共通導電剤は、カーボンブラック及び金属粉末である。

本発明に関連して、正電極材料は、ＰＶＤＦ結合剤を含み、負電極材料は、ポリアクリレート結合剤、特にリチウムポリアクリル酸を含むことが特に好ましい。

正電極のための好適な活性材料は、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ＬｉＣｏＯ_２及びＬｉＦｅＰＯ_４を含む。更に、化学式ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（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）、化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４を有するリチウムマンガンスピネル（ＬＭＯ）又は化学式ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ２（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ナ（ＮＣＡ）が特によく適している。その誘導体、例えば化学式Ｌｉ_１．１１（Ｎｉ_０．４０Ｍｎ_０．３９Ｃｏ_０．１６Ａｌ_０．０５）_０．８９Ｏ_２を有するリチウムニッケルマンガンコバルトアルミナ（ＮＭＣＡ）若しくはＬｉ_１＋ｘＭ－Ｏ化合物及び／又はこれらの材料の混合物も使用することができる。

本発明による電池のアノードにおける高いシリコン含有量は、良好な電池バランスを実現するために、それに対応して大容量のカソードを必要とする。従って、ＮＭＣ、ＮＣＡ又はＮＭＣＡが特に好ましい。

特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｅ．の少なくとも１つを有する：
ａ．正電極材料は、活性材料として、リチウムを可逆的にインターカレート及び脱インターカレートすることが可能な少なくとも１つの金属酸化物化合物、好ましくは上記の化合物の１つ、特にＮＭＣ、ＮＣＡ又はＮＭＣＡを含む。
ｂ．少なくとも１つの酸化物化合物は、電極材料中に５０重量％～９９重量％の割合、特に８０重量％～９９重量％の割合で存在する。
ｃ．正電極材料も好ましくは電極結合剤及び／又は導電剤を含む。
ｄ．電極結合剤は、正電極材料中に０．５重量％～１５重量％の割合、特に好ましくは１重量％～１０重量％の割合、とりわけ１重量％～２重量％の割合で存在する。
ｅ．導電剤は、正電極材料中に０．１重量％～１５重量％の割合で含まれる。

直前の特徴ａ．～ｅ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

正電極及び負電極の両方について、電極材料に含まれる各成分の百分率は、合計すると１００重量％になることが好ましい。

大容量カソードは、２００～２５０ｍＡｈ／ｇの範囲のリチウムを可逆的に貯蔵することができる一方、シリコンの理論的容量は、約３５００ｍＡｈ／ｇである。これは、表面電荷が多い比較的厚いカソード及び表面電荷が少ない非常に薄いアノードをもたらす。シリコンなどの材料は、その非常に高い静電容量に起因して小さい電圧変化に強く反応するため、アノード集電体は、できるだけ均質にコーティングされなければならない。集電体のローディング及び／又は電極材料の緻密化における小さい違いでも、電極のバランス及び／又は安定性の強い局所的偏差につながり得る。

この理由から、好ましい実施形態では、本発明の電池は、以下の特徴ａ．を有する：
ａ．少なくとも１０ｃｍ^２の負電極の単位面積当たりの重量は、平均値から最大２％逸脱する。

平均値は、少なくとも１０回の測定結果の合計を、実施した測定の回数で割った商である。

更に、電池は、好ましくは、例えば有機溶剤（例えば、有機カーボネート又は環状エーテル、例えばＴＨＦ又はニトリルの混合物）中に溶解されたヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）などの少なくとも１つのリチウム塩に基づく電解液を含む。使用され得る他のリチウム塩は、リチウムテトラフルオロボレート（ＬｉＢＦ_４）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）及びリチウムビス（オキサレート）ボレート（ＬｉＢＯＢ）を含む。

特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｄ．の少なくとも１つを有する：
ａ．電池は、トラヒドロフラン（ＴＨＦ）及び２－メチルテトラヒドロフラン（ｍＴＨＦ）の混合物を含む電解液を含む。
ｂ．混合物中でのＴＨＦとｍＴＨＦとの体積比は、２：１～１：２の範囲であり、特に好ましくは１：１である。
ｃ．電池は、導電性塩としてＬｉＰＦ_６を含む電解液を含む。
ｄ．１～２．５Ｍの割合、特に１～１．５Ｍの割合の導電性塩が電解液に含まれる。

特に好ましくは、本発明による電池の電解液は、上記の特徴ａ．～ｄ．の全てによって特徴付けられる。

代替の特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｅ．の少なくとも１つを有する：
ａ．電池は、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合物を含む電解液を含む。
ｂ．混合物中でのＦＥＣとＥＭＣとの体積比は、１：７～５：７の範囲、特に好ましくは３：７である。
ｃ．電池は、導電性塩としてＬｉＰＦ_６を含む電解液を含む。
ｄ．導電度塩は、１．０～２．０Ｍ、特に１．５Ｍの濃度で電解液中に存在する。
ｅ．電解液は、ビニレンカーボネート（ＶＣ）を特に１～３重量％の割合で含む。

特に好ましくは、本発明による電池の電解液は、上記の特徴ａ．～ｅ．の全てによって特徴付けられる。

サイクル安定性を改善するために、本発明の電池のアノードとカソードとの静電容量の比率は、好ましくは、シリコンの潜在的な静電容量が完全には利用されないようにバランスが保たれる。

特に好ましくは、本発明による電池は、以下の特徴ａを有する：
ａ．本発明の電池のアノードとカソードとの間の静電容量は、動作中、負電極の電極材料の１グラム当たり７００～１５００ｍＡｈのみが可逆的に使用されるようにバランスが保たれる。
この手段により、体積変化を大幅に低減させることが可能になる。

負電極材料が、活性材料としてリチウムを可逆的に組み込み且つ放出することができる、シリコン、アルミニウム、スズ、アンチモン及びこれらの材料の化合物又は合金を含む群からの少なくとも１つの材料を含む、記載される実施形態の全ては、請求項１のｊ．から完全に独立に実現され得ることが強調されるべきである。従って、本発明は、請求項１の特徴ａ．～ｉ．を有する電池も含み、その場合、アノードは、活性材料としてシリコン、アルミニウム、スズ及び／又はアンチモンを２０重量％～９０重量％の割合で含む必要があるが、セパレータは、熱応力へのその耐性を改善する少なくとも１つの無機材料を必ずしも含む必要はない。

接触要素の好ましい実施形態
接触プレートを有する集電体の縁部を溶接する概念は、国際公開第２０１７／２１５９００Ａ１号パンフレット又は特開２００４－１１９３３０Ａ号公報から既に公知である。接触プレートの使用は、特に高い電流搬送容量及び低い内部抵抗を可能にする。従って、接触要素、特に接触プレートを集電体の縁部に電気的に接続する方法に関して、国際公開第２０１７／２１５９００Ａ１号パンフレット及び特開２００４－１１９３３０Ａ号公報の内容が完全に参照される。

最も単純な場合、接触要素は、巻かれた電極－セパレータアセンブリの端面上に平坦に載置されるように設計されたシートメタル部品である。これは、効果的な溶接を確実にするために重要である。

既に上述したように、接触要素は、好ましくは、接触プレートとして設計され、すなわちプレート状である。

いくつかの好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有する：
ａ．５０μｍ～６００μｍの範囲、好ましくは１５０～３５０μｍの範囲の厚さを有する金属プレートは、接触要素、特に接触プレートとして使用される。
ｂ．接触要素、特に接触プレートは、合金又は非合金のアルミニウム、チタン、ニッケル又は銅で構成されるが、必要に応じてステンレス鋼（例えば、タイプ１．４３０３若しくは１．４３０４）又はニッケルめっき鋼でも構成される。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスロット及び／又は少なくとも１つの穿孔を有する接触要素、特に接触プレートが使用され得る。これらは、溶接された接合部の生産中にプレートの変形を相殺する機能を有する。

以下でより詳細に説明するように、電極－セパレータアセンブリが位置するハウジングは、円筒状又はプリズム状であり得る。

ハウジングが円筒状である場合、ディスク形状、特に円形又は少なくともほぼ円形のディスク形状を有する接触要素、特に接触プレートが好ましくは使用される。そのとき、接触要素は、円形又は少なくともほぼ円形の外側ディスク縁部を有する。これに関連して、ほぼ円形のディスクは、特に少なくとも１つの切り出された弓形、好ましくは２～４個の切り出された弓形を有する、円の形状を有するディスクとして理解されるべきである。

ハウジングがプリズム状である場合、矩形の基本形を有する接触要素、特に接触プレートが好ましくは使用される。

より単純な場合、接触要素は、金属ストリップであり得るか、又は複数のストリップ形状セグメント、例えば星形構成を有し得る。特に好ましい実施形態では、アノード集電体と、それに溶接された接触要素、特にそれに溶接された接触プレートとは、両方とも同じ材料で構成される。これは、特に好ましくは、銅、ニッケル、チタン、ニッケルめっき鋼及びステンレス鋼を含む群から選択される。

更なる特に好ましい実施形態では、カソード集電体と、それに溶接された接触要素、特にそれに溶接された接触プレートとは、両方とも同じ材料で構成される。これは、特に好ましくは、合金又は非合金のアルミニウム、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。

上記のように、本発明による電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを有し、これに第１の長手方向縁部の一方が好ましくは長手方向に直接接触する。この結果、線形の接触ゾーンがもたらされ得る。

可能な更なる好ましい発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有する：
ａ．アノード集電体の第１の長手方向縁部は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートに好ましくは長手方向に直接接触し、この接触要素、特にこの接触プレートに溶接によって接続され、長手方向縁部と金属製接触要素、特に金属製接触プレートとの間に線形の接触ゾーンが存在する。
ｂ．カソード集電体の第１の長手方向縁部は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートに好ましくは長手方向に直接接触し、この接触要素、特にこの接触プレートに溶接によって接続され、長手方向縁部と金属製接触要素、特に金属製接触プレートとの間に線形の接触ゾーンが存在する。
ｃ．アノード集電体の第１の長手方向縁部及び／又はカソード集電体の第１の長手方向縁部は、１つ以上のセクションを含み、それらの各々は、その全長にわたって溶接シームを介してそれぞれの接触要素、特にそれぞれの接触プレートに連続的に接続される。

直前の特徴ａ．及びｂ．は、互いに独立に及び組み合わせての両方で実現され得る。しかしながら、好ましくは、特徴ａ．及びｂ．は、両方の場合に直前の特徴ｃ．と組み合わせて実現される。

接触要素を介して、集電体、従って関連する電極にも好ましくはその全長にわたって電気的に接触することが可能である。これにより、本発明による電池内での内部抵抗が著しく低減される。従って、記載される配置は、大電流の発生を良好に吸収することができる。内部抵抗が最小化されるため、高電流における熱損失が低減される。加えて、電極－セパレータアセンブリからの熱エネルギーの散逸が望まれる。

接触要素を長手方向縁部に接続することができるいくつかの方法がある。

接触要素は、少なくとも１つの溶接シームを介して線形の接触ゾーンに沿って長手方向縁部に接続され得る。従って、長手方向縁部は、１つ以上のセクションを含み得、それらの各々は、その全長にわたって溶接シームを介して接触要素、特に接触プレートに連続的に接続される。特に好ましくは、これらセクションは、５ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ、特に好ましくは２０ｍｍの最小長さを有する。

更なる可能な実施形態では、接触要素、特に接触プレートにその全長にわたって連続的に接続されるセクションは、それぞれの長手方向縁部の全長の少なくとも２５％、好ましくは少なくとも５０％、特に好ましくは少なくとも７５％にわたって延びる。

いくつかの好ましい実施形態では、長手方向縁部は、その全長に沿って接触要素、特に接触プレートに連続的に溶接される。

更なる可能な実施形態では、接触要素は、複数の溶接スポットを介してそれぞれの長手方向縁部に接続される。

電極－セパレータアセンブリが渦巻き状の巻線である場合、巻線の端子端面から突出する、アノード集電体及びカソード集電体の長手方向縁部も一般に渦巻き形状を有する。その場合、接触要素、特に接触プレートがそれぞれの長手方向縁部に溶接されるときに沿うライン状の接触ゾーンにも同じこと当てはまる。

ハウジングの好ましい実施形態
電極及びセパレータのアセンブリの製造では、一般に、反対の極性を有する集電体が一方の側から突出しないことを確実にするように注意される。なぜなら、これは、短絡の危険性を上昇させ得るからである。しかしながら、上述のアノード及びカソードの互い違いの配置では、反対の極性を有する集電体が巻線の反対側の端面から突出するため、短絡事故が最小限に抑えられる。

互い違いの配置から生じる集電体の突出部は、好ましくは、集電体の全長にわたって適切なダイバータを用いて集電体に接触することにより、本発明に従って利用され得る。本発明によれば、上述の接触要素は、ダイバータとして機能する。そのような電気的接触により、本発明による電池内での内部抵抗が著しく低減される。従って、記載される配置は、大電流の発生を非常に良好に吸収することができる。内部抵抗が最小化されるため、高電流における熱損失が低減される。加えて、巻かれた電極－セパレータアセンブリからの熱エネルギーの散逸が望まれる。高負荷下において、加熱は、局所的に発生せず、むしろ均一に分布する。

上述の要素に加えて、本発明によるリチウムイオン電池は、便宜上、２つ以上のハウジング部品から構成されるハウジングも含み、ハウジングは、好ましくは、巻線の形態の電極－セパレータアセンブリを気密及び／又は液密式に閉じ込める。

接触要素を使用する場合、接触要素をハウジング又はハウジングから外に導かれる導電体に電気的に接続することが一般に必要である。例えば、この目的のために、接触要素を前述のハウジング部品に直接又は導電体を介して接続することができる。

特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、ハウジングの一部が接触要素、特に接触プレートとして機能すること及び／又は接触要素、特に接触プレートが、電極－セパレータアセンブリを閉じ込めるハウジングの一部を形成することを特徴とする。

これらの実施形態は、特に有利である。一方で、これらの実施形態は、熱散逸に関して最適である。巻線中で発生する熱は、縁部、特に長手方向縁部を介してハウジングに直接散逸され得る。第２に、所与の外部寸法を有するハウジングの内部容積がこのようにしてほぼ最適に利用され得る。別個の接触要素の各々及び接触要素をハウジングに接続するための別個の導電体の各々は、ハウジング内で空間を必要とし、電池の重量に寄与する。このような別個の構成要素を排除することにより、この空間を活性材料のために利用することができる。従って、本発明による電池のエネルギー密度を更に増加させることができる。

第１の特に好ましい接触変形形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つ、特に好ましくは２つの特徴の組み合わせを常に有する：
ａ．ハウジングは、底部及び円周方向側壁及び開口部を有するカップ形状の第１のハウジング部品と、開口部を閉鎖する第２のハウジング部品とを含む。
ｂ．接触要素、特に接触プレートは、第１のハウジング部品の底部である。

好ましくは、ハウジングは、形状が円筒状又はプリズム状である。それに応じて、カップ形状の第１のハウジング部品は、好ましくは、円形又は矩形の断面を有し、第２のハウジング部品及び第１のハウジング部品の底部は、好ましくは、形状が円形又は矩形である。

電極－セパレータアセンブリが、２つの端子端面を有する巻線の形態である場合、ハウジングは、好ましくは、円筒状である。

ハウジングが円筒状である場合、ハウジングは、一般に、円筒状ハウジングシェル並びに円形の上部及び円形の底部を含み、それにより、本変形形態では、第１のハウジング部品は、ハウジングシェル及び円形の底部を含む一方、第２のハウジング部品は、円形の上部に対応する。円形の上部及び／又は円形の底部は、接触要素、特に接触プレートとして機能することができる。

ハウジングがプリズム状である場合、ハウジングは、一般に、いくつかの矩形の側壁並びに多角形、特に矩形の上部及び多角形、特に矩形の底部を含み、それにより、本変形形態では、第１のハウジング部品は、側壁及び多角形の底部を含む一方、第２のハウジング部品は、円形の多角形の上部に対応する。上部及び／又は底部は、接触要素、特に接触プレートとして機能することができる。

第１及び第２のハウジング部品は、好ましくは、導電性材料、特に金属材料で構成される。ハウジング部品は、例えば、互いに独立して、ニッケルめっきされた薄鋼板又は合金若しくは非合金アルミニウムで構成され得る。

第１の接触変形形態の好ましい更なる発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｅ．の少なくとも１つ、特に以下の特徴ａ．～ｅ．の組み合わせを有する：
ａ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、アノード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｂ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、カソード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｃ．接触要素の一方、特に接触プレートの一方は、第１のハウジング部品の底部である。
ｄ．接触要素の他方、特に接触プレートの他方は、導電体を介して第２のハウジング部品に接続される。
ｅ．電池は、第１及び第２のハウジング部品を互いに電気的に分離するシールを含む。

本実施形態では、電極－セパレータアセンブリを閉じ込めるために従来のハウジング部品を使用することができる。底部と電極－セパレータアセンブリとの間に配置される導電体にとって空間が無駄になることはない。底面では、別個の接触要素、特に別個の接触プレートは必要ない。ハウジングを閉鎖するために、電気絶縁シールは、第２のハウジング部品の縁部上に引き回すことができる。第２のハウジング部品及びシールを含むアセンブリは、第１のハウジング部品の開口部内に挿入され、例えば圧着工程によってそれに機械的に固定され得る。

第１の接触変形形態の特に好ましい実施形態では、第２のハウジング部品は、接触要素、特に接触プレートとして機能することができる。本実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴の少なくとも１つ、特に直前の特徴ａ．～ｅ．の組み合わせを常に有する。
ａ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、アノード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｂ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、カソード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｃ．接触要素の一方、特に接触プレートの一方は、第１のハウジング部品の底部である。
ｄ．接触要素の他方、特に接触プレートの他方は、第２のハウジング部品である。
ｅ．電池は、第１及び第２のハウジング部品を互いに電気的に分離する電気シールを含む。

本実施形態では、接触要素をハウジング部品に接続するために、電極－セパレータアセンブリのいずれの側にも導電体は必要ない。一方の側では、接触要素がハウジング部品の追加の機能を有し、他方の側では、ハウジングの一部が接触要素として機能する。ハウジングの内側の空間を最適に使用することができる。

第１の接触変形形態の更に好ましい更なる発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｅ．の少なくとも１つによって特徴付けられる：
ａ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、アノード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｂ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、カソード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｃ．接触要素の一方、特に接触プレートの一方は、第１のハウジング部品の底部である。
ｄ．第２のハウジング部品は、第１のハウジング部品の開口部内に溶接され、導電体がハウジングから外に導かれるときに通る極ブッシング、例えば電気絶縁体によって取り囲まれた極スタッドを含む。
ｅ．接触要素の他方、特に接触プレートの他方は、この導電体に電気的に接続される。

直前の特徴ａ．～ｅ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

本実施形態では、ハウジング部品は、溶接されて一緒になり、従って電気的に接続される。この理由から、前述の極ブッシングが必要である。

第２の好ましい接触変形形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つ、特に好ましくは２つの特徴の組み合わせを直接有する：
ａ．ハウジングは、２つの端子開口部を有する管状の第１のハウジング部品、開口部の一方を閉鎖する第２のハウジング部品及び開口部の他方を閉鎖する第３のハウジング部品を含む。
ｂ．接触要素、特に接触プレートは、第２のハウジング部品又は第３のハウジング部品である。

この接触変形形態でも、電池のハウジングは、好ましくは、円筒状又はプリズム状である。管状の第１のハウジング部品は、円形又は矩形の断面を有し、第２及び第３のハウジング部品は、好ましくは、円形又は矩形である。

ハウジングが円筒状である場合、第１のハウジング部品は、一般に、中空円筒である一方、第２及び第３のハウジング部品は、円形であり、接触要素、特に接触プレートとして、且つ同時に第１のハウジング部品をその端部で閉鎖することができる底部及び蓋として機能することができる。

ハウジングがプリズム状である場合、第１のハウジング部品は、一般に、共通縁部によって互いに接続された複数の矩形側壁を含む一方、第２及び第３のハウジング部品は、それぞれ多角形、特に矩形である。第２及び第３のハウジング部品は、接触要素、特に接触プレートとして機能することができる。

第１及び第２のハウジング部品は、好ましくは、導電性材料、特に金属材料で構成される。例えば、ハウジング部品は、ニッケルめっき鋼板、ステンレス鋼（例えば、タイプ１．４３０３若しくは１．４３０４）、銅、ニッケルめっき銅又は合金若しくは非合金アルミニウムで構成され得る。カソードに電気的に接続するハウジング部品がアルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、アノードに電気的に接続するハウジング部品が銅、又は銅合金、又はニッケルめっき銅から構成されることが好ましい場合がある。

本変形形態の主な利点は、ハウジングを形成するために、上流での形成及び／又はキャスト作業によって作製されなければならないカップ形状のハウジング部品を必要としないことである。代わりに、管状の第１のハウジング部品が出発点として機能する。

第２の変形形態の好ましい更なる発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｅ．の少なくとも１つ、特に以下の特徴ａ．～ｅ．の組み合わせを有する：
ａ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、アノード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｂ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、カソード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｃ．接触要素の一方、特に接触プレートの一方は、第１のハウジング部品の端子開口部の一方内に溶接され、第２のハウジング部品である。
ｄ．第３のハウジング部品は、第１のハウジング部品の端子開口部の他方内に溶接され、導電体がハウジングの外に導かれるときに通る極ブッシング、例えば電気絶縁体によって取り囲まれた極スタッドを含む。
ｅ．接触要素の他方、特に接触プレートの他方は、この導電体に電気的に接続される。

直前の特徴ａ．～ｅ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

第２の変形形態の更に好ましい発展形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｄ．の少なくとも１つを有する：
ａ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、アノード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｂ．電池は、金属製接触要素、特に金属製接触プレートを含み、接触要素により、カソード集電体の第１の長手方向縁部は、好ましくは、長手方向に直接接触し、この長手方向縁部は、溶接によって接触要素に接続される。
ｃ．接触要素の一方、特に接触プレートの一方は、第１のハウジング部品の端子開口部の一方内に溶接され、第２のハウジング部品である。
ｄ．接触要素の他方、特に接触プレートの他方は、第３のハウジング部品として第１のハウジング部品の端子開口部の他方を閉鎖し、シールによって第１のハウジング部品から絶縁される。

直前の特徴ａ．～ｄ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

両方の実施形態は、ハウジングの一方の側において、接触要素、特に接触プレートがハウジング部品として機能し、溶接によって第１のハウジング部品に接続されることによって特徴付けられる。他方の側では、接触要素、特に接触プレートがハウジング部品としても機能し得る。しかしながら、そのとき、接触要素は、第１のハウジング部品から電気的に絶縁されなければならない。代わりに、ここでは極ブッシングも同様に使用され得る。

本発明による電池の極ブッシングは、ハウジングと、ハウジングから外に導かれる導電体との間の電気的接触を防止する電気絶縁体を常に含む。電気絶縁体は、例えば、ガラス若しくはセラミック材料又はプラスチックであり得る。

電極－セパレータアセンブリは、好ましくは、円筒状巻線の形態である。電極をそのような巻線の形態で提供することは、円筒状ハウジングにおける空間の特に有利な利用を可能にする。従って、好ましい実施形態では、ハウジングも円筒状である。

他の好ましい実施形態では、電極－セパレータアセンブリは、好ましくは、プリズム状巻線の形態である。電極をそのような巻線の形態で提供することは、プリズム状ハウジングにおける空間の特に有利な利用を可能にする。従って、好ましい実施形態では、ハウジングもプリズム状である。

加えて、プリズム状ハウジングは、複数の電極－セパレータアセンブリのプリズム状積層体によって特に良好に充填され得る。この目的のため、電極－セパレータアセンブリは、特に好ましくは、実質的に矩形形状を有することができる。

ハウジング部品は、好ましくは、５０μｍ～６００μｍの範囲、好ましくは１５０～３５０μｍの範囲の厚さを有するシートメタル部品である。その結果、シートメタル部品は、好ましくは、合金又は非合金のアルミニウム、チタン、ニッケル又は銅、任意選択でまたステンレス鋼（例えば、タイプ１．４３０３若しくは１．４３０４）又はニッケルめっき鋼で構成される。

ハウジングの部品が接触要素、特に接触プレートとして機能し、及び／又は接触要素、特に接触プレートが、電極－セパレータアセンブリを閉じ込めるハウジングの部品、特に第１及び第２の接触変形形態を形成する、記載される実施形態の全ても請求項１の特徴ｊ．から完全に独立に実現され得ることが強調されるべきである。従って、本発明は、請求項１の特徴ａ．～ｉ．を有する電池も含み、その場合、ハウジングの部品が接触要素、特に接触プレートとして機能し、且つ／又は接触要素、特に接触プレートがハウジングの部品を形成するが、セパレータは、熱応力へのその耐性を改善する少なくとも１つの無機材料を必ずしも含む必要がない。

集電体の好ましい実施形態。
特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つによって特徴付けられる：
ａ．接触要素、特に接触プレートに溶接によって接続される、集電体のストリップ形状の主領域、好ましくは接触プレートに溶接によって接続される、集電体のストリップ形状の主領域は、複数のアパーチャを有する。
ｂ．主領域におけるアパーチャは、円形又は正方形の穴、特にパンチ穴又はドリル穴である。
ｃ．溶接によって接触要素、特に接触プレートに接続される集電体は、特に丸穴又は溝穴の穴開けによって主領域において穿孔される。

複数のアパーチャの結果、集電体の体積が減少し、更に重量も減少する。これは、より多くの活性材料を電池内に導入し、従って電池のエネルギー密度を大幅に増加させることを可能にする。このようにして、最大で二桁のパーセント範囲のエネルギー密度の増加が実現され得る。

いくつかの好ましい実施形態では、アパーチャは、レーザーによってストリップ形状の主領域に導入される。

原則として、アパーチャの幾何学的形状は、本発明にとって本質的ではない。重要なことは、アパーチャの挿入の結果、集電体の質量が減少し、アパーチャを活性材料で充填することができるため、より多くの空間が活性材料のために存在することである。

他方では、アパーチャを作製するとき、アパーチャの最大直径が大き過ぎないことを確実にすることが非常に有利であり得る。好ましくは、アパーチャは、それぞれの集電体上の電極材料の層の厚さの２倍以下であるべきである。

特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．によって特徴付けられる：
ａ．集電体、特に主領域おけるアパーチャは、１μｍ～３０００μｍの範囲の直径を有する。この好ましい範囲内では、１０μｍ～２０００μｍ、好ましくは１０μｍ～１０００μｍ、とりわけ５０μｍ～２５０μｍの範囲の直径が特に好ましい。

特に好ましくは、本発明による電池は、以下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有する：
ａ．溶接によって接触要素、特に接触プレートに接続される集電体は、主領域の少なくとも部分的セクションにおいて、同じ集電体の自由縁部ストリップよりも小さい単位面積当たりの重量を有する。
ｂ．接触要素、特に接触プレートに溶接によって接続される集電体は、自由縁部ストリップにおいて、アパーチャを有しないか又は主領域よりも少ない単位面積当たりのアパーチャを有する。
直前の特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

アノード及びカソード集電体の自由縁部ストリップは、第１の縁部又は第１の長手方向縁部に向かう主領域の境界を定める。好ましくは、アノード及びカソード集電体の両方は、それらの縁部の両方、特にそれらの長手方向縁部の両方に沿って自由縁部ストリップを含む。

アパーチャは、主領域を特徴付ける。換言すれば、主領域と自由縁部ストリップとの間の境界は、アパーチャがある領域と、アパーチャがない領域との間の移行部に対応する。

アパーチャは、好ましくは、主領域にわたって実質的に均等に分配される。

更なる特に好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有する：
ａ．主領域における集電体の単位面積当たりの重量は、自由縁部ストリップにおける集電体の単位面積当たりの重量と比較して５％～８０％低減される。
ｂ．集電体は、主領域において５％～８０％の範囲の穴エリアを有する。
ｃ．集電体は、主領域において２０Ｎ／ｍｍ^２～２５０Ｎ／ｍｍ^２の引張強度を有する。

多くの場合に自由断面と称される穴エリアは、ＩＳＯ ７８０６－１９８３に従って決定され得る。主領域における集電体の引張強度は、アパーチャのない集電体と比較して低減される。その決定は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７パート３に従って行うことができる。

アノード集電体及びカソード集電体は、アパーチャに関して同一であるか又は類似していることが好ましい。それぞれの達成可能なエネルギー密度の改善が加算される。好ましい実施形態では、本発明による電池は、以下の特徴ａ．～ｃ．の少なくとも１つを有する：
ａ．アノード集電体主領域及びカソード集電体主領域、好ましくはストリップ形状のアノード集電体主領域及びストリップ形状のカソード集電体主領域は、両方とも複数のアパーチャによって特徴付けられる。
ｂ．電池は、第１の接触要素又は接触プレートとして、第１の縁部又は長手方向縁部の一方の上に載置される接触要素、特に接触プレートを含み、第１の縁部又は長手方向縁部の他方の上に載置される第２の接触要素、特に第２の金属製接触プレートを更に含む。
ｃ．第２の接触要素、特に第２の接触プレートは、溶接によってこの他方の長手方向縁部に接続される。

直前の特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。しかしながら、特徴ｂ．及びｃ．は、特徴ａ．なしで組み合わせても実現され得る。

上記のアパーチャが設けられた集電体の好ましい実施形態は、アノード集電体及びカソード集電体に独立して適用可能である。

穿孔された集電体又は他に複数のアパーチャが設けられた集電体の使用は、リチウムイオン電池について依然として真剣に考慮されていない。なぜなら、そのような集電体に電気的に接触することは、非常に困難であるためである。冒頭で言及したように、集電体の電気的接続は、多くの場合、別個の導電体タブを介して実現される。しかしながら、工業的大量製造工程において、穿孔された集電体にこれらの導体タブを確実に溶接することは、容認可能なエラー率を伴うことなく実現することが困難である。

本発明によれば、この課題は、記載されるように、集電体の縁部を接触要素、特に接触プレートに溶接することによって解決される。本発明による概念は、別個の導体タブを完全に省くことを可能にし、従って材料の含有量が低く、且つアパーチャが設けられた集電体の使用を可能にする。特に、集電体の自由縁部ストリップがアパーチャを設けられない実施形態では、溶接は、極めて低い不良率で確実に実施され得る。

これは、集電体の縁部、とりわけ集電体の長手方向縁部が上述の支持体層を設けられ、記載されるようにセパレータが熱応力に対して改善される場合に特に当てはまる。

接触要素、特に接触プレートに溶接によって接続される、集電体の好ましくはストリップ形状の主領域が複数のアパーチャを有する、記載される実施形態の全ては、請求項１の特徴ｊ．から完全に独立に実現され得ることが強調されるべきである。従って、本発明は、請求項１の特徴ａ．～ｉ．を有する電池も含み、その場合、接触要素、特に接触プレートに溶接によって接続される、集電体の好ましくはストリップ形状の主領域は、複数のアパーチャを有するが、セパレータは、熱応力へのその耐性を改善する少なくとも１つの無機材料を必ずしも含む必要がない。

電池の他の好ましい実施形態
本発明によるリチウムイオン電池は、ボタン電池であり得る。ボタン電池は、形状が円筒状であり、その直径よりも小さい高さを有する。好ましくは、高さは、４ｍｍ～１５ｍｍの範囲である。ボタン電池は、５ｍｍ～２５ｍｍの範囲内の直径を有することが更に好ましい。ボタン電池は、例えば、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装置に電気エネルギーを供給するのに好適である。

本発明によるボタン電池の形態のリチウムイオン電池の公称容量は、一般に、最大で１５００ｍＡｈである。公称容量は、好ましくは、１００ｍＡｈ～１０００ｍＡｈの範囲、特に好ましくは１００～８００ｍＡｈの範囲である。

特に好ましくは、本発明のリチウムイオン電池は、円筒状円形電池である。円筒状円形電池は、その直径よりも大きい高さを有する。円筒状円形電池は、自動車セクター、電動自転車又は高エネルギー要件を有する他の用途に特に好適である。

好ましくは、円形電池として設計されるリチウムイオン電池の高さは、１５ｍｍ～１５０ｍｍの範囲である。円筒状円形電池の直径は、好ましくは、１０ｍｍ～６０ｍｍの範囲である。これらの範囲では、例えば、１８×６５（直径×高さ、ｍｍ単位）又は２１×７０（直径×高さ、ｍｍ単位）の形状ファクタが特に好ましい。これらの形状ファクタを有する円筒状円形電池は、自動車における電気駆動部に電力供給するのに特に好適である。

円筒状円形電池として設計される本発明によるリチウムイオン電池の公称容量は、好ましくは、最大で９００００ｍＡｈである。２１×７０の形状ファクタの場合、リチウムイオン電池としての一実施形態における電池は、好ましくは、１５００ｍＡｈ～７０００ｍＡｈの範囲、特に好ましくは３０００～５５００ｍＡｈの範囲の公称容量を有する。１８×６５の形状ファクタの場合、リチウムイオン電池としての一実施形態における電池は、好ましくは、１０００ｍＡｈ～５０００ｍＡｈの範囲、特に好ましくは２０００～４０００ｍＡｈの範囲の公称容量を有する。

欧州連合では、製造業者は、二次電池の公称容量に関する情報を提供するうえで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に関する情報は、ＩＥＣ／ＥＮ ６１９５１－１及びＩＥＣ／ＥＮ ６０６２２標準規格に従う測定値に基づかなければならず、二次ニッケル水素電池の公称容量に関する情報は、ＩＥＣ／ＥＮ ６１９５１－２標準規格に従う測定値に基づかなければならず、二次リチウム電池の公称容量に関する情報は、ＩＥＣ／ＥＮ ６１９６０標準規格に従う測定値に基づかなければならず、二次鉛蓄電池の公称容量に関する情報は、ＩＥＣ／ＥＮ ６１０５６－１標準規格に従う測定値に基づかなければならない。本出願における公称容量に関するいかなる情報も好ましくはこれらの標準規格に基づく。

本発明による電池が円筒状円形電池である実施形態では、アノード集電体、カソード集電体及びセパレータは、好ましくは、リボン形状であり、好ましくは以下の寸法を有する：
・０．５ｍ～２５ｍの範囲の長さ、
・３０ｍｍ～１４５ｍｍの範囲の幅。

これらの場合、第１の長手方向縁部に沿って延びる、電極材料が設けられない自由縁部ストリップは、好ましくは、５０００μｍ以下の幅を有する。

１８×６５の形状ファクタを有する円筒状円形電池の場合、集電体は、好ましくは、以下を有する：
・５６ｍｍ～６２ｍｍ、好ましくは６０ｍｍの幅、
・１．５ｍ以下の長さ。

２１×７０の形状ファクタを有する円筒状円形電池の場合、集電体は、好ましくは、以下を有する：
・５６ｍｍ～６８ｍｍ、好ましくは６５ｍｍの幅、及び
・２．５ｍ以下の長さ。

リチウムイオン電池の機能は、アノードとカソードとの間又は負電極と正電極との間のマイグレーションによって引き出された電流をバランスさせるための十分な可動リチウムイオン（可動リチウム）の利用可能性に基づく。本出願に関連して、可動リチウムについて、リチウムイオン電池の放電及び充電プロセスの過程において、蓄積及び放出プロセスのために電極中にリチウムが利用可能であるか又はこの目的のために活性化され得ることが理解されるべきである。リチウムイオン電池の放電及び充電プロセスの過程において、可動リチウムの損失が経時的に生じる。これらの損失は、様々な、通常、不可避の副反応の結果として生じる。可動リチウムの損失は、リチウムイオン電池の最初の充電及び放電サイクル中に既に生じている。この最初の充電及び放電サイクル中、負電極上の電気化学的活性成分の表面上に上層が一般に形成される。この上層は、固体電解質中間層（ＳＥＩ）と称され、一般に、主に電解液分解生成物及びこの層中で強固に結合された一定量のリチウムから構成される。

このプロセスに関連する可動リチウムの損失は、アノードが一定量のシリコンを有する電池において特に激しい。これらの損失を補償するために、好ましい実施形態における本発明による電池は、以下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有する：
ａ．電池は、正電極及び／又は負電極によって含まれないリチウム又はリチウム含有材料の貯蔵部を含み、これは、動作中、電池中の可動リチウムの損失を補償するために使用され得る。
ｂ．貯蔵部は、電池の電解液に接触する。
ｃ．電池は、導電体及び必要に応じて更に制御可能スイッチを有し、この制御可能スイッチを介して貯蔵部が正電極又は負電極に電気的に接続され得る。
直前の特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わされて実現されることが特に好ましい。

特に好ましくは、貯蔵部は、本発明による電池のハウジングの内側に配置され、導電体は、例えば、好適な極ブッシングを介してハウジングから外に導かれ、特にハウジングの外側に引き出すことができる電気的接触部まで至る。

電気的に接触可能なリチウム貯蔵部は、必要に応じて、電池の電極にリチウムを供給すること又は過剰なリチウムを電極から除去してリチウムめっきを防止することを可能にする。この目的のため、リチウム貯蔵部は、導電体を介してリチウムイオン電池の負電極又は正電極に接続され得る。必要に応じて、過剰なリチウムをリチウム貯蔵部に供給し、そこに堆積させることができる。これら用途のために、電池内のアノード及びカソードの個々の電位の別々の監視及び／又は例えばＤＶＡ（差動電圧分析）などの電気化学的分析を介した電池バランスの外部監視を可能にする手段が提供され得る。

導電体及び関連するリチウム貯蔵部は、正電極及び負電極並びに電池のあらゆる電気的に結合された構成要素から電気的に絶縁されなければならない。

リチウム貯蔵部のリチウム又はリチウム含有材料は、例えば、金属リチウム、リチウム金属酸化物、リチウム金属リン酸塩又は当業者によく知られる材料であり得る。

プリズムの実施形態
本発明は、プリズム状ハウジング内に閉じ込められた複数のアノードと、複数のカソードとの積層体を含むエネルギー貯蔵要素も含む。

従って、特に、本発明は、以下の特徴ａ．～ｋ．を有するエネルギー貯蔵要素も含む：
ａ．エネルギー貯蔵要素が複数のアノード及びカソードを含むこと、
ｂ．アノードがそれぞれアノード集電体及び負電極材料を含むこと、
ｃ．アノード集電体の各々が、
・負電極材料の層が設けられた主領域、及び
・負電極材料が設けられない、アノード集電体の縁部に沿って延びる自由縁部ストリップを有すること、
ｄ．カソードがカソード集電体及び正電極材料をそれぞれ含むこと、
ｅ．カソード集電体が、
・正電極材料の層が設けられた主領域、及び
・正電極材料が設けられない、カソード集電体の縁部に沿って延びる自由縁部ストリップ
をそれぞれ有すること、
ｆ．アノード及びカソードが積層され、積層体中のアノード及びカソードがセパレータによって分離されること、
ｇ．積層体がプリズム状ハウジング内に閉じ込められること、
ｈ．アノード集電体の自由縁部ストリップが積層体の一方の側から突出し、及びカソード集電体の自由縁部ストリップが積層体の別の側から突出すること、
ｉ．エネルギー貯蔵要素が、アノード集電体及び／又はカソード集電体の自由縁部ストリップに直接接触する接触要素を有すること、及び
ｊ．接触要素が溶接によってこの縁部ストリップに接続されること、並びに
追加の特徴的な特徴
ｋ．セパレータが、熱応力に対するその耐性を改善する少なくとも１つの無機材料を含むこと。

負電極材料の層、正電極材料の層及び集電体に関して、本発明によるリチウムイオン電池の場合のように、同じ好ましい発展形態が当てはまる。同じことは、エネルギー貯蔵要素が電解液を有する場合に電解液に当てはまり、特にセパレータ及び少なくとも１つの無機材料にも当てはまる。

好ましくは、エネルギー貯蔵要素は、以下の追加の特徴の少なくとも１つによって特徴付けられる：
ａ．セパレータは、少なくとも１つの無機材料を領域においてのみ含む。
ｂ．セパレータは、それぞれ縁部ストリップを有し、縁部ストリップでは、セパレータは、コーティング及び／又は粒子状充填剤材料として少なくとも１つの無機材料を含む。
ｃ．セパレータは、少なくとも１つの無機材料を含まない主領域を有する。

特に好ましくは、エネルギー貯蔵要素は、２つの接触要素を含み、その一方は、アノード集電体の自由縁部ストリップに直接接触し、その他方は、カソード集電体の自由縁部ストリップに直接接触し、接触要素及びそれに接触する縁部は、それぞれ溶接又ははんだ付けによって接続される。

いくつかの電池からなる従来の電極積層体の製造では、短絡の危険性を回避するために、反対極性を有する集電体に接続する阻止器が互いに突出できないことを確実にするように注意される。本発明によれば、アノード集電体の自由縁部ストリップは、積層体の一方の側から突出し、カソード集電体の自由縁部ストリップは、積層体の別の側から突出するため、反対極性の集電体の直接接触の結果として、本発明によるエネルギー貯蔵要素では、通常、短絡の危険性が存在しない。

接触要素は、エネルギー貯蔵要素の動作中、電極から引き出される電流のための中心的な導体として機能する。ここで、アノード集電体及びカソード集電体の自由縁部ストリップは、理想的には、それらの全長にわたって接触要素に接続され得る。そのような電気的接触は、本発明によるエネルギー貯蔵要素内での内部抵抗を著しく低減させる。従って、記載される配置は、大電流の発生を非常に良好に吸収することができる。内部抵抗が最小化されるため、高電流における熱損失が低減される。加えて、アセンブリからの熱エネルギーの散逸が望まれる。従って、高負荷下において、加熱は、局所化されず、むしろ均一に分布する。

いくつかの好ましい実施形態では、本発明によるエネルギー貯蔵要素は、以下の特徴ａ．及びｂ．の少なくとも１つを有する：
ａ．５０μｍ～６００μｍ、好ましくは１５０～３５０μｍの範囲の厚さを有する金属シートは、接触要素として使用される。
ｂ．接触要素、特に金属シートは、合金若しくは非合金のアルミニウム、チタン、ニッケル若しくは銅又はステンレス鋼（例えば、タイプ１．４３０３若しくは１．４３０４）若しくはニッケルめっき鋼で構成される。
好ましくは、直前に述べた特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わされて実現される。

接触要素、特に金属シートの形状及び寸法は、好ましくは、アセンブリの側部の形状及び寸法に適合し、そこから集電体の自由縁部ストリップである。好ましい実施形態では、接触要素は、形状が矩形である。従って、接触要素は、プリズム状の基本形状を有するハウジング内に組み込むことができる。

特に好ましい実施形態では、本発明によるエネルギー貯蔵要素は、以下の特徴の少なくとも１つによって特徴付けられる：
ａ．エネルギー貯蔵要素は、Ｌ字形プロファイルを有する少なくとも１つの接触要素を含む。
ｂ．エネルギー貯蔵要素は、Ｕ字形プロファイルを有する少なくとも１つの接触要素を含む。
ｃ．接触要素は、曲げられた取付け延長部を有する。
好ましくは、直前に述べた特徴ａ．及びｃ．又はｂ．及びｃ．は、組み合わされる。

Ｌ字形プロファイルを有する接触要素が使用される場合、それぞれの集電体の突出した縁部ストリップには、アセンブリの両側で接触され得る。この目的のため、当然のことながら、アセンブリの電極は、２つの縁部を含み、そこで、それらの集電体は、溶接又ははんだ付けのためにアクセス可能な自由縁部エリアを有することが最初に必要である。

接触要素がＵ字形プロファイルを有する場合、それぞれの集電体の突出縁部への接触は、アセンブリの３つの側部で生じることが一般に考えられる。曲げられた締結延長部が設けられる場合、その延長部は、接触要素自体がハウジングの部品でない場合、主に接触要素をエネルギー貯蔵要素のハウジングに締結することを意図する。更に、締結延長部は、Ｌ字形又はＵ字形プロファイルの一部であり得、例えば極スタッドを取り付けるためにも使用され得る。

アセンブリのより多くの側が接触要素を設けられるほど、エネルギー貯蔵要素の熱散逸特性がより良好である。

エネルギー貯蔵要素のプリズム状ハウジングは、好ましくは、アセンブリを気密及び／又は液密式に閉じ込める。プリズム状ハウジングは、好ましくは、例えば欧州特許第３１１７４７１Ｂ１号明細書で説明されるように、２つ以上の金属製ハウジング部品から形成される。ハウジング部品は、例えば、溶接によって組み立てられ得る。

ハウジングは、好ましくは、いくつかの矩形の側壁並びに多角形、特に矩形の底部及び多角形、特に矩形の上部を含む。特に、上部及び底部も接触要素、好ましくは接触プレートとして機能することができる。

本発明の更なる特徴及び本発明から生じる利点は、図面及び以下の図面の説明から知ることができる。後述の実施形態は、単に本発明を説明し、本発明のよりよい理解を提供する役割を果たし、決して限定的に理解されるべきではない。

本発明による一実施形態における集電体の上面図である。 図１に示す集電体の断面図である。 処理されて、巻線の形態の電極－セパレータアセンブリ内に入れられ得るアノードの上面図である。 図３に示すアノードの断面図である。 図３に示すアノードを使用して作製された電極－セパレータアセンブリの上面図である。 図５に示す電極－セパレータアセンブリの断面図である。 円筒状円形電池の形態の、本発明による電池の一実施形態の断面図である。 円筒状円形電池の形態の、本発明による電池の更なる実施形態の断面図である。 円筒状円形電池の形態の、本発明による電池の更なる実施形態の断面図である。 円筒状円形電池の形態の、本発明による電池の更なる実施形態の断面図である。 円筒状円形電池の形態の、本発明による電池の更なる実施形態の断面図である。 図１１に示す本発明による電池を製造する方法の図である。

図１及び図２は、本発明による電池において使用され得る集電体１１０の設計を示す。図２は、Ｓ_１に沿った断面図である。集電体１１０は、矩形の穴である複数のアパーチャ１１１を含む。領域１１０ａは、アパーチャ１１１によって特徴付けられるが、長手方向縁部１１０ｅに沿った領域１１０ｂにはアパーチャがない。従って、集電体１１０は、領域１１０ｂよりも領域１１０ａにおいて大幅に低い単位面積当たりの重量を有する。

図３及び図４は、図２及び図３に示される集電体１１０の両側に負電極材料１２３を適用することによって作製されるアノード１２０を示す。図４は、Ｓ_２に沿った断面図である。ここで、集電体１１０は、負電極材料１２３の層が設けられたストリップ形状の主領域１２２と、長手方向縁部１１０ｅに沿って延びる、電極材料１２３が設けられない自由縁部ストリップ１２１とを含む。更に、電極材料１２３は、アパーチャ１１１も充填する。

図５及び図６は、図３及び図４に示されるアノード１２０を使用して作製される電極－セパレータアセンブリ１０４を示す。電極－セパレータアセンブリは、加えて、カソード１１５並びにセパレータ１１８及び１１９を含む。図６は、Ｓ_３に沿った断面図である。カソード１１５は、アノード１２０と同じ集電体設計に基づいて構築される。好ましくは、アノード１２０及びカソード１３０の集電体１１０及び１１５は、それらのそれぞれの材料の選択においてのみ異なる。例えば、カソード１３０の集電体１１５は、正電極材料１２５の層が設けられたストリップ形状の主領域１１６と、長手方向縁部１１５ｅに沿って延びる、電極材料１２５が設けられない自由縁部ストリップ１１７とを含む。電極－セパレータアセンブリ１０４は、渦巻き状に巻くことにより、本発明の電池に含まれ得るような巻線に変変することができる。

いくつかの好ましい実施形態では、自由縁部ストリップ１１７及び１２１は、両側及び少なくともいくつかの領域において、電気絶縁支持材料、例えば酸化ケイ素又は酸化アルミニウムなどのセラミック材料でコーティングされる。

図７は、第１のハウジング部品１０１及び第２のハウジング部品１０２を含むハウジングを有する電池１００を示す。電極－セパレータアセンブリ１０４は、ハウジング内に閉じ込められる。ハウジングは、一般に、形状が円筒状であり、ハウジング部品１０１は、円形底部１０１ａ、中空円筒状シェル１０１ｂ及び底部１０１ａの反対側の円形開口部を有する。ハウジング部品１０２は、円形開口部を閉鎖する役割を果たし、円形の蓋として形成される。電極－セパレータアセンブリ１０４は、２つの端子端面を有する円筒状巻線の形態である。

プリズム状の実施形態の場合、エネルギー貯蔵要素を通した断面は、厳密に同じに見え得る。この場合、ハウジング部品１０１は、矩形底部１０１ａ、矩形の側壁１０１ｂ及び矩形断面並びに矩形開口部を有することになり、ハウジング部品１０２は、矩形開口部を閉鎖するための矩形の蓋として形成される。この場合、参照番号１０４は、円筒形状の電極－セパレータアセンブリではなく、複数の同一の電極－セパレータアセンブリの積層体を意味する。

アノード集電体１１０の自由縁部ストリップ１２１は、電極－セパレータアセンブリ１０４の一方の端面から突出し、カソード集電体１１５の自由縁部ストリップ１１７は、他方の端面から突出する。アノード集電体１１０の縁部１１０ｅは、その全長にわたってハウジング部品１０１の底部１０１ａに直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってその底部に接続される。カソード集電体１１５の縁部１１５ｅは、その全長にわたって接触プレート１０５に直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってその接触プレートに接続される。

接触プレート１０５は、その結果、導電体１０７を介してハウジング部品１０２に電気的に接続される。好ましくは、一方の側では導体１０７と接触プレート１０５との間に、他方の側では導体１０７とハウジング部品１０２との間にそれぞれ溶接された接続がある。

概要を改善するために、集電体１１０及び１１５を除いて、電極－セパレータアセンブリ１０４のいかなる他の構成要素（とりわけセパレータ及び電極材料）も示されていない。

ハウジング部品１０１及び１０２は、シール１０３によって互いに電気的に絶縁される。ハウジングは、例えば、フランジングによって閉鎖される。ハウジング部品１０１は、電池１００の陰極を形成し、ハウジング部品１０２は、陽極を形成する。

図８は、第１のハウジング部品１０１及び第２のハウジング部品１０２を含むハウジングを有する電池１００を示す。電極－セパレータアセンブリ１０４は、ハウジング内に閉じ込められる。ハウジングは、一般に、形状が円筒状であり、ハウジング部品１０１は、円形底部１０１ａ、中空円筒状シェル１０１ｂ及び底部１０１ａの反対側の円形開口部を有する。ハウジング部品１０２は、円形開口部を閉鎖する役割を果たし、円形の蓋として形成される。電極－セパレータアセンブリ１０４は、２つの端子端面を有する円筒状巻線の形態である。

プリズム状の実施形態の場合、エネルギー貯蔵要素を通した断面は、厳密に同じに見え得る。この場合、ハウジング部品１０１は、矩形底部１０１ａ、矩形の側壁１０１ｂ及び矩形断面並びに矩形開口部を有することになり、ハウジング部品１０２は、矩形開口部を閉鎖するための矩形の蓋として形成される。この場合、参照番号１０４は、円筒形状の電極－セパレータアセンブリではなく、複数の同一の電極－セパレータアセンブリの積層体を意味する。

アノード集電体１１０の自由縁部ストリップ１２１は、電極－セパレータアセンブリ１０４の一方の端面から突出し、カソード集電体１１５の自由縁部ストリップ１１７は、他方の端面から突出する。アノード集電体１１０の縁部１１０ｅは、その全長にわたってハウジング部品１０１の底部１０１ａに直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってその底部に接続される。カソード集電体１１５の縁部１１５ｅは、その全長にわたって接触プレート１０５に直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってその接触プレートに接続される。

接触プレート１０５は、金属製極スタッド１０８に直接接続、好ましくは溶接される。極スタッドは、ハウジング部品１０２内のアパーチャを通してハウジングから外に導かれ、電気絶縁体１０６によってハウジング部品１０２から絶縁される。極スタッド１０８及び電気絶縁体１０６は、一緒に極ブッシングを形成する。

概要を改善するために、ここでも、集電体１１０及び１１５を除いて、電極－セパレータアセンブリ１０４のいかなる他の構成要素（特にセパレータ及び電極材料）も示されていない。

底部１０１ａには、穴１０９があり、この穴は、例えば、はんだ付け、溶接又は接合によって閉鎖され、例えばハウジング内に電解液を導入するために使用され得る。代わりに、同じ目的のために穴をハウジング部品１０２内に作製することが可能である。

ハウジング部品１０２は、ハウジング部品１０１の円形開口部内に溶接される。従って、ハウジング部品１０１及び１０２は、同じ極性を有し、電池１００の陰極を形成する。極スタッド１０８は、電池１００の陽極を形成する。

図９は、第１のハウジング部品１０１及び第２のハウジング部品１０２を含むハウジングを有する電池１００を示す。電極－セパレータアセンブリ１０４は、ハウジング内に閉じ込められる。ハウジングは、一般に、形状が円筒状であり、ハウジング部品１０１は、円形底部１０１ａ、中空円筒状シェル１０１ｂ及び底部１０１ａの反対側の円形開口部を有する。ハウジング部品１０２は、円形開口部を閉鎖する役割を果たし、円形の蓋として形成される。電極－セパレータアセンブリ１０４は、２つの端子端面を有する円筒状巻線の形態である。

プリズム状の実施形態の場合、エネルギー貯蔵要素を通した断面は、厳密に同じに見え得る。この場合、ハウジング部品１０１は、矩形底部１０１ａ、矩形の側壁１０１ｂ及び矩形断面並びに矩形開口部を有することになり、ハウジング部品１０２は、矩形開口部を閉鎖するための矩形の蓋として形成される。この場合、参照番号１０４は、円筒形状の電極－セパレータアセンブリではなく、複数の同一の電極－セパレータアセンブリの積層体を意味する。

アノード集電体１１０の自由縁部ストリップ１２１は、電極－セパレータアセンブリ１０４の一方の端面から突出し、カソード集電体１１５の自由縁部ストリップ１１７は、他方の端面から突出する。アノード集電体１１０の縁部１１０ｅは、その全長にわたってハウジング部品１０１の底部１０１ａに直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってその底部に接続される。カソード集電体１１５の縁部１１５ｅは、その全長にわたってハウジング部品１０２に直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってハウジング部品に接続される。

概要を改善するために、ここでも、集電体１１０及び１１５を除いて、電極－セパレータアセンブリ１０４のいかなる他の構成要素（特にセパレータ及び電極材料）も示されていない。

底部１０１ａには、例えば、はんだ付け、溶接又は接合によって閉鎖される穴１０９が見え、この穴は、例えば、ハウジング内に電解液を導入する役割を果たし得る。ハウジング部品１０２には、同じ目的に役立ち得る別の穴１０９が見える。好ましくは、この穴は、例えば、ハウジング部品１０２上に溶接され得る圧力調整弁１４１によって閉鎖される。

示される穴１０９は、一般に、両方が必要であるわけではない。従って、多くの場合、図９に示される電池１００は、２つの穴のうちの１つのみを有する。

ハウジング部品１０１及び１０２は、シール１０３によって互いに電気的に絶縁される。ハウジングは、例えば、フランジングによって閉鎖される。ハウジング部品１０１は、電池１００の陰極を形成し、ハウジング部品１０２は、陽極を形成する。

図１０は、第１のハウジング部品１０１、及び第２のハウジング部品１０２、及び第３のハウジング部品１５５を含むハウジングを有する電池１００を示す。電極－セパレータアセンブリ１０４は、ハウジング内に閉じ込められる。ハウジングは、全体として円筒形状を有し、ハウジング部品１０１は、ここで、２つの端面円形開口部を有する中空円筒として形成される。ハウジング部品１０２及び１５５は、円形開口部を閉鎖する役割を果たし、円形の蓋として形成される。電極－セパレータアセンブリ１０４は、２つの端子端面を有する円筒状巻線の形態である。

プリズム状の実施形態の場合、エネルギー貯蔵要素を通した断面は、厳密に同じに見え得る。この場合、ハウジング部品１０１は、矩形断面及び２つの矩形開口部を有することになり、ハウジング部品１０２及び１５５は、矩形開口部を閉鎖する矩形の蓋である。この場合、参照番号１０４は、円筒形の電極－セパレータアセンブリではなく、いくつかの同一の電極－セパレータアセンブリの積層体を意味する。

アノード集電体１１０の自由縁部ストリップ１２１は、電極－セパレータアセンブリ１０４の一方の端面から突出し、カソード集電体１１５の自由縁部ストリップ１１７は、他方の端面から突出する。アノード集電体１１０の縁部１１０ｅは、その全長にわたってハウジング部品１５５に直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってハウジング部品に接続される。従って、ハウジング部品１５５は、本発明の意味において接触プレートとして機能する。カソード集電体１１５の縁部１１５ｅは、その全長にわたって接触プレート１０５に直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってその接触プレートに接続される。

概要を改善するために、ここでも、集電体１１０及び１１５を除いて、電極－セパレータアセンブリ１０４のいかなる他の構成要素（特にセパレータ及び電極材料）も示されていない。

接触プレート１０５は、金属製極スタッド１０８に直接接続、好ましくは溶接される。極スタッドは、ハウジング部品１０２内のアパーチャを通してハウジングから外に導かれ、電気絶縁体１０６によってハウジング部品１０２から絶縁される。極スタッド１０８及び電気絶縁体１０６は、一緒に極ブッシングを形成する。

ハウジング部品１０２には、穴１０９があり、この穴は、例えば、はんだ付け、溶接又は接合によって閉鎖され、例えばハウジング内に電解液を導入するために使用され得る。代わりに、同じ目的のために穴をハウジング部品１５５内に作製することが可能である。

ハウジング部品１０２及び１５５は、ハウジング部品１０１の円形開口部内に溶接される。従って、ハウジング部品１０１、１０２及び１５５は、同じ極性を有し、電池１００の陰極を形成する。極スタッド１０８は、電池１００の陽極を形成する。

図１１は、第１のハウジング部品１０１及び第２のハウジング部品１０２を含むハウジングを有する電池１００を示す。電極－セパレータアセンブリ１０４は、ハウジング内に閉じ込められる。ハウジングは、一般に、形状が円筒状であり、ハウジング部品１０１は、円形底部１０１ａ、中空円筒状シェル１０１ｂ及び底部１０１ａの反対側の円形開口部を有する。ハウジング部品１０２は、円形開口部を閉鎖する役割を果たし、円形の蓋として形成される。電極－セパレータアセンブリ１０４は、２つの端子端面を有する円筒状巻線の形態である。

プリズム状の実施形態の場合、エネルギー貯蔵要素を通した断面は、厳密に同じに見え得る。この場合、ハウジング部品１０１は、矩形底部１０１ａ、矩形の側壁１０１ｂ及び矩形断面並びに矩形開口部を有することになり、ハウジング部品１０２は、矩形開口部を閉鎖するための矩形の蓋として形成される。この場合、参照番号１０４は、円筒形状の電極－セパレータアセンブリではなく、複数の同一の電極－セパレータアセンブリの積層体を意味する。

アノード集電体１１０の自由縁部ストリップ１２１は、電極－セパレータアセンブリ１０４の一方の端面から突出し、カソード集電体１１５の自由縁部ストリップ１１７は、他方の端面から突出する。アノード集電体１１０の縁部１１０ｅは、その全長にわたってハウジング部品１０１の底部１０１ａに直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってその底部に接続される。

カソード集電体１１５の縁部１１５ｅは、その全長にわたってハウジング部品１０２に直接接触し、少なくともいくつかのセクション、好ましくはその全長にわたって溶接によってハウジング部品に接続される。従って、ハウジング部品１０２は、ここでは、同時に接触プレートとして機能する。

アノード集電体１１０は、負電極材料１２３の層が設けられるが、電極材料１２３が設けられない、長手方向縁部１１０ｅに沿って延びる自由縁部ストリップ１２１を両側に有する。代わりに、自由縁部ストリップ１２１は、両側においてセラミック支持材料１６５でコーティングされる。

カソード集電体１１５は、負電極材料１２５の層が設けられるが、電極材料１２５が設けられない、長手方向縁部１１５ｅに沿って延びる自由縁部ストリップ１１７を両側に有する。代わりに、自由縁部ストリップ１１７は、両側においてセラミック支持材料１６５でコーティングされる。

好ましい実施形態では、例えば図１及び図２に示すように、集電体１１０及び１１５は、電極材料１２３及び１２５が設けられたエリアにおいて穿孔され得る。

電極－セパレータアセンブリ１０４は、セパレータ１１８及び１１９の長手方向縁部１１８ａ及び１１９ａ並びに１１８ｂ及び１１９ｂによって形成される２つの端面を有する。集電体１１０及び１１５の長手方向縁部は、これらの端面から突出する。対応する突出部は、ｄ１及びｄ２とラベル付けされる。

セパレータ１１８及び１１９は、セラミックコーティングを含む少なくとも１つの表面をそれぞれ有するか、又は熱応力に対するその耐性を改善するセラミック充填材料をそれぞれ含む。

ハウジング部品１０２内に穴１０９が見え、穴は、例えば、ハウジング内に電解液を導入するために使用され得る。穴は、例えば、溶接によってハウジング部品１０２に接続された圧力調整弁１４１によって閉鎖される。

ハウジング部品１０１及び１０２は、シール１０３によって互いに電気的に絶縁される。ハウジングは、フランジングによって閉鎖される。この目的のため、ハウジング部品の開口部縁部１０１ｃは、半径方向内向きに曲げられる。ハウジング部品１０１は、電池１００の陰極を形成し、ハウジング部品１０２は、陽極を形成する。

図１１に示す電池は、図１２に従って製造され得、個々のプロセスステップＡ～Ｉが後述される。最初に、電極－セパレータアセンブリ１０４が提供され、その上端面上において、接触プレートとして機能するハウジング部品１０２が配置される。ハウジング部品は、ステップＢにおいて、カソード集電体１１５の長手方向縁部１１５ｅに溶接される。ステップＣにおいて、ハウジング部品１０２の縁部に円周方向シール１０３が適用される。これを用いて、ステップＤにおいて、アノード集電体１１０の長手方向縁部１１０ｅがハウジング部品１０１の底部１０１ａに直接接触するまで、電極－セパレータアセンブリ１０４がハウジング部品１０１内に挿入される。ステップＥにおいて、長手方向縁部１１０ｅがハウジング部品１０１の底部１０１ａに溶接される。ステップＦにおいて、ハウジングは、フランジングによって閉鎖される。この目的のため、ハウジング部品１０１の開口部縁部１０１ｃは、半径方向内向きに曲げられる。ステップＧにおいて、ハウジングは、電解液で充填される。電解液は、計量されて、開口部１０９を通してハウジング内に入れられる。開口部１０９は、ステップＨ及びＩにおいて、ハウジング部品１０２上に溶接された圧力調整弁１４１によって閉鎖される。

例えば、電極－セパレータアセンブリ１０４は、９５重量％のＮＭＣＡ、２重量％の電極結合剤及び導電剤としての３重量％のカーボンブラックを含む正電極を含み得る。

いくつかの好ましい実施形態では、負電極は、例えば、導電剤として７０重量％のシリコン、２５重量％の黒鉛、２重量％の電極結合剤及び３重量％のカーボンブラックを含み得る。電解液は、２重量％のＶＣを有する、ＴＨＦ／ｍＴＨＦ（１：１）中のＬｉＰＦ_６の２Ｍ溶液又はＦＥＣ／ＥＭＣ（３：７）中のＬｉＰＦ_６の１．５Ｍ溶液であり得る。

多くの他の好ましい実施形態では、高割合の炭素ベース貯蔵材料と、１０重量％未満のシリコン／シリコン酸化物の含有量とを有するアノードが使用される。これらの場合、導電性塩が有機カーボネートの混合物中に溶解している従来の電解液が多くの場合に使用される。

Claims (11)

1. リチウムイオン電池（１００）であって、特徴
   ａ．前記電池が、アノード（１２０）／セパレータ（１１８）／カソード（１３０）の配列を有するリボン形状の電極－セパレータアセンブリ（１０４）を含むこと、
   ｂ．前記アノード（１２０）が、負電極材料（１２３）と、第１の長手方向縁部（１１０ｅ）及び第２の長手方向縁部並びに２つの端部を有するリボン形状のアノード集電体（１１０）とを含むこと、
   ｃ．前記アノード集電体（１１０）が、前記負電極材料（１２３）の層が設けられたストリップ形状の主領域（１２２）と、前記第１の長手方向縁部（１１０ｅ）に沿って延びる、前記電極材料（１２３）が設けられない自由縁部ストリップ（１２１）とを有すること、
   ｄ．前記カソード（１３０）が、正電極材料（１２５）と、第１の長手方向縁部（１１５ｅ）及び第２の長手方向縁部並びに２つの端部を有するリボン形状のカソード集電体（１１５）とを含むこと、
   ｅ．前記カソード集電体（１１５）が、正電極材料（１２５）の層が設けられたストリップ形状の主領域（１１６）と、前記第１の長手方向縁部（１１５ｅ）に沿って延びる、前記電極材料（１２５）が設けられない自由縁部ストリップ（１１７）とを有すること、
   ｆ．前記電極－セパレータアセンブリ（１０４）が、２つの端子端面を有する巻線の形態であること、
   ｇ．前記電極－セパレータアセンブリ（１０４）がハウジング内に閉じ込められること、
   ｈ．前記アノード（１２０）及び前記カソード（１３０）が前記電極－セパレータアセンブリ（１０４）内でオフセットされ、それにより、前記アノード集電体（１１０）の前記第１の長手方向縁部（１１０ｅ）が前記端子面の一方から突出し、及び前記カソード集電体（１１５）の前記第１の長手方向縁部（１１５ｅ）が前記端子面の他方から突出すること、
   ｉ．前記電池が、前記第１の長手方向縁部（１１０ｅ、１１５ｅ）の一方が直接接触する金属製接触要素（１０１ａ、１０２、１５５）を有すること、及び
   ｊ．前記接触要素（１０１ａ、１０２、１５５）が溶接によって前記長手方向縁部（１１０ｅ、１１５ｅ）に接続されること、並びに
   追加の特徴的な特徴
   ｋ．前記セパレータ（１１８）が、熱応力に対するその耐性を改善する少なくとも１つの無機材料を含むこと
   を有するリチウムイオン電池（１００）。
2. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記電極－セパレータアセンブリ（１０４）が第２のセパレータ（１１９）を追加的に含むこと、
   ｂ．前記セパレータ（１１８）及び前記セパレータ（１１９）が同一であること、
   ｃ．前記電極－セパレータアセンブリ（１０４）がアノード（１２０）／セパレータ（１１８）／カソード（１３０）／セパレータ（１１９）の配列又はセパレータ（１１９）／アノード（１２０）／セパレータ（１１８）／カソード（１３０）の配列を有すること
   を有する、請求項１に記載の電池。
3. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）が、５μｍ～５０μｍの範囲、好ましくは７μｍ～１２μｍの範囲の厚さを有し、且つ第１及び第２の長手方向縁部並びに２つの端部を有するリボン形状のプラスチック基板であること、
   ｂ．前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）の前記長手方向縁部が前記電極－セパレータアセンブリ（１０４）の前記端面を形成すること
   を有する、請求項１又は２に記載の電池。
4. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記少なくとも１つの無機材料が粒子状充填剤材料として前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）に含有されること
   を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池。
5. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記少なくとも１つの無機材料が前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）の表面上のコーティングとして存在すること
   を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池。
6. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記少なくとも１つの無機材料が、電気絶縁材料であるか又は電気絶縁材料を含むこと、
   ｂ．前記少なくとも１つの無機材料が、セラミック材料、ガラスセラミック材料及びガラスからなる群から選択される少なくとも１つの材料であるか、又は、セラミック材料、ガラスセラミック材料及びガラスからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含むこと、
   ｃ．前記少なくとも１つの無機材料が、リチウムイオン伝導性セラミック材料であるか又はリチウムイオン伝導性セラミック材料を含むこと、
   ｄ．前記少なくとも１つの無機材料が、酸化物材料、特に金属酸化物であるか、又は、酸化物材料、特に金属酸化物を含むこと、
   ｅ．前記セラミック材料又は酸化物材料が、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン窒化アルミニウム（ＴｉＡｌＮ）、酸化ケイ素、特に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、又はチタン炭窒化物（ＴｉＣＮ）であること
   の少なくとも１つを有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池。
7. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）が前記少なくとも１つの無機材料を領域においてのみ含むこと、
   ｂ．前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）が前記第１の長手方向縁部及び／又は前記第２の長手方向縁部に沿って縁部ストリップを有し、前記縁部ストリップがコーティング及び／又は粒子状充填剤材料として前記少なくとも１つの無機材料を含むこと、
   ｃ．前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）がリボン形状の主領域を有し、前記主領域が前記少なくとも１つの無機材料を含まないこと
   の少なくとも１つを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池。
8. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記アノード集電体（１１０）の前記自由縁部ストリップ（１２１）及び／又は前記カソード集電体（１１５）の前記自由縁部ストリップ（１１７）が、前記それぞれの集電体上に配置される前記電極材料（１２３）又は（１２５）と異なる支持材料（１６５）でコーティングされること
   を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池。
9. 以下の追加の特徴：
   ａ．前記アノード集電体（１１０）の前記自由縁部ストリップ（１２１）及び／又は前記カソード集電体（１１５）の前記自由縁部ストリップ（１１７）が第１の領域及び第２の領域を含み、前記第１の領域が前記支持材料（１６５）でコーティングされる一方、前記第２の領域がコーティングされないこと、
   ｂ．前記第１のサブ領域及び前記第２のサブ領域がそれぞれライン又はストリップの形状を有し、且つ互いに平行に延在すること、
   ｃ．前記第１のサブ領域が、前記アノード集電体（１１０）又は前記カソード集電体（１１５）の前記ストリップ形状の主領域と、前記第２のサブ領域との間に配置されること
   の少なくとも１つを有する、請求項８に記載の電池。
10. 以下の追加の特徴：
    ａ．前記アノード集電体（１１０）の前記自由縁部ストリップ（１２１）及び／又は前記カソード集電体（１１５）の前記自由縁部ストリップ（１１７）が前記第１の長手方向縁部（１１０ｅ）まで前記支持材料（１６５）でコーティングされること
    を有する、請求項８に記載の電池。
11. 以下の追加の特徴：
    ａ．前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）が前記少なくとも１つの無機材料を領域においてのみ含むこと、
    ｂ．前記セパレータ（１１８）及び／又は前記セパレータ（１１９）が、前記支持材料と、前記電極－セパレータアセンブリ（１０４）における前記それぞれの隣接する電極材料との間の境界を覆う領域において前記少なくとも１つの無機材料を含むこと
    の少なくとも１つを有する、請求項８～１０のいずれか一項に記載の電池。

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