TW201924118A - 電極總成、蓄電池組、及製造方法 - Google Patents

電極總成、蓄電池組、及製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供蓄電池組及其製造方法。可提供包含一單元電池中之電極層與反電極層之間的一偏移的一蓄電池組。蓄電池組可藉由一方法製備，該方法包括：自負電極片材移除一負電極子單元群，該負電極片材包含一負電極片材邊沿及在該負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區；自一隔板片材移除一隔板層子單元群；及自一正電極片材移除一正電極子單元群，該正電極片材包含一正電極邊沿及在該正電極片材邊沿內部的至少一個正電極片材弱化區；及在一堆疊方向上堆疊該負電極子單元群、該隔板層子單元群及該正電極子單元群之部件以形成單元電池之一堆疊群。

Description

電極總成、蓄電池組、及製造方法
本發明大體上係關於製造供用於能量儲存器件之電極總成的方法，且係關於具有根據本文中之方法製造之電極總成的能量儲存器件。
搖椅或嵌入蓄電池組為一種類型的能量儲存器件，其中載體離子，諸如鋰、鈉、鉀、鈣或鎂離子經由電解質在正電極與負電極之間移動。蓄電池組可包含已經電耦合以形成電池組之單一電池組單元或兩個或更多個電池組單元，其中各電池組單元包含正電極、負電極、微孔隔板及電解質。
在搖椅電池組單元中，正電極及負電極皆包含其中嵌入且離開載體離子之材料。當電池放電時，載體離子自負電極離開且嵌入正電極中。當電池充電時，發生相反程序：載體離子自正極離開且嵌入負電極中。
當載體離子在電極之間移動時，持續性挑戰中之一者在於以下事實：當電池組重複充電及放電時，電極往往會膨脹及收縮。在循環期間，對於電池組之可靠性及循環壽命而言，膨脹及收縮往往為成問題的，因為當電極膨脹時，發生電短路及電池組故障。可能出現的又一問題在於：例如由製造、使用或運輸期間對電池組的實體或機械應力引起的電極對準失配可導致電池組的短路及故障。
因此，仍需要控制電極在電池組循環期間的膨脹及收縮以改良電池組之可靠性及循環壽命。亦需要控制電極對準，以及改良電池組之機械穩定性而不過度增大電池組佔據面積之結構。
此外，仍需要製造此類電池組之可靠及有效方式。亦即，需要用於為具有電極總成之電池組提供謹慎地受控制對準及電極總成在電池組之循環期間之受控制膨脹的有效製造方法。
因此，簡單來說，本發明之一個態樣係關於一種用於在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體及電極總成、載體離子、及用於自電池組殼體內之電極總成收集電流的電極及反電極母線，其中：
(a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ，
(b)該電極總成進一步包含一電極結構群、一電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的一隔板群、一反電極結構群、一反電極集電器群，及一單元電池群，其中
(i)該電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以一交替序列配置，
(ii)該電極結構群之各部件包含一電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在豎直方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，及對應於如在縱向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，且該反電極結構群之各部件包含一反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在豎直方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ，及對應於如在縱向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ，
(iii)各單元電池包含該電極集電器群之該電極集電器之一第一部件的一單元電池部分、該電極群之一個部件之一第一電極活性材料層、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該反電極群之一個部件之一第一反電極活性材料層，及該反電極集電器群之該反電極集電器之一第一部件的一單元電池部分，其中(aa)該第一電極活性材料層接近該隔板之一第一側，且該第一反電極材料層接近該隔板之一相對第二側，及(bb)該隔板使該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層之間交換，(cc)該電極集電器群之該第一部件在橫向方向上至少部分地沿該電極活性材料層之該長度LE 延伸，且包含延伸經過各此類單元電池之該反電極活性材料層之該第一橫向末端表面的一電極集電器末端，及(dd)該反電極集電器在橫向方向上至少部分地沿該反電極活性材料層之該長度LC 延伸，且包含在橫向方向上延伸經過各此類單元電池之該電極活性材料層之該第二橫向末端表面的一反電極集電器末端，及
(c) (i)該電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該電極集電器群，且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該等反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該電極母線之該導電區段相對於該等電極集電器末端經配置，使得該等電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測，及
(c) (ii)該反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該反電極集電器群，且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該等電極活性材料層之該等第二橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該反電極母線之該導電區段相對於該等反電極集電器末端經配置，使得該等反電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測。
本發明之另一態樣係關於一種用於在一充電與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體、一電極總成，及該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中
(a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ，
(b)該電極總成進一步包含一電極結構群、一電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的一隔板群、一反電極結構群、一反電極集電器群，及一單元電池群，其中
(i)該電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以一交替序列配置，
(ii)該電極結構群之各部件包含一電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在豎直方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，及對應於如在縱向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，且該反電極結構群之各部件包含一反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在豎直方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ，及對應於如在縱向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ，
(iii)各單元電池包含該電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該電極群之一個部件之一第一電極活性材料層、該反電極集電器群之第一部件的一單元電池部分，及該反電極群之一個部件的一第一反電極活性材料層，其中(aa)該第一電極活性材料層接近該隔板之一第一側，且該第一反電極材料層接近該隔板之一相對第二側，及(bb)該隔板使該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內，
a.該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該高度HE 描出一第一橫向末端表面曲線ETP1 ，該反電極之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第一橫向末端表面曲線CETP1 ，其中對於該反電極活性材料層之該高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之該等曲線ETP1 與CETP1 之間的一分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面之間，該反電極活性材料層之該第一橫向末端表面相對於該電極活性材料層之該第一橫向末端表面向內安置，
b.該電極及反電極活性材料層之該等第二橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之高度HE 描出一第二橫向末端表面曲線ETP2 ，該反電極之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第二橫向末端表面曲線CETP2 ，其中對於該反電極活性材料層之該高度Hc 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之該等曲線ETP2 與CETP2 之間的一分離距離SX2 之絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第二橫向末端表面之間，該反電極活性材料層之該第二橫向末端表面相對於該電極活性材料層之該第二橫向末端表面向內安置，
c.該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第一豎直末端表面曲線EVP1 ，該反電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於該第一反電極活性材料層之該長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之該等曲線EVP1 與CEVP1 之間的一分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面之間，該反電極活性材料層之該第一豎直末端表面相對於該電極活性材料層之該第一豎直末端表面向內安置，
d.該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第二豎直末端表面曲線EVP2 ，該反電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於該反電極活性材料層之該長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之該等曲線EVP2 與CEVP2 之間的一分離距離SZ2 之絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面之間，該反電極活性材料層之該第二豎直末端表面相對於該電極活性材料層之該第二豎直末端表面向內安置，
(c)該電極限制組包含一一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，其中該一級限制系統限制該電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經該蓄電池組20次連續循環，該電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
本發明之又一態樣係關於一種用於在一充電與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體、一電極總成，及該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中
(a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ，
(b)該電極總成進一步包含一電極結構群、一電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的一隔板群、一反電極結構群、一反電極集電器群、一載體離子絕緣材料層，及一單元電池群，其中
(i)該群之各電極集電器與該群之各反電極活性材料層電隔離，且該群之各反電極集電器與該群之各電極活性材料層電隔離，
(ii)該電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以一交替序列配置，
(iii)該電極結構群之各部件包含一電極活性材料之一層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在縱向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，及對應於如在豎直方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，且該反電極結構群之各部件包含一反電極活性材料之一層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在縱向方向上在該反電極活性材料層之第一及第二相對縱向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ，及對應於如在豎直方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ，
(iv)各單元電池包含該電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該電極群之一個部件之一第一電極活性材料層、該反電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分，及該反電極群之一個部件的一第一反電極活性材料層，其中(aa)該第一電極活性材料層接近該隔板之一第一側，且該第一反電極材料層接近該隔板之一相對第二側，及(bb)該隔板使該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內，
a.該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該高度HE 描出一第一橫向末端表面曲線ETP1 ，該反電極之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第一橫向末端表面曲線CETP1 ，且其中一分離距離之一絕對值|SX1 |為如在橫向方向上在該等曲線ETP1 與CETP1 之間所量測的距離
b.該電極及反電極活性材料層之該等第二橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之高度HE 描出一第二橫向末端表面曲線ETP2 ，該反電極之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第二橫向末端表面曲線CETP2 ，且其中一分離距離之一絕對值|SX2 |為如在橫向方向上在該等曲線ETP2 與CETP2 之間所量測的距離，
c.該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第一豎直末端表面曲線EVP1 ，該反電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，且其中一分離距離之一絕對值|SZ1 |為如在橫向方向上在該等曲線EVP1 與CEVP1 之間所量測的距離，
d.該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第二豎直末端表面曲線EVP2 ，該反電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，且其中一分離距離之一絕對值|SZ2 |為如在橫向方向上在該等曲線EVP2 與CEVP2 之間所量測的距離，
e.該載體離子絕緣材料層具有在該電池組循環期間不超過該隔板對載體離子之離子傳導率之10%的一載體離子離子傳導率，且使該電極集電器層之一表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)該電極活性材料層之該第一橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX1 |之總和；及/或(ii)該電極活性材料層之第二橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX2 |之總和；及/或(iii)該電極活性材料層之該第一豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ1 |之總和；(iv)該電極活性材料層之該第二豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ2 |之總和。
一種用於製造一電極總成之方法，該電極總成包含用於經組態以在一充電與一放電狀態之間循環的一蓄電池組之一限制，該方法包含：
形成一片材結構；
將該片材結構切割成片件；
堆疊該等片件；及
將一限制組應用於該等經堆疊片件，其中該片材結構包含一單元電池及一單元電池之一組件中的至少一者，
其中該等片件包含一電極活性材料層、一電極集電器、一反電極活性材料層、一反電極集電器，及一隔板，
其中該電極限制組包含一一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，
其中該一級限制系統限制該電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經該蓄電池組20次連續循環，該電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，及
其中該第一及第二一級生長限制中之一或多者附接至該電極活性材料層、電極集電器、反電極活性材料層、反電極集電器及隔板中的至少一者。
本發明之另一態樣係關於一種用於製造一電極總成之方法，該方法包含：自一負電極片材移除負一電極子單元群，該負電極片材包含一負電極片材邊沿及在該負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區，該至少一個負電極片材弱化區將該負電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該負電極片材內，該負電極子單元群之每一部件之該負電極子單元具有一負電極子單元質心，
自一隔板片材移除一隔板層子單元群，該隔板片材包含一隔板片材邊沿及在該隔板片材邊沿內部之至少一個隔板片材弱化區，該至少一個隔板片材弱化區至少部分地限定該隔板層子單元群之一邊界，該隔板層子單元群之每一部件具有相對表面，
自一正電極片材移除一正電極子單元群，該正電極片材包含一正電極邊沿及在該正電極片材邊沿內部之至少一個正電極片材弱化區，該至少一個正電極片材弱化區將該正電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該正電極片材內，該正電極子單元群之每一部件之該正電極子單元具有一正電極子單元質心，
在一堆疊方向上堆疊該負電極子單元群、該隔板層子單元群及該正電極子單元群之部件以形成單元電池之一堆疊群，該堆疊群中之每一單元電池至少包含該負電極子單元之一單元電池部分、該隔板層子單元群之一堆疊部件的隔板層，及該正電極子單元之一單元電池部分，其中(i)該負電極子單元及正電極子單元面向此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層的相對表面，及(ii)此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元的部分與該正電極子單元的部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元與正電極子單元之間的載體離子之一交換。
根據另一態樣，提供一種具有一電極總成之能量儲存器件，該電極總成包含呈一堆疊配置之一負電極子單元、一隔板層及一正電極子單元，該電極總成包含：
一電極堆疊，其包含在一堆疊方向上堆疊之一負電極子單元群及一正電極子單元群，該堆疊負電極子單元中之每一者在與該堆疊方向正交之一橫向方向上具有該負電極子單元之一長度L，且在與至橫向方向及該堆疊方向兩者正交之一方向上具有該負電極子單元之高度H，其中(i)該負電極子單元群之每一部件包含沿該橫向方向間隔開之一第一組兩個相對末端表面，(ii)該正電極子單元群之每一部件包含沿該橫向方向間隔開之一第二組兩個相對末端表面，
其中該負電極子組及/或正電極子單元之該等相對末端表面中的至少一者包含圍繞該負電極子組及正電極子單元中之一或多者之該等相對末端表面的區，歸因於該負電極子單元及/或正電極子單元之橫截面的延伸及窄化，該等區展現以該橫向方向定向之塑性變形及斷裂。
本發明之另一態樣係關於一種用於在一充電與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體、一電極總成，及該電池組殼體內之鋰離子，及一電極限制組，其中
(a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ，其中該最大長度LEA 及該最大寬度WEA 與該最大高度HEA 之一比率為至少2:1
(b)該電極總成包含在平行於縱向軸線之一堆疊方向上堆疊於該電極總成內之一系列層，其中該等經堆疊系列層包含一負電極活性材料層群、一負電極集電器層群、一隔板材料層群、一正電極活性材料層群，及一正電極集電器材料層群，其中
(i)該負電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在該負電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該負電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在豎直方向上在該負電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該負電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，及對應於如在縱向方向上在該負電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該負電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，其中LE 與HE 及WE 之一比率為至少5:1；
(ii)該正電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在該正電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該正電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在豎直方向上在該正電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該正電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ，及對應於如在縱向方向上在該正電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該正電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ，其中LC 與HC 及WC 之一比率為至少5:1
(iii)該負電極活性材料層群之部件包含具有至少60 wt%負電極活性材料、低於20 wt%導電助劑之一顆粒材料及黏結劑材料，且其中該負電極活性材料包含一含矽材料，
(c)該電極限制組包含一一級限制系統及一次級限制系統，其中
(i)該一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制以至少部分地限制該電極總成在縱向方向上之生長，及
(ii)該次級限制系統包含在一第二方向上分隔開且藉由該等經堆疊系列層之部件連接之第一及第二次級生長限制，其中在該蓄電池組循環後該次級限制系統至少部分地限制該電極總成在該第二方向上之生長，該第二方向與縱向方向正交，及
(iii)該一級限制系統在堆疊方向上在該電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在該電極總成上維持之壓力的壓力，及
(d)該電極總成包含一單元電池群，其中各單元電池包含該電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該電極活性材料層群之一第一部件、該反電極集電器群之第一部件的一單元電池部分及該反電極至活性材料層群之一第一部件，其中(aa)該電極活性材料層群之該第一部件接近該隔板之一第一側且該反電極材料層群之該第一部件接近該隔板之一相對第二側，(bb)該隔板使該電極活性材料層群之該第一部件與該反電極活性材料層群之該第一部件電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該電極活性材料層群之該第一部件與該反電極活性材料層群之該第一部件之間交換，及(cc)在每一單元電池內，
a.該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第一豎直末端表面曲線EVP1 ，該反電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於該第一反電極活性材料層之該長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之該等曲線EVP1 與CEVP1 之間的一分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面之間，該反電極活性材料層之該第一豎直末端表面相對於該電極活性材料層之該第一豎直末端表面向內安置，
b.該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第二豎直末端表面曲線EVP2 ，該反電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於該反電極活性材料層之該長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之該等曲線EVP2 與CEVP2 之間的一分離距離SZ2 之絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面之間，該反電極活性材料層之該第二豎直末端表面相對於該電極活性材料層之該第二豎直末端表面向內安置。
本發明之另一態樣係關於一種用於在一充電與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體、一電極總成，及該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中
(a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ，其中該最大長度LEA 及該最大寬度WEA 大於該最大高度HEA ，
(b)該電極總成包含在平行於縱向軸線之一堆疊方向上堆疊於該電極總成內之一系列層，其中該等經堆疊系列層包含一負電極活性材料層群、一負電極集電器層群、一隔板材料層群、一正電極活性材料層群，及一正電極集電器材料層群，其中
(i)該負電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在該負電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該負電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在豎直方向上在該負電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該負電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，及對應於如在縱向方向上在該負電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該負電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，其中LE 與HE 及WE 之一比率為至少5:1；
(ii)該正電極材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在該正電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該正電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在豎直方向上在該正電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該正電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ，及對應於如在縱向方向上在該正電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該正電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ，其中LC 與HC 及WC 之一比率為至少5:1
(iii)該負電極活性材料層群之部件包含具有至少60 wt%負電極活性材料、低於20 wt%導電助劑之一顆粒材料，及黏結劑材料，
(c)該電極限制組包含一一級限制系統及一次級限制系統，其中
(i)該一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制以至少部分地限制該電極總成在縱向方向上之生長，及
(ii)該次級限制系統包含在一第二方向上分隔開且藉由該等經堆疊系列層之部件連接之第一及第二次級生長限制，其中在該蓄電池組循環後該次級限制系統至少部分地限制該電極總成在該第二方向上之生長，該第二方向與縱向方向正交，及
(iii)該一級限制系統在堆疊方向上在該電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在該電極總成上維持之壓力的壓力，及
(d)該等經堆疊系列層包含具有在橫向方向上彼此間隔開之相對末端表面的層，其中歸因於該等層在該等相對末端表面處之延伸及窄化，該等層之複數個相對末端表面展現以橫向方向定向之塑性變形及斷裂。
本發明之另一態樣係關於一蓄電池組，其包含一殼體、一電極總成、該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中
該電極總成包含在一堆疊方向堆疊以形成堆疊群之一系列層，該堆疊群包含一負電極層群、一正電極層群、一隔板材料層群，及一單元電池群，其中
(i)每一單元電池包含該等負電極層之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板材料層群之一部件，及該等正電極層之一第一部件的一單元電池部分，其中該負電極層接近該隔板材料層之一第一側，且該正電極層接近該隔板材料層之一相對第二側，且該隔板使該負電極層與該正電極層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與該放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板材料層主要在該負電極層之該第一部件與該正電極層之該第一部件之間交換
該電極限制組包含一一級限制系統及一次級限制系統，其中
(i)該一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在該堆疊方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制以至少部分地限制該電極總成在該堆疊方向上之生長，及
(ii)該次級限制系統包含在一第二方向上分隔開且藉由包含該等負電極層之至少一部分的次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中該次級限制系統至少部分地限制該電極總成在該第二方向上之生長，該第二方向與該堆疊方向正交，及
(iii)該一級限制系統在該堆疊方向上在該電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於該堆疊方向之兩個方向中之每一者上在該電極總成上維持之壓力的一壓力，
每一單元電池包含該單元電池所定位之一電池體積，該電池體積由該負電極層之一中心線限定，該中心線包含位於與該堆疊方向正交之一平面中的一參考平面，且由面向該負電極層之該隔板材料層的一表面限定，以及由藉由該負電極層彼此連接之該第一及第二次級生長限制限定，
其中該電池體積包含鄰近該隔板表面之一第一區，及鄰近該中心線之一第二區，且其中該第一區包含至少10%該電池體積且具有大於85%之一空隙分率，且該第二區包含至少10%該電池體積且具有低於60%之一空隙分率。
本發明之又一個態樣係關於一種用於製造一電極總成之方法，該方法包含：
自一負電極片材移除一負電極子單元群，該負電極片材包含一負電極片材邊沿及在該負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區，該至少一個負電極片材弱化區將該負電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該負電極片材內，該負電極子單元群之每一部件之該負電極子單元具有一負電極子單元質心，
自一隔板片材移除一隔板層子單元群，該隔板片材包含一隔板片材邊沿及在該隔板片材邊沿內部之至少一個隔板片材弱化區，該至少一個隔板片材弱化區至少部分地限定該隔板層子單元群之一邊界，該隔板層子單元群之每一部件具有相對表面，
自一正電極片材移除一正電極子單元群，該正電極片材包含一正電極邊沿及在該正電極片材邊沿內部之至少一個正電極片材弱化區，該至少一個正電極片材弱化區將該正電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該正電極片材內，該正電極子單元群之每一部件之該正電極子單元具有一正電極子單元質心，及
在一堆疊方向上堆疊該負電極子單元群、該隔板層子單元群及該正電極子單元群之部件以形成單元電池之一堆疊群，該堆疊群中之每一單元電池至少包含該負電極子單元之一單元電池部分、該隔板層子單元群之一堆疊部件的隔板層，及該正電極子單元之一單元電池部分，其中(i)該負電極子單元及正電極子單元面向此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層的相對表面，及(ii)此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元的該部分與該正電極子單元的該部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元與該正電極子單元之間的載體離子之一交換，
將一電極限制組附著至單元電池之該堆疊群，該電極限制組包含一一級限制系統及一次級限制系統，其中
(i)該一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在該堆疊方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制以至少部分地限制該電極總成在該堆疊方向上之生長，及
(ii)該次級限制系統包含在一第二方向上分隔開且藉由包含該負電極子單元之至少一部分的次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中該次級限制系統至少部分地限制該電極總成在該第二方向上之生長，該第二方向與該堆疊方向正交，及
(iii)該一級限制系統在該堆疊方向上在該電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於該堆疊方向之兩個方向中之每一者上在該電極總成上維持之壓力的一壓力，
對於該單元電池群之每一部件，提供該單元電池中由該負子單元之一中心線限定的一電池體積，該中心線包含位於與堆疊方向正交之一平面中的一參考平面，且由面向該負電極子單元之該隔板材料子單元之一表面限定，以及由藉由該負電極子單元彼此連接之第一及第二次級生長限制限定，且
其中該電池體積包含鄰近該隔板子單元之該表面之一第一區，及鄰近該中心線之一第二區，且其中該第一區包含至少10%該電池體積且具有大於85%之一空隙分率，且該第二區包含至少10%該電池體積且具有低於60%之一空隙分率。
在以下描述及圖式中將部分地論述且部分地顯而易見本發明之其他態樣、特徵及實施例。
除非上下文另外清楚地指示，否則如本文所使用，「一(a/an)」及「該」(亦即，單數形式)指代複數個指示物。舉例而言，在一種情況下，提及「電極」包括單一電極及複數個類似電極兩者。
如本文所使用之「約」及「大約」係指加或減所陳述之值之10%、5%或1%。舉例而言，在一種情況下，約250 μm將包括225 μm至275 μm。擧其他實例而言，在一種情況下，約1,000 μm將包括900 μm至1,100 μm。除非另外指示，否則本說明書及申請專利範圍中所用之表示數量(例如量測值及其類似者)等之所有數字應理解為在所有情況中皆經術語「約」修飾。因此，除非有相反指示，否則在以下說明書及所附申請專利範圍中所闡述之數字參數為近似值。各數值參數應至少根據所報導之有效數位之數目且藉由應用一般捨位技術來解釋。
在蓄電池組的上下文中，如本文中所使用的「陽極」係指蓄電池組中之負電極。
如本文中所使用的「陽極活性」意指適用於蓄電池組之陽極的材料。
在蓄電池組的上下文中，如本文中所使用的「陰極」係指蓄電池組中之正電極。
如本文中所使用的「陰極活性」意指適用於蓄電池組之陰極的材料。
在蓄電池組之狀態之上下文中，如本文所使用之「充電狀態」係指蓄電池組充電至其額定容量之至少75%所處之狀態。舉例而言，電池組可充電至其額定容量之至少80%，其額定容量之至少90%，且甚至其額定容量之至少95%，諸如其額定容量之100%。
如本文所使用之「C速率」係指蓄電池組放電時速率之量度且定義為放電電流除以電池組在一小時內將遞送其標稱額定容量所處之理論電流汲取。舉例而言，1C之C速率指示使電池組在一小時內放電之放電電流，2C之速率指示使電池組在1/2小時內放電之放電電流，C/2之速率指示使電池組在2小時內放電之放電電流等。
在蓄電池組之狀態之上下文中，如本文所使用之「放電狀態」係指蓄電池組放電至小於其額定容量之25%所處之狀態。舉例而言，電池組可放電至小於其額定容量之20%，諸如小於其額定容量之10%，且甚至小於其額定容量之5%，諸如其額定容量之0%。
在蓄電池組在充電與放電狀態之間循環之上下文中，如本文所使用之「循環」係指使電池組充電及/或放電以使循環中之電池組自第一狀態(亦即，充電或放電狀態)移動至第二狀態(亦即，第一狀態之相對狀態) (亦即，充電狀態(若第一狀態為放電)，或放電狀態(若第一狀態為充電)，且隨後使電池組移動回到第一狀態以完成循環。舉例而言，蓄電池組在充電與放電狀態之間的單一循環可包括，當在充電循環中時，使電池組自放電狀態充電至充電狀態，且隨後放電回到放電狀態以完成循環。單一循環亦可包括，當在放電循環中時，電池組自充電狀態放電至放電狀態，且隨後充電回到充電狀態以完成循環。
如本文中關於電極總成、電極活性材料層及/或反電極活性材料層所提及之「斐瑞特直徑(Feret diameter)」定義為如在垂直於兩個平面之方向上所量測的限制結構(亦即電極總成電極活性材料層及/或反電極活性材料層)之兩個平行平面之間的距離。舉例而言，縱向方向上電極總成之斐瑞特直徑為如在縱向方向上在垂直於縱向方向之限制電極總成之兩個平行平面之間所量測的距離。作為另一實例，橫向方向上電極總成之斐瑞特直徑為如在橫向方向上在垂直於橫向方向之限制電極總成之兩個平行平面之間所量測的距離。作為又一實例，豎直方向上電極總成之斐瑞特直徑為如在豎直方向上在垂直於豎直方向之限制電極總成之兩個平行平面之間所量測的距離。作為另一實例，橫向方向上電極活性材料層之斐瑞特直徑為如在橫向方向上在垂直於橫向方向之限制電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。作為又一實例，豎直方向上電極活性材料層之斐瑞特直徑為如在豎直方向上在垂直於豎直方向之限制電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。作為另一實例，橫向方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑為如在橫向方向上在垂直於橫向方向之限制反電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。作為又一實例，豎直方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑為如在豎直方向上在垂直於豎直方向之限制反電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。
如本文所使用之「縱向軸線」、「橫向軸線」及「豎直軸線」係指彼此垂直的軸線(亦即，各自彼此正交)。舉例而言，如本文所使用之「縱向軸線」、「橫向軸線」及「豎直軸線」等效於用於界定三維態樣或定向之笛卡爾(Cartesian)座標系統。因而，本文中之本發明主題之元件描述不限於用於描述元件之三維定向的一或多個特定軸線。換言之，當提及本發明主題之三維態樣時，軸線可為可互換的。
如本文所使用之「縱向方向」、「橫向方向」及「豎直方向」係指彼此垂直方向(亦即，各自彼此正交)。舉例而言，如本文所使用之「縱向方向」、「橫向方向」及「豎直方向」可分別大體上平行於用於界定三維態樣或定向之笛卡爾座標系統之縱向軸線、橫向軸線及豎直軸線。
在蓄電池組在充電與放電狀態之間循環之上下文中，如本文所使用之「重複循環」係指自放電狀態至充電狀態，或自充電狀態至放電狀態循環超過一次。舉例而言，充電與放電狀態之間的重複循環可包括自放電至充電狀態循環至少2次，諸如自放電狀態充電至充電狀態，放電回到放電狀態，再次充電至充電狀態且最終放電回到放電狀態。作為又一實例，充電與放電狀態之間的至少2次重複循環可包括自充電狀態放電至放電狀態，充電回到充電狀態，再次放電至放電狀態且最終充電回到充電狀態。擧其他實例而言，充電與放電狀態之間的重複循環可包括自放電至充電狀態循環至少5次，及甚至循環至少10次。擧其他實例而言，充電與放電狀態之間的重複循環可包括自放電至充電狀態循環至少25、50、100、300、500及甚至1000次。
在蓄電池組之上下文中，如本文所使用之「額定容量」係指在一段時段內遞送指定電流之蓄電池組之容量，如在標準溫度條件(25℃)下所量測。舉例而言，藉由測定電流輸出持續指定時間或藉由測定指定電流、電流可輸出時間且獲取電流及時間之乘積，額定容量可以安培·小時之單位量測。舉例而言，對於額定20 Amp·hr之電池組，若電流指定在2安培下以便評定，則電池組可理解為將規定：電流輸出10小時，且相反地，若時間指定為10小時以便評定，則電池組可理解為將在10小時期間輸出2安培。具體而言，蓄電池組之額定容量可以指定放電電流，諸如C速率下之額定容量形式給出，其中C速率為相對於其容量電池組放電所處之速率之量度。舉例而言，1C之C速率指示使電池組在一小時內放電之放電電流，2C指示使電池組在1/2小時內放電之放電電流，C/2指示使電池組在2小時內放電之放電電流等。因此，舉例而言，在20 Amp·hr下在1C之C速率下額定之電池組將產生20安培之放電電流1小時，而在20 Amp·hr下在2C之C速率下額定之電池組將產生40安培之放電電流持續½小時，且在20 Amp·hr下在C/2之C速率下額定之電池組將產生10安培之放電電流超過2小時。
在電極總成之尺寸之上下文中，如本文所使用之「最大寬度」(WEA )對應於電極總成之最大寬度，如自縱向方向上電極總成之縱向末端表面之相對的點所量測。
在電極總成之尺寸之上下文中，如本文所使用之「最大長度」(LEA )對應於電極總成之最大長度，如自橫向方向上電極總成之側表面之相對的點所量測。
在電極總成之尺寸之上下文中，如本文所使用之「最大高度」(HEA )對應於電極總成之最大高度，如自橫向方向上電極總成之側表面之相對的點所量測。
如本文中所使用的「質心」係指平面物件之幾何中心，其為物件中之所有點的算術平均值位置。在n維空間中，質心為物件之所有點在所有座標方向上的平均值位置。出於描述本文中之物件的質心之目的，例如負及正電極子單元及負及正電極活性材料層，該物件可視為有效2-D物件，使得質心有效地與物件之質量中心相同。舉例而言，正或負電極子單元或正或負電極活性材料層之質心可有效地與其質量中心相同。
詳細描述
大體而言，本發明之態樣涉及如例如圖1B、圖2A及/或圖20中之實例示出的在充電與放電狀態之間循環的能量儲存器件100 (諸如蓄電池組102)及其製造方法。蓄電池組102包括電池組殼體104、電極總成106及載體離子，且亦可含有電池組殼體內之非水性液體電解質。蓄電池組102亦可包括限制電極總成106之生長的電極限制組108。電極總成106的受限生長可為電極總成106之一或多個尺寸的宏觀增加。
本發明之態樣進一步提供以總成部分之改良對準製備電極總成及/或製備具有經改良的能量密度及/或經降低之短路風險之總成的方法，其可允許電極總成之有效及精確製造。在一個態樣中，提供包括以下之製備方法：自包含至少一個電極片材弱化區之電極片材移除多層電極子單元群；自包含至少一個隔板片材弱化區之隔板片材移除隔板層子單元群；及自包含至少一個反電極片材弱化區之反電極片材移除多層反電極子單元群；及堆疊以形成單元電池。
本發明之態樣進一步針對電極活性材料層及反電極活性材料層提供豎直及橫向方向上之經減小偏移及/或分離距離，其可改良蓄電池組之儲存容量，而不過度增大蓄電池組之短路或故障的風險，如下文更詳細地描述。本發明之態樣亦可提供製造蓄電池組之方法，及/或可在減小之佔據面積的情況下提供蓄電池組之高能量密度的結構及組態。
此外，在某些實施例中，本發明之態樣包括當併入至能量儲存器件100 (諸如電池組、電容器、燃料電池及其類似者)中時提供特定優勢的三維限制結構。在一個實施例中，限制結構具有經選擇以抵抗電極總成106之生長、腫脹及/或膨脹中的至少一者組態及/或結構，否則生長、腫脹及/或膨脹中的至少一者可能在蓄電池組102在充電與放電狀態之間重複循環時發生。具體而言，在自放電狀態移動至充電狀態時，載體離子，諸如鋰、鈉、鉀、鈣及鎂中之一或多者在電池組中在正電極與負電極之間移動。在到達電極後，載體離子可隨後嵌入或摻合於電極材料中，因此提高該電極之大小及體積。相反地，自充電狀態逆轉至放電狀態可使得離子去嵌入或去摻合，因此使電極收縮。此摻合及/或嵌入及去摻合及/或去嵌入可導致電極的明顯體積變化。在又一實施例中，載體離子自電極離開之運輸可例如藉由增大材料(例如，具有LCO及一些其他材料)之剩餘層的靜電排斥力增大電極的大小。可導致蓄電池組102之腫脹的其他機制可包含例如SEI在電極上之形成、電解質及其他組分之分解，甚至氣體形成。因此，電極在充電及放電之後的重複膨脹及收縮以及其他腫脹機制可在電極總成106中產生應變，其可導致蓄電池組之性能降低且最終甚至導致故障。
參考圖2A至圖2C，根據本發明之一實施例，電極總成106之重複膨脹及/或收縮的效應可得以描述。圖2A展示三維電極總成106之一實施例，其具有電極結構群110及反電極結構群112(例如，分別為陽極結構及陰極結構之群)。此實施例中之三維電極總成106提供電極結構110及反電極結構112的替代組，該等電極結構及反電極結構彼此互相交叉且在圖2A中所示之實施例中，具有平行於Y軸之縱向軸線AEA 、平行於X軸之橫向軸線(未展示)及平行於Z軸之豎直軸線(未展示)。本文中所示之X、Y及Z軸為僅意欲展示基組之任意軸線，其中軸線在參考空間中彼此相互垂直且不意欲以任何方式將本文中之結構限於特定定向。在具有電極總成106之蓄電池組102之充電及放電循環後，載體離子分別在電極結構110與反電極結構112之間行進，諸如一般在與Y軸平行之方向上，如圖2A中描繪之實施例中所示，且可嵌入定位於行進方向內之電極結構110及反電極結構112中之一或多者的電極材料。載體離子嵌入及/或摻合至電極材料中之效應在圖2B至圖2C中所說明之實施例中可見。特定言之，圖2B描繪電極總成106之一實施例，其具有諸如在蓄電池組106在充電狀態與放電狀態之間的重複循環之前處於相對非膨脹狀態之電極結構110。藉由比較，圖2C描繪在蓄電池組重複循環預定數目個循環之後的具有電極結構110之電極總成106的一實施例。如此圖式中所示，電極結構110之尺寸在堆疊方向(例如，Y方向)上可顯著地增大，此係由於載體離子嵌入及/或摻合至電極材料中，或藉由諸如上文所描述之彼等的其他機制。電極結構110之尺寸在另一方向上，諸如Z方向(圖2C中未展示)上亦可顯著地增大。此外，電極結構110之大小的增加可導致電極總成內部之結構的變形，諸如總成中之反電極結構112及隔板130之變形，從而適應電極結構110之膨脹。電極結構110之膨脹最終可導致電極總成106在其縱向末端處之凸出及/或翹曲，如圖2C中所展示之實施例中(以及在諸如Z方向上之頂部及底部表面的其他方向上)所描繪。因此，歸因於在充電及放電程序期間的載體離子之嵌入及去嵌入，根據一個實施例之電極總成106可沿總成106之縱向(Y軸)以及其他軸線展現明顯膨脹及收縮。
因此，在一個實施例中，一級生長限制系統151經設置用於減輕及/或減少電極總成106在縱向方向(亦即，平行於Y軸之方向)上之生長、膨脹及/或腫脹中的至少一者，如例如圖1A中所展示。舉例而言，一級生長限制系統151可包括經組態以藉由相反膨脹，諸如在電極總成106之縱向末端表面116、118處，限制生長之結構。在一個實施例中，一級生長限制系統151包含第一及第二一級生長限制154、156，其在縱向方向上彼此分離且與至少一個一級連接部件162協同操作，該至少一個一級連接部件將第一及第二一級生長限制154、156連接在一起以限制電極總成106之生長。舉例而言，第一及第二一級生長限制154、156可至少部分地覆蓋電極總成106之第一及第二縱向末端表面116、118，且可與使一級生長限制154、156彼此連接以抵抗且限制在充電及/或放電之重複循環期間發生之電極總成106之任何生長之連接部件162、164協同操作。一級生長限制系統151之實施例及操作之其他論述更詳細地提供於下文中。
另外，蓄電池組102中經由充電及放電程序之重複循環可不僅在電極總成106之縱向方向(例如圖2A中之Y軸)上誘導生長及應變，而且可在與縱向方向正交之方向，諸如橫向及豎直方向(分別例如圖2A中之X及Z軸)上誘導生長及應變，如上文所描述。此外，在某些實施例中，併入一級生長限制系統151以抑制在一個方向上之生長甚至可加重一或多個其他方向上之生長及/或腫脹。舉例而言，在提供一級生長限制系統151以在縱向方向上限制電極總成106之生長的情況下，在充電及放電循環及電極結構之所得腫脹期間，嵌入載體離子可誘導一或多個其他方向上之應變。特定言之，在一個實施例中，電極生長/腫脹及縱向生長限制之組合所產生之應變可導致豎直方向(例如，如圖2A中所示之Z軸)或甚至橫向方向(例如，如圖2A中所示之X軸)上之電極總成106之屈曲或其他故障。
因此，在本發明之一個實施例中，蓄電池組102不僅包括一級生長限制系統151，而且包括可與一級生長限制系統151協同操作以限制沿電極總成106之多個軸線之電極總成106的生長之至少一個次級生長限制系統152。舉例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可經組態以與一級生長限制系統151互鎖或另外協同操作以使得可限制電極總成106之總體生長，從而賦予改良效能且分別降低具有電極總成106及一級及次級生長限制系統151及152之蓄電池組之故障發生率。分別一級及次級生長限制系統151及152之間的相互關係之實施例之其他論述及其限制電極總成106生長之操作更詳細地提供於下文中。
限制電極總成106生長意謂，如上文所論述，電極總成106之一或多個尺寸的總體宏觀增加受限。亦即，儘管電極總成106內之一或多個電極的體積的變化在充電及放電循環期間可按較小(例如，顯微的)比例出現，但電極總成106之總體生長可受限，使得電極總成106沿(X、Y及Z軸)之一或多個尺寸的增加受控制。電極體積之顯微變化可例如經由掃描電子顯微鏡檢查(SEM)觀測。雖然電極限制組108可能夠抑制顯微層級上之一些獨立電極生長，但一些生長仍可能發生，儘管該生長可至少為受限制的。雖然每一個別電極之顯微層級上的變化可能較小，但在充電/放電之後獨立電極之體積變化可具有累加效應，該累加效應引起總體電極總成106在充電狀態與放電狀態之間循環中在宏觀層級上之相對更大體積變化，從而可能在電極總成106中產生應變。
根據一個實施例，對應於電極總成106之陽極之電極結構110中所使用的電極活性材料包含在蓄電池組102之充電期間在載體離子插入電極活性材料之後膨脹的材料。舉例而言，電極活性材料可包含陽極活性材料，該等陽極活性材料在蓄電池組充電期間諸如藉由嵌入或摻合載體離子而接收足以產生電極活性材料之體積增加之一量的載體離子。舉例而言，在一個實施例中，電極活性材料可包含在蓄電池組102自放電狀態充電至充電狀態時具有接收每莫耳電極活性材料超過一莫耳載體離子之容量之材料。擧其他實例而言，電極活性材料可包含具有接收每莫耳電極活性材料1.5或超過1.5莫耳載體離子，諸如每莫耳電極活性材料2.0或超過2.0莫耳載體離子，且甚至每莫耳電極活性材料2.5或超過2.5莫耳載體離子，諸如每莫耳電極活性材料3.5莫耳或超過3.5莫耳載體離子之容量之材料。電極活性材料可接收之載體離子可為鋰、鉀、鈉、鈣及鎂中之至少一者。膨脹以提供此類體積變化之電極活性材料的實例包括矽(例如，SiO)、鋁、錫、鋅、銀、銻、鉍、金、鉑、鍺、鈀，及其合金及化合物中之一或多者。舉例而言，在一個實施例中，電極活性材料可包含呈顆粒形式之含矽材料，諸如顆粒矽、顆粒氧化矽及其混合物中之一或多者。在又一實施例中，電極活性材料可包含展現較小或甚至可忽略的體積變化之材料。舉例而言，在一個實施例中，電極活性材料可包含含碳材料，諸如石墨。在又一實施例中，電極結構包含充當電極活性材料層之鋰層。
本發明之其他實施例可包含能量儲存器件100 (諸如蓄電池組102)及/或其結構，包括電極總成106，該等電極總成不包括限制系統，或受限於除本文中描述之電極限制組108以外的限制系統。
電極總成
再次參考圖1B及圖2A，在一個實施例中，電極總成106包括電極結構群110、反電極結構群112及將電極結構110與反電極結構112電絕緣之電絕緣隔板130。在一個實例中，如圖1B中所示，電極總成包含一系列堆疊層800，其包含處於交替配置之電極結構110及反電極結構。圖1C為展示具有圖1B之電極總成106之蓄電池組的插圖，且圖1D為具有圖1B之電極總成106之蓄電池組的橫截面。作為又一實例，在如圖2A中所示之實施例中，電極總成106包含具有彼此互相交叉之電極及反電極結構的互相交叉之電極總成106。
此外，如本文中所使用，對於使用術語「電極」描述材料或結構(諸如「電極結構」或「電極活性材料」)之每一實施例，應理解，此類結構及/或材料在某些實施例中可對應於「負電極」，諸如「負電極結構」或「負電極活性材料」。類似地，如本文中所使用，對於使用術語「反電極」描述材料或結構(諸如「反電極結構」或「反電極活性材料」)之每一實施例，應理解，此類結構及/或材料在某些實施例中可對應於「正電極」，諸如「正電極結構」或「正電極活性材料」。亦即，若合適，針對電極及/或反電極描述之任何實施例可對應於其中電極及/或反電極特定為負電極及/或正電極之相同實施例，分別包括其對應結構及材料。
在一個實施例中，電極結構110包含電極活性材料層132、支撐電極活性材料層132之電極主結構134及電極集電器136，其可為允許離子通過的離子多孔集電器，如圖7中描繪之實施例中所示。舉例而言，在一個實施例中，電極結構110可包含具有陽極活性材料層、陽極主結構，及陽極集電器之陽極結構。在又一實施例中，電極結構110可包含具有陽極集電器136及陽極活性材料層132之陽極結構，如圖1B中所示。舉例而言，陽極集電器136可包含安置在一或多個陽極活性材料層之間的陽極集電器層。在又一實施例中，電極結構110可包含單材料層，諸如鋰片電極。類似地，在一個實施例中，反電極結構112包含反電極活性材料層138、反電極集電器140，及支撐反電極集電器140及/或反電極活性材料層138中之一或多者的反電極主結構141，如例如圖7所描繪之實施例中所展示。舉例而言，在一個實施例中，反電極結構112可包含陰極結構，該陰極結構包含陰極活性材料層、陰極集電器及陰極主結構。在又一實施例中，反電極結構110可包含具有陰極集電器140及陰極活性材料層138之陰極結構，如圖1B中所示。電絕緣微孔隔板130允許載體離子在充電及/或放電程序期間通過以在電極總成106中之電極結構110與反電極結構112之間行進。此外，應理解，電極及反電極結構110及112分別不限於本文中描述之特定實施例及結構，且除本文中特定描述之彼等以外之其他組態、結構及/或材料亦可經提供以形成電極結構110及反電極結構112。舉例而言，電極及反電極結構110、112可以以下形式提供：結構實質上缺少任何電極及/或反電極主結構134、141，如在圖1B之情況下及/或諸如在應含有主結構之電極及/或反電極結構110、112之區實際上由電極活性材料及/或反電極活性材料構成的情況下。
根據如圖1B及圖2A中所示之實施例，電極及反電極結構群110及112之部件分別以交替順序配置，其中交替順序之方向對應於堆疊方向D。根據此實施例，電極總成106進一步包含相互垂直縱向、橫向及豎直軸線，其中縱向軸線AEA 一般對應或平行於電極及反電極結構群之部件之堆疊方向D。如圖2A中之實施例中所示，縱向軸線AEA 描繪為對應於Y軸，橫向軸線描繪為對應於X軸，且豎直軸線描繪為對應於Z軸。雖然在本文中提及圖2A以用於描述各種特徵，包括關於蓄電池組及電極總成之尺寸及軸線，但應理解，此類描述亦應用於如本文中之其他圖式中所描繪之實施例，包括圖1B至圖1E之實施例。
此外，電極總成106具有在縱向方向上(亦即，沿y軸)量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上(亦即，沿x軸)量測之最大長度LEA 及亦藉由側表面限定且在豎直方向上(亦即，沿z軸)量測之最大高度HEA 。最大寬度WEA 可理解為對應於如自電極總成106之縱向末端表面116、118之相對的點量測之電極總成106之最大寬度，其中電極總成在縱向方向上最寬。舉例而言，參考圖2A中之電極總成106之實施例，最大寬度WEA 可理解為簡單地對應於如在縱向方向上所量測之總成106之寬度。然而，參考圖3H中所示之電極總成106之實施例，可見最大寬度WEA 對應於如自兩個相對的點300a、300b所量測之電極總成之寬度，其中電極總成在縱向方向上最寬，與如自相對的點301a、301b所量測之寬度相反，其中電極總成106更窄。類似地，最大長度LEA 可理解為對應於如自電極總成106之側表面142之相對的點所量測之電極總成之最大長度，其中電極總成在橫向方向上最長。再次參考圖2A中之實施例，最大長度LEA 可簡單地理解為電極總成106之長度，而在圖3H中所示之實施例中，最大長度LEA 對應於如自兩個相對的點302a、302b所量測之電極總成之長度，其中電極總成在橫向方向上最長，與如自相對的點303a、303b所量測之長度相反，其中電極總成較短。沿類似線條，最大高度HEA 可理解為對應於如自電極總成之側表面143之相對的點所量測之電極總成之最大高度，其中電極總成在豎直方向上最高。亦即，在圖2A中所示之實施例中，最大高度HEA 簡單地為電極總成之高度。雖然圖3H中所示之實施例中未特定描繪，但若電極總成在橫跨縱向及橫向方向中之一或多者之點處具有不同高度，則電極總成之最大高度HEA 將理解為對應於如自兩個相對的點所量測之電極總成之高度，其中電極總成在豎直方向上最高，與如自相對的點所量測之高度相反，其中電極總成較短，如針對最大寬度WEA 及最大長度LEA 類似所描述。電極總成106之最大長度LEA 、最大寬度WEA 及最大高度HEA 可視能量儲存器件100及其預期用途而變化。舉例而言，在一個實施例中，電極總成106可包括習知蓄電池組尺寸典型具有的最大長度LEA 、寬度WEA 及高度HEA 。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極總成106可包括薄膜電池組尺寸典型具有的最大長度LEA 、寬度WEA 及高度HEA 。
在一些實施例中，尺寸LEA 、WEA 及HEA 經選擇以提供沿橫向軸線(X軸)具有最大長度LEA 及/或沿縱向軸線(Y軸)具有最大寬度WEA (其長於沿豎直軸線(Z軸)之最大高度HEA )之電極總成106。舉例而言，在圖2A中所示之實施例中，尺寸LEA 、WEA 及HEA 經選擇以提供沿與電極結構堆疊方向D正交之橫向軸線(X軸)以及沿與電極結構堆疊方向D一致之縱向軸線(Y軸)具有最大尺寸的電極總成106。亦即，最大長度LEA 及/或最大寬度WEA 可大於最大高度HEA 。舉例而言，在一個實施例中，最大長度LEA 與最大高度HEA 之比率可為至少2:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大長度LEA 與最大高度HEA 之比率可為至少5:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大長度LEA 與最大高度HEA 之比率可為至少10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大長度LEA 與最大高度HEA 之比率可為至少15:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大長度LEA 與最大高度HEA 之比率可為至少20:1。不同尺寸之比率可在能量儲存器件內允許最佳組態以使活性材料之量最大化，從而提高能量密度。
在一些實施例中，最大寬度WEA 可經選擇以提供大於最大高度HEA 之電極總成106之寬度。舉例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率可為至少2:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率可為至少5:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率可為至少10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率可為至少15:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率可為至少20:1。
根據一個實施例，最大寬度WEA 與最大長度LEA 之比率可經選擇以在提供最佳組態之預定範圍內。舉例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大長度LEA 之比率可在1:5至5:1範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大長度LEA 之比率可在1:3至3:1範圍內。擧又另一實施例而言，在一個實施例中，最大寬度WEA 與最大長度LEA 之比率可在1:2至2:1範圍內。
在如圖1B及圖2A中所示之實施例中，電極總成106具有第一縱向末端表面116及沿著縱向軸線AEA 與第一縱向末端表面116分離之相對第二縱向末端表面118。電極總成106進一步包含至少部分地包圍縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面116、118之側表面142。在一個實施例中，最大寬度WEA 為如自第一縱向末端表面116至第二縱向末端表面118所量測之沿縱向軸線AEA 之尺寸。類似地，最大長度LEA 可藉由側表面142限定，且在一個實施例中，可為如沿與縱向軸線正交之橫向軸線自側表面142之相對第一及第二區144、146所量測之尺寸。在一個實施例中，最大高度HEA 可藉由側表面142限定且可沿與縱向軸線正交之豎直軸線自側表面142之相對第一及第二區148、150量測。
出於清晰之目的，僅四個電極結構110及四個反電極結構112說明於圖2A中所示之實施例中，且類似地僅有限數目個電極結構110及反電極結構展示於圖1B中。在一個實施例中，取決於能量儲存器件100及其預期用途，電極及反電極結構群110及112之部件的交替順序分別可包括每一群之任何數目個部件，且電極及反電極結構群110及112之部件的交替順序可互相交叉，例如，如圖2A中所示。擧其他實例而言，在一個實施例中，除交替順序沿堆疊方向D終止時之外，電極結構群110之每一部件可駐留於反電極結構群112之兩個部件之間。擧其他實例而言，在一個實施例中，除交替順序沿著堆疊方向D終止時之外，反電極結構群112之每一部件可駐留於電極結構群110之兩個部件之間。擧其他實例而言，在一個實施例中，且更一般地陳述，電極結構群110及反電極結構群112各自具有N個部件，N-1個電極結構部件110中的每一者在兩個反電極結構部件112之間，N-1個反電極結構部件112中的每一者在兩個電極結構部件110之間，且N至少為2。擧其他實例而言，在一個實施例中，N至少為4。擧其他實例而言，在一個實施例中，N至少為5。擧其他實例而言，在一個實施例中，N至少為10。擧其他實例而言，在一個實施例中，N至少為25。擧其他實例而言，在一個實施例中，N至少為50。擧其他實例而言，在一個實施例中，N至少為100或更大。在一個實施例中，電極及/或反電極群之部件充分自虛底板(例如實質上與電極總成之表面一致之平面)延伸以具有大於底板中之部件之幾何覆蓋面積(亦即，投影)兩倍之表面積(忽略孔隙度)。在某些實施例中，非層狀(亦即，三維)電極及/或反電極結構之表面積與虛底板中之其幾何覆蓋面積的比率可為至少約5、至少約10、至少約50、至少約100，及/或甚至至少約500。然而，一般而言，比率將在約2與約1000之間。在一個此類實施例中，電極群之部件本質上為非層狀的。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，反電極群之部件在本質上為非層狀的。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極群之部件及反電極群之部件本質上為非層狀的。
根據一個實施例，電極總成106在電極總成106終止處具有縱向末端117、119。根據一個實施例，電極總成106中之電極及反電極結構110、112之交替順序分別以沿縱向方向之對稱方式終止，諸如其中電極結構110在縱向方向上之電極總成106之每一末端117、119處，或其中反電極結構112在縱向方向上之電極總成106之每一末端117、119處。在另一實施例中，電極110及反電極結構112之交替順序可以沿縱向方向之非對稱方式終止，諸如其中電極結構110在縱向軸線AEA 之一個末端117處，且反電極結構112在縱向軸線AEA 之另一末端119處。根據又一實施例，電極總成106可在電極總成106之一或多個末端117、119處以電極結構110及/或反電極結構112中之一或多者的子結構終止。擧實例而言，根據一個實施例，電極110及反電極結構112之交替順序可在電極110及反電極結構112之一或多個子結構處終止，該一或多個子結構包括電極主結構134、反電極主結構141、電極集電器136、反電極集電器140、電極活性材料層132、反電極活性材料層138及其類似者，且亦可以諸如隔板130之結構終止，且電極總成106之每一縱向末端117、119處之結構可相同(對稱)或不同(非對稱)。電極總成106之縱向最終末端117、119可包含藉由第一及第二一級生長限制154、156接觸以限制電極總成106之總體生長的第一及第二縱向末端表面116、118。
根據又一實施例，電極總成106具有第一及第二橫向末端145、147(參見例如圖1B及圖2A)，其可接觸一或多個可用於使電極及/或反電極結構110、112電連接至負荷及/或電壓供應器(未展示)之電極及/或反電極突片190、192(參見例如圖20)。舉例而言，電極總成106可包含電極匯流排194 (參見例如圖2A)，各電極結構110可連接至其上，且彙集來自電極結構群110之每一部件之電流。類似地，電極總成106可包含反電極匯流排196，各反電極結構112可連接至其上，且彙集來自反電極結構群112之每一部件之電流。電極及/或反電極匯流排194、196各自具有在方向D上量測之長度且實質上在電極結構110、112之互相交叉系列之整個長度上延伸。在圖20中示出的實施例中，電極突片190及/或反電極突片192包括與電極及/或反電極匯流排194、196電連接且實質上延伸其整個長度之電極突片延伸部191、193。替代地，電極及/或反電極突片190、192可直接連接至電極及/或反電極匯流排194、196，例如，末端或沿匯流排194、196之長度的其中間位置，而不要求突片延伸部191、193。因此，在一個實施例中，電極及/或反電極匯流排194、196可在橫向方向上形成電極總成106之最終末端145、147之至少一部分，且將電極總成連接至突片190、192以便電連接至負荷及/或電壓供應器(未展示)。此外，在又一實施例中，電極總成106包含沿著豎直(Z)軸線安置之第一及第二最終末端149、153。舉例而言，根據一個實施例，各電極110及/或反電極結構112裝備有隔板材料之頂部及底部塗層，如圖2A中所示，其中塗層在豎直方向上形成電極總成106之最終末端149、153。可由隔板材料之塗層形成之最終末端149、153可沿豎直軸線包含可經置放與第一及第二次級生長限制158、160接觸以限制豎直方向上之生長之側表面142的第一及第二表面區148、150。
一般而言，電極總成106可包含縱向末端表面116、118，其為平面、共平面或非平面。舉例而言，在一個實施例中，相對縱向末端表面116、118可為凸面。擧其他實例而言，在一個實施例中，相對縱向末端表面116、118可為凹面。擧其他實例而言，在一個實施例中，相對縱向末端表面116、118為實質上平面。在某些實施例中，電極總成106可包括相對縱向末端表面116、118，其在投影於平面上時具有任何範圍之二維形狀。舉例而言，縱向末端表面116、118可獨立地具有光滑的曲面形狀(例如圓形、橢圓形、雙曲線形或拋物線形)，其可獨立地包括一系列線及頂點(例如多邊形)，或其可獨立地包括光滑的曲面形狀且包括一或多個線及頂點。類似地，電極總成106之側表面142可為光滑的曲面形狀(例如電極總成106可具有圓形、橢圓形、雙曲線形或拋物線形橫截面形狀)或側表面142可包括兩個或多於兩個連接在頂點處之線(例如電極總成106可具有多邊形橫截面)。舉例而言，在一個實施例中，電極總成106具有圓柱形、橢圓柱形、拋物柱形或雙曲柱形形狀。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106可具有稜柱形狀，具有相同大小及形狀之相對縱向末端表面116、118及平行四邊形形狀的側表面142 (亦即，在相對縱向末端表面116與118之間延伸的表面)。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106具有對應於三角稜柱之形狀，電極總成106具有兩個相對的三角形縱向末端表面116及118及在兩個縱向末端之間延伸的由三個平行四邊形(例如矩形)組成之側表面142。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106具有對應於矩形稜柱之形狀，電極總成106具有兩個相對矩形縱向末端表面116及118及包含四個平行四邊形(例如矩形)表面之側表面142。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106具有對應於五稜柱、六稜柱等之形狀，其中電極總成106分別具有兩個五邊形、六邊形等相對縱向末端表面116及118及分別包含五個、六個等平行四邊形(例如矩形)表面之側表面。
現參考圖3A至圖3H，示意性地說明電極總成106之若干例示性幾何形狀。更特定言之，在圖3A中，電極總成106具有三角稜柱形狀，其具有沿縱向軸線AEA 分離之相對第一及第二縱向末端表面116、118及包括連接圍繞縱向軸線AEA 之縱向末端表面116、118之三個矩形表面的側表面142。在圖3B中，電極總成106具有平行六面體形狀，其具有沿著縱向軸線AEA 分離之相對第一及第二平行四邊形縱向末端表面116、118及包括連接兩個縱向末端表面116、118且包圍縱向軸線AEA 之四個平行四邊形表面的側表面142。在圖3C中，電極總成106具有矩形稜柱形狀，其具有沿著縱向軸線AEA 分離之相對第一及第二矩形縱向末端表面116、118及包括連接兩個縱向末端表面116、118且包圍縱向軸線AEA 之四個矩形表面的側表面142。在圖3D中，電極總成106具有五邊形稜柱形狀，其具有沿著縱向軸線AEA 分離之相對第一及第二五邊形縱向末端表面116、118及包括連接兩個縱向末端表面116、118且包圍縱向軸線AEA 之五個矩形表面之側表面142。在圖3E中，電極總成106具有六邊形稜柱形狀，其具有沿著縱向軸線AEA 分離之相對第一及第二六邊形縱向末端表面116、118及包括連接兩個縱向末端表面116、118且包圍縱向軸線AEA 之六個矩形表面的側表面142。在圖3E中，電極總成具有方形錐體平截頭體形狀，其具有沿著縱向軸線AEA 分離之相對第一及第二方形末端表面116、118及包括連接兩個縱向末端表面116、118且包圍縱向軸線AEA 之四個梯形表面之側表面142，其梯形表面尺寸沿縱向軸線自第一表面116處之較大尺寸逐漸變窄至第二表面118處之較小尺寸，且第二表面之大小小於第一表面之大小。在圖3F中，電極總成具有五邊形錐體平截頭體形狀，其具有沿著縱向軸線AEA 分離之相對第一及第二方形末端表面116、118及包括連接兩個縱向末端表面116、118且包圍縱向軸線AEA 之五個梯形表面之側表面142，其梯形表面尺寸沿縱向軸線自第一表面116處之較大尺寸逐漸變窄至第二表面118處之較小尺寸，且第二表面之大小小於第一表面之大小。在圖3H中，電極總成106憑藉電極及相對電極結構110、112 (長度自朝向縱向軸線上之電極總成106之中間的第一長度減小至電極總成106之縱向末端117、119處之第二長度)在縱向方向上具有錐體形狀。
製造方法
在一個實施例中，提供製造電極總成106之方法。參考圖38及圖40A至圖40C，描述製造方法之態樣。方法之實施例涉及自負電極片材906移除負電極子單元群900，其中負電極片材906包含負電極片材邊沿907及在邊沿907內部之至少一個電極片材弱化區908 (參見例如圖39A至圖39B)，至少一個弱化區將負電極子單元群之邊界909至少部分地限定在負電極片材906內。在某些實施例中，負電極子單元群之部件包含負電極活性材料層132及負電極集電器136中的至少一者。在某些實施例中，負電極子單元群之部件可包含多層子單元，該多層子單元包含在電極集電器層136之至少一個側面且甚至兩個側面917a、917b上之負電極活性材料層132 (參見例如圖42)。此外，根據本發明之態樣，該群之每一部件的負電極子單元900具有負電極子單元質心910，其標記負電極子單元之幾何中心，如例如圖42及圖43B中所展示。根據一些態樣，負電極子單元900可包含具有質心911之負電極活性材料層132，根據電極活性材料層關於整個負電極子單元900之幾何形狀及組態，該質心可處於與負電極子單元質心910相同或不同的位置。
方法之態樣進一步涉及自隔板片材912移除隔板層子單元群904，其中隔板片材912包含隔板片材邊沿913及在邊沿913內部之至少一個隔板片材弱化區914，該至少一個弱化區將隔板層子單元群之邊界915至少部分地限定在隔板片材912內。隔板層子單元群之每一部件可包含相對表面916a、916b。
方法之態樣進一步涉及自正電極片材918移除正電極子單元群902，其中正電極片材918包含正電極片材邊沿919及在邊沿919內部之至少一個正電極片材弱化區920，該至少一個弱化區將正電極子單元群之邊界921至少部分地限定在正電極片材918內。在某些實施例中，正電極子單元群之部件包含正電極活性材料層138及正電極集電器140中的至少一者。在某些實施例中，正電極子單元群之部件可包含多層子單元，該多層子單元包含在正電極集電器層140之至少一個側面且甚至兩個側面927a、927b上之正電極活性材料層138 (參見例如圖42)。此外，根據本發明之態樣，該群之每一部件的正電極子單元902具有正電極子單元質心922，其標記正電極子單元之幾何中心，如例如圖42及圖43B中所展示。根據一些態樣，正電極子單元902可包含具有質心923之正電極活性材料層138，根據電極活性材料層關於整個正電極子單元902之幾何形狀及組態，該質心可處於與正電極子單元質心922相同或不同的位置。
方法之態樣進一步包含在堆疊方向D上堆疊負電極子單元群900、隔板層子單元群904及正電極子單元群902之部件以形成單元電池504之堆疊群925。參考圖43A，堆疊群925中之各單元電池504a、504b包含至少負電極子單元900之單元電池部分、隔板層子單元群904之堆疊部件之隔板層130，及正電極子單元902之單元電池部分。舉例而言，各單元電池504a、504b可包含至少負電極子單元群900之堆疊部件之負電極集電器層136及負電極活性材料層132的單元電池部分、隔板層子單元群904之堆疊部件的隔板層130，及正電極活性材料層138，及正電極子單元902之堆疊部件之正電極集電器層140的單元電池部分。此外，負電極子單元900及正電極子單元902面向此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層130的相對表面。舉例而言，堆疊單元電池群504之部件所包含的負電極活性材料132及正電極活性材料層138面向此類堆疊單元電池群部件504所包含之隔板層130的相對表面916a、916b。此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元900的部分與正電極子單元902的部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元與正電極子單元之間的載體離子交換。舉例而言，此類堆疊單元電池群部件504所包含之隔板層130可適用於電隔離此類堆疊單元電池504所包含之負電極活性材料132及正電極活性材料層138，同時准許此類堆疊單元電池504所包含之負電極活性材料132與正電極活性材料層134之間的載體離子交換。此外，根據本文中之實施例，如本文中其他處所描述之電極結構110可包含具有為負電極活性材料層132之電極活性材料層的負電極結構，且如本文中其他處所描述之反電極結構112可包含具有正電極活性材料層138之正電極結構。
參考圖42及圖43A至圖43C，展示了其中單元電池504之堆疊群925的每一部件具有在單元電池中之負電極子單元及正電極子單元之部分的質心之間的在預定範圍內之質心分離距離SD 的方法的實施例。此外，在某些實施例中，單元電池504之堆疊群925的部件可具有在單元電池504之負電極及正電極活性材料層之質心之間的分離距離SD 。在負及正電極子單元質心910、922之間的分離距離SD 的情況下，單元電池群504之個別部件的質心分離距離SD 為此類個別單元電池部件504所包含之負電極子單元之單元電池部分的質心910與正電極子單元之單元電池部分的質心922之間的距離的絕對值，如投影至與堆疊方向D正交之虛平面924上。在負及正電極活性材料層911、923之間的分離距離SD 的情況下，單元電池群504之個別部件的質心分離距離SD 為此類個別單元電池部件504所包含之負電極活性材料層132之單元電池部分的質心911與正電極活性材料層138之單元電池部分的質心923之間的距離的絕對值，如投影至與堆疊方向Y (例如，如圖1及圖2A中所示之堆疊方向Y)正交的虛平面924上。此外，在如圖42中所示之實施例中，電極活性材料層132之單元電池部分的質心911與負電極子單元900之質心911一致，然而該等質心亦可不同。分離距離SD 亦可關於不同單元電池504a、504b中之兩個負電極子單元及/或兩個正電極子單元以及不同單元電池504a、504b中之兩個負電極活性材料層及/或不同單元電池504a、504b中之兩個負電極活性材料層，藉由採用所關注的結構之質心之間的距離的絕對值經計算，如投影至與堆疊方向Y正交之虛平面924上。
參考描繪包含負電極活性材料層132、分離層130及正電極活性材料層138之單元電池504的堆疊群925之圖43A至圖43B，可見在隔板層130 (亦即，在同一單元電池504中)之任一個側面上之負電極活性材料層132與正電極活性材料層138 (或類似地，負電極子單元900與正電極子單元902)之間的質心分離距離可投影至與堆疊方向Y正交的虛平面924上。圖43B進一步描繪在堆疊方向Y上堆疊且具有質心910、922之負電極活性材料層132及正電極活性材料層138 (或替代地，負電極子單元900及正電極子單元902之單元電池部分)，其中第一單元電池504a之質心分離距離SD1 (如圖43B中所示)展示為投影至第一虛平面924a上(與如所描繪之負電極活性材料層的平面一致)，且第一單元電池504b之質心分離距離SD2 (如圖43B中所示)展示為投影至第二虛平面924b上(與如所描繪之負電極活性材料層的平面一致)。亦即，根據某些實施例，分離距離SD 可理解為給定單元電池504中之各別負電極子單元部分及正電極子單元部分中的每一者之質心910、922之間(或，負電極及正電極活性材料層之質心之間)的距離的絕對值，如投影至與堆疊方向Y正交之XZ平面上(亦即，並不包括堆疊方向上之質心之間的距離之分量)。圖43C進一步描繪第一、第二及第三單元電池504a、504b、504c之質心分離距離SD1 、SD2 及SD3 之曲線的實施例，其展示各單元電池504之質心分離距離之幅度的實例。在SD 為0的情況下，則各別結構之質心投影至在XZ平面上一致的點。在SD 為非零(大於0)的情況下，由於SD 為距離之絕對值，各別結構之質心彼此偏移。
根據某些態樣，質心分離距離維持在為單元電池群之任何部件提供單元電池中之負電極子單元及正電極子單元部分之適當對準(諸如負電極活性材料層及正電極活性材料層132、138之對準)的預定極限內。根據又一實施例，質心分離距離維持在提供不同單元電池部件之間的正電極子單元及/或正電極活性材料層之適當對準及/或不同單元電池部件504之間的負電極子單元及/或負電極活性材料層之適當對準的預定極限內。電極總成內之預定數目個單元電池504及/或電極總成內之不同單元電池504之間的平均質心分離距離SD 亦可維持在特定預定極限內。舉例而言，負電極子單元900及正電極子單元902之堆疊可以使得在預定極限內提供負電極及正電極子單元及/或活性材料層關於彼此對準之方式執行，其中此相對對準及/或定位經由此等結構的質心關於彼此相對對準而反映
在一個實施例中，該群之個別部件之質心分離距離SD 在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之負電極結構(亦即，電極子單元及/或活性材料層)之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則預定極限小於最大尺寸之2%。亦即，在個別部件之最大尺寸小於25毫米的情況下，質心分離距離小於最大尺寸之2%，否則質心分離距離小於500微米。在另一實施例中，該群之第一及第二部件之間的質心分離距離SD在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之負或正電極結構(亦即，電極子單元及/或活性材料層)的最大尺寸之2%小於500微米的情況下，則預定極限小於部件中之任一者中之較大負或正電極結構的最大尺寸之2%。亦即，在個別部件之最大尺寸小於25毫米的情況下，質心分離距離小於最大尺寸之2%，否則質心分離距離小於500微米。
各單元電池之負電極活性材料層132 (或第一及第二單元電池中之負電極活性材料層132)的最大尺寸可為例如對應於如在橫向方向X上在電極活性材料層之第一及第二相對橫向末端表面502a、502b之間所量測的斐瑞特直徑之長度LE (參見例如圖26A)及/或對應於如在豎直方向上在負電極活性材料層132之第一及第二相對豎直末端表面500a、500b之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE (參見例如圖30)中的較大者，如下文中進一步描述。各單元電池中，或第一及第二單元電池中之正電極活性材料層138的最大尺寸為對應於針對電極活性材料層以相同之方式判定的斐瑞特直徑之長度或高度中之較大者。此外，同一單元電池或第一及第二單元電池中負電極子單元及/或正電極子單元中的任一者的最大尺寸亦可對應於LSub 及/或高度HSub 中的較大者，LSub 對應於如在X方向上在負電極子單元之第一及第二相對橫向末端表面992a、992b之間所量測的負及/或正電極子單元之斐瑞特直徑，高度HSub 對應於如在Z方向上在負電極活性材料層132之第一及第二相對末端表面994a、994b之間所量測的負電極子單元及/或正電極子單元的斐瑞特直徑(參見例如圖42)。
在一個實施例中，堆疊群具有橫越堆疊群中之至少5個單元電池的在預定極限內之平均質心分離距離。亦即，根據一個態樣，各單元電池內之結構之間的平均橫越5個單元電池之質心分離距離可在預定極限內。根據又一態樣，第一及第二單元電池中之結構之間的平均橫越5個單元電池之質心分離距離可在預定極限內。根據又一實施例，針對堆疊群中之至少10個單元電池、至少15個單元電池、至少20個單元電池，及/或至少25個單元電池，同樣地針對同一單元電池內之結構或不同單元電池中之結構，堆疊群具有在預定極限內之平均質心分離距離。根據又一實施例，針對同一單元電池內之結構或不同單元電池中之結構，堆疊群可包含在關於單元電池之堆疊群之單元電池部件504的至少75%、至少80%、至少90%及/或至少95%的預定極限內之平均質心分離距離。亦即，同一單元電池中之正及負電極結構(例如，同一單元電池中之負及正電極子單元，或同一單元電池中之正及負電極活性材料層)的平均質心分離距離可在關於單元電池之堆疊群之單元電池部件504的至少75%、至少80%、至少90%及/或至少95%的預定極限內。又，針對正及負電極結構(例如，不同單元電池中之負電極子單元、不同單元電池中之負電極活性材料層、不同單元電池中之正電極子單元，或不同單元電池中之正電極活性材料層)，單元電池之間的質心分離距離的平均值可在關於單元電池之堆疊群之單元電池部件504的至少75%、至少80%、至少90%及/或至少95%的預定極限內。此外，在負電極子單元並不具有電極活性材料的情況下(例如在負電極活性材料在形成程序中原位形成時)，與同一單元電池中之正電極活性材料層幾何學上相對的負電極子單元(例如，負電極集電器)之區域可視為電極主動區域，且此電極主動區域之質心至堆疊群中之其他結構的分離距離可關於本文中之負電極活性材料經計算(例如，通常同一單元電池中之電極主動區域與正電極活性材料層之間的分離距離將為零)。
參考圖44A及圖44B，描繪了展示質心分離距離SD 之實施例的另一圖解說明，其中單元電池504中之負電極活性材料層132及正電極活性材料層138的質心910、922展示為疊加在正電極活性材料層138之表面上(為了易於說明自圖式省略隔板及集電器)。在圖44A中所示之實施例中，單元電池504中之負電極活性材料層132及正電極活性材料層138的幾何中心在單元電池504中近乎對準，使得質心之間的分離距離SD 接近至或甚至實際上為零。在圖44B中所示之實施例中，單元電池504中之層的幾何中心略微偏移，使得如在層132、138之質心910與920之間量測的分離距離SD 具有非零值，此係由於負電極活性材料層132具有在X方向上自正電極活性材料層138之幾何質量中心略微偏移之幾何質量中心，如圖式中所示。如上文所論述，在某些實施例中，堆疊群之單元電池504中的層132、138對準以使得各別質心910與922之間的分離距離在預定極限內。將質心對準維持在預定極限內可為電極總成106之改良製造提供改良能量密度，且甚至降低電極總成中之負電極與正電極之間的短路發生率。此外，藉由提供在預定極限內之質心對準，負及正電極活性材料層之邊緣之間的偏移可受控制，如本文中進一步描述，其對於在電極總成中提供改良電流分佈可為關鍵的。亦即，如下文中進一步描述，維持Z及X方向上之負及正電極邊緣偏移對於最大化電極總成之性能、能量密度及安全性可為關鍵的。
返回至圖38，展示電極總成製造裝置1000之一實施例，藉由其描述製造方法之其他實施例。在一個實施例中，如圖38中所示，裝置1000包含電極總成組件之連續網的複數個輥1002a至1002d，使得負電極片材906、隔板片材912及/或正電極片材918可包含具有形成於其中之負電極、隔板及/或正電極子單元的連續網。在一個實施例中，提供具有一或多個負電極片材906 (例如，如圖39A、39B中所示)之負電極片材連續網926，該一或多個負電極片材各自具有形成於其中之負電極子單元900。此外，可提供具有一或多個隔板片材912 (例如，如圖39A、圖39B中所示)之隔板片材連續網928，該一或多個隔板片材各自具有形成於其中之隔板層子單元904。此外，可提供具有一或多個正電極片材918 (例如，如圖39A、圖39B中所示)之正電極連續網930，該一或多個正電極片材各自具有形成於其中之正電極子單元902。在其他實施例中，作為連續網之替代例或除連續網以外，亦可提供彼此分離且含有一或多個子單元或其他結構之一個或複數個離散片材。因此，在某些實施例中，使用本文中描述之連續網的程序及/或器件亦可藉由具有形成於其中之子單元的個別及離散片材執行及/或操作。連續網可進一步包含複數個每一類型之子單元(例如，負電極、隔板及正電極片材)，例如，其中每一類型沿網饋送方向F彼此分離，及/或連續網可將單個類型之子單元包含於其中。
連續網930及/或片材可經圖案化以在其中提供子單元結構，如本文中進一步詳細描述。舉例而言，連續網可在形成連續網之輥之前經圖案化，或可在網自輥饋送至裝置1000之處理台時圖案化為程序的部分。連續網經圖案化以在其中形成弱化區，如下文所描述。圖案化網之方法可包含使用雷射能量或熱量藉由將圖案切割成網或藉由能夠形成在某些預定條件下容易分離之區的其他方法以在網中形成弱化區之圖案，如本文中進一步論述。舉例而言，圖案可藉由衝壓、雷射切割或材料移除之其他方式形成。
在如圖38中所示之實施例中，複數個連續網及/或片材在饋送方向F上自包含連續網及/或片材中之每一者的單獨輥1002a、1002 b、1102c、1002d饋送至合併台932，其中在自片材移除子單元之前，該等網以連續方式對準及合併。舉例而言，負電極片材連續網926、正電極連續網930及至少一個隔板連續網928 (在圖38中所示之實施例中，兩個隔板片材連續網928)經饋送至裝置1000之合併台932，其中之每一者在如所展示之實施例中之豎直方向上彼此分離，其中連續網層疊在彼此頂部上以形成連續網及/或片材之合併網堆疊及/或合併片材堆疊(圖38中所示之實施例中的4層合併網堆疊)。在如所展示之實施例中，輥933可與相對表面協作以在彼此頂部上合併輸入片材及/或網以形成合併堆疊及/或合併網。此外，根據一個態樣，裝置1000可包含具有至少一個對齊器件934之至少一個對齊台935，該至少一個對齊器件經提供以在合併之前及/或之後使連續網及/或片材關於彼此對齊及對準，例如藉由與形成於連續網及/或片材中之對準特徵936接合及/或相互作用(參見例如圖39)。亦即，連續網可包含形成於其中之對準特徵936，該等對準特徵可允許網及/或片材中的每一者諸如藉由機械及/或光學對準構件關於彼此對準。
在如圖39A及圖39B中所示之實施例中，對準特徵936包含在預定位置處，諸如在對應於其中之子單元與其他網中之子單元對準之位置處形成於複數個連續網及/或片材中之孔隙938。舉例而言，對準特徵936可形成以便提供合併網及/或堆疊之層中的每一者中的個別負電極子單元、正電極子單元及隔板層子單元之對準。根據一個態樣，對準特徵938可包含延伸穿過合併網及/或片材之至少一個且甚至全部堆疊之厚度的複數個孔隙938 (例如，在網及/或片材厚度ST 尺寸中，如圖39A及圖39B中所示，其與網及/或片材長度尺寸SL 正交，且亦與網及/或片材寬度尺寸SW 正交)。複數個孔隙可能進一步形成於沿尺寸SL 之複數個位置中，該尺寸可沿網及/或片材饋送方向F之方向，以在網及/或片材在饋送方向F上經饋送時提供其連續對齊及/或對準(參見例如圖39A及39B)。複數個孔隙938可進一步形成於網及/或片材之周邊區940及/或邊沿907、919、913中，周邊區及/或邊沿在限定形成於每一網中之子單元900、904、902之外邊界909、915、921外部。替代地，根據某些態樣，複數個網及/或片材可對準而不提供單獨對準特徵，諸如藉由光學或機械地偵測網及/或片材之邊緣，使得邊緣充當整合對準特徵。在又一實施例中，至少部分地在子單元之邊界內的子單元對準特徵970可用於網及/或片材對準(除子單元對準以外，下文中更詳細地論述)，而不要求單獨對準特徵936。此外，根據某些態樣，處理可在無連續網及/或片材之對準的單獨步驟的情況下進行，例如其中包含單個預合併片材之輥經提供用於製造程序，其中不同類型之網及/或片材個別地處理，或其中程序原本並不要求網及/或片材之對準。根據某些實施例，每一網及/或片材(例如，負電極片材連續網930、正電極片材連續網930及/或隔板片材連續網928)中之孔隙938在合併網及/或合併片材中關於彼此對準可因此提供每一網及/或片材中之子單元關於彼此的預定定位及對準。
在圖38中所示之實施例中，裝置1000包含對齊器件934，該對齊器件包括具有輪齒944之機械鏈輪942，該等輪齒在網及/或片材在合併台932處自饋送輥933饋送至滾輪時能夠嚙合每一網及/或片材中之孔隙938。此外，在一個實施例中，合併及對齊可實質上同時發生，使得網及/或片材之對準在其合併時發生。在如所展示之實施例中，網及/或片材恰好在對齊及/或對準之前合併。除具有如所展示之用以嚙合孔隙938之輪齒的鏈輪以外，替代地及/或另外，對齊器件943可包含能夠諸如藉由偵測光學特徵來光學判定網及/或片材之對齊及/或對準的器件，及/或可提供除特定展示之部件以外的其他機械對準構件，諸如具有包含突起、突片、凸塊、凹口之對準特徵或網中之其他特徵的機械對準。此外，雖然連續網之對準在本文中例示，但對齊器件及/或網對準特徵可類似地應用於其中具有子單元之個別片材的對準，無論該等片材是形成連續網之部分還是包含具有形成於其中之子單元的複數個單獨片材。另外，雖然圖38之實施例描繪4個連續網關於彼此之合併及對準，但亦有可能使僅兩個連續網、3個或甚至5個或更多個連續網彼此合併及對準，該等網中的每一者包含用於形成堆疊群之子單元。在又一實施例中，連續網及/或片材中之一或多者可視情況包含背層(未展示)，該背層為連續網及/或片材提供結構支撐，且可隨著網及/或片材轉出並在處理階段之前，諸如合併連續網及/或片材之前移除。
此外，雖然僅一個合併台932及對齊台935經展示用於如圖38中所示之裝置1000，但裝置1000亦有可能包含如圖47A及圖47B中所示各自延伸連續網之線以用於處理的複數個饋送線972a、972b、972c。舉例而言，裝置可包含沿與饋送方向F正交之方向A的饋送線陣列，且饋送線陣列在相同饋送方向F上饋送，或在其他實施例中，饋送線可沿關於彼此之不同定向建立。根據某些實施例，針對具有多個饋送線972a、972b、972c之裝置1000，個別合併台932、對齊台935及本文中描述之其他處理台及器件可針對每一饋送線提供，及/或在饋送線之間共用(諸如藉由前進饋送線之間的器件)，以處理沿饋送線饋送之連續網及/或片材。
在又一實施例中，裝置1000及/或方法可經提供用於連續網及/或片材之依序對準及/或合併，諸如第一組連續網及/或片材在第一合併及/或對齊台處之合併及/或對準，接著為後續合併及/或對齊台處之合併及/或對齊，諸如在同一饋送線中，或藉由在饋送線之間移動。又，網及/或片材之合併及對齊可同時進行，及/或連續網及/或片材可在其對準之前合併，或其某一組合。甚至進一步，在一個實施例中，連續網及/或片材可在饋送方向F上自連續網及/或片材之輥1002個別地饋送以供進一步處理，而無需使連續網及/或片材關於彼此合併，及/或無需使連續網及/或片材關於彼此對準。舉例而言，在子單元900、902、904待自連續網及/或片材個別地移除以依序形成單元電池504之堆疊群的情況下，含有個別子單元(900、902及/或904)之每一連續網及/或片材可在饋送方向F上饋送以用於自其移除子單元，而無需預合併網及/或片材及/或預對準其中之子單元。圖47B展示包含負電極片材906、隔板片材912及正電極片材918之單獨連續網在饋送方向F上沿單獨饋送線972a、972b、972c單獨饋送之實施例，其中連續網之處理針對每一連續網單獨執行，且無需合併該等網。
參考圖39A及圖39B及圖41B，進一步詳細描述片材906、912、918 (其可形成本文中描述之連續網的部分，或可為單獨片材)。負電極片材906、正電極片材918及隔板層片材912中的每一者可具有與圖39A及圖39B中所示之相似的組態，其中每一片材具有形成於其中之複數個子單元900、902、904 (負電極、正電極及/或隔板層)。在一個實施例中，每一片材包含同一類型之單元，亦即隔板片材僅包含隔板層子單元，負電極片材僅包含負電極子單元，且正電極片材僅包含正電極子單元。在另一實施例中，每一片材可包含兩種或多於兩種不同類型的子單元。在圖39A及圖39B中示出之實施例中，片材包含沿尺寸SL (亦即，片材的長度方向)形成之複數個此類子單元，該尺寸亦對應於片材(及/或連續網)之饋送方向F。片材亦可包含在片材(及/或連續網)之寬度方向上在正交方向SW 上形成之複數個子單元。在所展示實施例中，片材包含在SW 方向上彼此分離之兩個行，其中每一行具有沿片材(及/或網)之SL 方向延伸的複數個子單元。替代地，可提供僅單個行，或在SW 方向上彼此分離之多於兩個行。亦可提供片材中之子單元的其他定向及/或組態，諸如子單元之列及行的不同組合。在一個態樣中，如上文所論述，片材906、912、918亦可包含針對網及/或片材關於彼此對準提供之網及/或片材對準特徵936。如本文所論述，子單元可包含單材料層，諸如單隔板材料層，或可包含多層子單元。在又一及/或替代性實施例中，對準特徵936可針對片材及/或網在預定位置中之對準提供，使得子單元可在預定片材位置處自片材移除，如下文進一步詳細論述。亦即，對準特徵936可允許待與第二片材及/或網中之子單元對準的第一片材及/或網中之子單元及/或複數個其他片材及/或網中之子單元的對準。
在如圖39A及圖39B中所示之實施例中，片材(及/或連續網)包含圍繞片材之外邊界及/或邊緣延伸的邊沿907、913、919及外邊緣周邊948及在邊沿907、913、919 (且因此亦外片材周邊948)內部之至少一個弱化區908、914、920。至少一個弱化區將子單元900、904、902之邊界909、915、921至少部分地限定在片材內，且在某些態樣中甚至可完全限定子單元。至少一個弱化區為已經關於片材之剩餘部分弱化之片材的區，使得可自其移除具有至少部分地由至少一個弱化區限定之邊界的子單元，從而留下片材之剩餘部分(例如，邊沿907、913、919)。亦即，根據某些實施例，弱化區可為在施加電能、機械能或熱能之後發生子單元自片材之釋放的區。根據某些實施例，弱化區可包含以下中之一或多者：包含片材中之穿孔及/或切口的區；及/或其中片材之材料已經關於片材之其他區變薄或凹陷的區；及/或包含與片材之其他區相比較薄之橫截面的區；及/或其中片材之材料以某一其他方式受損的區，使得弱化區在將移除力施加至子單元及/或片材，諸如藉由將拉力施加至片材之一或多個部分以自片材撕裂子單元之後下陷。根據其他實施例，弱化區可經構造使得熱量或電能之施加使子單元與片材分離。舉例而言，弱化區可為以低熔點黏著劑固持在一起之分離區，使得熱能之施加熔化黏著劑且致使子單元與片材分離。弱化區亦可包含在ST 尺寸(厚度尺寸)方面具有薄橫截面，以使得電能至導電子單元之施加致使子單元在弱化區處與片材分離之區。根據某些實施例，在複數個子單元已自片材移除時可保留鄰近外部周邊948之片材邊界954。
在如圖39A中所示之實施例中，子單元之邊界至少部分地由第一及第二弱化區952a、952b限定，該第一及第二弱化區包含在SL 方向上在子單元之相對側上延伸的穿孔區，且由弱化區進一步限定，該等弱化區包含在SW 方向上在子單元之相對側上延伸的分離區950a、950b，分離區950a、950b為其中子單元之部分已完全自片材移除之區，諸如藉由自片材切割子單元或其他分離方法。根據其他態樣，弱化區可完全地限定子單元，諸如藉由完全地包圍子單元之周邊。雖然弱化區的至少一部分在片材之邊沿內部，但在某些態樣中，弱化區的至少一部分可延伸達至外部周邊948，或替代地，限定子單元之至少一個弱化區可完全在外部周邊內部，意謂無延伸至外部周邊之部分。此外，雖然圖39A中將弱化區描繪為包含SL 及SW 方向上之直線，但弱化區亦可及/或替代地包含其他形狀，如下文進一步詳細論述。在圖39B中，針對負電極及/或正電極子單元900、902描繪弱化區908、920。此實施例中之弱化區同樣地包含第一及第二弱化區952a、952b (其包含在SL 方向上在子單元之相對側上延伸的穿孔區)，且由弱化區進一步限定，該等弱化區包含在SW 方向上在子單元之相對側上延伸的分離區950a、950b，分離區950a、950b為其中子單元之一部分已完全自片材移除的區。圖39B進一步展示多層正或負電極子單元之實施例，其中形成層之負電極活性材料132、138朝向子單元之內部區，且形成層136、140之集電器材料在SW 方向上朝向子單元之末端。亦即，集電器層136、140可暴露於子單元之末端處，而活性材料層覆蓋子單元之內部區中的集電器層。此外，在如圖39B中所示之實施例中，片材包含用於分離子單元與片材之弱化區908、920，且進一步包含在子單元內部之子單元弱化區986，其在下文進一步詳細描述。此外，雖然弱化區908、920在圖39B中針對負電極及/或正電極子單元900、902經例示，但隔板子單元亦可包含如所展示及描述之此類弱化區，且可進一步包含在隔板層子單元內部之弱化區986，如針對負及/或正電極子單元所描述。亦即，本文中對弱化區之描述(無論是至少部分地限定還是在子單元內部)可適用於負電極、正電極及/或隔板子單元中之任一者中的子單元。
根據本文中之實施例，負電極子單元900及正電極子單元902經處理形成能量儲存器件之電極總成106的負及正電極，例如電極總成106之電極結構110及反電極結構112，如本文中所描述。因此，負電極子單元900及正電極子單元902在SW 、SL 及ST 上可具有尺寸及尺寸比率，該等尺寸及尺寸比率與針對在X、Y及Z上之電極及反電極結構110、112描述之彼等尺寸及尺寸比率相同及/或類似，如例如圖2A中所展示。亦即，負電極子單元可具有與本文中針對電極結構110在X方向上之長度所描述的相同及/或類似之寬度尺寸SW ，與本文中針對電極結構110在Y方向上之寬度所描述的相同及/或類似之尺寸SL ，及與本文中針對電極結構110在Z方向上之高度所描述的相同及/或類似之尺寸ST 。類似地，正電極子單元可具有與本文中針對反電極結構112在X方向上之長度所描述的相同及/或類似之寬度尺寸SW ，與本文中針對反電極結構112在Y方向上之寬度所描述的相同及/或類似之尺寸SL ，及與本文中針對反電極結構112在Z方向上之高度所描述的相同及/或類似之尺寸ST 。子單元中之負電極活性材料層及/或正電極活性材料層在尺寸ST 、SW 及SL 上之尺寸亦可與電極總成106中之電極活性材料層及/或反電極活性材料層在Z、X及Y尺寸上的彼等相同及/或類似。此外，負電極子單元之ST 、SW 及SL 尺寸關於彼此的比率可與電極長度LE 、高度HE 及寬度WE 關於彼此之比率相同及/或類似，及/或正電極子單元之ST 、SW 及SL 尺寸關於彼此的比率可與反電極長度LCE 、高度HCE 及寬度WCE 關於彼此之比率相同及/或類似，如本文中進一步描述，且負電極活性材料層及正電極活性材料層之尺寸的相對比率亦可分別與電極及反電極活性材料層之尺寸的相對比率類似及/或相同。
再次參考圖38，在一個實施例中，裝置1000包含子單元移除台956，其能夠自片材移除子單元，或自複數個堆疊片材(或堆疊連續網)移除複數個子單元。如圖38中所展示之實施例中所示，片材可在F方向上自層疊台932及/或對準器件934饋送至移除台956。在如所展示之實施例中，移除台956包含衝頭958，該衝頭能夠在與片材及/或網之長度方向SL 及寬度方向SW 兩者正交之ST 方向上對子單元施加力，使得至少一個子單元自片材移除。亦可提供移除子單元之其他方法，諸如藉由將子單元拉離片材及/或網，及/或藉由沿ST在相反方向上推動子單元，或藉由使用在弱化區處分離子單元與片材之其他方式。在一個實施例中，移除台956可能夠在每當施加力時移除僅一個子單元(例如，衝頭958可能夠一次衝壓單個子單元)，或替代地，移除台可能夠在每當施加力時同時移除沿SW 及/或SL 間隔開之複數個子單元(例如，衝頭958可能夠一次衝壓複數個子單元)。如上文所論述，片材可包含此類片材及/或合併連續網之合併堆疊的部分，諸如包含負電極片材、正電極片材及/或隔板片材912、906、918之堆疊，在此情況下，移除台956可能夠移除堆疊中之複數個子單元，諸如負電極子單元900、正電極子單元902，及/或隔板層子單元904。舉例而言，如圖38中所示，將包含負電極片材906、正電極片材918及兩個交替隔板片材912之連續網饋送至移除台956中，使得每一片材中之子單元可同時移除。亦即，移除台956可自合併片材及/或網同時移除包含多層負電極子單元900、多層正電極子單元902及兩個隔板層子單元904之堆疊群925，如圖38中所示。在另一實施例中，移除台956自第一類型之僅單個片材(例如，負電極片材)一次移除一或多個子單元，隨後自第二類型之後續片材(例如，正電極片材)一次移除一或多個子單元，以提供依序子單元移除。自片材移除子單元的其他序列亦為可能的。片材邊沿及/或在移除子單元之後剩餘的片材之其他部分可隨著移除後前進鏈輪996前進而沿饋送線972饋送，視情況隨著經組態以在移除子單元後嚙合片材中剩餘之對準特徵的輪齒，及/或隨著線輥997的末端。
此外，雖然圖38之實施例描繪連續網或片材在饋送方向F上之前進，但在又一實施例中，連續網及/或片材饋送方向亦可為反向的，及/或網及/或片材可在交替方向上前進，以允許自片材移除預定子單元。根據一個實施例，網及/或片材向移除台956前進足以允許在移除台處及在對應於移除台956之位置的饋送位置處移除預定數目個子單元(諸如1個、2個、3個、4個、5個、8個及/或10個子單元)之距離，而無需網及/或片材的進一步前進，其後網及/或片材前進足夠遠以允許移除後續的預定數目個子單元。預定數目個子單元可同時或依序移除，或其某一組合，而網及/或片材在移除台處維持在適當位置。替代地，網及/或片材可以允許自移動網及/或片材移除子單元之速率持續前進穿過移除台。根據又一實施例，衝頭或其他移除器件可在如例如圖47A及圖47B中所展示之饋送線之間交替，以提供子單元自不同饋送線972a、972b、972c之依序移除，及/或可能在正向或反向方向上沿單個饋送線前進以移除沿著線之饋送方向的子單元。
參考圖41A至圖41C，在一個實施例中，裝置1000包含移除對準台962，其中一或多個片材及/或網可對準以用於藉由移除台956自其移除子單元，例如藉由自其各別片材衝壓子單元。在圖41A中所示之實施例中，移除對準台962包含具有中心開口965之板964，該中心開口經設定大小以在自片材移除子單元之後允許子單元通過。板964進一步提供用以使一或多個片材在板上方對準之一或多個對齊特徵966，且在移除一或多個子單元之前提供恰當對準，諸如子單元及/或片材及/或網關於衝頭958或其他移除器件之對準。在如圖41A及圖41C中所示之實施例中，對齊特徵966包含複數個對齊輪齒，該複數個對齊輪齒能夠嚙合形成於片材及/或網中之一或多個對準特徵936，及/或亦可能夠在饋送方向F上正向或反向地使片材及/或網前進。形成於片材中之對準特徵936可與由預先移除對準台962上游之對齊器件934使用的彼等相同，例如孔隙938，及/或對準特徵可包含除由對齊器件934使用之彼等以外的特徵。又，如關於對齊器件934所描述，根據某些態樣，有可能對準而無需在片材上提供任何對準特徵，及/或形成於子單元中之子單元對準特徵970可充當對準特徵。此外，在某一實施例中，片材及/或網可包含單組對準特徵936及/或可包含兩組或多於兩組對準特徵，以經由不同對準機構提供對準及一或多個台。在又一實施例中，移除對準台962可包含對準器件，諸如如圖41A中所示之板964，其使用機械或非機械構件使片材及/或連續網中之一或多者關於彼此對準。至於對準器件，移除對準台962可能夠在SW 及SL 方向中之一或多者上關於移除台956及/或關於彼此使片材對準，使得片材恰當地對準以供自子單元移除。
在如圖41C中所示中之實施例，具有包含孔隙938之對準特徵936 (如圖41B中所示)的一或多個片材隨著嚙合孔隙938之對齊特徵966饋送至板964上，以提供一或多個片材在板上之恰當對準。子單元中之一或多者接著可藉由對一或多個子單元施加力而自一或多個片材移除，使得每一片材中之每一子單元中的至少一個弱化區下陷，且一或多個子單元穿過開口965，使得片材邊沿如藉由板及對齊特徵966保留之剩餘。移除對準台962可與移除台956一起操作以實質上在用於經由移除台956移除子單元之恰當定位處提供片材及/或網之對準，例如藉由緊接在執行移除之前對準以供移除，或甚至與子單元之移除實質上同時進行。在移除台956在沿饋送線之方向上前進或移至單獨饋送線的某些實施例中，移除對準台962甚至可與移除台協同移動以為子單元之移除提供片材對準。
在一個實施例中，提供複數個移除台956及/或移除對準台962，例如從而沿片材之饋送方向F在同一片材饋送線972中自一或多個片材移除複數個子單元(例如，如在圖38中)，或在單獨片材饋送線972a、972b、972c (諸如在與F正交之方向A上的片材饋送線陣列)中自複數個片材移除複數個子單元(例如，如圖47A及圖47B中所示)。在又一實施例中，移除台965可能夠在饋送方向F及/或在與單獨饋送線共置之其他方向或位置中移動至複數個不同位置，以移除同一片材饋送線或鄰近片材饋送線中的多個子單元。替代地，片材饋送線自身可重新定位以處理不同片材，或個別片材可在饋送方向F上以及在其他饋送線上饋送至不同移除台956及/或對準台962。在如圖38中所示之實施例中，提供能夠同時自片材移除兩個子單元及/或子單元堆疊(在合併片材的情況下)之單個移除台956，子單元如圖39中所示在SW 方向上彼此分離。在移除子單元後，片材在SL 方向(饋送方向F)上前進，以允許在SW 方向上移除下一組子單元及/或子單元堆疊，且程序為迭代的。在如所展示之實施例中，在執行於移除台956處之單個移除中移除的子單元可包含自合併片材移除之子單元堆疊，該子單元堆疊包含負電極子單元、兩個隔板層子單元及正電極子單元，該合併片材包含負電極片材、兩個隔板層片材及正電極片材，但亦可移除子單元之其他組態。移除程序可用來自片材之其他子單元重複，直至實現堆疊群925具有預定數目個單元電池504為止。
再次參考圖38，裝置1000進一步包含接收單元960，其經組態以接收自片材移除之子單元，形成單元電池504之堆疊群925。在一個實施例中，接收單元960經組態以與形成於子單元中之一或多個堆疊對準特徵970嚙合以提供具有堆疊群中之單元電池的至少一部分之對準的堆疊群，諸如單元電池504中之負電極子單元及/或活性材料層及正電極子單元及/或活性材料層之質心的對準，如上文所描述。參考圖39A及圖39B及圖41，堆疊對準特徵970可在片材及/或網對準特徵936內部形成，使得對準特徵藉由甚至在自片材及/或網移除子單元之後的子單元保留。堆疊對準特徵970亦可至少部分地且甚至完全在子單元900、902、904之邊界內。在某些實施例中，堆疊對準特徵970可包含穿過子單元之至少一部分之厚度形成的孔或孔隙，且甚至可在厚度方向上延伸穿過合併堆疊中之所有層。在下文描述堆疊對準特徵970之其他描述。接收單元960可能夠接收藉由移除台956與片材及/或網分隔開之子單元，諸如藉由預先移除對準台上方之衝頭958與片材及/或網分隔開之子單元。在如圖40A至圖40C及圖41D中所示之實施例中，接收單元960包含自底座961延伸之一或多個對準銷977，該一或多個對準銷經組態以與堆疊對準特徵970嚙合，以允許在移除台956處移除之子單元的堆疊。亦即，在某些實施例中，對準銷977可彼此間隔開對應於在SW 上在子單元中之堆疊對準特徵970之間的距離之一距離。對準銷之長度可經選擇以允許多個子單元之堆疊形成具有預定數目個單元電池的堆疊群925。SW 及SL 方向上之對準銷的尺寸亦可經選擇以容納特徵970，諸如與特徵相比略微更小或大致相同大小的尺寸。對準銷形狀及大小及互補特徵970之其他描述提供於下文中。
參考圖40A至圖40C，描述子單元移除及堆疊程序之實施例。在圖40A中，複數個連續網912、918及906可饋送至移除台956，其中子單元可自網移除。在第一移除及堆疊迭代之一實施例中，移除且形成於堆疊中之子單元在自堆疊之第一末端開始的堆疊方向Y上包括：第一端板974a；包含在與面向第一端板974a之負電極集電器的側面相對的負電極集電器136之側面上的單層負電極材料132的負電極子單元900；隔板層子單元904；在正電極集電器140之相對側上具有正電極活性材料層138的正電極子單元918；及後續隔板層子單元904。第一移除及堆疊迭代因此以端板974a、在面向堆疊之剩餘部分的子單元之側面上具有僅一個負電極活性材料層的負電極子單元900，及正電極子單元918及隔板層子單元904開始堆疊之第一末端。
在一個實施例中，第一端板974a為其中具有端板子單元之連續網的部分，其與包含具有單負電極活性材料層之負電極子單元900的連續網、包含隔板層子單元904之連續網及包含正電極子單元918之連續網合併。第一端板974a子單元、具有單電極活性材料層之負電極子單元900、隔板層子單元904及正電極子單元918在合併網內彼此對準，以在移除台956處移除子單元之後提供子單元的堆疊。舉例而言，如圖47A中所示，在一個實施例中，第一饋送線972可包含線，在該線上第一合併網975a及/或合併片材在饋送方向F上饋送至移除台956。第一合併網975a及/或合併片材可包含用於第一移除及堆疊迭代之子單元，諸如第一端板子單元974a，及負及正電極子單元及隔板層子單元。替代地，第一端板974a可與其他子單元分開地堆疊於接收單元960上。在如圖47A中所示之實施例中，第一合併網975a已預先合併至第一輥1002a中，該第一輥將合併網饋送至第一饋送線972中。替代地，第一合併網975a可藉由合併各自對應於單獨子單元之單獨連續網及/或片材形成，諸如自單獨輥合併至合併台932，如例如圖38中所展示，其後子單元可自合併網移除且在第一移除及堆疊操作中堆疊。此外，在如圖47A中所示之實施例中，第二及第三饋送線972a、972b、972c亦可經提供以為後續移除及堆疊迭代饋送合併層，如下文進一步詳細描述。圖47A中之第一、第二及第三饋送線972a、972b、972c可形成在方向A (陣列方向)，諸如與饋送方向F正交之方向上彼此分離的饋送線之陣列。
在又一實施例中，在堆疊群中構成第一迭代的子單元可在複數個不同饋送線上自單獨連續網及/或片材提供，如圖47B中所示。舉例而言，單獨饋送線972a至972e可在與饋送方向F正交之方向上，諸如在陣列方向A上經配置。饋送線中的每一者可包含具有一種類型之子單元(例如負電極片材906、隔板片材912及/或正電極片材918)的單獨連續網。在正形成子單元堆疊之第一迭代的情況下，每一饋送線可包含例如包含第一基礎板之片材、包含具有僅單負電極活性材料層之負電極子單元的片材，及隔板片材912。接收單元960可在陣列方向A上移動至不同饋送線以提供來自片材中之每一者的子單元的堆疊。
此外，在替代性實施例中，第一移除及堆疊迭代可包含除特定例示之彼等以外的不同子單元(諸如具有僅單正電極活性材料層之正電極子單元而非具有單層負電極活性材料層之負電極子單元)之移除及堆疊，且包括負及正電極子單元及隔板層子單元而無端板，子單元中之僅一者或兩者，及/或僅單個隔板層子單元。根據某些態樣，執行第一迭代以提供剩餘堆疊群可建構於其上之任何子單元及/或結構。又，雖然第一移除及堆疊迭代可在其他移除及堆疊操作之前執行，但替代地，圖40A中展示之移除及堆疊迭代可在後續階段處執行，諸如在預定子單元之堆疊群已形成之後，作為最終移除及堆疊操作。圖40A之右上側圖式描繪如自片材之方向ST 觀看之具有供移除之子單元的片材，自圖40A之右手側上的頂部起之第二圖式及自圖40A之右手側上的頂部起之底部圖式描繪如自片材之方向SL 觀看之在第一迭代之後的堆疊群925，該方向SL 對應於如本文中所描述之電極總成106的方向Z，且自圖40A之右手側上的頂部起的第三圖式描繪如自片材之方向ST 觀看之堆疊群的視圖。
圖40B中展示後續移除及堆疊迭代的實施例。在此實施例中，經移除且形成至堆疊中的子單元在自定位有第一端板974a之堆疊的第一末端開始的堆疊方向Y上包括：包含負電極材料132之兩個層的負電極子單元900；在負電極集電器136之相對側中的每一者上的一者；隔板層子單元904；具有兩個正電極活性材料層138之正電極子單元918；在正電極集電器140之相對側中的每一者上的一者；及後續隔板層子單元904。後續移除及堆疊迭代因此增加至在第一移除及堆疊迭代中經移除及堆疊之子單元上，如圖40B之底部中所示。此外，後續移除及堆疊迭代可重複地執行預定數目次，以在堆疊群925中獲得預定數目個單元電池504。
類似於上文所描述的第一迭代，在後續移除及堆疊迭代(例如，一級堆疊程序)中，可提供合併網，其由以下形成：包含在負電極集電器之相對側上具有兩個負電極活性材料層之負電極子單元900的連續網；包含隔板層子單元904之兩個連續網；及包含在正電極集電器之相對側上具有正電極活性材料層之正電極子單元918的連續網。負電極子單元900、隔板層子單元904及正電極子單元918在合併網內彼此對準，以在移除台956處移除子單元之後提供子單元的堆疊。舉例而言，如圖47A中所示，在一個實施例中，第二饋送線972b可包含線，在該線上第二合併網975b及/或合併片材在饋送方向F上饋送至移除台956。第二合併網975b及/或合併片材可包含用於後續移除及堆疊迭代之子單元，諸如負及正電極子單元及隔板層子單元。在如圖47A中所示之實施例中，第二合併網975b已預先合併至第二輥1002b中，該第二輥將合併網饋送至第二饋送線972b中。替代地，第二合併網975b可藉由合併各自對應於單獨子單元之單獨連續網及/或片材形成，諸如自單獨輥合併至合併台932，如例如圖38中所展示，其後子單元可自合併網移除且在一級移除及堆疊操作中堆疊。參考圖47A，在一個實施例中，接收單元960及/或移除台956可能夠在以陣列方向A上在第一及第二饋送線之間移動以在第一饋送線處提供移除及堆疊之第一迭代，接著為在第二饋送線處之移除及堆疊的第二迭代。
在又一實施例中，構成後續迭代(一級堆疊程序)以形成堆疊群之子單元可在複數個不同饋送線上自單獨連續網及/或片材提供，如圖47B中所示。舉例而言，單獨饋送線972a至972e可在與饋送方向F正交之方向上，諸如在陣列方向A上經配置。饋送線中的每一者可包含具有一種類型之子單元(例如負電極片材906、隔板片材912及/或正電極片材918)的單獨連續網。在執行移除及堆疊程序之後續迭代的情況下，每一饋送線可包含：例如，包含在負電極集電器之相對側上具有負電極活性材料層之負電極子單元的片材；包含在正電極集電器之相對側上具有正電極活性材料層之正電極子單元的片材；及包含隔板層子單元之片材。接收單元960可在陣列方向A上在單獨饋送線972a至972e之間移動以自每一片材中之子單元形成堆疊群。
此外，在替代性實施例中，後續移除及堆疊迭代可包含除特定例示之彼等以外的不同子單元之移除及堆疊。又，雖然後續移除及堆疊迭代可在初始移除及堆疊迭代之前/之後執行，但替代地，圖40B中所展示之移除及堆疊迭代可首先執行，其中後續程序經執行以提供端板及/或以其他方式完成電極總成106。圖40B之頂部圖式描繪如自片材之方向ST 觀看之具有供移除之子單元的片材，自圖40B之頂部起之第二圖式及底部圖式描繪如自片材之方向SL 觀看之在第一迭代後的後續迭代之後的堆疊群925，該方向SL 對應於如本文中所描述之電極總成106的方向Z，且自圖40B之頂側起的第三圖式描繪如自片材之方向ST 觀看之堆疊群的視圖。在自圖40B之頂部起的第二圖式中，且展示用於僅單個後續迭代之堆疊子單元的實施例，且在此實施例中包含僅4個子單元。在圖40B之底部圖式中，展示具有若干後續堆疊迭代之堆疊群的實施例。
圖40C描繪最終移除及堆疊迭代之實施例。在如所展示之實施例中，經移除且形成至堆疊中之子單元在自堆疊之第一末端及第一端板974a開始的堆疊方向Y上包括：負電極子單元900及第二端板974b，其中負電極子單元包含在與面向第二端板974b之負電極集電器的側面相對之負電極集電器136之側面上的單個電極活性材料層134。最終移除及堆疊迭代可能因此藉由在與具有第一端板974a之末端相對的堆疊之第二末端處提供第二端板974b來使堆疊群925完整。
在一個實施例中，第二端板974b為其中具有端板子單元之連續網的部分，其與包含具有單負電極活性材料層之負電極子單元900的連續網合併。第二端板974b子單元及具有單電極活性材料層之負電極子單元900在合併網內彼此對準，以在移除台956處移除子單元之後提供子單元的堆疊。舉例而言，如圖47A中所示，在一個實施例中，第三饋送線972c可包含線，在該線上第三合併網975c及/或合併片材在饋送方向F上饋送至移除台956。第三合併網975c及/或合併片材可包含用於最終移除及堆疊迭代之子單元，諸如第二端板子單元974b及負電極子單元。替代地，第二端板974b可與其他子單元分開地堆疊於接收單元960上。在如圖47A中所示之實施例中，第三合併網975c已預先合併至第三輥1002c中，該第三輥將合併網饋送至第三饋送線972c中。替代地，第三合併網975c可藉由合併各自對應於單獨子單元之單獨連續網及/或片材形成，諸如自單獨輥合併至合併台932，如例如圖38中所展示，其後子單元可自合併網移除且在最終移除及堆疊操作中堆疊。此外，在如圖47A中所示之實施例中，第二及第三饋送線972a、972b、972c亦可經提供以為後續移除及堆疊迭代饋送合併層，如下文進一步詳細描述。圖47A中之第一、第二及第三饋送線972a、972b、972c可形成在與饋送方向F正交之方向A (陣列方向)上彼此分離的饋送線之陣列。
在又一實施例中，構成堆疊群中之最終迭代的子單元可在複數個不同饋送線上自單獨連續網及/或片材提供，如圖47B中所示。舉例而言，單獨饋送線972a至972e可在與饋送方向F正交之方向上，諸如在陣列方向A上經配置。饋送線中的每一者可包含具有一種類型之子單元(例如負電極片材906、隔板片材912及/或正電極片材918)的單獨連續網。在正形成子單元堆疊之最終迭代的情況下，每一饋送線可包含例如包含第二末端板之片材及包含具有僅單負電極活性材料層之負電極子單元的片材。接收單元960可在陣列方向A上移動至不同饋送線以提供來自片材中之每一者的子單元的堆疊。
此外，在替代性實施例中，最終移除及堆疊迭代可包含除特定例示之彼等以外的不同子單元(諸如具有僅單正電極活性材料層之正電極子單元而非具有單層負電極活性材料層之負電極子單元)之移除及堆疊，且包括負及正電極子單元及隔板層子單元而無端板，子單元中之僅一者或兩者，及/或僅單個隔板層子單元。根據某些態樣，最終迭代經執行以提供任何子單元及/或結構以使堆疊群925完整。然而，雖然最終移除及堆疊迭代可在先前的移除及堆疊操作已經執行之後執行，但替代地，圖40C中展示之移除及堆疊迭代可在較早階段處執行，其中最終迭代之堆疊層在其形成後接合至其他堆疊層。圖40C之頂部圖式描繪如自片材之方向ST 觀看之具有供移除之子單元的片材，自圖40C之頂部起之第二圖式及自圖40C之頂部起的底部圖式描繪如自片材之方向SL 觀看之在最終迭代之後的堆疊群925，該方向SL 對應於如本文中所描述之電極總成106的方向Z，且自圖40C之頂部起的第三圖式描繪如自片材之方向ST 觀看之堆疊群的視圖。
在又一實施例中，方法可包含移除子單元中之一或多者的至少一部分988以提供堆疊群之最終子單元結構，該等子單元已自片材移除且堆疊在堆疊群925中。舉例而言，負電極子單元900及/或正電極子單元902之至少一部分988可經移除以提供其中之集電器至母線600、602的連接，如下文中進一步詳細描述。舉例而言，部分988可經移除以提供可電連接至正及/或負電極母線600、602 (電極或反電極母線600、602)之空閒及/或暴露的正電極及/或負電極集電器末端606、604，如本文中之圖27A至圖27F中的任一者中所示，或經由另一適當連接方法及/或結構。參考圖45A，根據一個實施例，負電極子單元900具有第一組兩個相對末端表面978a、978b，及鄰近第一組相對末端表面中之每一者的相對末端邊沿980a、980b，(ii)正電極子單元902具有第二組相對末端表面982a、982b及鄰近第二組相對末端表面982a、982b中之每一者的相對末端邊沿984a、984b，(iii)負電極子單元及正電極子單元中之一或多者具有在其相對末端邊沿中的至少一者中之至少一個子單元弱化區986。根據方法之實施例，拉力在拉緊方向上施加至負電極子單元900及正電極子單元902中之一或多者之相對末端邊沿中的至少一者，以移除鄰近至少一個相對末端邊沿中之弱化區986的負電極子單元900及正電極子單元902中之一或多者的部分988，使得負電極子單元900之第一組相對末端表面978a、978b及正電極子單元902之第二組相對末端表面982a、982b中的一或多者包含藉由移除部分980暴露之至少一個末端表面990，如例如圖46A至圖46C中所展示。亦即，拉力T經施加以自負電極及/或正電極子單元900、902拉動或以其他方式撕裂部分988以提供新結構形狀。在如圖45A中所示之實施例中，部分可經移除以暴露分別在負電極及正電極子單元900、902之相對側上的集電器末端604、606。在一個實施例中，拉力T可在平行於子單元之長度的方向上。圖45B展示正及負電極子單元900、902具有子單元弱化區986之另一實施例，其中該等部分988可藉由對末端邊沿施加拉力而與子單元分離。
圖45D及圖45E展示圖45C之橫截面，其中末端邊沿980a形成於負電極集電器層136中(圖45D)，及/或形成於在負電極集電器之層136a、136b之間層疊的犧牲層905中(圖45E)。在圖45D中所示之實施例中，末端邊沿980對應於延伸超出電極活性材料層之負電極集電器層136的末端區，且形成於邊沿中之弱化區986在自子單元移除部分988之後提供集電器末端之暴露。在圖45E中所示之實施例中，末端邊沿980對應於在自負電極集電器之層136a、136b之間向外延伸之該層的段中之犧牲層905的末端區。弱化區986形成於犧牲層之邊沿980，且部分988可在弱化區處與子單元分離，留下經暴露之犧牲層的末端表面，以及鄰近於犧牲層之集電器層的末端。類似地，雖然未展示，但正電極子單元902可包含在正電極集電器層136之任一側面上的正電極活性材料層132，其中末端邊沿980a具有形成於正電極集電器層中之弱化區986及/或包夾在正電極集電器之層之間的犧牲層。因此，藉由經由弱化區移除子單元之部分，用於負電極及/或正電極子單元之集電器的末端可經暴露以允許其電連接。又，藉由在預定位置處形成對應於所得子單元形狀之弱化區，子單元在SW 上具有預定尺寸(及任選地SL 可經形成)。亦即，在某些實施例中，可藉由移除部分988以保留預定大小之單元而形成具有預定尺寸之負及/或正電極單元。在一個實施例中，藉由經由嚙合對準特徵970之一或多個對準銷977施加拉力來移除至少一部分988，如下文更詳細地論述。亦即，在一個實施例中，嚙合於子單元之相對末端上的對準特徵970中之對準銷977可在拉緊方向上彼此拉開，以使得弱化區自子單元釋放至少一部分。
此外，根據一個實施例，在堆疊群925中，子單元可經堆疊以使得負電極子單元900及正電極子單元902之相對末端邊沿至少部分地彼此疊置(例如，如圖40A至圖40C中所示)。根據本文中之態樣，在移除負電極子單元900及正電極子單元902中之一或多者的部分980後，負電極子單元900之第一組相對末端表面978a、978b中之相對末端表面978a、978b中之一或多者的至少一部分在拉緊方向及與拉緊方向T及堆疊方向兩者正交之第三方向中的一或多者上相對於正電極子單元902之第二組相對末端表面982a、982b中之相對末端表面982a、982b中之一或多者的至少一部分偏移。舉例而言，參考圖45F，其展示具有負電極活性材料層132及負電極集電器136之負電極子單元900及具有正電極活性材料層138及正電極集電器140之正電極子單元902，在移除部分後，負電極子單元之第一相對末端978a關於正電極子單元之第一相對末端982a內部地偏移，且在移除部分後，負電極子單元之第二相對末端978b關於正電極子單元之第二相對末端982b外部偏移。在圖45F中，偏移自於拉緊方向上，該拉緊方向亦對應於電極子單元及其組件之尺寸SW ，且亦對應於如所展示之方向X (圖2A中之電極總成的座標系統)。然而，偏移亦可處於與堆疊方向正交之另一方向上，諸如在對應於電極子單元及其組件之高度尺寸的尺寸SL 及/或Z方向上。根據一個實施例，藉由提供子單元及/或集電器層之間的偏移，正及負電極集電器末端可能夠個別地存取以使得負電極集電器末端可經收集且與正電極集電器末端分開地電連接至其各別母線(例如，如本文中之圖27A至圖27F中所示)，及/或偏移可抑制負及正電極集電器末端之間的任何縮短。
根據又一實施例，在堆疊群中，負電極子單元900之內部部分998及正電極子單元902之內部部分999在與堆疊方向Y正交之拉緊方向X上關於彼此對準，且其進一步包含在施加拉力時維持堆疊群925之對準。根據一個態樣，在末端邊沿內部之子單元的內部部分，諸如在待移除之部分988內部之內部部分，與其他子單元之內部部分對準，且此對準在施加拉力時得以維持以提供在移除部分988後具有恰當對準之堆疊群。在一個實施例中，對準藉由在相對邊沿處施加足夠平衡以維持對準之拉力來維持。在又一實施例中，對準藉由將堆疊群中之子單元夾持至關於彼此之固定位置中來維持，例如具有第一及第二端板974a、974b。替代地，在一個實施例中，對準藉由分開地固定及固持子單元，諸如藉由將每一子單元個別地夾持及固持在適當位置來維持。在另一實施例中，對準藉由使用黏著劑使子單元彼此黏著或藉由以其他方式將子單元黏結在一起來維持。在又一實施例中，單獨對準銷可經提供以嚙合在弱化區內部之第一對準特徵70a，而第二對準特徵70b用於移除部分(參見例如圖48M)。
在又一實施例中，如圖41E中所示，對準藉由在ST SW 平面(對應於圖2A之XY平面)中將結構附著至子單元中之一或多者來維持。亦即，子單元沿尺寸SL (對應於Z尺寸)之邊緣可附著至結構，諸如本文中描述之第一及第二次級生長限制158、160，以在拉力在SW 尺寸(X方向)上施加至子單元之末端時維持子單元關於彼此之對準。在如所展示之實施例中，用於夾持及壓縮堆疊群之第一及第二末端的端板974a、974b對應於第一及第二一級生長限制154、164，且與次級生長限制158、160組合，用於在處理期間固定子單元關於彼此之位置以自其移除末端部分中之一或多者。根據某些態樣，堆疊群中之每一子單元可附著至第一及第二次級生長限制。在另一態樣中，僅少數子單元經附著，其中剩餘者視情況在稍後處理點處附著。在某些態樣中，子單元之集電器可附著至該等限制。在如所展示之實施例中，在X方向(拉緊方向)上將對準銷977拉離彼此引起該部分之移除同時保持堆疊群之剩餘部分處於預定對準。亦即，根據一個實施例，對準可藉由將堆疊群中之複數個負電極集電器及/或正電極集電器附接至在堆疊方向之平面中的堆疊群之表面上的一或多個限制部件來維持。根據一個實施例，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，堆疊群中之每一正電極子單元包含在拉緊方向及第三方向上關於其他正電極子單元之預定位置，及/或負電極片材中之每一負電極子單元包含在拉緊方向及第三方向上關於其他負電極片材之預定位置。根據另一實施例，在移除負電極子單元及正電極子單元中之一或多者的部分後，堆疊群中之每一負電極子單元包含在拉緊方向上關於堆疊群中之每一正電極子單元的預定位置。
根據一個實施例，如上文所定義，同一單元電池(諸如負電極單元之單元電池部分及正電極單元之單元電池部分，及/或負電極活性材料層之單元電池部分及正電極活性材料層之單元電池部分)中之結構之間的質心分離距離及/或不同單元電池中之結構(諸如不同單元電池中之負電極單元及/或負電極活性材料層，或不同單元電池中之正電極單元及/或正電極活性材料層)之間的質心分離距離在移除至少一部分後可在如上文所定義之預定極限內，以提供在結構之間具有恰當對準之堆疊群。舉例而言，在一個實施例中，在移除正電極子單元及負電極子單元中的一或多者之部分後，正電極子單元質心與負電極子單元質心之間的質心分離距離在預定極限內。在另一實施例中，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，對於該群之各單元電池部件的質心分離距離(其為投影至與堆疊方向正交之虛平面上的此類個別部件所包含之負電極活性材料層之質心與正電極活性材料層之質心之間的距離)，質心距離在預定極限內。根據又一實施例，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，對於該群之各單元電池部件的質心分離距離(其為投影至與堆疊方向正交之虛平面上的此類個別部件所包含之負電極子單元之質心與正電極子單元之質心之間的距離的絕對值)，質心距離在預定極限內。根據又一實施例，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，單元電池之堆疊群的部件在第一及第二部件之負電極活性材料層及/或正電極活性材料層中的任一者或兩者之間具有質心分離距離，且其中該群之第一及第二部件之間的質心分離距離為第一部件之負電極活性材料層之單元電池部分的質心與第二部件之負電極活性材料層之單元電池部分的質心之間的距離的絕對值，及/或第一部件之正電極活性材料層之單元電池部分的質心與第二部件之正電極活性材料層之單元電池部分的質心之間的距離的絕對值，且質心距離在預定極限內。
根據一個實施例，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之個別部件中的負電極及正電極子單元的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在負電極子單元之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於負電極子單元之最大尺寸之2%的預定極限內。根據又一實施例，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之個別部件中之負電極及正電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在負電極活性材料層之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於負電極活性材料層之最大尺寸之2%的預定極限內。根據又一實施例，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之第一及第二部件中之負電極子單元的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中的負電極子單元之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大負電極子單元之最大尺寸的2%的預定極限內，且其中該群之第一及第二部件中之正電極子單元的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之正電極子單元的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大正電極子單元之最大尺寸的2%的預定極限內。根據一個實施例，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之第一及第二部件中之負電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之負電極活性材料的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大負電極活性材料層之最大尺寸的2%的預定極限內，且其中該群之第一及第二部件中之正電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之正電極活性材料層的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大正電極活性材料層之最大尺寸的2%的預定極限內。
在一個實施例中，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，針對堆疊群中之至少5個單元電池，平均質心分離距離在預定極限內。在另一實施例中，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，針對堆疊群中之至少10個單元電池、至少15個單元電池、至少20個單元電池及/或至少25個單元電池，平均質心分離距離在預定極限內。在一個實施例中，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，平均質心分離距離在關於單元電池之堆疊群之單元電池部件的至少75%、至少80%、至少90%及/或至少95%的預定極限內。
正電極、負電極及隔板子單元可具有一或多個對準特徵(例如，圖41C中之970)以便使得能夠在堆疊之後將子單元中之每一者對準至所需容限。在許多情況下，子單元堆疊對準特徵在堆疊至對準銷(圖41D、41E)上之接收單元960(圖38)之前在片材層級上產生。然而，在一些實施例中，子單元對準特徵亦可藉由在堆疊程序期間穿刺片材而在堆疊程序期間產生。現參考圖50A，子單元堆疊對準特徵970可以各種形狀產生，諸如圓形、三角形、方形、凹陷圓形等。在某些態樣中，對準特徵90之設計可能取決於(且共設計成具有)對準銷977之形狀以便達成特定容限，且易於組裝。亦有可能具有帶空隙之對準特徵977，如圖50B中所示。與對應對準銷形狀配對之子單元對準特徵的策略性設計空隙可藉由在堆疊操作期間產生對對準銷977之較小束縛提供堆疊效率之益處。在一個實施例中，對準特徵具有帶狹窄三角形末端之五邊形形狀，如圖50B中所示。在此情況下，對準銷977在堆疊期間可沿實現較小束縛之較寬方形區域定位。
子單元對準特徵(例如圖41C中之970)可沿片材子單元上之不同點定位(圖41C之908、914、920)，以便提供堆疊中之子單元的對準。在一較佳實施例中，對準特徵在高度方向(例如，沿電極子單元之高度方向HE )上朝向子單元之中部且沿長度方向(例如，沿電極子單元之長度方向LE )朝向子單元之每一末端定位，如圖39中所示。在已經藉由利用對準銷977以交替方式將負電極、隔板、正電極片材堆疊至接收單元960上來形成堆疊後，可藉由沿電極長度LE方向遠離彼此移動對準銷而拉緊堆疊來執行後續精密對準步驟。在子單元對準特徵970具有帶三角形末端之五邊形形狀(圖50B)，且對準特徵中之五邊形形狀的三角形部分背對彼此的配置中，堆疊後拉緊步驟可朝向狹窄區域移動對準銷，從而將拉力提供至堆疊之不同組件且產生層之間的較緊密對準。
在其他實施例中，與對準銷形狀及尺寸組合之子單元對準特徵970可用於沿不同方向調適對準，如圖49中所示。舉例而言，沿圖49中之X方向的狹槽可用於在Z方向上對準片材，沿Z方向之狹槽可用於在X方向上對準片材。狹槽、孔及其他形狀之組合可結合對準銷使用以沿X、Z及Θ方向獲得所需對準容限。
在某些實施例中，子單元自身具有弱化區986，以便在堆疊已經對準且堆疊對準已藉由利用如本文中其他處所描述之對準固定程序固定之後實現子單元對準特徵970之移除。雖然在某些實施例中子單元對準特徵970可藉由在固定堆疊對準之後移除對準銷977而保持原樣，但在在某些個例中，電池組中之對準特徵970佔據之額外體積不利地影響體積及重量能量密度。在一實施例中，如在圖48I中，正及負電極子單元(及在正及負電極子單元之間的隔板，未展示)各自具有兩個對準特徵970，每一者沿X方向朝向子單元片材之每一末端。正及負電極片材亦具有兩個弱化區986，每一者沿X方向朝向子單元片材之每一末端，其中每一片材中之兩個弱化區沿X方向在對準特徵內側(彼此更接近)。在使堆疊完整且固定對準後，圖48I中由X標記之區域可藉由移除負及正電極(及隔板，未展示)藉由施加力以自堆疊移除對準特徵片而移除。
現參考圖48A至圖48J，子單元對準特徵970及弱化區986之各種組合可用於實現堆疊之不同對準及偏移，如藉由器件設計要求所判定。在以此順序之每一圖式中，自最終器件移除之片件以字母X標記。隔板片材並未展示於此等系列之影像中，但隔板片材可具有與正或負電極中之一者類似的特徵，且可出於過量材料移除之目的視為電極的延伸部。在某些實施例中，諸如出於安全性及短路預防原因，隔板可為器件中剩餘之最寬材料。在圖48A中，正電極子單元900具有作為附近邊緣中之對準特徵970的孔，且弱化區域986接近該孔且在朝向正電極子單元之中心的孔內側。負電極子單元902具有在X方向上沿附近邊緣之狹槽，且並不具有在周邊內部之子單元中的弱化區。在此配置中，根據某些實施例，堆疊可使用一個對準銷977進行直至所有層經堆疊為止，且接著後續對準可藉由將邊緣推動在一起同時允許堆疊沿對準孔及附近邊緣上之狹槽旋轉藉由對準片材之遠邊緣而進行。在固定對準後，遠邊緣可藉由利用諸如夾鉗之機構自邊緣固持至片材上而保持在適當位置，且附近邊緣中之對準銷可沿長度方向遠離電極子單元之中心移動，從而沿其弱化區移除正電極片材之一部分。實施例可沿堆疊之近側提供具有懸垂正電極之負電極單元的堆疊，其隨後有可能用於電連接或機械加固。替代地，參考圖48B，實施例可提供懸垂在遠側上，遠離對準特徵之負電極子單元。
參考圖48C及圖48D，在某些實施例中，若弱化區986沿相同長度關於彼此對準，則可能不產生正及負電極子單元之懸垂物。根據某些態樣，有可能藉由相對於彼此調適弱化區986之部位而提供負或正電極子單元中之任一者的重疊。參考圖48E，在某些實施例中，在弱化區986處移除部分可能產生具有懸垂在遠側上之正電極子單元900及懸垂在近側上之負電極子單元902的器件，且應允許相對側上之相似電極集電器沿X方向之電連接。圖48F至圖48J展示弱化區及對準特徵組態之其他實施例，其可能產生負電極子單元關於正電極子單元之不同定向及偏移。
根據某些實施例，對準特徵970可用於沿X方向(沿子單元之長度方向)施加機械力以較佳地留下所要子單元形狀及尺寸。然而，亦可利用其他方法來移除弱化區。機械、電子及熱方法可用於沿弱化區域分離兩個特徵。舉例而言，可沿弱化區域導引雷射光束以加熱、熔融及分離兩個區。高電流可施加於兩個段之間且利用電阻熔融移除兩個片件。亦可使用電子、熱及機械程序的組合。另外，弱化區986可經製造及/或對應於本文中描述之組態及/或方法中的任一者，諸如片材弱化區908、914、920。亦即，片材弱化區908、914、920可包含相同及或類似類型之區，及/或可以與弱化區986相同或類似之方式形成，且因此本文中關於片材弱化區908、914、920之揭示內容亦應理解為應用於子單元之弱化區。
參考圖57A，展示負電極片材906程序流程之一實施例。根據此實施例，由負電極活性材料組成之負電極的原材料(諸如碳、矽、氧化矽、錫、氧化錫、鋰鈦氧化物）、黏結劑(諸如聚醯亞胺、PAA、CMC/SBR、PVDF)，及導電助劑(諸如碳黑、乙炔黑、石墨、碳奈米管)與溶劑(諸如NMP、水或其他有機液體)混合以形成膏狀物。
混合程序可遵循多個路徑，諸如：首先混合所有乾燥成分，隨後與溶劑混合；以特定順序將乾燥成分中之每一者添加至溶劑隨後臨時混合；及/或首先將諸如活性材料及導電劑之乾燥成分之一部分混合在一起，且接著以特定次序添加組分，隨後臨時混合。
混合程序可在電極分批漿料混合設備中或藉由連續流混合程序進行，其中原材料饋送於塗佈設備中且混合漿料持續饋送至塗佈設備。混合程序之溫度可受控為指定設定或在程序中之不同點處改變為多個設定。與經混合之漿料接觸的大氣可為具有受控制濕度之惰性的環境空氣或真空。
在混合程序完成後，此實施例中之下一步驟為將漿料塗佈至負電極集電器136上，通常在混合完成之後的指定時間內。根據本文中之實施例，集電器材料可為指定厚度(在0.5 μm與30 μm之間)的金屬箔且由Cu、Ni或不鏽鋼或此等的混合物製成。集電器亦可為由以上材料製成之網狀物。集電器亦可為核心及表面由不同材料製成之層疊箔。
根據一個實施例之塗佈程序可能涉及將均勻漿料層浸沒在集電器上之指定圖案中。塗佈程序的實例包括槽模、反向輥、噴墨、噴塗、浸塗、網板及模板印刷。可塗佈集電器之僅一側或兩側。當塗佈集電器之兩側時，其可同時或依序進行。在塗佈程序完成之後，溶劑可蒸發。此可憑藉較高溫度、增強的氣流或較低氣壓或此等之組合進行。
視情況，在下一步驟中，負電極片材906可藉由延壓機壓延至指定厚度及孔隙率。壓延機之表面可平滑、粗糙或具有以不同厚度及孔隙率保留電極之部分的指定圖案。
根據某些實施例，可針對諸如Li、Na、Mg之金屬陽極執行交替負電極片材程序。在此情況下，單個負電極材料箔可充當負電極活性材料及負電極集電器兩者。替代地，負電極活性材料可層壓(或藉由其他方式，諸如CVD、電鍍、蒸發、濺鍍等沈積)至背層上以為子單元提供進一步支撐。背層可包含有機材料、陶瓷或陶瓷複合材料，或另一金屬或金屬合金。
根據本文中之實施例，方法中之後續步驟可自以下各者經混合及匹配以製得經圖案化負電極片材。(1)清除具有特定圖案之負電極集電器的負電極活性材料以限定負電極活性材料層及電極突片幾何結構(例如，由負電極活性材料佔據之區域的幾何形狀以及負電極集電器及待連接至負電極母線600之集電器末端之幾何形狀)的部分。此清除可藉由雷射或藉由機械程序進行。可以注意最小化對下層負電極集電器層以及對剩餘電極活性材料層之損壞。另外，負電極活性材料層或負電極集電器之表面上的碎屑的累積通常應最小化。(2)限定及添加一級及次級對準特徵936、970 (例如，網及/或片材對準特徵及/或子單元對準特徵)。此可能涉及在負電極集電器層及/或負電極活性材料層中在指定部位處且藉由指定圖案及幾何形狀形成標記或穿孔。此可藉由雷射或藉由機械程序實現。(3)限定及添加弱化區908、938 (例如，限定負電極子單元之弱化區，及用於自其移除一部分之子單元內的弱化區)。弱化區可藉由移除或薄化負電極集電器層或甚至負電極集電器及負電極活性材料層兩者之指定幾何形狀而產生，例如使得當稍後在程序中施加拉力時，弱化區中之應力增加。替代地，弱化區可藉由在移除負電極集電器層及/或負電極活性材料層的部分後將較弱材料(諸如有機膜)應用於該等區而形成，較弱材料包括可電熔或熱熔的材料，移除在該等區中發生以至少部分地再接合該等部分。較弱材料可添加充足結構剛性以允許具有高產率之後續處理。(3)將間隔層909a、909b添加至邊沿。間隔物層可包含例如有機或無機材料層，且可應用於主動及非主動表面中之任一者或兩者的部分。間隔層909a、909b亦可包含與電極活性材料層及/或隔板層相同之材料，如下文中進一步詳細描述。間隔物層之厚度可良好地受控制，使得當組裝堆疊時，間隔物層以指定量增大堆疊中之鄰近層之間的距離。間隔物層稍後可作為電池組製造程序之部分經移除，或其部分可留下。
參考圖57B，描述用於隔板片材912之程序流程的一實施例。根據實施例，隔板層130係藉由使絕緣顆粒材料與黏結劑在液體介質中混合以製得漿料而形成。液體介質可為水或有機溶劑。隨後將漿料塗覆至背板材料達恆定厚度。塗覆方法可為澆鑄、噴塗、浸塗、槽模塗佈、反向滾塗、噴墨印刷、模板或網板印刷。在塗佈程序完成之後，溶劑可蒸發。此可憑藉較高溫度、增強的氣流或較低氣壓或此等之組合進行。
根據一個實施例，下一步驟可為視情況藉由延壓機將隔板層130壓延至指定厚度及孔隙率。壓延機之表面可平滑、粗糙或具有以不同厚度及孔隙率保留隔板之部分的指定圖案。背層可視情況在此階段移除或保留為稍後移除以為隔板層提供結構支撐。根據某些實施例之替代選項為自另一來源獲得隔板作為片材且整合至該程序中。
根據某些實施例之另一替代選項為自另一來源獲得隔板片材912，且自懸浮液或漿料添加一層。懸浮液或漿料可能含有液體介質中之一或多個顆粒材料。塗覆方法可為澆鑄、噴塗、浸塗、槽模塗佈、反向滾塗、噴墨印刷、模板或網板印刷。在塗佈程序完成之後，液體可蒸發。此可憑藉較高溫度、增強的氣流或較低氣壓或此等之組合進行。根據某些態樣，附加層可將額外功能添加至隔板。此添加功能的實例可為提高耐穿刺性、提高彈性性質，或減少缺陷或此等之組合。除可為隔板之經量測參數的厚度、孔隙率、扭曲率、缺陷密度及離子傳導率以外，隔板亦可受控制以在0 MPa與20 MPa之間的所壓力下提供此等相同參數。此外，根據某些實施例，為了隔板在增加的壓力下維持最小離子傳導率，隔板之材料及構造可經改造以使得隔板中之細孔通常並未坍塌。
根據某些實施例，後續步驟可經混合及匹配以製得經圖案化隔板片材912。(1)限定及添加一級及次級對準特徵(936、970)。此可能涉及在隔板層130中在指定部位處且藉由指定圖案及幾何形狀形成標記或穿孔。此可藉由雷射或藉由機械程序實現。(2)限定及添加弱化區914、986。弱化區可藉由移除或薄化隔板層之指定幾何形狀而產生，例如使得當稍後在程序中施加拉力時，弱化區中之應力增加。替代地，弱化區可藉由在移除隔板層130的部分後將較弱材料(諸如有機膜)應用於該等區而形成，較弱材料包括可電熔或熱熔的材料，移除在該等區中發生以至少部分地再接合該等部分。(3)將間隔層909a、909b添加至邊沿。間隔物層可包含有機或無機材料層，且可應用於隔板層之部分。間隔物層之厚度應良好地受控制，使得當組裝堆疊時，間隔物層以指定量增大堆疊中之鄰近層之間的距離。間隔物層稍後可作為電池組製造程序之部分經移除，或其部分可留下。
參考圖57C，描述用於製造正電極片材918之程序流程的一實施例。根據此實施例，正電極的原材料可包括活性材料(諸如LCO、NCA、NCM、FePO4 ），將黏結劑(諸如聚醯亞胺、PAA、CMC/SBR、PVDF)，及導電助劑(諸如碳黑、乙炔黑、石墨、碳奈米管)與溶劑(諸如NMP、水或其他有機液體)混合以形成膏狀物。混合程序可遵循多個路徑，諸如：首先混合所有乾燥成分，隨後與溶劑混合；以特定順序將乾燥成分中之每一者添加至溶劑隨後臨時混合；及/或首先將諸如活性材料及導電劑之乾燥成分之一部分混合在一起，且接著以特定次序添加組分，隨後臨時混合。
混合程序可在電池組電極分批漿料混合設備中或藉由連續流混合程序進行，其中原材料饋送於塗佈設備中且混合漿料持續饋送至塗佈設備。混合程序之溫度可受控為指定設定或在程序中之不同點處改變為多個設定。與經混合之漿料接觸的大氣可為具有受控制濕度之惰性的環境空氣或真空。
在混合程序完成後，根據某些實施例之下一步驟為將漿料塗佈至正電極集電器140上，該下一步驟應在混合完成之後的指定時間內完成。正電極集電器材料可例如為指定厚度(在0.5 μm與30 μm之間)且由Al製成之金屬箔。正電極集電器亦可為由以上材料製成之網狀物。正電極集電器亦可為核心及表面由不同材料製成之層壓箔。
根據某一實施例，塗佈程序可能涉及將均勻漿料層浸沒在正電極集電器上之指定圖案中。塗佈程序的實例包括槽模、反向輥、噴墨、噴塗、浸塗、網板及模板印刷。正電極集電器之僅一側可經塗佈，或兩側皆可經塗佈。當正電極集電器之兩側皆經塗佈時，其可同時或依序進行。在塗佈程序完成之後，溶劑可蒸發。此可憑藉較高溫度、增強的氣流或較低氣壓或此等之組合進行。
根據某些實施例之下一步驟可為視情況藉由延壓機將正電極片材918壓延至指定厚度及孔隙率。壓延機之表面可平滑、粗糙或具有以不同厚度及孔隙率保留正電極之部分的指定圖案。後續步驟可經混合及匹配以製得經圖案化正電極片材918。(1)清除具有特定圖案之正電極集電器的正電極活性材料以限定正電極活性材料層及正電極突片幾何結構(例如，由正電極活性材料佔據之區域的幾何形狀以及正電極集電器及待連接至正電極母線602之正電極集電器末端之幾何形狀)的部分。此清除可藉由雷射或藉由機械程序進行。通常應注意最小化對下層負電極集電器層以及對剩餘電極活性材料層之損壞。另外，電極或集電器之表面上的碎屑的累積通常最小化。(2)限定及添加一級及次級對準特徵936、970。此可能涉及在正電極集電器層及/或正電極活性材料層中在指定部位處且藉由指定圖案及幾何形狀形成標記或穿孔。此可藉由雷射或藉由機械程序實現。(3)限定及添加弱化區920、986。弱化區可藉由移除或薄化正電極集電器層及/或正電極集電器及正電極活性材料層之指定幾何形狀而產生，例如使得當稍後在程序中施加拉力時，弱化區中之應力增加。替代地，弱化區可藉由在移除正電極集電器層及/或正電極活性材料層的部分後將較弱材料(諸如有機膜)應用於該等區而形成，較弱材料包括可電熔或熱熔的材料，移除在該等區中發生以至少部分地再接合該等部分。較弱材料可添加充足結構剛性以允許具有高產率之後續處理。(4)將間隔層909a、909b添加至邊沿。間隔物層可包含有機或無機材料層，且可應用於主動及非主動表面中之任一者或兩者的部分。間隔物層之厚度可良好地受控制，使得當組裝堆疊時，間隔物層以指定量增大堆疊中之鄰近層之間的距離。間隔物層稍後可作為電池組製造程序之部分經移除，或其部分可留下。
參考圖57D，描述堆疊程序之實施例。根據此實施例，經圖案化隔板片材912、經圖案化正電極片材918、另一經圖案化隔板片材912及經圖案化負電極片材906之單獨饋送結合在一起以憑藉片材上之對準特徵936將該等片材大致對準至堆疊中的其各別最終位置，從而形成一組預先對準片材。電極及隔板片材之饋送可自每一者之卷筒或自分別圖案化每一片材之工具直接饋送或自兩者之組合起始。
根據此實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之起始堆疊材料饋送至堆疊夾具(例如，接收單元960)中。根據另一實施例，可添加額外電極及隔板，使得負電極/隔板/正電極/隔板的順序得以維持。
根據實施例，隨後將在對準程序中已大致對準之預先對準片材饋送至堆疊區域(例如，子單元移除台956)中，其中藉由脫離弱化區域而自其各別片材移除四個片件(兩個電極及兩個隔板)。弱化區域可例如機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。隨後將剝離電極及隔板饋送至堆疊夾具中，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序經由堆疊維持。在電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於各電極及隔板質心更接近其各別最終位置。
根據實施例，大致對準之片材前進至另一位置，其中另外四個片件(兩個電極及兩個隔板)藉由脫離弱化區域而自其各別片材移除。弱化區域可機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。隨後將剝離電極及隔板饋送至堆疊夾具中，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序經由堆疊維持。在電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於各電極及隔板質心接近其各別最終位置。重複此程序直至所需數目個電極及隔板插入堆疊夾具中為止。
根據實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之結尾堆疊材料饋送至堆疊夾具中。另一選項應為添加額外電極及隔板，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序得以維持。
完成後，自堆疊工具移除完成電極及隔板堆疊及堆疊夾具。
參考圖57E，描述堆疊程序之另一實施例。根據此實施例，經圖案化隔板片材912及經圖案化正電極片材918之單獨饋送結合在一起以憑藉片材上之對準特徵將該等片材大致對準至堆疊中的其各別最終位置，且形成第一組預先對準片材。根據此實施例，另一經圖案化隔板片材912及經圖案化負電極片材906之單獨饋送結合在一起以憑藉片材上之對準特徵將該等片材大致對準至堆疊中的其各別最終位置，且形成第二組預先對準片材。電極及隔板片材之饋送可自每一者之卷筒或自分別圖案化每一片材之工具直接饋送或自兩者之組合起始。
根據此實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之起始堆疊材料饋送至堆疊夾具(例如，接收單元960)中。根據另一實施例，可添加額外電極及隔板，使得負電極/隔板/正電極/隔板的順序得以維持。
根據實施例，將第一及第二組預先對準片材饋送至一或多個堆疊區域(例如，移除台956)以用於來自片材組之電極及隔板的堆疊。根據一個實施例，將第二組預先對準片材饋送至第二堆疊區域中，其中第二組中之兩個片件(負電極及隔板)藉由脫離弱化區域自其各別片材移除。弱化區域可例如機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。堆疊夾具設置於第二堆疊區域中以接收且進一步對準自第二組預先對準片材移除之片件。此外，在負電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於每一負電極及隔板質心更接近其各別最終位置。類似地，根據一個實施例，將第一組預先對準片材饋送至第一堆疊區域中，其中第二組中之兩個片件(正電極及隔板)藉由脫離弱化區域自其各別片材移除。弱化區域可例如機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。堆疊夾具設置於第一堆疊區域中以接收且進一步對準自第一組預先對準片材移除之片件。
根據一個實施例，堆疊夾具經組態以在第一及第二堆疊區域之間移動，以提供第二組預先對準片材中之負電極及隔板及第一組預先對準片材中之正電極及隔板的交替堆疊。亦即，堆疊夾具可在第一及第二堆疊區域之間交替以便以交替方式使每一組彼此堆疊。舉例而言，在第一及第二堆疊區域處於分離的第一及第二饋送線971a、971b中的情況下，堆疊夾具可在兩條線之間交替。片材組中之片件中之每一者可藉由脫離弱化區域自其各別片材移除。弱化區域可機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。將剝離電極及隔板之第一及第二(及視情況更多)組以交替方式饋送至堆疊夾具中，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序經由堆疊維持。在電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於各電極及隔板質心接近其各別最終位置。重複此程序直至所需數目個電極及隔板插入堆疊夾具中為止。
根據又一實施例，堆疊夾具經組態以在同一堆疊區域處(例如，在同一饋送線中)分開地接收第一組預先對準片材及第二組預先對準片材，其中第一及第二組以交替方式分開地饋送至堆疊區域，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序經由堆疊維持。在電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於各電極及隔板的質心接近其各別最終位置。重複此程序直至所需數目個電極及隔板插入堆疊夾具中為止。
根據實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之結尾堆疊材料饋送至堆疊夾具中。另一選項應為添加額外電極及隔板，諸如來自上述第一及第二預先對準片材，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序得以維持。
完成後，自堆疊工具移除完成電極及隔板堆疊及堆疊夾具。
參考圖57F，描述堆疊程序之另一實施例。根據此實施例，經圖案化隔板片材912、圖案化正電極片材918及負電極片材906之單獨饋送各自個別地饋送至堆疊區域(例如，移除台956)中。亦即，根據某些態樣，單獨饋送可引至區域以用於堆疊，實質上無需執行使片材關於彼此預先對準的步驟。電極及隔板片材之饋送可自每一者之卷筒或自分別圖案化每一片材之工具直接饋送或兩者之組合。
根據實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之起始堆疊材料饋送至堆疊夾具中。根據另一實施例，可添加額外電極及隔板，使得負電極/隔板/正電極/隔板的順序得以維持。
根據實施例，單獨饋送可饋送至單獨堆疊區域(例如，經由單獨饋送線)以用於來自每一片材之片件的個別堆疊，及/或單獨饋送可個別地饋送至同一堆疊區域(例如，經由共用饋送線)，但堆疊在每一饋送之間交替。舉例而言，根據一個實施例，堆疊夾具可在不同堆疊區域之間交替以用於每一單獨饋送，及/或可在同一堆疊區域處個別地接收單獨饋送。根據一個態樣，經圖案化隔板饋料、經圖案化正電極片材及經圖案化負電極片材中之每一者各自饋送至單獨堆疊區域，且堆疊夾具可在單獨堆疊區域中之每一者之間交替以提供自單獨饋送中之片材移除的特徵的個別堆疊。根據另一態樣，經圖案化隔板饋送、經圖案化正電極片材及經圖案化負電極片材中之每一者以交替方式各自饋送至同一堆疊區域，使得同一堆疊區域處之堆疊夾具以交替方式接收自單獨饋送中之片材移除的片件。根據一個實施例，自每一單獨饋送移除之片件(例如，隔板、正電極及負電極)藉由脫離弱化區域自其各別片材移除。弱化區域可例如機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。此外，在電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於各電極及隔板質心更接近其各別最終位置。自每一饋送之片材移除的剝離片件(隔板、正電極、負電極)以交替方式饋送至堆疊夾具上，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序經由堆疊維持。重複此程序直至所需數目個電極及隔板插入堆疊夾具中為止。
根據實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之結尾堆疊材料饋送至堆疊夾具中。另一選項應為添加額外電極及隔板，諸如來自上述第一及第二預先對準片材，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序得以維持。
完成後，自堆疊工具移除完成電極及隔板堆疊及堆疊夾具。
參考圖57G，描述堆疊程序之另一實施例。根據此實施例，單獨多片材饋送結合在一起以憑藉多片材饋送之片材上的對準特徵將多片材饋送中之每一者大致對準至堆疊中的其各別最終位置。舉例而言，多片材饋送中之每一者可包含已經圖案化且接著關於彼此大致預先對準的經圖案化負電極906、經圖案化隔板912、經圖案化正電極918及另一經圖案化隔板片材912之分層片材。藉由對準多片材饋送(如所展示之4個多片材饋送)中之每一者，堆疊饋送可經提供具有對準在一起之複數個多片材饋送。亦即，可提供具有大於負電極/隔板/正電極/隔板之僅單個堆疊迭代的堆疊饋送，其中多個迭代對應於對準在一起以形成堆疊饋送之每一多片材饋送。多片材饋送可自每一者之卷筒或自分別圖案化每一片材之工具直接饋送或自兩者之組合起始。
根據實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之起始堆疊材料饋送至堆疊夾具中。根據另一實施例，可添加額外電極及隔板，使得負電極/隔板/正電極/隔板的順序得以維持。
根據實施例，隨後將包含已經關於彼此大致對準之預先對準多片材的堆疊饋送饋送至堆疊區域(例如，移除台956)中，其中片件(每一多層片材之電極及隔板)藉由脫離每一片材中之弱化區域自其各別片材及堆疊饋送移除。弱化區域可例如機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。隨後將剝離電極及隔板饋送至堆疊夾具中，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序經由堆疊維持。在電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於各電極及隔板質心更接近其各別最終位置。
根據實施例，堆疊饋送隨後可前進至另一位置，其中另一組片件(電極及隔板)藉由脫離弱化區域自在堆疊饋送中之堆疊在一起的多層片材中之每一者移除。弱化區域可機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。隨後將剝離電極及隔板饋送至堆疊夾具中，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序經由堆疊維持。在電極及隔板進入堆疊夾具時，其進一步對準以關於各電極及隔板質心接近其各別最終位置。重複此程序直至所需數目個電極及隔板插入堆疊夾具中為止。
根據實施例，將包含端板、背對端板之單側電極及視情況隔板層之結尾堆疊材料饋送至堆疊夾具中。另一選項應為添加額外電極及隔板，使得負電極/隔板/正電極/隔板之順序得以維持。
完成後，可自堆疊工具移除完成電極及隔板堆疊及堆疊夾具。
參考圖57H，描述堆疊後電池組製造程序之實施例。根據此實施例，將其堆疊夾具中之完整堆疊(諸如以上圖57D至圖57G中之任一者)饋送至最終對準工具中。每一負電極子單元、正電極子單元及隔板層子單元關於子單元之質心之目標部位的最終對準可藉由使用一或多個元件上之對準特徵970來達成。根據此實施例，堆疊之每一元件的對準隨後可藉由將元件膠合在一起、熔融負電極、正電極或隔板之一部分，或藉由加熱層壓結構而固定。
根據此實施例，最終對準結構可黏結在適當位置。此外，根據某些態樣固定每一元件之對準且黏結最終對準結構可以一個步驟實現。根據某些態樣，移除堆疊夾具，及視情況次級對準特徵。此可沿負電極子單元、正電極子單元或隔板層中之弱化區986移除次級對準特徵970而進行。弱化區域可機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。
根據此實施例，程序之下一步驟為將載流突片(例如，母線600、602)分開地連接至負電極集電器及正電極集電器的末端。在另一步驟中，負電極突片及正電極突片之另一末端進入電池組之封裝外部且充當電池組的正及負極端子。載流突片至負電極集電器及正電極集電器之連接程序可能涉及雷射、電阻或超音波焊接、膠合或壓力連接。
根據實施例，電池組堆疊隨後可插入軟袋中。袋材料可由標準電池組鋁袋箔材料製成。此外，液體電解質可視情況注入至封裝中，且封裝藉由將袋材料之邊緣層壓在一起而密封。在密封完成之後，正及負荷流突片可在袋外部可見，其中層壓袋圍繞每一突片經密封。
參考圖57I，描述堆疊後電池組製造程序之另一實施例。根據此實施例，將其堆疊夾具中之完整堆疊(諸如以上圖57D至圖57G中之任一者)饋送至最終對準工具中。每一負電極子單元、正電極子單元及隔板層子單元關於子單元中之一或多者的質心之目標部位的最終對準可藉由使用對準特徵970子單元來達成。根據此實施例，堆疊之每一元件的對準隨後可藉由將元件膠合在一起、熔融負電極、正電極或隔板之一部分，或藉由加熱層壓結構而固定。
根據此實施例，移除堆疊夾具，及視情況次級對準特徵970。此可沿負電極集電器及/或負電極活性材料層、正電極集電器及/或正電極活性材料層或隔板層中之弱化區986移除次級對準特徵970而進行。弱化區域可機械弱化、電弱化或熱弱化，或此等之組合。根據某些實施例，程序之下一步驟可為將載流突片(例如，負電極母線600及正電極母線602)分開地連接至負電極集電器及正電極集電器的末端。在稍後步驟中，負電極突片及正電極突片之另一末端可進入電池組之封裝外部且充當電池組的正及負極端子。載流突片至負電極及正電極的連接程序可能涉及雷射、電阻或超音波焊接、膠合，或壓力連接。
根據某些實施例，電池組堆疊隨後可插入軟袋中。袋材料可由標準電池組鋁袋箔材料製成。此外，液體電解質可視情況注入至封裝中，且封裝藉由將袋材料之邊緣層壓在一起而密封。在密封完成之後，正及負荷流突片可在袋外部可見，其中層壓袋圍繞每一突片經密封。
此外，用於製造本文中描述之蓄電池組、能量儲存器件及/或電極總成的程序亦可併入有以上圖57A至圖57I中的任一者中之步驟的組合，及/或如參考以上圖57A至圖57I中的任一者所描述之全部處理流程之組合。
返回至圖48A至圖48M及圖46A至圖46C，在一個實施例中，負電極子單元900在其相對末端邊沿中具有至少一個弱化部位986，且拉力可施加至具有弱化區之負電極子單元的相對末端邊沿以移除該負電極子單元之部分，使得負電極子單元之第一組相對末端表面包含藉由移除該部分暴露之至少一個末端表面，如圖48A至48B及圖46A中所示。在另一實施例中，正電極子單元902在其至少一個相對末端邊沿中具有至少一個弱化部位986，且拉力可施加至具有正電極子單元之弱化區的相對末端邊沿以移除該正電極子單元之部分，使得負電極子單元之第二組相對末端表面包含藉由移除該部分暴露之至少一個末端表面，如圖48G至圖48H中所示。此外，在一個實施例中，負電極子單元900及正電極子單元902兩者皆在其至少一個相對末端邊沿中具有至少一個弱化區986，使得拉力可施加至具有負電極及正電極子單元之至少一個弱化區的相對末端邊沿，以移除負電極子單元及正電極子單元之部分，使得負電極子單元之第一組相對末端表面及正電極子單元之第二組相對末端表面兩者皆包含藉由自其移除該等部分暴露之至少一個末端表面，如圖48C至圖48D中所示。此外，在一個實施例中，具有負電極子單元900之至少一個弱化區的相對末端邊沿在拉緊方向上處於與具有正電極子單元之至少一個弱化區的相對邊沿相同的側面上，如圖48C至圖48D中所示。在又一實施例中，具有負電極子單元之至少一個弱化區的相對末端邊沿在拉緊方向上處於與具有正電極子單元之至少一個弱化區的相對邊沿相對的側面上，如圖48E中所示。根據又一實施例，負電極子單元及正電極子單元中的至少一者包含在其兩個相對末端邊沿處之弱化末端區，如圖48I中所示。在另一實施例中，負電極子單元及正電極子單元兩者皆包含在其兩個相對末端邊沿處之弱化末端區，如圖48J中所示。
此外，雖然本文實施例已描述在自負電極及正電極子單元移除該等部分之前形成完整堆疊群925，但在其他實施例中，有可能在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分之前形成堆疊群之一部分，且其中移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者之部分之後為堆疊負電極子單元群、隔板層子單元群及正電極子單元群中之一或多者的其他部件以形成堆疊群。亦可執行堆疊及末端邊沿部分移除之交替步驟。
根據一個實施例，堆疊群925藉由堆疊複數個負電極子單元及正電極子單元而形成，視情況具有複數個隔板片材，以形成電池組之至少一個單元電池、至少兩個單元電池、至少三個單元電池、至少四個單元電池、至少5個單元電池、至少6個單元電池、至少7個單元電池、至少8個單元電池、至少9個單元電池、至少10個單元電池、至少11個單元電池、至少12個單元電池、至少13個單元電池、至少14個單元電池、至少15個單元電池，及/或至少16個單元電池。在另一實施例中，堆疊群藉由以下各者形成：堆疊至少1個負電極子單元及至少1個正電極子單元；堆疊至少2個負電極子單元及至少2個正電極子單元；堆疊至少3個負電極子單元及至少3個正電極子單元；堆疊至少4個負電極子單元及至少4個正電極子單元；堆疊至少5個負電極子單元及至少5個正電極子單元；堆疊至少6個負電極子單元及至少6個正電極子單元；堆疊至少7個負電極子單元及至少7個正電極子單元；堆疊至少8個負電極子單元及至少8個正電極子單元；堆疊至少9個負電極子單元及至少9個正電極子單元；堆疊至少10個負電極子單元及至少10個正電極子單元；堆疊至少11個負電極子單元及至少11個正電極子單元；堆疊至少12個負電極子單元及至少12個正電極子單元；堆疊至少13個負電極子單元及至少13個正電極子單元；堆疊至少14個負電極子單元及至少14個正電極子單元；堆疊至少15個負電極子單元及至少15個正電極子單元；及/或堆疊至少16個負電極子單元及至少16個正電極子單元。
此外，根據本文實施例，至少一個子單元弱化區可形成於負電極子單元之負電極集電器層中，及/或至少一個子單元弱化區可形成於正電極子單元之正電極集電器層中。至少一個弱化區亦可形成於犧牲層中。此外，至少一個弱化區亦可形成於負電極子單元之負電極活性材料層中，及/或正電極子單元之正電極活性材料層中。至少一個弱化層亦可形成於隔板層中。在一個實施例中，弱化區經由子單元之多個層形成。在另一實施例中，至少一個子單元弱化區在堆疊方向上延伸穿過子單元之厚度。
參考圖51A至圖51E，在一個實施例中，至少一個弱化區在與堆疊方向Y及拉緊方向正交之Z方向上在正電極及/或負電極子單元之第一與第二相對表面之間橫穿其高度的至少一部分。在另一實施例中，至少一個弱化區在第三方向上橫穿負電極子單元及/或正電極子單元之第一與第二相對表面之間的實質上直線的至少一部分，如圖51A中所示。在另一實施例中，至少一個弱化區在第三方向上橫穿負電極子單元及/或正電極子單元之第一與第二相對表面之間的對角線的至少一部分，如圖51B中所示。在另一實施例中，至少一個弱化區在第三方向上橫穿負電極子單元及/或正電極子單元之第一與第二相對表面之間的曲線的至少一部分，如在圖51C中。在又一實施例中，至少一個子單元弱化區包含弱化特徵之組合，如在圖51D至圖51E中。在一個實施例中，負電極子單元及/或正電極子單元包含一或多個分離區，以及其中負電極子單元及/或正電極子單元包含子單元在堆疊方向上之穿孔及/或薄化的一或多個區，如圖51D至圖51E中所示。
根據一個實施例，至少一個弱化區至少部分地描出負電極子單元及/或正電極子單元之集電器末端特徵700，如例如圖48K至圖48L及圖53A至圖53D中所展示。在一個實施例中，至少一個子單元弱化區至少部分地描出負子單元及/或子單元之集電器末端突起701，如圖53A、圖53C及圖48K至圖48L中所示。在另一實施例中，至少一個弱化區至少部分地描出負電極子單元及/或正電極子單元之一或多個集電器末端突起701及集電器末端凹口702，如圖53B中所示。在又一實施例中，至少一個弱化區至少部分地描出在Z方向上自電極活性材料延伸之集電器末端，例如如圖53D中所示，且其中負電極子單元及正電極子單元可具有在Z的相反方向上延伸之集電器。根據一個實施例，至少一個子單元弱化區至少部分地描出負電極子單元及/或正電極子單元之鉤形集電器末端突起701，如例如圖55中所展示。此外，如圖48K中所示，在一個實施例中，至少一個弱化區描出負及正電極子單元上之集電器突起701，集電器突起在子單元之X方向上的相同側面上，但在Z方向上彼此偏移。根據又一實施例，負電極子單元中之至少一個弱化區至少部分地描出負電極子單元中之一或多個集電器末端突起，且正電極子單元中之至少一個弱化區至少部分地描出正電極子單元中之一或多個集電器突起，且其中一或多個負電極集電器末端在拉力及Z方向中之一或多者上自一或多個正電極集電器末端偏移，如圖45F中所示。在又一實施例中，一或多個負電極集電器末端在負電極子單元之第一側上，且一或多個正電極集電器末端在正電極子單元之第二側上，第一側在拉緊方向上與第二側相對。根據又一實施例，一或多個負電極集電器末端在拉緊方向上在與一或多個正電極集電器末端相同的側面上，且一或多個負電極集電器末端包含在Z方向上自一或多個正電極集電器末端的至少一部分偏移之其至少一部分。
在一個實施例中，為移除該至少一部分，將拉力同時施加至負電極子單元及/或正電極子單元之兩側上的兩個相對末端邊沿，以在兩個相對末端邊沿處移除負電極及/或正電極子單元鄰近弱化區之部分，例如如圖46B中所示。根據又一實施例，為移除該至少一部分，拉力可依序施加至負電極子單元及/或正電極子單元之第一側上的第一末端邊沿，隨後將拉力施加至負電極子單元及/或正電極子單元之第二側上的第二末端邊沿，以移除在兩個相對末端邊沿處鄰近弱化區之負電極子單元及/或正電極子單元之部分，如例如圖46C中所展示。此外，在某些實施例中，形成於第一相對末端邊沿中之弱化區可比形成於第二相對末端邊沿中之弱化區更弱，使得第一末端邊沿中之部分釋放比第二末端邊沿中之部分更低的拉力，如具有兩個弱化區之圖46D中所示，一個弱化區比另一弱化區穿孔程度更高。在另一實施例中，如圖46A中所示，拉力施加至兩個相對末端邊沿，以移除正及/或負電極子單元之一側上的僅一個部分。此外，根據一個實施例，方法可包含，在維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準時，同時將拉力施加至負電極子單元之第一側上的第一相對末端邊沿，且將拉力施加至正電極子單元之第二側上的第二相對末端邊沿，以移除第一側上之第一末端邊沿處之負電極子單元的一部分及第二側處之第二末端邊沿處之正電極子單元的一部分。在另一實施例中，方法可包含，在維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準時，依序將拉力施加至負電極子單元之第一側上的第一相對末端邊沿，隨後將拉力施加至正電極子單元之第二側上的第二相對末端邊沿，以移除第一側上之第一末端邊沿處之負電極子單元的一部分及第二側處之第二末端邊沿處之正電極子單元的一部分。在又一實施例中，方法可包含，在維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準時，依序將拉力施加至正電極子單元之第一側上的第一相對末端邊沿，且將拉力施加至負電極子單元之第二側上的第二相對末端邊沿，以移除第一側上之第一末端邊沿處之正電極子單元的一部分及第二側處之第二末端邊沿處之負電極子單元的一部分。
如本文中所描述，根據一個實施例，負電極子單元及正電極子單元中的至少一者包含形成於其相對末端邊沿中之至少一者中的對準特徵，如例如圖48A至圖48M中所展示。在一個實施例中，負電極子單元及正電極子單元中的至少一者包含形成於其兩個相對末端邊沿中之對準特徵，如圖48F中所示。在又一實施例中，負電極子單元及正電極子單元兩者包含形成於其相對末端邊沿中之至少一者中的對準特徵，如例如圖48A至圖48B中所展示。在又一實施例中，負電極子單元及正電極子單元兩者包含形成於其兩個相對末端邊沿中之對準特徵。在另一實施例中，藉由在拉緊方向上且遠離負電極子單元及/或正電極子單元之第二末端拉動置放在負電極子單元及/或正電極子單元之一個末端處的對準特徵中之至少一個對準銷而施加拉力，以移除鄰近至少一個末端邊沿中之弱化區的負電極子單元及/或正電極子單元之部分。在另一實施例中，藉由在拉緊方向中之相反方向上同時拉動負電極子單元及/或正電極子單元之相對末端上之對準特徵中的對準銷而施加拉力，以移除鄰近至少一個末端邊沿中之弱化區的負電極子單元及/或正電極子單元之部分。在一個實施例中，對準特徵形成於在施加拉力之後經移除之相對末端邊沿中，如圖48A中所示。在另一實施例中，對準特徵形成於與其中鄰近子單元弱化區之部分經移除之一末端邊沿相對的末端邊沿中，如圖48B中所示。
根據一個實施例，負電極子單元及正電極子單元皆包含在其至少一個末端邊沿中之對準特徵，且負電極子單元及正電極子單元中之至少一者中的對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸的狹槽，如圖48A中所示，使得當插入第一側上之負電極子單元及正電極子單元之對準特徵中的對準銷在拉緊方向上遠離負電極子單元及正電極子單元之第二側向外拉動時，對準銷經由施加至負電極子單元對準特徵之拉力將拉力施加至具有更小尺寸對準特徵之負電極子單元及/或正電極子單元之末端邊沿，而對準銷在負電極子單元及/或正電極子單元中之另一者中在拉緊方向上平移穿過狹槽之平移尺寸。根據又一實施例，負電極子單元及/或正電極子單元之對準特徵形成於與至少一個弱化區相同的末端邊沿中，且經由對準銷施加拉力引起包含負電極子單元及/或正電極子單元中之對準特徵之末端邊沿的部分之移除，如圖48A中所示。在另一實施例中，負電極子單元及/或正電極子單元之對準特徵形成於與其中形成至少一個子單元弱化區之一末端邊沿相對的末端邊沿中，且經由對準銷施加拉力引起與其中定位有對準特徵之末端邊沿相對的負電極子單元及/或正電極子單元之末端邊沿之部分的移除，如圖48B中所示。在又一實施例中，對準特徵形成於負電極子單元及正電極子單元兩者之相同側面上具有至少一個子單元弱化區之末端邊沿中，且經由對準銷施加拉力引起包含負電極子單元及正電極子單元中之相同側上之對準特徵的末端邊沿之部分的移除，如圖48C中所示。在另一實施例中，對準特徵形成於負電極子單元及正電極子單元兩者之相同側面上的末端邊沿中，該等末端邊沿與其中至少一個弱化區形成於每一負電極子單元及正電極子單元中之末端邊沿相對，且經由對準銷施加拉力引起與其中定位有對準特徵之末端邊沿相對之負電極子單元及正電極子單元的末端邊沿之部分的移除，如圖48D中所示。
在又一實施例中，負電極子單元及正電極子單元兩者皆包含在其每一片材之相對末端邊沿處的對準特徵，且負電極子單元及正電極子單元中之至少一者包含形成於其中包含至少一個弱化區之末端邊沿中的對準特徵，且負電極子單元及正電極子單元中之另一者包含對準特徵，該對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽，該平移尺寸大於負電極子單元及/或正電極子單元中之另一者中的對準特徵之狹槽的平移尺寸，對準特徵包含處於與形成於具有至少一個子組弱化區之末端邊沿中的對準特徵相同之側面上的狹槽。經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上的對準特徵中來施加拉力引起在具有子組弱化區之末端邊沿中之負電極及/或正電極子單元之部分的移除，及銷在包含負電極子單元及/或正電極子單元中之另一者之狹槽的對準特徵之平移尺寸中之平移，如圖48F中所示。
在另一實施例中，堆疊群包含負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且負電極子單元之第一側及正電極子單元之第二相對側面上的對準特徵處於其中包含至少一個子單元弱化區之末端邊沿中，且形成於負電極子單元之第二側及正電極子單元之第一側上的對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽，該等平移尺寸大於在相同各別側面上形成於負電極子單元及正電極子單元中之另一者中的對準特徵之狹槽的平移尺寸。經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上的對準特徵中來施加拉力引起在具有子組弱化區之末端邊沿中之負電極及正電極子單元之部分的移除，及銷在包含其他相對末端邊沿中之狹槽的對準特徵之平移尺寸中之平移，如圖48G中所示。
在又一實施例中，堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且對準特徵形成於具有至少一個子單元弱化區之負電極子單元之第一側的末端邊沿及在相同側面上具有至少一個子單元弱化區之正電極子單元之第一側的末端邊沿中。經由將一組對準銷插入負電極子單元及正電極子單元之兩側上之對準特徵中來施加拉力引起在具有弱化區之相同側面上之末端邊沿中的負電極及正電極子單元之部分的移除，如圖48H中所示。根據另一實施例，堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且負電極子單元之第一側及正電極子單元之相同第一側上的對準特徵處於其中包含至少一個弱化區之末端邊沿中。負電極子單元或正電極子單元之第二相對側面上的對準特徵處於其中包含至少一個子單元弱化區之末端邊沿中，且形成於負電極子單元及正電極子單元中之另一者之第二相對側面上的對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽，該平移尺寸大於在相同各別側面上形成於負電極及正電極子單元中之另一者中的對準特徵之狹槽的平移尺寸。經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上之對準特徵中來施加拉力引起在具有弱化區之第一側上之末端邊沿中的負電極及正電極子單元之部分的移除，在具有弱化區之第二側上之末端邊沿中的負電極子單元或正電極子單元之部分的移除，及銷在包含負電極子單元或正電極子單元中之另一者之第二側上的末端邊沿中的狹槽之對準特徵的平移尺寸中的平移，如圖48I中所示。根據又一實施例，堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且負電極子單元及正電極子單元之第一及第二側兩者上的對準特徵處於其中包含至少一個弱化區之末端邊沿中。經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上之對準特徵中來施加拉力引起在具有弱化區之第一側及第二側上之末端邊沿中的負電極及正電極子單元之部分的移除，如圖48J中所示。
在一個實施例中，堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之相同側面上之末端邊沿中的對準特徵，且負電極子單元及正電極子單元中之一者的對準特徵形成於其中包含至少一個子單元弱化區之第一側的末端邊沿中，且負電極子單元或正電極子單元中之另一者上的對準特徵處於與具有其中含有至少一個子單元弱化區的末端邊沿之第二側相對之第一側上的末端邊沿中。經由將一組對準銷插入堆疊群之相同側面上之對準特徵中來施加拉力引起在具有子單元弱化區之第一側上之末端邊沿中的負電極子單元及/或正電極子單元之部分的移除，及在具有子組弱化區之第二側上的末端邊沿中之負電極子單元或正電極子單元之部分的移除，該第二側與具有其中形成有對準特徵之末端邊沿的第一末端相對，如圖48I中所示。
根據一個實施例，負電極子單元及/或正電極單元中之一或多者上的對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽，如圖49中所示。在另一實施例中，負電極子單元及/或正電極子單元中之每一者上的子單元對準特徵包含在與拉緊方向及堆疊方向正交之Z方向上具有平移尺寸之狹槽，如圖49中所示。在一個實施例中，負電極子單元及/或正電極子單元中之每一者上之子單元對準特徵包含圓形孔隙，該等圓形孔隙經設定大小以允許對準銷通過，且可進一步經設定大小以提供在藉由對準銷施加拉力之後待經由對準特徵施加之拉力，如例如圖49及圖50B中所展示。在另一實施例中，子單元對準特徵包含具有平移尺寸之狹槽及圓形孔隙之組合。在另一實施例中，子單元對準特徵包含用以提供負電極子單元及正電極子單元之堆疊及對準的第一組孔隙970a，且負電極及/或正電極子單元進一步包含第二組孔隙970b，銷可經由第二組孔隙插入以對堆疊負電極及正電極子單元中之一或多者施加拉力，如圖48M中所示。在一個實施例中，第二組孔隙970b包含在具有至少一個弱化區之末端邊沿中的孔，及在負電極子單元及正電極子單元中之每一者的一個相對側面上具有平移尺寸之狹槽。施加拉力引起子單元弱化部位處之負電極子單元及正電極子單元在其相對側上之部分的移除，如圖48M中所示。在一個實施例中，對準特徵包含具有開口之孔隙，該開口具有為圓形、三角形、方形、長橢圓形、卵形及矩形中的任何一或多者的橫截面，如圖50A中所示。在另一實施例中，對準特徵包含圍繞其周長具有向內突出嚙合部分以嚙合對準銷之孔隙，如圖50B中所示。根據又一實施例，對準特徵包含具有開口之孔隙，該開口具有橫截面，該橫截面在接近於負電極子單元及/或正電極子單元之末端的開口之第一側處較大，且在負電極子單元及/或正電極子單元之末端遠側之開口的第二側處較窄，如圖50B中所示。
在一個實施例中，接收台經組態以在片材饋送方向及片材寬度方向上在堆疊位置處接收一或多個子單元，該堆疊位置與其中一或多個子單元在移除台處與一或多個片材分離的移除位置一致。此外，接收台可在片材饋送方向及/或片材寬度方向上的複數個位置處接收一或多個子單元，該複數個位置對應於沿片材饋送方向及/或片材寬度方向之複數個分離位置。在一個實施例中，接收台經組態以維持在網寬度方向上以拉力堆疊於其上之堆疊群的部分。
在又一實施例中，如圖52A至圖52C中所示，弱化區可根據不同穿孔圖案、根據可適用於子單元之弱化區的強度形成。
根據又一實施例，如圖54中所示，堆疊群可經形成而具有負電極單元900、正電極單元902及隔板層904，且堆疊於對準銷977上以對準堆疊且視情況提供子單元中之一者的一部分的移除，如本文中已描述。然而，此外，子單元中之至少一者可經提供具有置放於子單元之周邊邊緣處(例如，在邊沿中)的間隔物909a、909b，以間隔子單元與鄰近層。間隔物可在堆疊於對準銷上之前的任何點處提供至子單元，例如間隔物可提供為連續網片材的部分，其子單元為一部分，或間隔物可緊接在移除子單元且堆疊在接收單元上之前施加至子單元。間隔物可提供至負電極單元、正電極單元及/或隔板單元，且僅一個或複數個單元可具有間隔物。在一個實施例中，間隔物置放在子單元上之邊沿中，在弱化區外部，使得其在至少一部分經移除時移除了子單元之末端部分，例如藉由對子單元施加拉力。
此外，圖56A給出其中堆疊群藉由堆疊及對準負電極子單元900及正電極子單元902形成但未移除子單元中之任一者之末端邊沿的部分之一實施例的一實例。亦即，用於對準子單元之對準特徵970僅維持為堆疊之部分。圖56B提供對準方法之又一實例。在此實施例中，對準特徵970包含形成於負電極及正電極子單元中之敞開凹穴及/或凹槽類型特徵。缺口可形成於X方向中之任一者或兩者上，以沿X對準子單元，或沿Y對準沿Y之子單元。銷或其他嚙合特徵可用於嚙合特徵且在一個子單元中推進凹穴直至另一子單元之邊緣達至兩個相對側上為止，其指示對準。
此外，根據一個實施例，提供具有電極總成之能量儲存器件(例如，蓄電池組)，該能量儲存器件在堆疊配置中包含負電極子單元、隔板層及正電極子單元。電極總成包含電極堆疊，該電極堆疊包含在堆疊方向上堆疊之負電極子單元群及正電極子單元群，堆疊負電極子單元中之每一者在與堆疊方向正交之橫向方向上具有負電極子單元之長度LE ，且在與橫向方向及堆疊方向兩者正交之方向上具有負電極子單元之高度HE ，其中(i)負電極子單元群之每一部件包含沿橫向方向間隔開之第一組兩個相對末端表面，(ii)正電極子單元群之每一部件包含沿橫向方向間隔開之第二組兩個相對末端表面。此外，負電極子組及/或正電極子單元之相對末端表面中的至少一者包含圍繞負電極子組及正電極子單元中之一或多者之相對末端表面的區705，歸因於負電極子單元及/或正電極子單元之橫截面的延伸及窄化，該等區展現以橫向方向定向之塑性變形及斷裂。舉例而言，參考圖55，由經移除部分與子單元之分離產生的變形在其中集電器附接至經移除部分之區域處(亦即，圍繞弱化區)可見。
根據一個態樣，根據本文中描述之方法製造的能量儲存器件包含一組電極限制，諸如本文中進一步詳細描述之彼等中的任一者。舉例而言，根據一個實施例，電極限制組108包含一級限制系統151，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向(堆疊方向)上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制。電極限制組108亦可包含次級限制系統155，其包含第一及第二次級生長限制及至少一個次級連接部件，第一及第二第二生長限制在與縱向方向(例如，Z方向)正交之第二方向上彼此分離，且至少一個次級連接部件連接第一及第二次級生長限制，以減少第二方向上之生長。在一個實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，其中充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且放電狀態小於蓄電池組之額定容量的25%。根據其他實施例，根據本文中之方法製造的能量儲存器件甚至可能夠展現減少之生長，使得電極總成在縱向方向上之生長使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑的任何提高均小於20%，其中充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且放電狀態為小於蓄電池組之額定容量的25%。此外，根據如所主張之方法製造之能量儲存器件的態樣可能允許電極總成在縱向方向上具有減少生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環及/或50次連續循環，電極總成之在堆疊方向上之斐瑞特直徑的任何提高均小於3%及/或小於2%，其中充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且放電狀態小於蓄電池組之額定容量的25%。根據實施例本文中描述之方法製造的能量儲存器件可能展現在縱向及/或豎直方向上之減少生長，諸如藉由一級及/或次級生長限制，如本文中進一步描述。
根據另一實施例，用於形成能量儲存器件之負電極子單元及/或正電極子單元可具有與本文中關於電極結構及/或反電極結構描述之彼等相同及/或類似的尺寸。舉例而言，負電極子單元及/或正電極子單元可具有至少5:1，諸如至少8:1且甚至至少10:1之長度尺寸L與高度H及寬度尺寸W兩者之比率，且具有在0.4:1至1000:1範圍內，諸如在2:1至10:1範圍內之H與W之比率。此外，根據本文中之方法使用子單元形成之能量儲存器件可具有電極及/或反電極及/或活性材料層，該等電極及/或反電極及/或活性材料層具有本文中其他處關於此等結構描述之尺寸。舉例而言，能量儲存器件可包含來自負電極子單元之負電極活性材料及/或來自正電極子單元之正電極活性材料，其具有至少5:1，諸如至少8:1且甚至至少10:1之長度尺寸L與高度H及寬度尺寸W兩者之比率，且具有在0.4:1至1000:1範圍內，諸如在2:1至10:1範圍內之H與W之比率。
電極 / 反電極分離距離
在一個實施例中，電極總成106具有電極結構110及反電極結構112，其中相鄰電極及反電極結構110、112中之電極活性材料層132與反電極材料層138之間的高度(在豎直方向上)及/或長度(在橫向方向上)中的偏移經選擇為在預定範圍內。憑藉解釋，圖25A描繪包含鄰近反電極結構112之反電極活性材料層138的電極結構110之電極活性材料層132的電極總成106之段的一實施例，該電極活性材料層與該反電極活性材料層之間具有微孔隔板130。在如所展示之此橫截面剖視中，電極活性材料層132在Z方向上之高度大致相等於反電極活性材料層138在Z方向上之高度。雖然具有高度相同之電極活性材料層132及反電極活性材料層138的結構就層之間的載體離子容量之匹配而言可具有益處，從而改良具有相等高度層之蓄電池組102的儲存容量，但此類相等高度層亦可存在問題。特定言之，對於高度過度接近電極活性材料層132之高度的反電極活性材料層138，載體離子可吸引至電極活性材料層132之豎直末端表面500，及/或形成電極結構110之部分的電極集電器136的暴露部分。結果可為鍍出載體離子及/或形成樹突，其可最終導致電池組之性能退化及/或故障。雖然陰極活性材料層138之高度可相對於電極活性材料層34減小以減輕此問題，但大小的過度不平等影響蓄電池組之儲存容量及功能。此外，即使在提供層138、132之間的偏移或分離距離時，情況可為具有該等層之蓄電池組的機械震動或碰撞(諸如在蓄電池組106之使用或運輸期間)可能移動且改變層138、132之對準，使得該等層之間的任何原始偏移及/或分離距離變得可忽略或甚至經消除。
因此，本發明之態樣涉及發現藉由提供限制組108 (諸如對應於本文所描述之任一實施例的一組)，即使在蓄電池組之正常使用或運輸期間遭遇之物理及機械應力下，亦可維持電極結構110及反電極結構112中之層138、132之間的對準。因此，可選擇足夠小以提供蓄電池組106之良好儲存容量的預定偏移及/或分離距離，同時亦賦予電池組降低的短路或故障風險，其中預定偏移少至5 µm，且通常不超過500 µm。
參考圖25A至圖25H，描述根據本公開之其他態樣。特定言之，應注意，電極總成106包含電極結構群110、電極集電器群136、隔板群130、反電極結構群112、反電極集光器群140，及單元電池群504。亦如參考圖1B及圖2A所示，電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以交替順序配置。電極結構群110之每一部件包含電極集電器136及電極活性材料層132，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在電極活性材料層之第一及第二相對橫向末端表面502a、502b之間所量測的斐瑞特直徑之長度LE (參見例如圖26A)及對應於如在豎直方向上在電極活性材料層132之第一及第二相對豎直末端表面500a、500b之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE (參見例如圖30)。電極結構群110之每一部件亦具有電極活性材料層132，該電極活性材料層具有對應於如在縱向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的電極活性材料層132之斐瑞特直徑的寬度WE (參見例如圖25A)。反電極結構群之每一部件進一步包含反電極集電器140及反電極活性材料層138，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在反電極活性材料層138之第一及第二相對橫向末端表面503a、503b之間所量測的反電極活性材料之斐瑞特直徑的長度LC (參見例如圖26A)，及對應於如在豎直方向上在反電極活性材料層138之第一及第二相對豎直末端表面501a、501b之間所量測的斐瑞特直徑之高度HC (參見例如圖30)。反電極結構群112之每一部件亦具有反電極活性材料層138，該反電極活性材料層具有對應於如在縱向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的反電極活性材料層138之斐瑞特直徑的寬度WC (參見例如圖25A)。
如上文所定義，橫向方向上電極活性材料層132之斐瑞特直徑為如在橫向方向上在垂直於橫向方向之限制電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。豎直方向上電極活性材料層132之斐瑞特直徑為如在豎直方向上在垂直於豎直方向之限制電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。橫向方向上反電極活性材料層138之斐瑞特直徑為如在橫向方向上在垂直於橫向方向之限制反電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。豎直方向上反電極活性材料層138之斐瑞特直徑為如在豎直方向上在垂直於豎直方向之限制反電極活性材料層之兩個平行平面之間所量測的距離。出於解釋之目的，圖24A及圖24B描繪電極活性材料層132及/或反電極活性材料層138之斐瑞特直徑，如在單個2D平面中所判定。特定言之，圖24A描繪電極活性材料層132及/或反電極活性材料層之2D截塊，如在Z-Y平面中所獲取。在Z方向(豎直方向)上限制該層之兩個平行X-Y平面(505a、505b)之間的距離對應於該層在平面中之高度H (亦即，HE 或HC )。亦即，豎直方向上之斐瑞特直徑可理解為對應於該層之最大高度的量測值。雖然圖24A中之描述僅針對2D截塊，但出於解釋之目的，可理解在3D空間中，豎直方向上之斐瑞特直徑不限於單個截塊，而係在豎直方向上彼此分離之限制其間之三維層的X-Y平面505a、505b之間的距離。類似地，圖24B描繪電極活性材料層132及/或反電極活性材料層138之2D截塊，如在X-Z平面中所獲取。在X方向(橫向方向)上限制該層之兩個平行Z-Y平面(505c、505d)之間的距離對應於該層在平面中之長度L (亦即，LE 或LC )。亦即，橫向方向上之斐瑞特直徑可理解為對應於該層之最大長度的量測值。雖然圖24B中之描述僅針對2D截塊，但出於解釋之目的，可理解在3D空間中，橫向方向上之斐瑞特直徑不限於單個截塊，而係在橫向方向上彼此分離之限制其間之三維層的Z-Y平面505c、505d之間的距離。可類似地獲得縱向方向上電極活性材料層及/或反電極活性材料之斐瑞特直徑，以便獲得電極活性材料層132之寬度WE 及/或反電極活性材料層138之寬度WC 。
在一個實施例中，亦如本文中其他處已描述，電極總成106可理解為具有：分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA 。
再次參考圖25A至圖25H，可見各單元電池504包含電極集電器群之第一電極集電器136的單元電池部分；對載體離子為離子可滲透的隔板130 (例如，包含多孔材料之隔板)；電極群之一個部件的第一電極活性材料層132；反電極集電器群之第一反電極集電器140的單元電池部分；及反電極群之一個部件的第一反電極活性材料層138。在一個實施例中，在單元電池群之連續及/或鄰近部件504a、504b、504c的情況下(例如，如圖31A中所描繪)，電極集電器136及/或反電極集電器的至少一部分可在單元(504a與504b，及504b與504c)之間共用。舉例而言，參考圖31A，可見單元電池504a及504b共用反電極集電器140，而單元電池504b及504c共用電極集電器136。在一個實施例中，各單元電池包含共用集電器之½，但亦可提供其他結構配置。根據又一實施例，對於在電極總成106之縱向末端處形成端子單元電池之部分的集電器，單元電池504可包含未共用集電器，且因此包含整個集電器作為電池之部分。
此外，再次參考圖25A至圖25H及圖31A中所描繪之單元電池，可見在各單元電池504內，第一電極活性材料層132a接近隔板130之第一側506a，且第一反電極材料層138a接近隔板130之相對第二側506b。如圖31A之實施例中所示，電極結構110包含形成單元電池504a之部分的第一電極活性材料層132a以及在縱向方向上形成下一鄰近單元電池之部分的第二電極活性材料層132b兩者。類似地，反電極結構112包含形成單元電池504a之部分的第一反電極活性材料層138a以及在縱向方向上形成下一鄰近單元電池(504b)之部分的第二反電極活性材料層138b兩者。隔板130將第一電極活性材料層132a與第一反電極活性材料層138a電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池504之隔板130主要在第一電極活性材料層132a與第一反電極活性材料138a層之間交換。
為進一步闡明各單元電池504中之第一電極活性材料層132a與第一反電極活性材料層138a之間的偏移及/或分離距離，參考圖22A至圖22C及圖23A至圖23C。特定言之，參考圖22A至圖22C，描述豎直方向上之偏移及/或分離距離。如此實施例之圖22A中所描繪，電極及反電極活性材料層132、138之第一豎直末端表面500a、501a在電極總成106之相同側面上。此外，電極活性材料132之第一相對豎直末端表面500a的中間豎直位置在X-Z平面中沿電極活性材料層之長度LE 的2D圖描出第一豎直末端表面曲線EVP1 。亦即，如參考圖22C所示，對於沿橫向方向(X)之每一ZY平面，在ZY平面之特定橫向位置(例如，X1 、X2 、X3 等)處，可藉由採用表面之z位置的中值將電極活性材料層132之豎直末端表面500a的中間豎直位置(z位置)判定為y的函數。圖22C通常描繪線之一實例，其展示經選擇x截塊(例如，X1 處之截塊)處之特定ZY平面之豎直末端表面500a的中間豎直位置(z位置)。(應注意，圖22C通常描繪對豎直末端表面，通常即電極活性材料層132之第一及第二豎直末端表面500a、500b及/或反電極活性材料層138之第一及第二豎直末端表面501a、501b之中間豎直位置(在圖式之頂部及底部處的虛線)的判定)。圖22B描繪一實施例，其中如沿電極活性材料之長度LE (亦即，沿長度LE 之每一x位置X1 、X2 、X3 處)所判定，此中間豎直位置之2D圖描出對應於繪製為x之函數(例如，在X1 、X2 、X3 等處)之中間豎直位置(z位置)的第一豎直末端表面曲線EVP1 。舉例而言，電極活性材料層132之豎直末端表面500a的中間豎直位置可關於對應於電極活性材料層之第一橫向末端處之X0E 至電極活性材料層之第二橫向末端處之XLE 的x位置繪製為x (橫向位置)之函數，其中XLE -XL0 相當於橫向方向上電極活性材料層132之斐瑞特直徑(電極活性材料層132之長度LE )。
類似地，在反電極活性材料層138之第一相對末端表面501a的情況下，反電極活性材料層138之第一相對豎直末端表面501a的中間豎直位置在X-Z平面中之2D圖沿反電極活性材料層138之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 。再次參考圖22C，可理解對於沿橫向方向之每一ZY平面，在ZY平面之特定橫向位置(例如，X1 、X2 、X3 等)處，可藉由採用表面之z位置的中值將反電極活性材料層138之豎直末端表面501a的中間豎直位置(z位置)判定為y的函數。圖22C通常描繪線之一實例，其展示經選擇x截塊(例如，X1 處之截塊)處之特定YZ平面之豎直末端表面501a的中間豎直位置(z位置)。圖22B描繪一實施例，其中如沿反電極活性材料之長度LC (亦即，沿長度LC 之每一x位置X1 、X2 、X3 處)所判定，此中間豎直位置之2D圖描出對應於繪製為x之函數(例如，在X1 、X2 、X3 等處)之中間豎直位置(z位置)的第一豎直末端表面曲線CEVP1 。舉例而言，反電極活性材料層138之豎直末端表面501a的中間豎直位置可關於對應於反電極活性材料層之第一橫向末端處之X0C 至反電極活性材料層之第二橫向末端處之XLC 的x位置繪製為x (橫向位置)之函數，其中XLC -XOC 相當於橫向方向上反電極活性材料層138之斐瑞特直徑(反電極活性材料層138之長度LC )。
此外，關於電極活性及反電極活性材料層132、138之第一豎直表面500a、501a之間的豎直分離之偏移及/或分離距離需求要求，對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%：(i)在豎直方向上量測之曲線EVP1 與CEVP1 之間的分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm。又，在一個實施例中，其要求，對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%：(ii)如在電極及反電極活性材料層132、138之第一豎直末端表面500a、500b之間，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置(例如，向內沿508)。亦即，藉由參考圖22B可見，對於第一反電極活性材料層138之長度LC 的至少60%，亦即自X0C 至XLc 之位置x的至少60% (橫向方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，分離距離Sz1 之絕對值，其對應於沿x之任何給定點處的曲線EVP1 與CEVP1 之間的距離，被要求不超過1000 µm，且不小於5 µm。又，可見，對於第一反電極活性材料層138之長度LC 的至少60%，亦即對於自X0C 至XLc 之位置x的至少60% (橫向方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置。
在一個實施例中，SZ1 之絕對值可≥5 µm，諸如≥10 µm，≥15 µm，≥20 µm，≥35 µm，≥45 µm，≥50 µm，≥75 µm，≥100 µm，≥150 µm，及≥200 µm。在另一實施例中，SZ1 之絕對值可≤1000微米，諸如≤500 µm，諸如≤475 µm，≤425 µm，≤400 µm，≤375 µm，≤350 µm，≤325 µm，≤300 µm，及≤250 µm。在一個實施例中，SZ1 之絕對值可遵循以下關係：1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及/或500 µm≥|SZ1 |≥10 µm，及/或250 µm≥|SZ1 |≥20 µm。在又一實施例中，對於單元電池中之反電極活性材料層132之寬度WE 的斐瑞特直徑，SZ1 之絕對值可在5×WE ≥|SZ1 |≥0.05×WE 的範圍內。此外，在一個實施例中，針對|SZ1 |之以上值及/或關係中的任一者可適用於第一反電極活性材料層之長度Lc 的多於60%，諸如適用於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%。
此外，對於自X0C 至XLc 之位置x的至少60% (橫向方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置。亦即，對於反電極活性材料層之長度LC 的至少60%，電極活性材料層132可理解為具有比反電極活性材料層130更接近側表面之中間豎直位置(對於指定X截塊在YZ平面中之z中的位置，如在圖22C中)。換言之，反電極活性材料層138可理解為具有比電極活性材料層132之中間豎直位置沿電極總成106之向內方向508更遠的中間豎直位置(對於指定X截塊在YZ平面中之z中的位置，如在圖22C中)。電極活性材料層132相對於反電極活性材料層138之此豎直偏移亦可相對於圖22A中之實施例及圖22B之曲線可見，圖22A描繪電極材料層132之高度超過反電極活性材料層138之高度，圖22B描繪電極活性材料層132之中間豎直位置EVP1 沿橫向方向超過反電極活性材料層之中間豎直位置CEVP1 。在一個實施例中，針對第一反電極活性材料層之長度Lc 的多於60%，諸如第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置。
在一個實施例中，上文針對關於電極及反電極活性材料層132、138之第一豎直末端表面500a、501a的分離距離Sz1 所描述的關係亦類似地可經判定用於電極及反電極活性材料層132、138之第二豎直表面500b、501b (例如，如圖31A中所示)。亦即，第二豎直末端表面500b及501b彼此在電極總成106之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層132、138之第一豎直末端表面500a、501a相對。此外，類似於關於上文給出的分離距離及/或偏移Sz1 給定之描述，電極活性材料132之第二相對豎直末端表面500b的中間豎直位置在X-Z平面中之2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 。亦即，如參考圖22A至圖22C所示，對於沿橫向方向之每一YZ平面，在YZ平面之特定橫向位置(例如，X1 、X2 、X3 等)處，可藉由採用表面之z位置的中值將電極活性材料層132之第二豎直末端表面500b的中間豎直位置(z位置)判定為y的函數。圖22C通常描繪線之一實例，其展示經選擇x截塊(例如，X1 處之截塊)處之特定YZ平面之第二豎直末端表面500b的中間豎直位置(z位置)。圖22B描繪此中間豎直位置之2D圖的一實施例，如沿電極活性材料之長度LE (亦即，沿長度LE 之每一x位置X1 、X2 、X3 處)所判定，其描出對應於繪製為x之函數(例如，在X1 、X2 、X3 等處)之中間豎直位置(z位置)的第二豎直末端表面曲線EVP2 。舉例而言，電極活性材料層132之第二豎直末端表面500b的中間豎直位置可關於對應於電極活性材料層之第一橫向末端處之X0E 至電極活性材料層之第二橫向末端處之XLE 的x位置繪製為x (橫向位置)之函數，其中XLE -XL0 相當於橫向方向上電極活性材料層132之斐瑞特直徑(電極活性材料層132之長度LE )。
類似地，在反電極活性材料層138之第二相對末端表面501b的情況下，反電極活性材料層138之第二相對豎直末端表面501b的中間豎直位置在X-Z平面中之2D圖沿反電極活性材料層138之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 。再次參考圖22A至圖22C，可理解對於沿橫向方向之每一YZ平面，在YZ平面之特定橫向位置(例如，X1 、X2 、X3 等)處，可藉由採用表面之z位置的中值將反電極活性材料層138之第二豎直末端表面501b的中間豎直位置(z位置)判定為y的函數。圖22C通常描繪線之一實例，其展示經選擇x截塊(例如，X1 處之截塊)處之特定YZ平面之第二豎直末端表面501b的中間豎直位置(z位置)。圖22B描繪實施例，其中如沿反電極活性材料之長度LC (亦即，沿長度LC 之每一x位置X1 、X2 、X3 處)所判定，此中間豎直位置之2D圖描出對應於繪製為x之函數(例如，在X1 、X2 、X3 等處)之中間豎直位置(z位置)的第二豎直末端表面曲線CEVP2 。舉例而言，反電極活性材料層138之第二豎直末端表面501b的中間豎直位置可關於對應於反電極活性材料層之第一橫向末端處之X0C 至反電極活性材料層之第二橫向末端處之XLC 的x位置繪製為x (橫向位置)之函數，其中XLC -XOC 相當於橫向方向上反電極活性材料層138之斐瑞特直徑(反電極活性材料層138之長度LC )。
此外，關於電極活性及反電極活性材料層132、138之第二豎直表面500b、501b之間的豎直分離之偏移及/或分離距離需求要求，對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%：(i)在豎直方向上量測之曲線EVP2 與CEVP2 之間的分離距離SZ2 之絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm。又，在一個實施例中，其要求，對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%：(ii)如在電極及反電極活性材料層132、138之第二豎直末端表面500b、501b之間，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置。亦即，藉由參考圖22B可見，對於第一反電極活性材料層138之長度LC 的至少60%，亦即自X0C 至XLc 之位置x的至少60% (橫向方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，分離距離Sz2 之絕對值，其對應於沿x之任何給定點處的曲線EVP2 與CEVP2 之間的距離，被要求不超過1000 µm，且不小於5 µm。又，可見，對於第一反電極活性材料層138之長度LC 的至少60%，亦即對於自X0C 至XLc 之位置x的至少60% (橫向方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置。
在一個實施例中，SZ2 之絕對值可≥5 µm，諸如≥10 µm、≥15 µm，≥20 µm，≥35 µm，≥45 µm，≥50 µm，≥75 µm，≥100 µm，≥150 µm，及≥200 µm。在另一實施例中，SZ2 之絕對值可≤1000微米，諸如≤500 µm，諸如≤475 µm，≤425 µm，≤400 µm，≤375 µm，≤350 µm，≤325 µm，≤300 µm，及≤250 µm。在一個實施例中，SZ2 之絕對值可遵循以下關係：1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及/或500 µm≥|SZ2 |≥10 µm，及/或250 µm≥|SZ2 |≥20 µm。在又一實施例中，對於單元電池中之反電極活性材料層132之寬度WE 的斐瑞特直徑，SZ2 之絕對值可在5×WE ≥|SZ2 |≥0.05×WE 的範圍內。此外，在一個實施例中，針對|SZ2 |之以上值及/或關係中的任一者可適用於第一反電極活性材料層之長度Lc 的多於60%，諸如適用於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%。此外，上文針對SZ2 所描述的值及/或關係可與針對SZ1 之彼等相同及/或不同，及/或可適用於與SZ1 不同的長度Lc之百分比。
此外，對於自X0C 至XLc 之位置x的至少60% (橫向方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置。亦即，對於反電極活性材料層之長度LC 的至少60%，電極活性材料層132可理解為具有比反電極活性材料層130更接近側表面之中間豎直位置(對於指定X截塊在YZ平面中之z中的位置，如在圖22C中)。換言之，反電極活性材料層138可理解為具有比電極活性材料層132之中間豎直位置沿電極總成106之向內方向508更遠的中間豎直位置(對於指定X截塊在YZ平面中之z中的位置，如在圖22C中)。電極活性材料層132相對於反電極活性材料層138之此豎直偏移亦可相對於圖22A中之實施例及圖22B之曲線可見，圖22A描繪電極材料層132之高度超過反電極活性材料層138之高度，圖22B描繪電極活性材料層132之中間豎直位置EVP2 沿橫向方向低於反電極活性材料層之中間豎直位置CEVP2 。在一個實施例中，針對第一反電極活性材料層之長度Lc 的多於60%，諸如第一反電極活性材料層之長度Lc的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置。又，與第二豎直表面相比較，第一豎直表面處之長度Lc 之百分比可不同，沿該長度反電極活性材料比電極活性材料更向內。
此外，在一個實施例中，電極總成106進一步包含在各單元電池中之電極及反電極活性材料層132、138之橫向末端之間的橫向偏移及/或分離距離。參考圖23A至圖23C，描述橫向方向上之偏移及/或分離距離。如此實施例之圖23A中所描繪，電極及反電極活性材料層132、138之第一橫向末端表面502a、503a在電極總成106之相同側面上(亦參見圖26A至圖26F)。此外，電極活性材料132之第一相對橫向末端表面502a之中間橫向位置的2D圖在X-Z平面中沿電極活性材料層之高度HE描出第一橫向末端表面曲線ETP1 。亦即，如參考圖23A所示，對於沿豎直方向之每一YX平面，在YX平面之特定豎直位置(例如，Z1 、Z2 、Z3 等)處，可藉由採用表面之x位置的中值將電極活性材料層132之橫向末端表面502a的中間豎直位置(x位置)判定為y的函數。圖23C通常描繪線之一實例，其展示經選擇z截塊(例如，Z1 處之截塊)處之特定YX平面之第一橫向末端表面502a的中間橫向位置(x位置)。(應注意，圖23C通常描繪對橫向末端表面，通常即電極活性材料層132之第一及第二橫向末端表面502a、502b及/或反電極活性材料層138之第一及第二橫向末端表面503a、503b之中間豎直位置(在圖式之頂部及底部處的虛線)的判定)。圖23B描繪實施例，其中如沿電極活性材料之高度HE (亦即，沿高度HE 之每一z位置Z1 、Z2 、Z3 處)所判定，此中間橫向位置之2D圖描出對應於繪製為z之函數(例如，在Z1 、Z2 、Z3 等處)之中間橫向位置(x位置)的第一橫向末端表面曲線ETP1 。舉例而言，電極活性材料層132之橫向末端表面502a的中間橫向位置可關於對應於電極活性材料層之第一豎直末端處之Z0E 至電極活性材料層之第二豎直末端處之ZHE 的z位置繪製為z (豎直位置)之函數，其中ZHE -Z0E 相當於豎直方向上電極活性材料層132之斐瑞特直徑(電極活性材料層132之高度HE )。
類似地，在反電極活性材料層138之第一橫向末端表面503a的情況下，反電極活性材料層138之第一相對橫向末端表面503a的中間橫向位置在X-Z平面中之2D圖沿反電極活性材料層138之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 。再次參考圖23A至圖23C，對於沿豎直方向之每一YX平面，在YX平面之特定豎直位置(例如，Z1 、Z2 、Z3 等)處，可藉由採用表面之x位置的中值將反電極活性材料層138之橫向末端表面503a的中間橫向位置(x位置)判定為y的函數。圖23C通常描繪線之一實例，其展示經選擇z截塊(例如，Z1 處之截塊)處之特定YX平面之橫向末端表面503a的中間橫向位置(x位置)。圖23B描繪實施例，其中如沿反電極活性材料之高度HC (亦即，沿高度HC 之每一z位置Z1 、Z2 、Z3 處)所判定，此中間橫向位置之2D圖描出對應於繪製為z之函數(例如，在Z1 、Z2 、Z3 等處)之中間橫向位置(x位置)的第一橫向末端表面曲線CETP1 。舉例而言，反電極活性材料層138之橫向末端表面503a的中間橫向位置可關於對應於反電極活性材料層之第一豎直末端處之Z0C 至反電極活性材料層之第二豎直末端處之ZHC 的z位置繪製為z (豎直位置)之函數，其中ZHC -Z0C 相當於豎直方向上反電極活性材料層138之斐瑞特直徑(反電極活性材料層138之高度HC )。
此外，關於電極活性及反電極活性材料層132、138之第一橫向表面502a、502b之間的橫向分離之偏移及/或分離距離需求要求，對於第一反電極活性材料層之高度Hc 的至少60%：(i)在豎直方向上量測之曲線ETP1 與CETP1 之間的分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm。又，在一個實施例中，其要求，對於第一反電極活性材料層之高度Hc 的至少60%：(ii)如在電極及反電極活性材料層132、138之第一橫向末端表面502a、503a之間，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置。亦即，藉由參考圖23B可見，對於第一反電極活性材料層138之高度HC 的至少60%，亦即自Z0C 至ZHc 之位置z的至少60% (豎直方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，分離距離SX1 之絕對值，其對應於沿z之任何給定點處的曲線ETP1 與CETP1 之間的距離，被要求不超過1000 µm，且不小於5 µm。又，可見，對於第一反電極活性材料層138之高度HC 的至少60%，亦即對於自Z0C 至ZHc 之位置z的至少60% (豎直方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置。
在一個實施例中，Sx1 之絕對值可≥5 µm，諸如≥10 µm，≥15 µm，≥20 µm，≥35 µm，≥45 µm，≥50 µm，≥75 µm，≥100 µm，≥150 µm，及≥200 µm。在另一實施例中，SX1 之絕對值可≤1000微米，諸如≤500 µm，諸如≤475 µm，≤425 µm，≤400 µm，≤375 µm，≤350 µm，≤325 µm，≤300 µm，及≤250 µm。在一個實施例中，SX1 之絕對值可遵循以下關係：1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及/或500 µm≥|SX1 |≥10 µm，及/或250 µm≥|SX1 |≥20 µm。在又一實施例中，對於單元電池中之反電極活性材料層132之寬度WE 的斐瑞特直徑，SX1 之絕對值可在5×WE ≥|SX1 |≥0.05×WE 的範圍內。此外，在一個實施例中，針對|SX1 |之以上值及/或關係中的任一者可適用於反電極活性材料層之高度Hc 的多於60%，諸如適用於反電極活性材料層之高度Hc 的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%。此外，上文針對SX1 所描述的值及/或關係可與針對SZ1 及/或SZ2 之彼等相同及/或不同。
此外，對於自Z0C 至ZHC 之位置z的至少60% (豎直方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置。亦即，對於反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，電極活性材料層132可理解為具有比反電極活性材料層130更接近側表面之中間橫向位置(對於指定Z截塊在XY平面中之x中的位置，如在圖23C中)。換言之，反電極活性材料層138可理解為具有比電極活性材料層132之中間橫向位置沿電極總成106之向內方向510更遠的中間橫向位置(對於指定X截塊在XY平面中之x中的位置，如在圖23C中)。電極活性材料層132相對於反電極活性材料層138之此橫向偏移亦可相對於圖23A中之實施例及圖23B之曲線可見，圖23A描繪電極材料層132之長度超過反電極活性材料層138之長度，圖23B描繪電極活性材料層132之中間橫向位置ETP1 沿豎直方向超過反電極活性材料層之中間橫向位置CETP1 。在一個實施例中，針對第一反電極活性材料層之高度Hc 的多於60%，諸如第一反電極活性材料層之高度Hc 的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置。又，與第二橫向末端表面相比較，第一橫向末端表面處之高度Hc 之百分比可不同，沿該高度反電極活性材料比電極活性材料更向內。
在一個實施例中，上文針對關於電極及反電極活性材料層132、138之第一橫向末端表面502a、503a的分離距離SX1 所描述的關係亦類似地可經判定用於電極及反電極活性材料層132、138之第二橫向表面502b、503b (例如，如圖26A至圖26F中所示)。亦即，第二橫向末端表面502b及503b彼此在電極總成106之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層132、138之第一橫向末端表面502a、503a相對。此外，類似於關於上文給出的分離距離及/或偏移SX1 給定之描述，電極活性材料132之第二相對橫向末端表面502b的中間橫向位置在X-Z平面中之2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 。亦即，如參考圖23A至圖23C所示，對於沿豎直方向之每一YX平面，在YX平面之特定豎直位置(例如，Z1 、Z2 、Z3 等)處，可藉由採用表面之x位置的中值將電極活性材料層132之第二橫向末端表面502b的中間豎直位置(x位置)判定為y的函數。圖23C通常描繪線之一實例，其展示經選擇z截塊(例如，Z1 處之截塊)處之特定YX平面之第二橫向末端表面502b的中間橫向位置(x位置)。圖23B描繪實施例，其中如沿電極活性材料之高度HE (亦即，沿高度HE 之每一z位置Z1 、Z2 、Z3 處)所判定，此中間橫向位置之2D圖描出對應於繪製為z之函數(例如，在Z1 、Z2 、Z3 等處)之中間橫向位置(x位置)的第二橫向末端表面曲線ETP2 。舉例而言，電極活性材料層132之第二橫向末端表面502b的中間橫向位置可關於對應於電極活性材料層之第一豎直末端處之Z0E 至電極活性材料層之第二豎直末端處之ZHE 的z位置繪製為z (豎直位置)之函數，其中ZHE -Z0E 相當於豎直方向上電極活性材料層132之斐瑞特直徑(電極活性材料層132之高度HE )。
類似地，在反電極活性材料層138之第二相對橫向末端表面503b的情況下，反電極活性材料層138之第二相對橫向末端表面503b的中間橫向位置在X-Z平面中之2D圖沿反電極活性材料層138之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 。再次參考圖23A至圖23C，對於沿豎直方向之每一YX平面，在YX平面之特定豎直位置(例如，Z1 、Z2 、Z3 等)處，可藉由採用表面之z位置的中值將反電極活性材料層138之第二橫向末端表面503b的中間橫向位置(x位置)判定為y的函數。圖23C通常描繪線之一實例，其展示經選擇z截塊(例如，Z1 處之截塊)處之特定YX平面之第二橫向末端表面503b的中間橫向位置(x位置)。圖23B描繪實施例，其中如沿反電極活性材料之高度HC (亦即，沿高度HC 之每一z位置Z1 、Z2 、Z3 處)所判定，此中間橫向位置之2D圖描出對應於繪製為z之函數(例如，在Z1 、Z2 、Z3 等處)之中間橫向位置(x位置)的第二橫向末端表面曲線CETP2 。舉例而言，反電極活性材料層138之第二橫向末端表面503b的中間橫向位置可關於對應於反電極活性材料層之第一橫向末端處之Z0C 至反電極活性材料層之第二橫向末端處之ZHC 的z位置繪製為z (豎直位置)之函數，其中ZHC -Z0C 相當於豎直方向上反電極活性材料層138之斐瑞特直徑(反電極活性材料層138之高度HC )。
此外，關於電極活性及反電極活性材料層132、138之第二橫向表面502b、503b之間的橫向分離之偏移及/或分離距離需求要求，對於第一反電極活性材料層之高度Hc 的至少60%：(i)在豎直方向上量測之曲線ETP2 與CETP2 之間的分離距離SX2 之絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm。又，在一個實施例中，其要求，對於第一反電極活性材料層之高度Hc 的至少60%：(ii)如在電極及反電極活性材料層132、138之第二橫向末端表面502b、503b之間，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。亦即，藉由參考圖23B可見，對於第一反電極活性材料層138之高度HC 的至少60%，亦即自Z0C 至ZHc 之位置z的至少60% (豎直方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，分離距離SX2 之絕對值，其對應於沿z之任何給定點處的曲線ETP2 與CETP2 之間的距離，被要求不超過1000 µm，且不小於5 µm。又，可見，對於第一反電極活性材料層138之高度HC 的至少60%，亦即對於自Z0C 至ZHc 之位置z的至少60% (豎直方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。
在一個實施例中，Sx2 之絕對值可≥5 µm，諸如≥10 µm，≥15 µm，≥20 µm，≥35 µm，≥45 µm，≥50 µm，≥75 µm，≥100 µm，≥150 µm，及≥200 µm。在另一實施例中，SX2 之絕對值可≤1000微米，諸如≤500 µm，諸如≤475 µm，≤425 µm，≤400 µm，≤375 µm，≤350 µm，≤325 µm，≤300 µm，及≤250 µm。在一個實施例中，SX2 之絕對值可遵循以下關係：1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及/或500 µm≥|SX2 |≥10 µm，及/或250 µm≥|SX2 |≥20 µm。在又一實施例中，對於單元電池中之反電極活性材料層132之寬度WE 的斐瑞特直徑，SX2 之絕對值可在5×WE ≥|SX2 |≥0.05×WE 的範圍內。此外，在一個實施例中，針對|SX2 |之以上值及/或關係中的任一者可適用於反電極活性材料層之高度Hc 的多於60%，諸如適用於反電極活性材料層之高度Hc 的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%。此外，上文針對SX2 所描述的值及/或關係可與針對SX1 、SZ1 及/或SZ2 之彼等相同及/或不同。
此外，對於自Z0C 至ZHC 之位置z的至少60% (豎直方向上反電極活性材料層之斐瑞特直徑的60%)，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。亦即，對於反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，電極活性材料層132可理解為具有比反電極活性材料層130更接近側表面之中間橫向位置(對於指定Z截塊在XY平面中之x中的位置，如在圖23C中)。換言之，反電極活性材料層138可理解為具有比電極活性材料層132之中間橫向位置沿電極總成106之向內方向510更遠的中間橫向位置(對於指定X截塊在XY平面中之x中的位置，如在圖23C中)。電極活性材料層132相對於反電極活性材料層138之此橫向偏移亦可相對於圖23A中之實施例及圖23B之曲線可見，圖23A描繪電極材料層132之長度超過反電極活性材料層138之長度，圖23B描繪電極活性材料層132之中間橫向位置ETP2 沿豎直方向低於反電極活性材料層之中間橫向位置CETP2 。在一個實施例中，針對第一反電極活性材料層之高度Hc 的多於60%，諸如第一反電極活性材料層之高度Hc 的至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%，及甚至至少95%，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。又，與第二橫向末端表面相比較，第一橫向末端表面處之高度Hc 之百分比可不同，沿該高度反電極活性材料比電極活性材料更向內。
根據一個實施例，豎直及/或橫向方向上之偏移及/或分離距離可藉由提供電極限制組108而維持，該電極限制組能夠維持及穩定各單元電池中之電極活性材料層132及反電極活性材料層138的對準，且甚至穩定電極結構110及反電極結構112在電極總成106中相對於彼此之位置。在一個實施例中，電極限制組108包含本文中描述之彼等中的任一者，包括其任何組合或部分。舉例而言，在一個實施例中，電極限制組108包含一級限制系統151，其包含第一及第二一級生長限制154、156及至少一個一級連接部件162，第一及第二一級生長限制154、156在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件162連接第一及第二一級生長限制154、156，其中一級限制系統151限制電極總成106在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。在又一實施例中，電極限制組108進一步包含次級限制系統152，其包含在第二方向上分隔開且藉由至少一個次級連接部件166連接之第一及第二次級生長限制158、160，其中次級限制系統155至少部分地限制電極總成106在蓄電池組106之循環之後在第二方向上之生長，該第二方向與縱向方向正交。下文描述電極限制組108之其他實施例。
返回至圖25A至圖25H，描述單元電池504關於豎直分離距離及/或偏移之各種不同組態。在如所展示之實施例中，限制組108的一部分定位於層132之至少一個豎直末端處，且可連接至單元電池504之一或多個結構。舉例而言，電極限制組108包含第一及第二次級生長限制158、160，且生長限制可連接至單元電池中之結構的豎直末端。在如圖25A中所示之實施例中，第一及第二生長限制158、160經由將單元電池之結構黏結至限制158、160之黏著劑層516附接(圖1A之剖視展示上部限制158)。在圖25A中，電極集電器136、隔板層130及反電極集電器140之豎直末端經由黏著劑層516黏結至第一及第二生長限制158、160。因此，如在下文中進一步詳細描述，電極集電器136、隔板層130及反電極集電器140中之一者或多者可個別地或共同地充當連接第一及第二生長限制以限制電極總成106之生長的次級連接部件166。圖25B展示單元電池504之所有電極集電器136、隔板層130及反電極集電器140黏結至第一及第二次級生長限制158、160的另一實施例。替代地，結構中之一些可黏結至第一次級生長限制158，而其他結構黏結至第二次級生長限制。在如圖25C中所示之實施例中，電極集電器136及隔板層130兩者之豎直末端黏結至第一及第二次級生長限制158、160，而反電極集電器140在於豎直方向上接觸第一及次級生長限制之前終止。在如圖25D至圖25E中所示之實施例中，電極集電器136及反電極集電器140兩者之豎直末端黏結至第一及第二次級生長限制158、160，而隔板130在於豎直方向上接觸第一及次級生長限制之前終止。在如圖25F中所示之實施例中，電極集電器136之豎直末端黏結至第一及第二次級生長限制158、160，而隔板130及反電極集電器140在於豎直方向上接觸第一及次級生長限制之前終止。在如圖25G至圖25H中所示之實施例中，反電極集電器140之豎直末端黏結至第一及第二次級生長限制158、160，而隔板130及電極集電器136在於豎直方向上接觸第一及次級生長限制之前終止。
此外，在一個實施例中，單元電池504可包含安置在電極活性材料層132及/或反電極活性材料層之第一及第二豎直表面中之一或多者之間的一或多個絕緣部件514。絕緣部件514可為電絕緣以抑制單元電池504中之結構之間的短路。絕緣部件亦可為非離子可滲透的，或至少比隔板130之離子可滲透性低，以抑制載體離子自其穿過。亦即，絕緣部件514可經設置以使電極及反電極活性材料層132、138之豎直表面與鍍出、枝晶形成及/或暴露表面可以其他方式易受影響之其他電化學反應絕緣，以延長具有帶絕緣部件514之單元電池504的蓄電池組102的壽命。舉例而言，絕緣部件514可具有小於隔板130之離子滲透率及/或離子傳導率，該隔板提供於相同單元電池504中。舉例而言，絕緣部件514可具有與下文進一步描述之載體離子絕緣材料層674相同及/或類似之載體離子滲透率及/或傳導率。絕緣部件514可由多種不同材料製備，包括陶瓷、聚合物、玻璃，及其組合及/或複合材料。
在圖25A中所示之實施例中，單元電池504並不具有絕緣部件514，此係由於電極及反電極活性材料層132、138之第一豎直末端表面500a、501a兩者具有與第一次級生長限制158接近且甚至實質上齊平之豎直尺寸z。第二豎直末端表面500b、501b在相反豎直方向(未展示)上可類似地達至第二次級生長限制160。在某些實施例中，即使絕緣部件514並未設置在電極及反電極活性材料層132、138中之一或多者的豎直表面處，單元電池亦可包含預定豎直偏移Sz1 及Sz2 ，如上文所描述。因此，在一個態樣中，儘管未設置絕緣部件514，但如圖25A中所示之實施例可具有偏移Sz1 及/或Sz2 (並未明確地展示)。
圖25B中所展示之實施例描繪在電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面500a、501a之間具有明顯偏移Sz1 及/或在電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面500a、501a之間具有偏移Sz2 (未展示)的單元電池504。在此實施例中，絕緣部件514設置於反電極活性材料層138之第一豎直末端表面501a與第一次級生長限制158之內表面之間，及/或反電極活性材料層138之第二豎直末端表面501b與第二次級生長限制160之內表面之間(未展示)。儘管展示於圖25B中之2D Z-Y平面中未展示，但絕緣部件515可諸如在縱向方向(y方向)及橫向方向(x方向，在圖25B之頁面中)上實質上且甚至完全在反電極活性材料層138之豎直表面上方延伸，以覆蓋豎直表面501a、501b中之一或多者。此外，在圖25B中所描繪之實施例中，絕緣部件514安置在反電極活性材料層138之一個縱向末端處的隔板130與另一縱向末端處的反電極集電器140之間及/或由其限定。
圖25C中所展示之實施例亦描繪在電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面500a、501a之間具有明顯偏移Sz1 及/或在電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面500b、501b之間具有偏移Sz2 (未展示)的單元電池504。亦在此實施例中，絕緣部件514設置於反電極活性材料層138之第一豎直末端表面500a與第一次級生長限制158的內表面之間，及/或反電極活性材料層138之第二豎直末端表面501b與第二次級生長限制160的內表面之間(未展示)。儘管展示於圖25C中之2D Z-Y平面中未展示，但絕緣部件515可諸如在縱向方向(y方向)及橫向方向(x方向，在圖25C之頁面中)實質上且甚至完全在反電極活性材料層138之豎直表面上方延伸，以覆蓋豎直表面501a、501b中之一或多者。此外，在圖25C中所描繪之實施例中，絕緣部件514藉由反電極活性材料層之一個縱向末端處的隔板130限定，但在另一縱向末端處在反電極集電器140之豎直表面516a上方延伸。亦即，絕緣部件可朝向相鄰單元電池結構(諸如相鄰單元電池結構之相鄰反電極活性材料層138)縱向延伸且對接該鄰近單元電池結構。在一個實施例中，絕緣部件514可藉由越過分離鄰近單元電池504a、504b中之層138的反電極集電器140且越過相鄰電池中之鄰近反電極活性材料層138的豎直表面延伸跨過鄰近反電極活性材料層138之一或多個豎直表面501a、501b。亦即，絕緣部件514可藉由橫穿在縱向方向上使單元電池504a、504b彼此分離之反電極集電器140之豎直表面跨越第一單元電池504a中之反電極活性材料層138的一或多個豎直表面501a、501b且在鄰近第一單元電池504a之第二單元電池504b中之反電極活性材料層138的一或多個豎直表面501a、501b上方延伸。
圖25D中所展示之實施例描繪單元電池504，其中絕緣部件514設置於反電極活性材料層138之第一豎直末端表面500a與第一次級生長限制158之內表面之間，及/或反電極活性材料層138之第二豎直末端表面500b與第二次級生長限制160之內表面之間(未展示)，且亦在隔板130之一或多個豎直表面518a、518b上方延伸以亦覆蓋電極活性材料層138之一或多個豎直末端表面500a、500b。亦即，絕緣部件514亦設置於電極活性材料層132之第一豎直末端表面500a與第一次級生長限制158之內表面之間，及/或電極活性材料層132之第二豎直末端表面500b與第二次級生長限制160之內表面之間(未展示) (以及在第一及第二次級生長限制158、160與隔板130之豎直表面518a、518b之間的空間中)。儘管展示於圖25D中之2D Z-Y平面中未展示，但絕緣部件515可諸如在縱向方向(y方向)及橫向方向(x方向，在圖25D之頁面中)上實質上且甚至完全在電極及反電極活性材料層132、138之豎直表面上方延伸，以覆蓋豎直表面500a、500b、501a、501b中之一或多者。此外，在圖25D中所描繪之實施例中，絕緣部件514安置在單元電池504之一個縱向末端處的電極集電器136與另一縱向末端處之反電極集電器140之間及/或由其限定。
圖25D中所描繪的實施例並未清楚地描繪電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面500a、501a之間的偏移SV1 ，及/或電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面500a、501a之間的偏移SV2 ，但圖25D中所描繪的實施例之態樣亦可藉由包括豎直偏移Sz1 及/或Sz2 中之一或多者經修改，如本文中所描述。舉例而言，如圖25E中所示之實施例包含與圖25D相同及/或類似之結構，原因在於絕緣部件514不僅覆蓋反電極活性材料層138之一或多個豎直末端表面501a、501b，而且覆蓋電極活性材料層132之一或多個豎直末端表面500a、500b。然而，圖25E描繪電極活性材料層132之豎直末端表面500a、500b與反電極活性材料層138之豎直末端表面501a、501b之間的明顯豎直偏移及/或分離距離Sz1 。因此，在如所展示之實施例中，絕緣部件514包含第一厚度T1，如在絕緣部件514之內及外豎直表面之間，在電極活性材料層132之第一及第二豎直末端表面500a、500b上方所量測，及第二厚度T2，如在絕緣部件514之內及外豎直表面之間，在反電極活性材料層138之第一及第二豎直末端表面501a、501b上方所量測，第一厚度T1小於第二厚度T2。又，雖然展示僅單個絕緣部件514，但亦可為設置有複數個絕緣部件514之情況，諸如第一部件在電極活性材料層上方具有第一厚度T1，且第二絕緣部件514在反電極活性材料層138上方具有第二厚度T2。圖25F中所描繪的實施例類似於圖25E中所描繪的實施例，其中一或多個絕緣部件514關於在電極活性材料層及反電極活性材料層之豎直末端表面上方之置放分別具有厚度T1及T2。然而，在此實施例中，絕緣部件514在反電極集電器140之一或多個豎直表面516上方延伸，且可甚至延伸以覆蓋鄰接單元電池中之表面，如上文參考圖25C所描述。
圖25G中所展示之實施例描繪單元電池504，其中絕緣部件514設置於反電極活性材料層138之第一豎直末端表面500a與第一次級生長限制158之內表面之間，及/或反電極活性材料層138之第二豎直末端表面500b與第二次級生長限制160之內表面之間(未展示)，且亦在隔板130之一或多個豎直表面518a、518b上方延伸以亦覆蓋電極活性材料層138之一或多個豎直末端表面500a、500b。亦即，絕緣部件514亦設置於電極活性材料層132之第一豎直末端表面500a與第一次級生長限制158之內表面之間，及/或電極活性材料層132之第二豎直末端表面500b與第二次級生長限制160之內表面之間(未展示) (以及在第一及第二次級生長限制158、160與隔板130之豎直表面518a、518b之間的空間中)。儘管展示於圖25D中之2D Z-Y平面中未展示，但絕緣部件515可諸如在縱向方向(y方向)及橫向方向(x方向，在圖25D之頁面中)上實質上且甚至完全在電極及反電極活性材料層132、138之豎直表面上方延伸，以覆蓋豎直表面500a、500b、501a、501b中之一或多者。此外，在圖25G中所描繪之實施例中，絕緣部件514由單元電池504之一個縱向末端處的反電極集電器140限定，但在另一縱向方向上在電極集電器136之一或多個豎直末端表面520上方延伸。舉例而言，類似於上文圖25C，絕緣部件514可朝向鄰近單元電池結構(諸如相鄰單元電池結構中之鄰近電極活性材料層132)縱向延伸且對接該相鄰單元電池結構。在一個實施例中，絕緣部件514可藉由越過分離鄰近單元電池504a、504b之間的層132的電極集電器136且越過相鄰電池中之鄰近電極活性材料層132的豎直表面跨越鄰近電極活性材料層132之一或多個豎直表面500a、500b延伸。亦即，絕緣部件514可藉由橫穿在縱向方向上使單元電池504a、504b彼此分離之反電極集電器140之豎直末端表面520a、520b跨越第一單元電池504a中之電極活性材料層132的一或多個豎直表面500a、500b且在鄰近第一單元電池504a之第二單元電池504b中之電極活性材料層132的豎直表面500a、500b上方延伸。
圖25G中所描繪的實施例並未清楚地描繪電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面500a、501a之間的偏移Sz1 ，及/或電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面500a、501a之間的偏移Sz2 ，但圖25G中所描繪的實施例之態樣亦可藉由包括豎直偏移Sz1 及/或Sz2 中之一或多者經修改，如本文中所描述。舉例而言，如圖25H中所示之實施例包含與圖25G相同及/或類似之結構，原因在於絕緣部件514不僅覆蓋反電極活性材料層138之一或多個豎直末端表面501a、501b，而且覆蓋電極活性材料層132之一或多個豎直末端表面500a、500b。然而，圖25H描繪電極活性材料層132之豎直末端表面500a、500b與反電極活性材料層138之豎直末端表面501a、501b之間的明顯豎直偏移及/或分離距離Sv1 。因此，在如所展示之實施例中，絕緣部件514包含第一厚度T1，如在絕緣部件514之內及外豎直表面之間，在電極活性材料層132之第一及第二豎直末端表面500a、500b上方所量測，及第二厚度T2，如在絕緣部件514之內及外豎直表面之間，在反電極活性材料層138之第一及第二豎直末端表面501a、501b上方所量測，第一厚度T1小於第二厚度T2。又，雖然展示僅單個絕緣部件514，但亦可為設置有複數個絕緣部件514之情況，諸如第一部件在電極活性材料層上方具有第一厚度T1，且第二絕緣部件514在反電極活性材料層138上方具有第二厚度T2。
參考圖26A至圖26F，描述具有或不具有絕緣部件514及/或橫向偏移SX1 及SX2 之單元電池504的其他實施例。在圖26A中所示之實施例中，雖然電極活性材料層132及138經描繪不具有可辨別的橫向偏移SX1 及/或SX2 ，但上文所描述的偏移及/或分離距離可沿x軸提供，如例如圖26B之實施例中所示。如經由Y-X平面中之2D截塊所展示，如圖26A中所描繪之單元電池504包含電極集電器136、電極活性材料層132、隔板130、反電極活性材料層138，及反電極集電器140。雖然圖26A中之實施例並不包括絕緣部件514，但可見，電極集電器136延伸經過電極及反電極活性材料層132、138之第二橫向末端502b、503b，且可連接至電極母線600，例如如圖27A至圖27F中所示。類似地，反電極集電器140延伸經過電極及反電極活性材料層132、138之第一橫向末端502a、503a，且可連接至反電極母線602，例如如圖27A至圖27F中所示。
參考圖26B中所展示之實施例，展示具有在反電極活性材料層138之橫向表面503a、503b中之至少一者上方延伸之絕緣部件514的單元電池組態。在如所展示之實施例中，絕緣部件514安置於反電極活性材料層138之任一橫向末端處，且定位在單元電池504之一個縱向末端上之反電極集電器140與單元電池之另一縱向末端處的隔板130之間(且由其限定)。在如所展示之實施例中，絕緣部件具有匹配電極活性材料層132之長度LE 的橫向範圍，且藉由在橫向方向上具有與電極活性材料層相同之長度的隔板與電極活性材料層132分離。在一個實施例中，x方向上絕緣部件514之橫向範圍可與橫向分離距離及/或偏移SX1 、SX2 相同，如圖26B中所示。又，雖然圖26B中所描繪的2D Y-X平面中未展示，但絕緣部件亦可在z方向上，諸如沿反電極活性材料層138之高度HE ，及在相對豎直末端表面501a、501b之間延伸。
圖26C中所展示之實施例亦描繪具有在反電極活性材料層138之橫向表面503a、503b中之至少一者上方延伸的絕緣部件514之單元電池組態。在如所展示之實施例中，絕緣部件514安置於反電極活性材料層138之任一橫向末端處，且在單元電池504之至少一個縱向末端上具有隔板層130。在另一縱向末端上，絕緣部件中之至少一者進一步由反電極集電器140限定。然而，絕緣部件514中之至少一者亦可在單元電池504之另一縱向末端處在反電極集電器140的橫向表面522a、522b中之一者上方延伸。亦即，絕緣部件514可在縱向方向上延伸經過反電極活性材料層138之橫向末端表面以覆蓋反電極集電器140，且甚至可延伸以覆蓋相鄰單元電池之反電極活性層的橫斷面。在如圖26B中所示之實施例中，絕緣部件514具有匹配電極活性材料層132之長度LE 的橫向範圍，且藉由在橫向方向上具有與電極活性材料層132相同之長度的隔板與電極活性材料層132分離。在一個實施例中，x方向上絕緣部件514之橫向範圍可與橫向分離距離及/或偏移SX1 、SX2 相同，如圖26C中所示。又，雖然圖26C中所描繪的2D Y-X平面中未展示，但絕緣部件亦可在z方向上，諸如沿反電極活性材料層138之高度HE ，及在相對豎直末端表面501a、501b之間延伸。除了反電極集電器140具有延伸經過絕緣部件514之橫向表面的長度，且集電器136之長度亦延伸經過電極活性材料層之橫向末端表面，圖26E具有類似於26C之組態。
圖26D中所展示之實施例描繪具有在電極活性材料層132及反電極活性材料層138兩者之橫向表面502a、502b、503a、503b中之至少一者上方延伸的絕緣部件514之單元電池組態。在如所展示之實施例中，絕緣部件514安置於電極及反電極活性材料層132、138之任一橫向末端處。絕緣部件安置在一個縱向末端上之電極集電器136與另一縱向末端上之反電極集電器140之間(且由其限定)。絕緣部件514可在隔板130之橫向末端表面524a、524b上方延伸以越過電極及反電極層132、138之橫向表面。在如圖26D中所示之實施例中，絕緣部件514具有匹配一個橫向末端上之電極集電器136的長度及另一橫向末端上之反電極集電器140的長度的橫向範圍。在如所展示之實施例中，儘管電極及反電極活性材料層132、138並不描繪為具有橫向偏移及/或分離距離，但亦可提供分離距離及/或偏移。又，雖然圖26D中所描繪的2D Y-X平面中未展示，但絕緣部件亦可在z方向上，諸如沿反電極活性材料層138之高度HE ，及在相對豎直末端表面501a、501b之間延伸。
圖26F中所展示之實施例亦描繪具有在反電極活性材料層138之橫向表面503a、503b中之至少一者上方延伸的絕緣部件514之單元電池組態。在如所展示之實施例中，絕緣部件514安置於反電極活性材料層138之任一橫向末端處。絕緣部件514覆蓋電極及反電極活性材料層兩者之橫向表面，且安置在一個縱向末端上之電極集電器136與在至少一個橫向末端處的另一末端上之反電極集電器140之間(由其限定)。在如所展示之實施例中，絕緣部件在隔板130之橫向表面524a、524b上方，在電極及反電極活性材料層132、138之間進一步延伸，以在此等表面上方延伸。在如所展示之實施例中，絕緣部件514具有自電極活性材料層132之豎直末端表面延伸的第一橫向厚度T1，且具有自反電極活性材料層138之豎直末端表面延伸的第二橫向厚度T2，其中第二橫向厚度大於第一橫向厚度。在一個實施例中，第二厚度T2減去第一厚度T1之橫向範圍的差值可相當於橫向偏移及/或分離距離SX1 及/或SX2 。此外，在如所展示之實施例中，絕緣部件514中之至少一者亦可在單元電池504之縱向末端中的一者處在反電極集電器138之橫向表面522a、522b中的一者上方延伸。亦即，絕緣部件514可在縱向方向上延伸經過反電極活性材料層138之橫向末端表面以覆蓋反電極集電器140，且甚至可延伸以覆蓋相鄰單元電池之反電極活性層的橫斷面。另一方面，反電極活性材料層之相對橫向末端處的絕緣部件514可由反電極集電器限定，使得橫向方向上反電極集電器之長度超過絕緣部件514之橫向厚度。在另一縱向末端上，絕緣部件514由電極集電器136限定，其中絕緣部件之橫向厚度符合一個橫向末端處之電極集電器136的橫向長度，且電極集電器136超過另一橫向末端之絕緣部件的橫向厚度。又，雖然圖26C中所描繪的2D Y-X平面中未展示，但絕緣部件亦可在z方向上，諸如沿反電極活性材料層138之高度HE ，及在相對豎直末端表面501a、501b之間延伸。
此外，應注意，出於判定電極活性材料層及/或反電極活性材料層132及138之第一及第二豎直及/或橫向末端表面之目的，僅將含有可能參與各單元電池504中之電化學反應的電極及/或反電極活性之層的彼等部分考慮為活性材料層132、138之部分。亦即，若電極或反電極活性材料以使得其可能不再能夠充當電極或反電極活性材料之方式經修改，例如藉由以離子絕緣材料覆蓋活性，則實際上已作為電化學單元電池中之參與者經移除的材料之部分並未被視為電極活性及/或反電極活性材料層132、138之部分。舉例而言，參考圖37A中之實施例，對於具有延伸至該層中之載體離子絕緣層674的電極活性材料層132，電極活性材料層132之表面500a視為在載體離子絕緣層674經塗佈部分與層132之非塗佈部分之間的界面500a處，而非在經塗佈電極活性材料終止之表面800a處。
電極及反電極母線
在一個實施例中，蓄電池組102包含用以分別自電極集電器136及反電極集電器收集電流之電極母線600及反電極母線602中之一或多者(例如，如圖30中所示)。如上文關於具有偏移及/或分離距離之實施例類似地描述，電極總成106可包含電極結構群、電極集電器群、隔板群、反電極結構群、反電極集電器群，及單元電池群，其中電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以交替順序配置。此外，電極結構群之各部件包含電極集電器及電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑之長度LE ，及對應於如在豎直方向上在電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，及對應於如在縱向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE 。又，反電極結構群之各部件包含反電極集電器及反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在豎直方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，及對應於如在縱向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC 。
此外，在一個實施例中，亦如本文中其他處已描述，電極總成具有：分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA 。
參考圖30，電極結構群110之各部件包含自電極活性材料層132收集電流之電極集電器136，該電極集電器在橫向方向上至少部分地沿電極活性材料層132之長度LE 延伸，且包含延伸經過反電極活性材料層138之第一橫向末端表面503a之電極集電器末端604。此外，反電極結構群112之各部件包含自反電極活性材料層138收集電流之反電極集電器140，該反電極集電器140在橫向方向上至少部分地沿反電極活性材料層132之長度LC延伸且包含在橫向方向上延伸經過電極活性材料層之第二橫向末端表面502b的反電極集電器末端606 (例如，亦如圖26A中所示)。在圖30中所描繪之實施例中，電極及反電極集電器136、140包夾在電極活性材料之鄰近層(在電極結構110的情況下)或反電極活性材料之鄰近層(在反電極結構112的情況下)之間。然而，集電器亦可為呈現於電極及/或反電極活性材料層之表面的至少一部分上之表面集電器，該表面面向電極及反電極結構110、112之間的隔板130。此外，在如圖30中所示之實施例中，電極母線600及反電極母線602安置在電極總成106之相對橫向側上，其中電極集電器末端604在一個橫向末端處電連接及/或實體地連接至電極母線600，且反電極集電器末端606在相對橫向末端處電連接及/或實體地連接至反電極母線602。
又，如上文類似地描述，電極總成之各單元電池504包含電極集電器群之第一電極集電器的單元電池部分、電極群之一個部件的第一電極活性材料層、對載體離子為離子可滲透的隔板、反電極群之一個部件的第一反電極活性材料層，及反電極集電器群之第一反電極集電器的單元電池部分，其中(aa)第一電極活性材料層接近隔板之第一側，且第一反電極材料層接近隔板之相對第二側，及(bb)隔板使第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層之間交換。
參考圖27A，其展示母線之實施例，其可為電極母線600或反電極母線602 (根據附接至其的是電極集電器還是反電極集電器)。亦即，圖27A至圖27F可理解為描繪適用於電極母線600或反電極母線602之結構。圖27A'至圖27F'關於電極母線600來描繪，然而，應理解，儘管未具體展示，但其中描繪之相同結構亦適用於反電極母線602，如本文中所描述。蓄電池組可包含用以分別連接至電極總成106之所有電極集電器及反電極集電器之單個電極母線600及單反電極母線602，及/或可提供多個母線及/或反電極母線。舉例而言，在其中圖27A理解為展示電極母線600之實施例的情況下，可見電極母線600包含至少一個導電區段608，其經組態以電連接至電極集電器群136，且在縱向方向(Y方向)上在電極總成106之第一及第二縱向末端表面116、118之間延伸。導電區段608包含具有面向反電極活性材料層136之第一橫向末端表面503a的內表面612之第一側610及具有外表面616之相對第二側614。此外，導電區段608視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙618。電極母線600之導電區段608關於電極集電器末端604經配置，使得電極集電器末端604至少部分地延伸經過導電區段608之厚度以電連接至其。導電區段608之總厚度t可在內表面612與外表面616之間經量測，且電極集電器末端608可諸如經由孔隙618以至少一距離延伸至導電區段之厚度中，且甚至可完全延伸經過導電區段之厚度(亦即，延伸經過在橫向方向上所量測之厚度t)。雖然圖27A中描繪了具有單個導電區段608之電極母線600，但某些實施例亦可包含多個導電區段。
此外，在其中圖27A理解為展示反電極母線602之實施例的情況下，可見反電極母線602包含至少一個導電區段608，其經組態以電連接至反電極集電器群140，且在縱向方向(y方向)上在電極總成106之第一及第二縱向末端表面116、118之間延伸。導電區段608包含具有面向電極活性材料層136之第二橫向末端表面502b的內表面612之第一側610及具有外表面616之相對第二側614。此外，導電區段608視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙618。電極母線600之導電區段608關於反電極集電器末端606經配置，使得反電極集電器末端606至少部分地延伸經過導電區段608之厚度以電連接至其。導電區段608之總厚度t可在內表面612與外表面616之間經量測，且反電極集電器末端606可諸如經由孔隙618以至少一距離延伸至導電區段之厚度中，且甚至可完全延伸經過導電區段之厚度(亦即，延伸經過在橫向方向上所量測之厚度t)。雖然圖27A中描繪了具有單個導電區段608之反電極母線602，但某些實施例亦可包含多個導電區段。圖27B至圖27F可類似地理解為描繪電極及/或反電極母線實施例，與上文針對圖27A給定之描述類似。
此外，根據一個實施例，具有母線及反電極母線600、602之蓄電池組102進一步包含電極限制組，諸如本文中描述之限制中的任一者。舉例而言，在一個實施例中，電極限制組108包含一級限制系統151，其包含第一及第二一級生長限制154、156及至少一個一級連接部件162，第一及第二一級生長限制154、156在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件162連接第一及第二一級生長限制154、156，其中一級限制系統151限制電極總成106在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。在又一實施例中，電極限制組108進一步包含次級限制系統152，其包含在第二方向上分隔開且藉由至少一個次級連接部件166連接之第一及第二次級生長限制158、160，其中次級限制系統155至少部分地限制電極總成106在蓄電池組106之循環之後在第二方向上之生長，該第二方向與縱向方向正交。下文描述電極限制組108之其他實施例。
參考圖27A至圖27F描述電極母線600及/或反電極母線602的其他實施例。在一個實施例中，如圖27A中所示，電極母線600包含具有沿縱向方向間隔開之複數個孔隙618的導電區段608，其中複數個孔隙618中之每一者經組態以允許一或多個電極集電器末端604至少部分地自其延伸穿過以將一或多個電極集電器末端604電連接至電極母線600。類似地，反電極母線602可包含具有沿縱向方向間隔開之複數個孔隙618的導電區段608，其中複數個孔隙618中之每一者經組態以允許一或多個反電極集電器末端606至少部分地自其延伸穿過以將一或多個反電極集電器末端606電連接至電極母線602。參考如圖27A'中所示之剖視可見，在電極母線側上，電極結構110之集電器136延伸經過電極活性材料層132之第一橫向表面502a，且延伸穿過形成於導電區段中之孔隙618。電極集電器末端604連接至電極母線600之外表面616。類似地，儘管未具體展示，但在其中定位有反電極母線602之另一橫向末端上，反電極結構112之電極集電器140延伸經過反電極活性材料層138之第二橫向表面503b，且延伸穿過形成於導電區段中之孔隙618。反電極集電器末端606連接至反電極母線600之外表面616。
此外，雖然在一個實施例中電極母線及反電極母線600、602兩者皆可能包含複數個孔隙618，但在又一實施例中，僅電極母線600包含孔隙618，且在另一實施例中，僅反電極母線602包含孔隙618。在又一實施例中，蓄電池組可包含電極母線及反電極母線兩者，而在其他實施例中，蓄電池組可包含僅電極母線或反電極母線，且電流經由不同機構自剩餘集電器收集。在如圖27A及圖27A'中所示之實施例中，孔隙618展示為經設定大小以允許電極集電器或反電極集電器自其穿過。雖然在一個實施例中，孔隙可經設定大小且經組態以允許僅單個集電器穿過每一孔隙，但在又一實施例中，孔隙可經設定大小以允許多於一個電極集電器136及/或反電極集電器140自其穿過。此外，在如圖27A及圖27A'中所示之實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端完全延伸穿過孔隙618中之一或多者，且末端604、606朝向電極母線及/或反電極母線之外表面616彎曲，以附接至電極母線及/或反電極母線之外表面在孔隙618之間的部分622。末端604、608亦可及/或視情況連接至導電區段608之其他部分，諸如在豎直方向上在孔隙上方或下方之導電區段的部分，及/或連接至孔隙618自身之內表面624。
在如圖27B及圖27B'中所示之實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端604、606完全延伸穿過孔隙618中之一或多者，且該等末端朝向電極母線及/或反電極母線之外表面616彎曲。然而，在此實施例中，集電器末端中之至少一或多者在縱向方向上至少部分地延伸至或經過鄰近孔隙618 (例如，經過如27B'圖中所示之鄰近孔隙)，以附接至單獨電極集電器末端及/或反電極集電器末端。亦即，電極及/或反電極集電器之末端可彼此附接。在又一實施例中，亦如圖27B'中所示，電極集電器末端及/或反電極集電器末端在第一末端區624處附接至電極母線及/或反電極母線之外表面616在孔隙618之間的部分622，且在第二末端區626處附接至另一單獨電極集電器末端及/或反電極集電器末端。
在一個實施例中，電極集電器末端604及/或反電極集電器末端606經由黏著劑、焊接、壓接、硬焊、鉚釘、機械壓力/摩擦力、夾鉗及軟焊中之至少一者附接至電極母線及/或反電極母線之外表面之部分622及/或單獨電極集電器末端及/或反電極集電器末端(諸如延伸通過鄰近孔隙之鄰近集電器)中的一或多者。末端604、604亦可亦經由此類附接連接至電極母線及/或反電極母線之其他部分，諸如孔隙618之內表面624或母線之其他部分。此外，可根據一個較佳實施例選擇彼此附接與僅附接至母線之集電器末端的數目。舉例而言，在一個實施例中，給定群中之電極集電器末端及反電極集電器末端中之每一者分開地附接至電極及/或反電極母線600、602之外表面616的部分622。在又一實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端中的至少一些彼此附接(例如，藉由延伸通過孔隙且接著縱向朝向或經過鄰近孔隙以連接至延伸通過該等鄰近孔隙之鄰近集電器末端)，而電極集電器末端及/或反電極集電器末端中之至少一者附接至電極母線及/或反電極母線之外表面的一部分(例如，以提供彼此附接之母線與集電器末端之間的電連接)。在又一實施例中，群中之所有集電器可個別地連接至母線，而不附接至其他集電器末端。
在另一實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端具有附接至母線及/或反電極母線之表面(諸如外表面)的表面區(諸如第一區624)。舉例而言，電極集電器末端及/或反電極集電器末端具有附接至電極母線及/或反電極母線之外表面及母線及/或反電極母線之孔隙618的內表面624中之至少一者的表面區。在一個實施例中，電極母線及/或反電極母線之末端中的一或多者可包含附接至母線及/或反電極母線之內表面612的表面區。連接表面區之大小可根據待選擇之附接類型經選擇以用於將末端附接至電極及/或反電極母線。在一個實施例中，例如如圖27A'及圖27B'中所示，電極母線及/或反電極母線包含接近電極及/或反電極之橫向末端的內表面612上之絕緣材料層628，及在與內表面相對之外表面616上的導電材料層(例如，導電區段608)。絕緣材料層628可包括如本文中其他處所描述之絕緣部件514，其安置在電極及/或反電極活性材料層132、138之橫向表面與母線之間，及/或可包含沿母線之內表面以使電極總成與母線之導電區段絕緣的單獨絕緣材料層632 (參見例如圖27C'及圖27D')。
在一個實施例中，電極及/或反電極集電器136、140之材料及/或實體屬性可經選擇以提供與母線的良好電接觸，同時亦將良好結構穩定性賦予至電極總成。舉例而言，在一個實施例中，電極集電器末端604及/或反電極集電器末端606 (及視情況，電極及/或反電極集電器之至少一部分及甚至全部)包含與構成電極母線及/或反電極母線之材料相同的材料。舉例而言，在母線及/或反電極母線包含鋁的情況下，電極及/或反電極集電器亦可包含鋁。在一個實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端包含選自由以下各者組成之群組的任一者：鋁、銅、不鏽鋼、鎳、鎳合金、碳，及其組合/合金。此外，在一個實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端包含導電率相對接近於電極匯流排及/或反電極匯流排之材料之導電率的材料，及/或電極及/或反電極集電器可包含與電極及/或反電極匯流排之材料相同的材料。
在又一實施例中，如圖27C、圖27C'、圖27D及圖27D'中所描繪，電極集電器末端及/或反電極集電器末端604、606經由圍繞集電器末端及/或反電極集電器末端604、606形成之至少部分導電材料630附接至電極母線及/或反電極母線600、602，以將該等末端電連接至電極母線及/或反電極母線600、602。舉例而言，在如圖27D'中所示之實施例中，導電材料塗層630圍繞電極集電器末端及/或反電極集電器末端形成以將該等末端電連接至電極母線及/或反電極母線。導電材料塗層632可塗佈至電極母線及/或反電極母線之外表面616上，且可至少部分地滲入形成於其中之孔隙618，以將該等末端電連接至電極母線及/或反電極母線。舉例而言，如圖27C中所示，集電器之末端至少部分地延伸至孔隙618中且甚至略微經過該等孔隙，且塗層滲入孔隙以將安置在孔隙中之末端的部分連接至鄰接孔隙內表面，以及將在孔隙上方延伸之末端的一部分連接至母線外表面。在一個實施例中，導電材料塗層632包含選自由以下各者組成之群組的導電金屬：鋁、銅、不鏽鋼、鎳、鎳合金，及其組合/合金。
在另一實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端經由插入電極母線及/或反電極母線中之孔隙618中的至少部分導電材料630附接至電極母線及/或反電極母線，以將該等末端電連接至母線及/或反電極母線。舉例而言，參考圖27D及圖27D'，在一個實施例中，電極集電器末端及/或反電極集電器末端經由圍繞集電器末端及/或反電極集電器末端形成之至少部分導電材料630附接至電極母線及/或反電極母線，至少部分導電材料包含為正溫度係數材料之聚合物材料，其展現隨溫度升高而增大的電阻。正溫度係數材料不僅可有利地將集電器末端機械地及/或電連接至母線，而且亦可提供在出現過量溫度的情況下可切斷至特定集電器末端之電連接，從而抑制可能以其他方式導致電極總成故障之失控程序的「關斷」機構。此外，在如圖27D及27D'中所示之實施例中，正係數材料可以個別插入件634之形式提供，其各自個別地插入孔隙618中。亦即，電極集電器及/或反電極集電器之一或多個末端可具有包含聚合正溫度係數材料以將末端電連接至電極母線及/或反電極母線的個別插入件，其中圍繞第一末端之第一個別插入件634a與圍繞第二末端之第二個別插入件634b實體地分離，第一及第二末端電連接至同一電極母線及/或反電極母線。在一個實施例中，連接至母線之每一集電器末端包含個別插入件634，該個別插入件包含聚合正溫度係數材料，其中每一插入件與其他插入件實體地分離。在另一實施例中，至少兩個集電器末端共用相同插入件634，插入件包含聚合正溫度係數材料。舉例而言，在一個實施例中，蓄電池組102包含複數個插入件634，其包含至少部分地嵌入電極母線及/或反電極母線600、602中之孔隙618中的聚合正溫度係數材料，插塞至少部分地包圍電極集電器及/或反電極集電器之末端604、606安置在孔隙618中的一部分(及視情況亦包圍在橫向方向上延伸出孔隙之該等末端的一部分)。
在又一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器之末端延伸穿過電極母線及/或反電極母線之孔隙618且朝向附接至其之電極母線及/或反電極母線之外表面616向後彎曲，且其中彎曲以附接至外表面之末端之區624為實質上平面的，例如如圖27A及圖27A'中所示。在又一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器之末端延伸穿過電極母線及/或反電極母線的孔隙618且朝向附接至其之電極母線及/或反電極母線之外表面616向後彎曲，且其中彎曲以附接至外表面之末端之區624為曲面的，如例如圖27F及27F'中所展示。
在又一實施例中，如圖27E及圖27E'中所示，母線之導電區段608經組態以使得電極集電器及/或反電極集電器之末端604、606在豎直方向上在電極母線及/或反電極母線600、602之導電區段608上方及/或下方延伸，以在導電區段上方及/或下方經過，且附接至導電區段608之外表面616。亦即，參考圖27E及圖27E'，豎直方向上電極集電器末端604及/或反電極集電器末端606之高度可能超過電極母線及/或反電極母線600、602之導電區段608的高度HBB ，及/或電極及/或反電極集電器604、606之豎直位置可自電極母線及/或反電極母線之導電區段608的豎直位置偏移，使得電極集電器及/或反電極集電器之末端604、606可在電極母線及/或反電極母線之導電區段608上方及/或下方經過。舉例而言，末端可能在豎直方向上在導電區段608之上部及/或下部表面636a、636b上方經過。此外，在一個實施例中，電極集電器及/或反電極集電器之末端經組態以在電極母線及/或反電極母線之導電區段上方及/或下方經過，且在豎直方向上朝向導電區段向後彎曲以附接至電極母線及/或反電極母線之外表面616。在如圖27E中所示之實施例中，在導電區段608上方延伸之集電器末端604、606的部分首先在縱向方向上，且接著在豎直方向上摺疊，使得矩形末端可成形為褶皺，其為至導電區段之外表面616之齊平連接提供附接區。
在如圖27F及圖27F'中所示又一實施例中，電極母線及/或反電極母線600、602之導電區段在其中包含複數個孔隙618，其中孔隙在導電區段之厚度方向t上以及在豎直方向上具有開口。在如所展示之實施例中，電極集電器及/或反電極集電器604、606之末端延伸穿過電極母線及/或反電極母線之孔隙618，且朝向附接至其之電極母線及/或反電極母線的外表面616向後彎曲。此外，在如所展示之實施例中，由於收集器末端之豎直末端表面638可穿過孔隙中之豎直開口640，集電器末端之豎直末端表面638 (上部或下部豎直末端表面638a、638b)可處於與導電區段608之上部或下部表面636a、636b相同或甚至高於(或低於)其之z位置。在一個實施例中，豎直地堆疊於如所展示之總成上方的第二電極總成106可具有組態中有孔隙之母線，該組態為圖27F及27F'中所示的鏡像，使得下部電極總成中之孔隙的豎直開口640與面向上部電極總成中之相對方向的豎直開口對準，且與該等豎直開口形成完整孔隙結構。此類鄰近母線之導電區段可電連接及/或實體地連接，或彼此可實體地隔離及/或電隔離，但可形成集電器末端可延伸穿過之公共孔隙618 (自下部電極總成延伸至上部電極總成)。
在另一實施例中，蓄電池組進一步包含第二電極母線及/或反電極母線，其中第二導電區段在縱向方向上在電極總成之第一及第二縱向末端表面之間延伸，以電連接至電極集電器及/或反電極集電器之末端。然而，在一個實施例中，電極總成106之電極集電器及/或反電極集電器的至少50%分別電連接至相同電極母線及/或反電極母線且與其實體接觸。在又一實施例中，電極總成中之電極集電器及/或反電極集電器的至少75%分別電連接至相同電極母線及/或反電極母線且與其實體接觸。在另一實施例中，電極總成中之電極集電器及/或反電極集電器的至少90%分別電連接至相同電極母線及/或反電極母線且與其實體接觸。舉例而言，在一個實施例中，電極總成中之電極及/或反電極集電器的顯著部分可個別地連接電極及/或反電極母線(亦即與其直接實體接觸)，使得當一個集電器發生故障時，剩餘集電器應維持其與電極及/或反電極母線之個別連接。亦即，在一個實施例中，電極總成中之不超過25%的電極及/或反電極集電器與母線間接接觸，諸如藉由經由附接至鄰近集電器而連接，且實際上至少75%，諸如至少80%、90%、95%且甚至至少99%之電極及/或反電極集電器直接實體接觸(例如，個別地附接至)各別電極及/或反電極母線。在一個實施例中，電極及/或反電極集電器包含內部集電器，且分別安置在電極結構110及/或反電極結構112中之電極活性材料及/或反電極活性材料的層之間(參見例如圖27A'至圖27F')。在又一實施例中，電極集電器136及/或反電極集電器140分別沿電極結構及/或反電極結構中之電極材料及/或反電極材料之層中的一或多者的外表面644、646 (例如，面向隔板130之表面)延伸。集電器亦可包含安置在電極及/或反電極結構110、112中之活性材料層與沿層之外表面644、646安置之「表面」集電器之間的「內部」集電器之組合。「內部」及「表面」集電器中之任一者或兩者可經由本文中描述之組態中的任一者連接至電極及/或反電極母線。
在一個實施例中，電極集電器及/或反電極集電器136、140在橫向方向上分別沿電極材料之層的長度LE 及/或反電極材料之層的長度LC 延伸至少50%，其中LE 及LC 如上文所描述的定義。舉例而言，在一個實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料之層的長度LE 及/或反電極材料之層的長度LC 延伸至少60%。在另一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料之層的長度LE 及/或反電極材料之層的長度LC 延伸至少70%。在又一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料之層的長度LE 及/或反電極材料之層的長度LC 延伸至少80%。在另一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料之層的長度LE 及/或反電極材料之層的長度LC 延伸至少90%。
此外，在一個實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料之層的高度HE 及/或反電極材料之層的高度HC 延伸至少50%，其中HE 及HC 如上文描述所定義。舉例而言，在一個實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料之層的高度HE 及/或反電極材料之層的高度HC 延伸至少60%。在另一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料之層的高度HE 及/或反電極材料之層的高度HC 延伸至少70%。在又一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料之層的高度HE 及/或反電極材料之層的高度HC 延伸至少80%。在另一實施例中，電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料之層的高度HE 及/或反電極材料之層的高度HC 延伸至少90%。
根據又一實施例態樣，參考圖31A及圖31B，電極總成106包含豎直電極集電器末端640及豎直反電極集電器末端642中之至少一者，該等末端延伸經過鄰近電極活性材料層132及/或反電極活性材料層138之第一及第二豎直表面500a、500b、501a、501b中的一或多者。在一個實施例中，豎直集電器末端640、642亦可至少部分地塗佈有載體離子絕緣材料，如下文進一步詳細描述，以降低短路及/或鍍出暴露豎直集電器末端上之載體離子的可能性。
根據一個實施例，對於電極群之部件及反電極群之部件中的至少一者，(I)電極結構群110之各部件包含用以自電極活性材料層132收集電流之電極集電器136，該電極集電器136在豎直方向上至少部分地沿電極活性材料層132之高度HE 延伸，且包含以下中之至少一者：(a)第一豎直電極集電器末端640a，其延伸經過電極活性材料層132之第一豎直末端表面500a，及(b)第二豎直電極集電器末端640b，其延伸經過電極活性材料層132之第二豎直末端表面500b；及/或(II)反電極結構群112之各部件包含用以自反電極活性材料層138收集電流的反電極集電器140，該反電極集電器140在豎直方向上至少部分地沿反電極活性材料層138之高度HC 延伸，且包含以下中之至少一者；(a)第一豎直反電極集電器末端642a，其在豎直方向上延伸經過反電極活性材料層138之第一豎直末端表面501a，及(b)第二豎直電極集電器末端642b，其延伸經過電極活性材料層138之第二豎直末端表面501b。參考如圖31A中所示之實施例可見，電極集電器136及反電極集電器140兩者之豎直末端640a、640b、642a、642b延伸經過電極活性及反電極活性材料層132、138之第一及第二豎直末端表面。
參考圖29A至圖29D中之實施例，根據一個態樣，集電器136、140之豎直末端640a、640b、642a、642b可至少部分地由載體離子絕緣材料645覆蓋，以抑制末端上之短路及/或鍍出。在一個實施例中，載體離子絕緣材料645可具有小於提供於與集電器相同之單元電池504中之離子可滲透隔板130的載體離子滲透率。舉例而言，載體離子絕緣材料645可形成具有一載體離子傳導率之層，該載體離子傳導率不超過離子可滲透隔板之傳導率的10%，諸如不超過離子可滲透隔板之傳導率的5%、1%、0.1%、0.01%、0.001%及甚至0.0001%。在一個實施例中，電極集電器群136之部件的一或多個豎直末端640a、640b包含載體離子絕緣材料645，諸如第一及第二豎直末端640a、640中的任一者或兩者。在另一實施例中，反電極集電器群140之部件的一或多個豎直末端642a、642b包含載體離子絕緣材料645，諸如第一及第二豎直末端640a、640中的任一者或兩者。載體離子絕緣材料645亦可充當黏著材料，如下文進一步詳細論述，且在某些實施例中亦可對應於如本文另外描述之載體離子隔熱材料及/或黏著劑中的任一者。
在如圖29A至圖29D中所示之實施例中，載體離子絕緣材料645覆蓋在電極及反電極集電器136、140中之一或多者之豎直末端640a、640b、642a、642b處之表面646、648的至少一部分。舉例而言，參考圖29A中所展示之實施例，載體離子絕緣材料645可覆蓋在豎直末端處之表面646、648，該等表面可包括電極及反電極集電器之第一及/或第二豎直末端表面516、520，以及電極及/或反電極集電器之在鄰近豎直末端表面之區中的縱向表面670a、670b、672a、672b。亦即，載體離子絕緣645可以塗層674之形式提供，該塗層塗佈在電極及/或反電極集電器之豎直末端處的表面，且尤其可塗佈在憑藉具有延伸經過(亦即，上方或下方)鄰近電極及/或反電極活性材料層之位置z暴露之豎直末端處的表面646、648 (例如，如圖31A中所描繪的實施例中所示)。亦即，載體離子絕緣材料可包含至少部分地覆蓋鄰近電極及/或反電極集電器之豎直末端之表面的塗層及/或層674，該等表面豎直地延伸經過鄰近電極及/或反電極活性材料層之第一及/或第二豎直末端表面。此外，載體離子絕緣材料及/或塗層亦可沿表面之橫向方向，沿預定距離或在沿電極及/或反電極長度LE 、LC 之預定區域處延伸。在一個實施例中，塗層674可覆蓋電極集電器群及/或反電極集電器群之部件之表面的至少10%，諸如此類表面之至少20%、至少45%、至少50%、至少75%、至少90%、至少95%及甚至至少98%，該等表面延伸經過鄰近電極及/或反電極活性材料層之第一及/或第二豎直末端表面。合適的載體離子隔熱材料可包含例如環氧樹脂、聚合物、陶瓷、複合材料，及此等之混合物中之至少一者。
在又一實施例中，再次參考圖29A至圖29D及圖31A至圖31B，電極集電器及/或反電極集電器群之部件中之一或多者包含分別安置在其豎直末端640a、640b、642a、642b處以附接至電極限制組108的至少一部分之附接段676a、676b、678a、678b，該等電極限制組在具有電極總成106之蓄電池組102的充電及/或放電期間限制電極總成106之生長。舉例而言，在一個實施例中，附接段676a、676b、678a、678b可經組態以附接至次級限制系統155的一部分，諸如第一及第二次級生長限制158、160中之一或多者。附接段676a、676b、678a、678b可在橫向方向上沿電極及/或反電極集電器之末端進一步延伸及/或重複。舉例而言，參考圖31C，其為電極總成106之自上而下視圖，其展示電極集電器末端之附接段676a、676b可在橫向方向上沿電極集電器群之每一末端持續延伸以與第一及/或第二次級生長限制158、160連接的一實施例。然而，電極及/或反電極集電器136、140之末端的附接段678a、678b沿電極及反電極集電器136、140之末端的橫向方向具有離散開始及停止點，此係由於形成於電極及/或反電極集電器末端上方/下方之限制158、160中存在孔及/或開口680，例如，其可經提供以允許電解質流入電極總成106中。亦即，電極及/或反電極集電器140之末端可包含沿其橫向段之複數個附接段。此外，孔及/或開口680可在反電極集電器上方，如圖31C之頂部段中所示，或在電極集電器上方，如圖31C之底部段中所示。 相反地，在圖31D中所示之實施例中，反電極集電器末端之附接段678a、678b可在橫向方向上持續延伸，以與第一及/或第二次級生長限制158、160連接。如此實施例中所示，電極集電器136之末端的附接段676a、676b沿電極集電器136之末端的橫向方向具有離散開始及停止點，此係由於形成於電極集電器及/或隔板上方/下方之限制158、160中存在孔及/或開口680，且舉例而言，其可經提供以允許電解質流入電極總成106中。在一個實施例中，孔及/或開口形成於隔板130上方，如圖31D之頂部段中所描繪，及/或連續孔及/或狹槽亦可形成於電極及/或反電極群上方，如圖31D之底部段中所示。亦即，電極集電器136及/或反電極集電器140之末端可包含沿其橫向段之複數個附接段。
在一個實施例中，如圖31C及圖31D中所示，限制158、160中之一或多者可包含複數個開口680，該複數個開口包含彼此間隔開之複數個孔且跨越限制表面之x方向延伸以在縱向方向上之複數個位置處形成一行孔682。在圖31C中所描繪的實施例中，每一行孔682描繪為經定位使得孔關於反電極集電器定中心，該行孔跨越其長度方向延伸，而在圖31D中所描繪之實施例中，每一行孔682描繪為經定位使得孔關於電極集電器定中心，該行孔682跨越其長度方向延伸。在又一實施例中，如圖31D中所描繪，複數個開口680可包含在縱向方向上跨越限制158、160，諸如跨越電極及/或反電極部件110、112之一個或甚至複數個部件延伸之複數個縱向定向狹槽684。開口680可經提供以允許電解質至電極總成106中及/或在鄰近電極總成之間的流動。開口680亦可提供以便於藉由位於限制158、160外部之一或多個參考電極686補給載體離子。亦即，一或多個輔助電極686可提供為用以在充電及/或放電循環之前、期間或之後補給電極及/或反電極活性材料層132、138及/或在電池組形成期間補充載體離子之載體離子補給源。一或多個輔助電極686可電連接至電極結構群110、反電極結構群112，或兩者。舉例而言，若提供至少兩個輔助電極686，則其可獨立地連接至電極結構群之部件、反電極結構群之部件，及/或各自個別地連接至電極及/或反電極結構之部件。作為實例，輔助電極686可藉由被動電阻器或主動電路連接，且可藉由在輔助電極與電極及/或反電極結構110、112之間施加電流或電位受控制。在如圖31A至圖31B中所描繪之實施例中，輔助電極定位在限制158、160外部，但鄰近於限制中之開口680 (例如，沿跨越電極總成之長度的縱向方向延伸)，使得來自及到達輔助電極686之載體離子可穿過開口680達至電極及/或反電極結構。
在一個實施例中，電極總成106中之電極集電器136的至少25%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%及甚至全部包含附接至限制158、160中之一或多者的附接段676a、676b。在另一實施例中，電極總成106中之反電極集電器136的至少25%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%及甚至全部包含附接至限制158、160中之一或多者的附接段678a、678b。此外，在一個實施例中，電極集電器群之部件的附接段676a、676b包含該群之部件的至少25%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%及甚至整個長度LE 。在另一實施例中，反電極集電器群之部件的附接段678a、678b包含該群之部件的至少25%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%及甚至整個長度LC 。
此外，在一個實施例中，如例如圖29A至圖29D中所描繪，電極及/或反電極集電器豎直末端之附接段676a、676b、678a、678b可經組態以便於其至限制系統之一部分的附接。舉例而言，附接段可包含結構及/或表面特徵中之任一者或組合，諸如紋理表面、在縱向方向上延伸穿過豎直末端之開口、凹槽、突起及凹口中之任一者或組合。舉例而言，表面及/或結構修改可經提供以改良集電器豎直末端處之附接表面至第一及第二次級限制158、160中之一或多者的黏著力，及/或影響黏著劑及/或載體離子絕緣材料流沿電極及/或反電極集電器在豎直或橫向方向上流動。在一個實施例中，表面及/或結構修改可經提供以改良提供至附接表面以將電極及/或反電極集電器豎直末端固定至生長限制之黏著劑層的黏著力。舉例而言，在一個實施例中，附接段676a、676b、678a、678b中之一或多者藉由自第一及第二次級生長限制158、160中之一或多者的表面且在豎直方向上沿附接段之表面646、648的至少一部分延伸之黏著劑層516及/或載體離子絕緣層黏著至限制系統之一部分，如圖29A至圖29D中所示。在一個實施例中，黏著劑層516包含及/或對應於上文所描述的載體離子絕緣材料645。舉例而言，在一個實施例中，黏著劑層516沿豎直方向延伸以至少部分地且甚至實質上完全覆蓋電極集電器及/或反電極集電器之暴露表面，該暴露表面豎直地延伸經過電極活性材料層及/或反電極活性材料層之豎直末端表面，如上文關於載體離子絕緣材料645所描述。在又一實施例中，黏著劑層及/或載體離子絕緣材料甚至可在豎直方向上沿電極集電器及/或反電極集電器之表面延伸，且達至電極活性材料層及/或反電極活性材料層之豎直末端表面。在又一實施例中，黏著劑層及/或載體離子絕緣材料可在豎直方向上延伸至電極活性材料層及/或反電極活性材料層之豎直末端表面，且甚至可覆蓋電極活性材料層及/或反電極活性材料層之豎直末端表面的至少一部分或甚至全部。
在一個實施例中，電極集電器及/或反電極集電器之附接段676a、676b、678a、678b經紋理化以便於豎直末端黏著至限制系統之部分。舉例而言，附接段處之集電器的表面可經由紋理化、機械加工、表面蝕刻、滾紋、壓接、壓印、裁切及衝壓中之一或多者經紋理化。舉例而言，參考圖29C中所描繪的實施例，附接段之表面可經表面粗糙化及/或紋理化以提供具有表面粗糙度之紋理表面部分。在又一實施例中，參考圖29A，電極及/或反電極集電器136、160之附接段676a、676b、678a、678b可包含在縱向方向上在集電器之相對縱向表面670a、670b、672a、672b之間延伸的一或多個開口688，該等開口開始經組態以允許黏著劑層至少部分地滲入其中。舉例而言，如圖29A之實施例中所示，附接段可包含在橫向方向上(例如，沿集電器之寬度)間隔開的複數個開口688，以便於黏著劑層及/或載體離子絕緣材料滲入其中以用於附接至生長限制158、160。根據又一實施例，如圖29B中所描繪，附接段包含在其中之一或多個凹槽690，以便於黏著劑附接至集電器之豎直末端。舉例而言，該等凹槽可包含沿集電器之橫向方向間隔開之豎直定向凹槽中之一或多者，及/或可包含延伸集電器之預定橫向長度的橫向定向凹槽。在一個實施例中，參考圖29B，附接段包含沿豎直末端之橫向方向彼此間隔開的一組第一豎直定向凹槽690a及至少一個橫向定向凹槽690b，且其中豎直定向凹槽關於至少一個橫向定向凹槽經配置，使得豎直定向凹槽之末端691與至少一個橫向定向凹槽690b連通且向該至少一個橫向定向凹槽敞開，該等末端遠離限制系統108之附接至集電器的部分。在又一實施例中，參考圖29D，複數個開口688形成於豎直及/或橫向定向凹槽中之一或多者的至少一部分中。舉例而言，附接段可包含如圖29B中之一組第一豎直定向凹槽690a及至少一個橫向定向凹槽690b，其中添加有複數個開口688，其各自形成於豎直定向凹槽中之一者中。
此外，參考如圖32A及圖32B中所描繪之實施例，根據一個態樣，電極總成106包含非平面之豎直尺寸。舉例而言，如圖32A及圖32B中所描繪，第一及第二次級生長限制158、160中之一或多者可為非平面，諸如藉由在縱向及/或橫向方向中之一或多者上為曲面的，或朝向電極總成之中心具有大於縱向末端處之高度的豎直高度。舉例而言，第一及/或第二次級生長限制158、160在電極總成之縱向末端處可具有彼此豎直分離(V1)，該豎直分離比在縱向方向上朝向電極總成內部之豎直分離(V2)短，或比朝向內部之豎直分離長。電極總成106之豎直尺寸亦可在縱向及/或橫向方向上為對稱的(例如，如圖32A中所示)或可為非對稱的(例如，如圖32B中所示)。在圖32A中所示之實施例中，第一縱向末端處限制158、160之間的豎直分離V1比第二相對縱向末端處之豎直分離短。又，電極及反電極活性材料層132、138之高度HE 及HC 可經調整及/或交錯以容納非平面豎直形狀，例如其中第一單元電池504a中之第一電極活性材料層132a的高度HE 比鄰近第二單元電池504b中之第二電極活性材料層132b之高度更短及/或更長。
藉由載體離子絕緣層之電極集電器的絕緣
根據一個實施例，載體離子絕緣層674經設置以使電極集電器136的至少一部分絕緣，以抑制電極集電器136之短路及/或至其上之電鍍。此外，藉由提供載體離子絕緣層674，本發明之實施例可能允許將相同單元電池504中之電極活性材料層132與反電極材料層138之間的豎直偏移SZ1 及/或SZ2 及/或橫向偏移SX1 及/或SX2 設定為提供增強效應。特定言之，在反電極活性材料層138之豎直末端表面501a、501b比電極活性材料層138之豎直末端表面500a、500b更向內的情況下，豎直偏移SZ1 、SZ2 可經選擇為相對較小，使得豎直末端表面500a、500b、501a、501b彼此相對接近。在又一實施例中，在電極集電器136之暴露表面的至少一部分上方提供載體離子絕緣層674可允許電極活性材料層132之豎直末端表面500a、500b甚至與相同單元電池中之反電極活性材料層138之豎直末端表面501a、501b齊平，或甚至偏移以使得電極活性材料層132之豎直末端表面500a、500b比電極活性材料層132之豎直末端表面501a、501b更向內地定位。亦可為電極及反電極活性材料層132、138之第一及第二橫向表面502a、502b、503a、503b提供相同特性及/或性質。舉例而言，參考圖33A中所展示之實施例，與反電極活性材料層138之第一豎直末端表面501a相比，第一豎直末端表面500a在z方向上可略微更高，或甚至在z方向上齊平或更低(如所展示)。
特定言之，如上文已描述的，具有載體離子絕緣層674之電極總成106可為在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組之部分，該蓄電池組包含電池組殼體、電極總成，及電池組殼體內之載體離子，及電極限制組。在一個實施例中，電池組殼體可為在其中包含組件，諸如電極限制組之部分及甚至整體的密封殼體。電池組殼體亦可含有在該殼體內之電解質，且因此其內表面可至少部分地與該殼體內之電解質接觸。在一個實施例中，電池組殼體包含氣密密封式殼體，其含有載體離子、電極總成，及在其中之蓄電池組之任何其它內容物。電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA 。電極總成進一步包含電極結構群、電極集電器群、隔板群、反電極結構群、反電極集電器群，及單元電池群，其中電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以交替順序配置。此外，根據一個態樣，該群之各電極集電器136與該群之各反電極活性材料層138電隔離，且該群之各反電極集電器140與該群之各電極活性材料層132電隔離。
此外，電極結構群110之各部件包含電極集電器136及電極活性材料層132，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在電極活性材料層132之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LE ， 如本文中其他處已描述。電極活性材料層亦具有對應於如在縱向方向上在電極活性材料層132之第一及第二相對表面706a、706b之間所量測的電極活性材料層132之斐瑞特直徑的寬度WE 。反電極結構群之各部件包含反電極集電器，且反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的反電極活性材料層132之斐瑞特直徑的長度LC ，如本文中其他處已定義，且亦包含對應於如在縱向方向上在反電極活性材料層138之第一及第二相對豎直末端表面708a、708b之間所量測的反電極活性材料層138之斐瑞特直徑的寬度WC 。
此外，亦如上文實施例中所描述，各單元電池504包含電極集電器群之第一電極集電器的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板、電極群之一個部件的第一電極活性材料層、反電極集電器群之第一反電極集電器的單元電池部分，及反電極群之一個部件的第一反電極活性材料層，其中(aa)第一電極活性材料層接近隔板之第一側，且第一反電極材料層接近隔板之相對第二側，及(bb)隔板使第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內。
此外，如圖33A至圖33D中所示，電極結構群110之各部件可包含載體離子絕緣材料，諸如載體離子絕緣層674，其安置於電極集電器周圍以便至少部分地使電極集電器與載體離子絕緣。載體離子絕緣層674可經安置以例如使電極集電器之表面絕緣，該等表面在豎直方向上延伸經過鄰近電極集電器136之一或多個電極活性材料層132a、132b的第一及第二末端表面500a、500b。舉例而言，參考圖33A，載體離子絕緣層674可經提供以使電極集電器136的第一及第二豎直末端表面640a、640b以及電極集電器之相對縱向表面670a、670b絕緣，該等相對縱向表面豎直地延伸經過每一鄰近單元電池504a、504b中之鄰近電極活性材料層132a、132b的第一及第二豎直末端表面500a、500b。
如上文所論述，藉由提供載體離子絕緣材料層674以保護電極集電器136之暴露表面，每一電池中之電極及反電極活性材料層132、138之第一及第二豎直末端表面之間的豎直偏移SZ1 及SZ2 及/或橫向偏移SX1 、SX2 可經選擇以使得偏移相對較小，及/或可經設定使得與反電極活性材料層138之豎直及/或橫向末端表面相比較，電極活性材料層132之豎直及/或橫向末端表面可甚至朝向電極總成106內部向內定位。此在某些實施例中可為有利的，此係因為其可能使得與反電極活性材料相比較可提供相對較少電極活性材料之單元電池實質上並不有害地影響電極活性材料層之電極集電器。亦即，已發現，由於電極集電器受保護，電極活性材料層之豎直及/或橫向範圍可有利地減小。
可如本文中其他處已論述之判定電極及反電極活性材料層之豎直末端表面之間的豎直偏移SZ1 及SZ2 。特定言之，如上文所論述(參見例如圖22A至圖22B)，對於在電極總成106之相同側上之電極及反電極活性材料層132、138的第一豎直末端表面500a、501a，電極活性材料132之第一相對豎直末端表面500a之中間豎直位置在Z-X平面中之2D圖沿電極活性材料層132之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 。類似地，反電極活性材料層138之第一相對豎直末端表面501a之中間豎直位置在Z-X平面中的2D圖沿反電極活性材料層138之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 。分離距離之絕對值|Sz1 |為如在豎直方向上在曲線EVP1 與CEVP1 之間所量測的距離(參見例如圖34A至圖34C)。類似地，對於在電極總成106之相同側上且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面500a、501a相對的電極及反電極活性材料層132、138的第二豎直末端表面500b、501b，電極活性材料132之第二相對豎直末端表面500b之中間豎直位置在Z-X平面中的2D圖沿電極活性材料層132之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 。類似地，反電極活性材料層138之第二相對豎直末端表面501b之中間豎直位置在Z-X平面中的2D圖沿反電極活性材料層138之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 。分離距離之絕對值|Sz2 |為如在豎直方向上在曲線EVP2 與CEVP2 之間所量測的距離(參見例如圖34A至圖34C)。
此外，對於在電極總成106之相同側上之電極及反電極活性材料層132、138的第一橫向末端表面502a、503a，電極活性材料132之第一相對橫向末端表面502a之中間橫向位置在Y-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層132之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線ETP1 。類似地，反電極活性材料層138之第一相對橫向末端表面503a之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層138之長度LC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 。分離距離之絕對值|Sx1 |為如在橫向方向上在曲線ETP1 與CETP1 之間所量測的距離(參見例如圖35A至圖35C)。類似地，對於在電極總成106之相同側上且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面502a、503a相對之電極及反電極活性材料層132、138的第二橫向末端表面502b、503b，電極活性材料132之第二相對豎直末端表面500b之中間橫向位置在Y-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層132之長度LE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 。類似地，反電極活性材料層138之第二相對橫向末端表面501b之中間橫向位置在Y-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層138之長度LC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 。分離距離之絕對值|Sx2 |為如在豎直方向上在曲線ETP2 與CETP2 之間所量測的距離(參見例如圖35A至圖35C)。
此外，在一個實施例中，在電池組循環期間，提供於單元電池群中之各單元電池504中的載體離子絕緣材料層674具有不超過用於載體離子之電池中之隔板的離子傳導率的10%之載體離子之離子傳導率。舉例而言，離子傳導率可能不超過隔板的載體離子傳導率的5%、1%、0.1%、0.01%、0.001%，及/或甚至0.0001%。載體離子可為本文中描述之彼等中的任一者，例如Li、Na、Mg離子，以及其他。此外，載體離子絕緣材料層674可使電極集電器層之表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)電極活性材料層之第一橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX1 |之總和；及/或(ii)電極活性材料層之第二橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX2 |之總和；及/或(iii)電極活性材料層之第一豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ1 |之總和；及/或(iv)電極活性材料層之第二豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ2 |之總和。此外，載體離子絕緣材料層674可使電極集電器層之表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)電極活性材料層之第一橫向末端表面，其中DCC 等於WE 與|SX1 |之總和；及/或(ii)電極活性材料層之第二橫向末端表面，其中DCC 等於WE 與|SX2 |之總和；及/或(iii)電極活性材料層之第一豎直末端表面，其中DCC 等於WE 與|SZ1 |之總和；(iv)電極活性材料層之第二豎直末端表面，其中DCC 等於WE 與|SZ2 |之總和。
在又一實施例中，載體離子絕緣材料層674可使電極集電器層之表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)電極活性材料層之第一橫向末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於反電極活性材料之第一橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SX1 |，及(b)在反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料之第一橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SX1 |；及/或(ii)電極活性材料層之第二橫向末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於反電極活性材料之第二橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SX2 |，及(b)在反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料之第二橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SX2 |；及/或(iii)電極活性材料層之第一豎直末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第一豎直末端表面關於反電極活性材料之第一豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SZ1 |，及(b)在反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料之第一豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SZ1 |；及/或(iv)電極活性材料層之第二豎直末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於反電極活性材料之第二豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SZ2 |，及(b)在反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料之第二豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SZ1 |，其中DCC 等於2×WE 與|SZ2 |的總和。
參考圖37A至圖37B，展示實施例，其中Sx1 為反電極活性材料層138之表面(橫向或豎直) 501a、503a與電極活性材料層132之表面(橫向或豎直) 500a、502a之間的偏移。儘管展示了電極活性材料層132之寬度WE ，且該等圖式亦展示第一橫向偏移/分離距離SX1 ，但偏移SX2 、SZ1 及/或SZ2 可類似地以如SX1 之方式提供。隨後，如所展示之距離Dcc 等於相關於近處之表面(例如，第一或第二豎直、第一或第二橫向)的偏移/分離距離加相當於電極活性材料之寬度WE 或兩倍寬度的量。亦即，載體離子絕緣材料層674經設置用於使在屬於範圍DCC 內之表面的至少一部分處的電極集電器136之表面絕緣。根據一個實施例，偏移SX1 、SX2 、SZ1 及/或SZ2 中之每一者可彼此獨立地設定為不同量。此外，偏移SX1 、SX2 、SZ1 及/或SZ2 可要求在電極活性材料及/或反電極活性材料之範圍內的預定範圍內，諸如在長度LC 、LE 及/或高度HC 、HE 內，如已描述，諸如在LE 及/或LC 之至少60%、70%、80%、90%，及/或95%內，及/或在HE 及/或HC 之至少60%、60%70%、80%、90%、，及/或95%內。舉例而言，偏移SX1 、SX2 、SZ1 及/或SZ2 可經設定使得電極活性材料層與反電極活性材料層齊平或相對於該反電極活性材料層向內安置，及/或可經設定使得反電極活性材料相對於電極活性材料層略微更向內安置。舉例而言，在一個實施例中，如藉由自外部一者減去更向內導向之層所判定，SX1 、SX2 、SZ1 及/或SZ2 中之至少一者可在約100微米(反電極活性材料層更向內)至-1000微米(電極活性材料層更向內)，諸如50微米至-500微米範圍內。又，偏移可在關於電極活性材料寬度WE 之倍數的範圍內，諸如在約2×WE (反電極活性材料層更向內)或1×WE 至-10×WE (電極活性材料層更向內)範圍內。
根據又一實施例，如上文所描述，電極結構110的至少一部分可包含滲透至電極活性材料層132中之載體離子絕緣材料層674，及/或可覆蓋縱向方向上之相對表面及/或電極活性材料層132之其他表面，如例如圖37A中所展示。在此情況下，由層674覆蓋之電極活性材料層132的彼等部分可為非主動的，此係因為其與載體離子絕緣，且因此電極活性材料層132之表面(豎直及/或橫向末端表面)視為在界面500a處，在該界面之間，層132之覆蓋部分開始，且層132之未覆蓋及活性材料開始。亦即，圖37A中之距離DCC 自500a (其中主動電極材料層終止)而非800a (其中該層由載體離子絕緣材料層674覆蓋)量測。
在一個實施例中，載體離子絕緣材料層674安置在電極集電器層136之表面上，以使該表面與載體離子絕緣。載體離子絕緣材料層674亦可覆蓋預定量的距離DCC 。舉例而言，載體離子絕緣材料層674可延伸DCC 之至少50%，DCC 之至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%，及甚至實質上全部。載體離子絕緣材料層674亦可沿DCC 設置於一或多個區段中，及/或可為沿DCC 之單個連續層。載體離子絕緣材料層674亦可在與偏移正交之方向上延伸。舉例而言，對於相關於豎直偏移之距離DCC ，載體離子絕緣材料層674亦可在橫向方向上跨越電極集電器表面在由DCC 豎直限定之區的至少一部分中延伸。作為另一實例，對於相關於橫向偏移之距離DCC ，載體離子絕緣材料層674亦可在豎直方向上跨越電極集電器表面在由DCC 在橫向方向上限定之區的至少一部分中延伸。
此外，在一個實施例中，載體離子絕緣材料層674可經提供以使3D蓄電池組102 (諸如具有帶電極結構及反電極結構之電極總成的電池組)中之電極集電器136的表面絕緣，其中電極結構110之電極活性材料層132的長度LE 及/或反電極活性材料層138的長度LC 比電極及/或反電極層132、138之高度HC 、HE 及/或寬度WC 、WE 大得多。亦即，電極活性材料層之長度LE 可為電極活性材料層之寬度WE 及高度HE 之至少5:1，諸如至少8:1，及甚至至少10:1。類似地，反電極活性材料層之長度LC 可為反電極活性材料層之寬度WC 及高度HC 的至少5:1，諸如至少8:1，及甚至至少10:1。具有此類3D電極之電極總成106的實例描繪於圖1B及圖2A中。在另一實施例中，載體離子絕緣材料層674可經提供以使2D蓄電池組102 (諸如具有帶電極結構及反電極結構之電極總成的電池組)中之電極集電器136的表面絕緣，其中電極結構110之電極活性材料層132的長度LE 及/或反電極活性材料層138之長度LC ，以及電極結構110之電極活性材料層132的高度HE 及/或反電極活性材料層138之高度HC 比電極及/或反電極層132、138之寬度WC 、WE 大得多。亦即，電極活性材料層之長度LE 及高度HE 可為電極活性材料層之寬度WE 之至少2:1，諸如至少5:1，及甚至至少10:1。類似地，反電極活性材料層之長度LC 及高度Hc 可為反電極活性材料層之寬度WC 的至少2:1，諸如至少5:1，及甚至至少10:1。具有此類2D電極之電極總成106的一實例(例如，平面片材狀電極)描繪於圖36中。
根據一個實施例，具有保護電極集電器136之表面之載體離子絕緣材料層的電極總成可更包括電極限制組108，其可對應於本文中描述之任一者。舉例而言，電極限制組可包含一級限制系統151，其包含第一及第二一級生長限制154、156及至少一個一級連接部件162，第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制，其中一級限制系統限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑的任何提高均小於20%。電極總成106亦可包含次級限制系統155，其經組態以限制在與縱向方向正交之方向(諸如豎直方向)上的生長，如本文中進一步詳細描述。
參考圖33A至圖33C，描述載體離子絕緣材料層674之實施例。舉例而言，載體離子絕緣材料層674可經設置以覆蓋電極集電器136之至少預定百分比，且亦可覆蓋鄰近電極集電器之一或多個第一及第二電極活性材料層132a、132b之表面的至少一部分。在如圖33A中所示之實施例中，載體離子絕緣材料674塗覆於電極集電器之表面上，包括豎直末端表面640a、640b及縱向側表面670a、670b，自電極集電器之豎直末端表面至其中縱向側表面670a、670b接合電極集電器136之任一側面上的鄰近第一及第二電極活性材料層132a、132b中之一或多者的第一及第二豎直末端表面的點。亦如圖33A中所示，載體離子絕緣材料層亦可經設置以覆蓋鄰近第一及第二電極活性材料層132a、132b中之一或多者的第一及/或第二豎直末端表面500a、500b中之一或多者的至少一部分。舉例而言，載體離子絕緣材料層可自電極集電器縱向延伸以覆蓋鄰近第一及第二電極活性材料層132a、132b中之一或多者之第一及/或第二豎直末端表面500a、500b的至少一部分。亦即，載體離子絕緣材料層可覆蓋鄰近第一及第二電極活性材料層132a、132b中之一或多者之第一及/或第二豎直末端表面500a、500b的至少10%、至少20%、至少50%、至少75%、至少90%、至少95%，及甚至實質上全部。參考圖33B，描繪了其中載體離子絕緣材料層不僅覆蓋鄰近電極活性材料層之第一及/或第二豎直末端表面，而且延伸超過表面之邊緣且至少部分地沿電極活性材料層之縱向側面702a、702b向下的實施例，各電極活性材料層132a、132b之縱向側702a、702b為面向各單元電池504a、504b中之隔板130的彼側面。參考圖33C，描繪了其中載體離子絕緣材料包含覆蓋電極集電器135之暴露表面以及鄰近該電極集電器之第一及第二電極活性材料層的豎直末端表面及縱向側表面之至少一部分的材料層674，且亦附接及/或黏著至限制組108之一部分的實施例。舉例而言，在圖33C中所描繪之實施例中，材料層674附接至限制電極總成106在豎直方向上之生長的第一或第二次級生長限制158、160。亦即，載體離子絕緣材料層可包含能夠將電極總成之結構黏著至限制系統之部分的黏著材料，如本文中其他處已描述。
參考圖33D，展示固體電解質型電池組之實施例。雖然液體電解質可經提供用於本文中展示之實施例，例如圖33A至圖33C中，固體電解質蓄電池組亦可受益於保護電極集電器136之載體離子隔熱材料。在如所展示之實施例中，載體離子絕緣材料層674設置於電極集電器136之暴露表面上方，且亦至少部分地在鄰近電極活性材料層132之第一及第二豎直末端表面上方延伸。因此，層674保護電極集電器136免受短路及/或由自反電極活性材料層138穿過固體電解質型隔板130的載體離子鍍出。
隔板組態
參考圖28A至圖28D，描述隔板130之組態的實施例。在某些實施例中，隔板130可包含離子可滲透之微孔材料，其能夠在各單元電池504中之電極活性材料層132與反電極活性材料層138之間傳遞自其穿過之載體離子，同時亦至少部分地使電極及反電極活性材料層132、138彼此絕緣，以抑制層之間的電子短路。在圖28A中所示之實施例中，隔板130包含包夾在電極活性材料層132與反電極活性材料之間的隔板材料之至少一個，諸如單個片材，或甚至多個片材。隔板材料之至少一個片材可在橫向方向上延伸至少反電極活性材料層138之長度Lc ，且甚至至少反電極活性材料層138之高度Hc (在圖28A中之頁面中)，以使層132、138彼此電絕緣。在如所展示之實施例中，隔板130至少部分地延伸經過電極活性材料層132及反電極活性材料層之橫向表面502a、502b、503a、503b的末端。
在又一實施例中，如圖28B中所示，隔板130可包含形成於反電極活性材料層138之表面上的層，且可與該層之表面共形。在如所展示之實施例中，共形隔板層130形成於反電極活性材料層138之內表面512上方，該內表面面向電極活性材料層132且在反電極材料層138之橫向末端上方延伸，以至少部分地且甚至完全覆蓋反電極活性材料層之橫向表面503a、503b，以及視情況反電極活性材料層之豎直末端表面501a、501b。在另一實施例中，如圖28C中所示，隔板130可包含形成於電極活性材料層132之表面上的層，且可與該層之表面共形。在如所展示之實施例中，共形隔板層130形成於電極活性材料層132之內表面514上方，該內表面面向反電極活性材料層138且在電極材料層132之橫向末端上方延伸，以至少部分地且甚至完全覆蓋電極活性材料層之橫向表面502a、502b，以及視情況電極活性材料層之豎直末端表面500a、500b。
在如圖28D中所示之又一實施例中，隔板130可包含多層結構，其具有與電極活性材料層132之表面共形的第一隔板材料層130a及與反電極活性材料層138之表面共形的第二隔板材料層130b。在如所展示之實施例中，第一共形隔板層130a形成於電極活性材料層132之內表面514上方，該內表面面向反電極活性材料層138且在電極材料層132之橫向末端上方延伸，以至少部分地且甚至完全覆蓋電極活性材料層之橫向表面502a、502b，以及視情況電極活性材料層之豎直末端表面500a、500b。第二共形隔板層130b形成於反電極活性材料層138之內表面512上方，該內表面面向電極活性材料層132且在反電極材料層138之橫向末端上方延伸，以至少部分地且甚至完全覆蓋反電極活性材料層之橫向表面503a、503b，以及視情況反電極活性材料層之豎直末端表面501a、501b。在一個實施例中，共形隔板層130可藉由沈積、噴塗及/或薄帶成型隔板層形成於電極及/或反電極活性材料層之表面上，以在該表面上形成隔板材料之共形塗層。
隔板130可由能夠滲透液體電解質以供用於液體電解質蓄電池組之隔板材料形成，該液體電解質諸如對應於本文中描述之彼等中的任一者的非水性液體電解質。隔板130亦可由適合於與聚合物電解質、凝膠電解質及/或離子液體中的任一者一起使用之隔板材料形成。舉例而言，電解質可為液體(例如，在環境溫度及/或壓力下自由流動)或固體，水溶液或非水溶液。電解質亦可為凝膠，諸如液體增塑劑及聚合物的混合物，以在環境溫度下得到半固體稠度，其中載體離子藉由增塑劑實質上溶合。電解質亦可為聚合物，諸如聚合化合物，且在環境溫度下可為離子液體，諸如熔鹽及/或液體。
製造電極總成之方法
在一個實施例中，提供一種用於製造包含限制組108之電極總成106的方法，其中電極總成106可用作蓄電池組之部分，該蓄電池組經組態以在充電與放電狀態之間循環。方法通常可包含形成片材結構，將片材結構切割成片件(及/或片件)，堆疊該等片件，且應用限制組。藉由條帶，應理解，可使用除呈條帶形狀之一者以外的片件。片件包含電極活性材料層、電極集電器、反電極活性材料層、反電極集電器，及隔板，且可堆疊以便提供電極活性材料及/或反電極活性材料之交替配置。舉例而言，片材可包含單元電池504及/或單元電池504之組件中之至少一者。舉例而言，片材可包含單元電池群，其可切割為預定大小(諸如適用於3D電池組之大小)，且接著單元電池之片材可堆疊以形成電極總成106。在另一實例中，片材可包含單元電池之一或多個組件，例如電極集電器136、電極活性材料層132、隔板130、反電極活性材料層138及反電極集電器140中之至少一者。組件之片材可切割為預定大小以形成片件(諸如適用於3D電池組之大小)，且接著堆疊以形成電極及反電極活性材料層組件之交替配置。
在又一實施例中，所應用之限制組108可對應於本文中描述之彼等中的任一者，例如包含一級限制系統的限制組，該一級限制系統包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，其中該一級限制系統限制該電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環內電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。此外，電極限制組可包含次級限制系統，其包含在與縱向方向正交之方向(諸如豎直或橫向方向)上分隔開且藉由至少一個次級連接部件連接的第一及第二次級生長限制，其中次級限制系統在蓄電池組循環之後至少部分地限制電極總成在豎直方向上的生長。一級連接部件，或一級限制系統之第一及/或第二一級生長限制，及次級連接部件，或次級限制系統之第一及/或第二次級生長限制中之至少一者可為構成該等片件之總成組件中的一或多者，例如電極活性材料層、電極集電器、反電極活性材料層、反電極集電器及隔板中之至少一者。舉例而言，在一個實施例中，次級限制系統之次級連接部件可為構成該等片件之總成組件中之一或多者，例如電極活性材料層、電極集電器、反電極活性材料層、反電極集電器及隔板中之至少一者。亦即，應用限制可能涉及將第一及第二一級生長限制應用於為片件堆疊中之結構中的一者的一級部件。亦可提供次級限制系統，諸如本文中其他處描述之彼等中的任一者。
作為一實例，在一個實施例中，方法可涉及例如藉由將片材分裂為適用於電極活性材料層132、反電極活性材料層138、電極集電器136及反電極集電器140之長度、高度及寬度尺寸來製造電極活性材料、反電極活性材料、電極集電器材料及反電極集電器材料的片材。舉例而言，在一個方法中，藉由將電極及/或反電極活性材料層分裂及/或切割為具有至少5:1，諸如至少8:1且甚至至少10:1之長度尺寸LE 、LC 與高度HE 、HC 及寬度尺寸WE 、WC 之比率的片材來製造該等片材。WE 、WC 與HE 、H之比率可在1:1至5:1範圍內，且通常不超過20:1。在又一實施例中，包含具有組件中之每一者之單元電池的片材可經形成，且接著分裂及/或切割至預定大小，例如以提供上文或本文中其他處另外描述之電極及/或反電極活性材料層比率。
作為另一實例，方法可進一步包含層疊電極活性材料之片材與電極集電器材料之片材以形成電極結構110，及層疊反電極活性材料之片材與反電極集電器材料之片材以形成反電極結構112。方法進一步包含佈置電極結構110與反電極結構112之交替堆疊，其中隔板材料層130使各電極結構與各反電極結構分離。雖然分裂片材以形成恰當層大小上文描述為在層疊程序之前進行，但分裂以形成恰當電極及/或反電極可在層疊之後執行亦為有可能的；或在層疊之前及之後之組合。
此外，如上文所描述之方法可用於形成具有如本文中其他處所描述之結構及結構元件的電極總成106及蓄電池組102。
圖21描繪方法之一特定實施例。在圖21之實施例中，在步驟S1中，製造具有電極結構主結構134之電極結構110。舉例而言，參考圖5中所展示之實施例，可製造具有安置在主結構之相對側上之電極活性材料層132的電極結構110，且其中主結構對應於電極集電器136。在步驟S2中，製造具有反電極結構主結構134之反電極結構112。舉例而言，再次參考圖30中所展示之實施例，可製造具有在主結構之相對側上之反電極活性材料層138的反電極結構112，其中主結構對應於反電極集電器140。在步驟S3中，將至少一個隔板層130添加至電極結構及/或反電極結構110、112，例如經由圖28A至圖28D之實施例中所描繪的方法中的任一者。在步驟S4中，將包括在步驟S3中形成之隔板層130的電極結構110及反電極結構112組合為電極及反電極對。亦即，電極結構110及反電極結構112以縱向堆疊提供，其中隔板層130在各電極結構110與反電極結構112之間，從而形成電極總成106。在步驟S5中，將限制元件應用於電極總成106，例如可應用包括一級限制系統151及次級限制系統155兩者之電極限制組108。作為又一實例，步驟S5中，應用限制元件可包括應用第一及第二次級生長限制158、160，例如以限制豎直方向上之生長。舉例而言，在如圖28A至圖28D中所示之實施例中，電極及/或反電極集電器136、140之一或多個豎直末端638、640可連接至第一及第二次級生長限制158、160，例如藉由黏著至其末端。在步驟S6中，附接電極母線及/或反電極母線600、602，例如藉由電連接及/或實體地連接至各別電極及/或反電極集電器136、140。舉例而言，電極及/或反電極母線600、602可包含如圖27A至27F中所示之實施例中之任一者中所示的結構及/或連接配置中的任一者。在步驟S7中，執行用於製備蓄電池組106之最終步驟，包括任何最終跨接(tabbing)步驟、裝袋、填充電解質及密封。
電極限制
在一個實施例中，提供電極限制組108，其限制電極總成106之總體宏觀生長，如例如圖1A中所說明。電極限制組108可能夠限制電極總成106沿一或多個尺寸之生長，以便減少電極總成106腫脹及變形，且從而改良具有電極限制組108之能量儲存器件100之可靠性及循環壽命。如上文所論述，但不限於任一種特定理論，認為在蓄電池組102之充電及/或放電期間在電極結構110與反電極結構112之間行進的載體離子可嵌入電極活性材料中，從而使電極活性材料及/或電極結構110膨脹。電極結構110之此膨脹可使電極及/或電極總成106變形且腫脹，從而損害電極總成106之結構完整性，及/或提高電短路或其他故障之可能性。在一個實例中，在能量儲存器件100循環期間，電極活性材料層132之過度腫脹及/或膨脹及收縮可使電極活性材料之片段斷裂及/或與電極活性材料層132分層，從而損害能量儲存器件100之效率及循環壽命。在又一實例中，電極活性材料層132之過度腫脹及/或膨脹及收縮可使電極活性材料打破電絕緣微孔隔板130，從而導致電極總成106之電短路及其他故障。因此，電極限制組108抑制伴隨充電與放電狀態之間循環可能另外發生的此腫脹或生長以改良能量儲存器件100之可靠性、效率及/或循環壽命。
根據一個實施例，電極限制組108包含一級生長限制系統151以限制沿電極總成106之縱向軸線(例如圖1A中之Y軸)之生長及/或腫脹。在另一實施例中，電極限制組108可包括次級生長限制系統152，其限制沿豎直軸線(例如圖1A中之Z軸)之生長。在又一實施例中，電極限制組108可包括三級生長限制系統155，其限制沿橫向軸線(例如圖4C中之X軸)之生長。在一個實施例中，電極限制組108分別包含一級生長及次級生長限制系統151、152且甚至三級生長限制系統155，其協同操作以同時限制在一或多個方向上之生長，諸如沿縱向及豎直軸線(例如，Y軸及Z軸)，且甚至同時沿所有縱向、豎直及橫向軸線(例如，Y、Z及X軸線)。舉例而言，一級生長限制系統151可在充電與放電狀態之間循環期間限制可能另外沿電極總成106之堆疊方向D發生之生長，而次級生長限制系統152可限制沿豎直軸線可能發生之腫脹及生長，以防止電極總成106在豎直方向上之屈曲或其他變形。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可減少將另外因一級生長限制系統151所施加之生長限制而加劇之沿豎直軸線之腫脹及/或膨脹。三級生長限制系統155亦可視情況減少在循環程序期間可能發生之沿橫向軸線之腫脹及/或膨脹。亦即，根據一個實施例，分別一級生長及次級生長限制系統151、152及視情況三級生長限制系統155可一起操作以協同限制電極總成106之多維生長。
參見圖4A至圖4B，展示具有電極總成106之一級生長限制系統151及次級生長限制系統152之電極限制組108的實施例。圖4A展示沿縱向軸線(Y軸)截取之圖1A中之電極總成106之橫截面，以使得說明具有豎直軸線(Z軸)及縱向軸線(Y軸)之所得2-D橫截面。圖4B展示沿橫向軸線(X軸)截取之圖1A中之電極總成106之橫截面，以使得說明具有豎直軸線(Z軸)及橫向軸線(X軸)之所得2-D橫截面。如圖4A中所示，一級生長限制系統151可通常分別包含沿縱向方向(Y軸)彼此分離之第一及第二一級生長限制154、156。舉例而言，在一個實施例中，第一及第二一級生長限制154、156分別包含至少部分地或甚至完全覆蓋電極總成106之第一縱向末端表面116的第一一級生長限制154及至少部分地或甚至完全覆蓋電極總成106之第二縱向末端表面118的第二一級生長限制156。在又一版本中，第一及第二一級生長限制154、156中之一或多者可在電極總成106之縱向末端117、119內部，諸如當一級生長限制中之一或多者包含電極總成106之內部結構時。一級生長限制系統151可進一步包含至少一個一級連接部件162，其連接第一及第二一級生長限制154、156且可具有與縱向方向平行之主要軸線。舉例而言，一級生長限制系統151可分別包含沿與縱向軸線正交之軸線，諸如沿如實施例中所描繪之豎直軸線(Z軸)彼此分離之第一及第二一級連接部件162、164。第一及第二一級連接部件162、164可分別用以分別將第一及第二一級生長限制154、156彼此連接且分別維持第一及第二一級生長限制154、156彼此拉伸，以便限制沿電極總成106之縱向軸線之生長。
根據一個實施例，包括一級生長限制系統151之電極限制組108可能夠限制電極總成106在縱向方向(亦即，電極堆疊方向D)上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於在充電與放電狀態之間的20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
在又一實施例中，包括一級生長限制系統151之電極限制組108可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經2000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
在又一實施例中，包括一級生長限制系統151之電極限制組108可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
在又一實施例中，包括一級生長限制系統151之電極限制組108可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得每次蓄電池組循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在縱向方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
充電狀態意謂將蓄電池組102充電至其額定容量之至少75%，諸如其額定容量之至少80%，且甚至其額定容量之至少90%，諸如其額定容量之至少95%，且甚至其額定容量之100%。放電狀態意謂將蓄電池組放電至小於其額定容量之25%，諸如小於其額定容量之20%，且甚至小於其額定容量之10%，諸如小於5%，且甚至0%。此外，應注意，蓄電池組102之實際容量可隨時間推移及電池組已進行之循環次數改變。亦即，雖然蓄電池組102最初可展現接近其額定容量之實際量測容量，電池組之實際容量將隨時間推移減小，其中當實際容量下降至低於如充電至放電狀態所量測到之額定容量之80%時，蓄電池組102考慮為處於其壽命結束時。
在圖4A及圖4B中進一步展示，電極限制組108可進一步包含次級生長限制系統152，其可通常分別包含第一及第二次級生長限制158、160，其沿與縱向方向正交之第二方向，諸如沿如所示之實施例中之豎直軸線(Z軸)彼此分離。舉例而言，在一個實施例中，第一次級生長限制158至少部分地延伸跨過電極總成106之側表面142之第一區148，且第二次級生長限制160至少部分地延伸跨過與第一區148相對之電極總成106之側表面142之第二區150。在又一版本中，第一及第二次級生長限制154、156中之一或多者可在電極總成106之側表面142之內部，諸如當次級生長限制中之一或多者包含電極總成106之內部結構時。在一個實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別藉由至少一個次級連接部件166連接，其可具有與第二方向平行之主要軸線，諸如豎直軸線。次級連接部件166可用以分別連接且保持第一及第二次級生長限制158、160彼此拉伸，以便限制電極總成106沿與縱向方向正交之方向之生長，例如限制在豎直方向上(例如沿著Z軸)之生長。在圖4A中所描繪之實施例中，至少一個次級連接部件166可對應於第一及第二一級生長限制154、156中之至少一者。然而，次級連接部件166不限於此，且可替代地及/或另外包含其他結構及/或組態。
根據一個實施例，包括次級生長限制系統152之限制組可能夠限制電極總成106在與縱向方向正交之第二方向，諸如豎直方向(Z軸)上之生長，以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組之80次連續循環，電極總成在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於20%。
在實施例中，包括次級生長限制系統152之限制組可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
在實施例中，包括次級生長限制系統152之限制組可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
在實施例中，包括次級生長限制系統152之限制組可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得每次蓄電池組循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統151可能夠限制電極總成106在第二方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
圖4C展示電極限制組108之實施例，其進一步包括用以限制電極總成在與縱向及第二方向正交之第三方向，諸如橫向方向(X)方向上之生長的三級生長限制系統155。除分別一級及次級生長限制系統151、152之外，可提供三級生長限制系統155以限制電極總成106在三維中之總體生長，及/或可分別與一級或次級生長限制系統151、152中之一者組合提供以限制電極總成106在二維中之總體生長。圖4C展示沿橫向軸線(X軸)截取之圖1A中之電極總成106之橫截面，以使得說明具有豎直軸線(Z軸)及橫向軸線(X軸)之所得2-D橫截面。如圖4C中所示，三級生長限制系統155可通常分別包含沿著諸如橫向方向(X軸)之第三方向彼此分離之第一及第二三級生長限制157、159。舉例而言，在一個實施例中，第一三級生長限制157至少部分地延伸跨過電極總成106之側表面142之第一區144，且第二三級生長限制159至少部分地延伸跨過與第一區144相對之電極總成106之側表面142之第二區146。在又一版本中，第一及第二三級生長限制157、159中之一或多者可在電極總成106之側表面142內部，諸如當三級生長限制中之一或多者包含電極總成106之內部結構時。在一個實施例中，第一及第二三級生長限制157、159分別藉由至少一個三級連接部件165連接，該三級連接部件可具有與第三方向平行之主要軸線。三級連接部件165可用以分別連接且保持第一及第二三級生長限制157、159彼此拉伸，以便限制電極總成106沿與縱向方向正交之方向之生長，例如限制在橫向方向(例如沿著X軸)上之生長。在圖4C中所描繪之實施例中，至少一個三級連接部件165可對應於第一及第二次級生長限制158、160中之至少一者。然而，三級連接部件165不限於此，且可替代地及/或另外包含其他結構及/或組態。舉例而言，在一個實施例中，至少一個三級連接部件165可對應於第一及第二一級生長限制154、156中之至少一者(未展示)。
根據一個實施例，具有三級生長限制系統155之限制組可能夠限制電極總成106在與縱向方向正交之第三方向，諸如橫向方向(X軸)上之生長，以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
在一個實施例中，具有三級生長限制系統155之限制組可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
在一個實施例中，具有三級生長限制系統155之限制組可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
在一個實施例中，具有三級生長限制系統155之限制組可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得每次蓄電池組循環，電極總成之在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組200次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組300次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組500次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統152可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組800次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高在充電與放電狀態之間均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組2000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組3000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組5000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組8000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。擧其他實例而言，在一個實施例中，三級生長限制系統155可能夠限制電極總成106在第三方向上之生長以使得歷經蓄電池組10,000次連續循環，電極總成在第三方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
根據一個實施例，分別一級及次級生長限制系統151、152及視情況三級生長限制系統155經組態以協同操作，以使得一級生長限制系統151之部分協同充當次級生長限制系統152之一部分，及/或次級生長限制系統152之部分協同充當一級生長限制系統151之一部分，且一級及/或次級限制系統151、152中之任一者之部分分別亦可協同充當三級生長限制系統之一部分，且反之亦然。舉例而言，在圖4A及圖4B中所示之實施例中，一級生長限制系統151之第一及第二一級連接部件162、164分別可充當限制在與縱向方向正交之第二方向上之生長之第一及第二次級生長限制158、160之至少一部分或甚至整個結構。在又一實施例中，如上文所提及，第一及第二一級生長限制154、156中之一或多者可分別充當一或多個次級連接部件166以分別連接第一及第二次級生長限制158、160。相反地，第一及第二次級生長限制158、160之至少一部分可分別充當一級生長限制系統151之分別第一及第二一級連接部件162、164，且在一個實施例中，次級生長限制系統152之至少一個次級連接部件166可分別充當第一及第二一級生長限制154、156中之一或多者。在又一實施例中，一級生長限制系統151之分別第一及第二一級連接部件162、164的至少一部分及/或次級生長限制系統152之至少一個次級連接部件166可充當限制在與縱向方向正交之橫向方向上之生長之分別第一及第二三級生長限制157、159之至少一部分或甚至整個結構。在又一實施例中，分別第一及第二一級生長限制154、156及/或分別第一及第二次級生長限制158、160中之一或多者可充當一或多個分別連接第一及第二三級生長限制157、159之三級連接部件166。相反地，分別第一及第二三級生長限制157、159之至少一部分可充當一級生長限制系統151之分別第一及第二一級連接部件162、164及/或次級生長限制系統152之至少一個次級連接部件166，且三級生長限制系統155之至少一個三級連接部件165可在一個實施例中充當分別第一及第二一級生長限制154、156中之一或多者及/或分別第一及第二次級生長限制158、160中之一或多者。替代地及/或另外，一級及/或次級及/或三級生長限制可包含協同限制電極總成106之生長之其他結構。因此，分別一級及次級生長限制系統151、152及視情況三級生長限制系統155可共用組件及/或結構以對電極總成106之生長施加限制。
在一個實施例中，電極限制組108可包含諸如一級及次級生長限制及一級及次級連接部件之結構，其為在電池組殼體104外部及/或內部之結構或可為電池組殼體104自身之一部分。舉例而言，電極限制組108可包含結構組合，其包括電池組殼體104以及其他結構組件。在一個此類實施例中，電池組殼體104可為一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統152之組件；換言之，在一個實施例中，電池組殼體104單獨或與一或多個其他結構(在電池組殼體104，例如一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統152之內及/或外部)組合限制電極總成106在電極堆疊方向D上及/或在與堆疊方向D正交之第二方向上之生長。舉例而言，一級生長限制154、156及次級生長限制158、160中之一或多者可包含在電極總成內部之結構。在另一實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統152不包括電池組殼體104，且除電池組殼體104外，實際上一或多個離散結構(在電池組殼體104之內及/或外部)限制電極總成106在電極堆疊方向D上及/或在與堆疊方向D正交之第二方向上之生長。在另一實施例中，一級及次級生長限制系統以及視情況三級生長限制系統在電池組殼體內，該電池組殼體可為密封電池組殼體，諸如氣密密封式電池組殼體。電極總成106在能量儲存器件100或具有電極總成106之蓄電池組之重複循環期間可藉由電極限制組108限制在大於電極總成106之生長及/或腫脹所施加之壓力的壓力下。
在一個例示性實施例中，一級生長限制系統151在電池組殼體104內包括一或多個離散結構，該一或多個離散結構在具有電極結構110作為電極總成106之一部分之蓄電池組102的重複循環後藉由施加超過電極結構110在堆疊方向D上產生之壓力的壓力限制電極結構110在堆疊方向D上之生長。在另一例示性實施例中，一級生長限制系統151在電池組殼體104內包括一或多個離散結構，該一或多個離散結構在具有反電極結構112作為電極總成106之一部分之蓄電池組102的重複循環後藉由施加超過反電極結構112在堆疊方向D上產生之壓力的壓力限制反電極結構112在堆疊方向D上之生長。次級生長限制系統152在電池組殼體104內可類似地包括一或多個離散結構，該一或多個離散結構在分別具有電極或反電極結構110、112之蓄電池組102的重複循環後藉由在第二方向上施加超過電極或反電極結構110、112在第二方向上分別產生之壓力的壓力限制電極結構110及反電極結構112中之至少一者在與堆疊方向D正交之第二方向上，諸如沿豎直軸線(Z軸)之生長。
在又一實施例中，一級生長限制系統151之分別第一及第二一級生長限制154、156藉由在電極總成106之第一及第二縱向末端表面116、118上，意謂在縱向方向上施加超過第一及第二一級生長限制154、156在電極總成106之其他表面上施加之壓力的壓力限制電極總成106之生長，該電極總成應在與縱向方向正交之方向上，諸如沿橫向軸線及/或豎直軸線之電極總成106之側表面142之相對的第一及第二區。亦即，第一及第二一級生長限制154、156可在縱向方向(Y軸)上施加超過由此在與其正交之方向，諸如橫向(X軸)及垂直(Z軸)方向上產生之壓力的壓力。舉例而言，在一個此類實施例中，一級生長限制系統151用超過藉由一級生長限制系統151在垂直於堆疊方向D之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少3倍的壓力限制電極總成106在第一及第二縱向末端表面116、118上(亦即，在堆疊方向D上)之生長。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，一級生長限制系統151用超過藉由一級生長限制系統151在垂直於堆疊方向D之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少4倍的壓力限制電極總成106在第一及第二縱向末端表面116、118上(亦即，在堆疊方向D上)之生長。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，一級生長限制系統151用超過在垂直於堆疊方向D之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少5倍的壓力限制電極總成106在第一及第二縱向末端表面116、118上(亦即，在堆疊方向D上)之生長。
類似地，在一個實施例中，一級生長限制系統151之分別第一及第二次級生長限制158、160藉由在與縱向方向正交之第二方向上在電極總成106之側表面142的第一及第二相對區，諸如分別沿豎直軸線148、150之第一及第二相對表面區上(亦即，在豎直方向上)施加超過第一及第二次級生長限制158、160分別在電極總成106之其他表面上施加之壓力的壓力限制電極總成106之生長，該電極總成應在與第二方向正交之方向上。亦即，第一及第二次級生長限制158、160分別可在豎直方向(Z軸)上施加超過與其正交之方向，諸如橫向(X軸)及縱向(Y軸)方向上由此產生之壓力的壓力。舉例而言，在一個此類實施例中，次級生長限制系統152用超過藉由次級生長限制系統152在垂直於豎直方向之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少3倍的壓力限制電極總成106分別在第一及第二相對表面區148、150上(亦即，在豎直方向上)之生長。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，次級生長限制系統152用超過藉由次級生長限制系統152在垂直於豎直方向之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少4倍的壓力限制電極總成106分別在第一及第二相對表面區148、150上(亦即，在豎直方向上)之生長。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，次級生長限制系統152用超過在與豎直方向垂直之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少5倍的壓力限制電極總成106分別在第一及第二相對表面區148、150上(亦即，在豎直方向上)之生長。
在又一實施例中，三級生長限制系統155之分別第一及第二次級生長限制157、159藉由在與縱向方向及第二方向正交之方向上在電極總成106之側表面142的第一及第二相對區，諸如分別沿橫向軸線161、163之第一及第二相對表面區上(亦即，在橫向方向上)施加超過藉由三級生長限制系統155在電極總成106之其他表面上施加之壓力的壓力限制電極總成106之生長，該電極總成應在與橫向方向正交之方向上。亦即，第一及第二三級生長限制157、159可分別在橫向方向(X軸)施加超過在與其正交之方向，諸如豎直(Z軸)及縱向(Y軸)方向上由此產生之壓力的壓力。舉例而言，在一個此類實施例中，三級生長限制系統155用超過藉由三級生長限制系統155在垂直於橫向方向之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少3倍的壓力限制電極總成106在第一及第二相對表面區144、146上(亦即，在橫向方向上)之生長。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，三級生長限制系統155用超過藉由三級生長限制系統155在垂直於橫向方向之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少4倍的壓力限制電極總成106分別在第一及第二相對表面區144、146 (亦即，在橫向方向上)之生長。舉例而言，在一個此類實施例中，三級生長限制系統155用超過在垂直於橫向方向之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少5倍的壓力限制電極總成106分別在第一及第二相對表面區144、146上(亦即，在橫向方向上)之生長。
在一個實施例中，可包括一級生長限制系統151、次級生長限制系統152及視情況三級生長限制系統155之電極限制組108經組態以在電極總成106上沿其兩個或多於兩個尺寸(例如沿縱向及豎直方向，且視情況沿橫向方向)施加壓力，其中沿縱向方向，藉由電極限制組108施加之壓力大於藉由電極限制組108在與縱向方向正交之方向(例如Z及X方向)中的任一者上施加之任何壓力。亦即，當分別藉由構成電極限制組108之一級、次級及視情況三級生長限制系統151、152、155施加之壓力總計在一起時，在電極總成106上沿縱向軸線施加超過在電極總成106上在與其正交之方向上施加之壓力的壓力。舉例而言，在一個此類實施例中，電極限制組108在第一及第二縱向末端表面116、118上(亦即，在堆疊方向D上)施加超過藉由電極限制組108在垂直於堆疊方向D之兩個方向中之至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少3倍的壓力。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極限制組108在第一及第二縱向末端表面116、118上(亦即，在堆疊方向D上)施加超過藉由電極限制組108在垂直於堆疊方向D之兩個方向中的至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少4倍的壓力。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極限制組108在第一及第二縱向末端表面116、118上(亦即，在堆疊方向D上)施加超過在垂直於堆疊方向D之兩個方向中的至少一個或甚至兩個上在電極總成106上維持之壓力至少5倍的壓力。
根據一個實施例，第一及第二縱向末端表面116、118分別具有小於整個電極總成106之總體表面積之預定量的組合表面積。舉例而言，在一個實施例中，電極總成106可具有對應於矩形稜柱之幾何形狀，其具有分別第一及第二縱向末端表面116、118及在分別末端表面116、118之間延伸的側表面142，該幾何形狀構成電極總成106之剩餘表面，且在X方向上具有相對表面區144、146 (亦即，矩形稜柱之側表面)且在Z方向上具有相對表面區148、150 (亦即，矩形稜柱之頂表面及底表面，其中X、Y及Z分別為在對應於X、Y及Z軸線之方向上量測的尺寸)。因此，總體表面積為側表面142 (亦即，X及Z上相對表面144、146、148及150之表面積)所佔據之表面積加上分別第一及第二縱向末端表面116、118之表面積的總和。根據本發明之一個態樣，分別第一及第二縱向末端表面116、118之表面積的總和小於電極總成106之全部表面之表面積的33%。舉例而言，在一個此類實施例中，分別第一及第二縱向末端表面116、118之表面積的總和小於電極總成106之全部表面之表面積的25%。擧其他實例而言，在一個實施例中，分別第一及第二縱向末端表面116、118之表面積的總和小於電極總成之全部表面之表面積的20%。擧其他實例而言，在一個實施例中，分別第一及第二縱向末端表面116、118之表面積的總和小於電極總成之全部表面之表面積的15%。擧其他實例而言，在一個實施例中，分別第一及第二縱向末端表面116、118之表面積的總和小於電極總成之全部表面之表面積的10%。
在又一實施例中，電極總成106經組態以使得電極總成106在與堆疊方向(亦即，縱向方向)正交之平面中之投影的表面積小於電極總成106在其他正交平面上之投影的表面積。舉例而言，參考圖2A中所示之電極總成106實施例(例如矩形稜柱)，可見電極總成106在與堆疊方向正交之平面(亦即，X-Z平面)中之投影的表面積對應於LEA ×HEA 。類似地，電極總成106於Z-Y平面中之投影對應於WEA ×HEA ，且電極總成106於X-Y平面中之投影對應於LEA ×WEA 。因此，電極總成106經組態以使得堆疊方向與具有最小表面積之投影所處平面相交。因此，在圖2A中之實施例中，定位電極總成106以使得堆疊方向與對應於HEA ×LEA 之最小表面積投影所處之X-Z平面相交。亦即，定位電極總成以使得具有最小表面積(例如HEA ×LEA )之投影與堆疊方向正交。
在又一實施例中，蓄電池組102可包含堆疊在一起以形成電極堆疊之複數個電極總成106，且可藉由一或多個共用電極限制來限制。舉例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151及次級生長限制系統152中之一或多者的至少一部分可藉由複數個形成電極總成堆疊之電極總成106共用。擧其他實例而言，在一個實施例中，複數個形成電極總成堆疊之電極總成可藉由具有在堆疊之頂部電極總成106處之第一次級生長限制158及在堆疊之底部電極總成106處之第二次級生長限制160之次級生長限制系統152限制於豎直方向上，以使得複數個形成堆疊之電極總成106藉由共用次級生長限制系統限制於豎直方向上。類似地，亦可共用一級生長限制系統151之部分。因此，在一個實施例中，類似於上文所描述之單個電極總成，電極總成106之堆疊在與堆疊方向(亦即，縱向方向)正交之平面中之投影的表面積小於電極總成106之堆疊於其他正交平面上之投影的表面積。亦即，複數個電極總成106可經組態以使得堆疊方向(亦即，縱向方向)相交且與具有電極總成堆疊之所有其他正交投影中最小的電極總成106之堆疊之投影的平面正交。
根據一個實施例，電極總成106進一步包含電極結構110，其經組態以使得電極結構110於與堆疊方向(亦即，縱向方向)正交之平面中之投影的表面積大於電極結構100於其他正交平面上之投影的表面積。舉例而言，參考如圖2及圖7中所示之實施例，電極110可各自理解為具有在橫向方向上量測之長度LES ，在縱向方向上量測之寬度WES ，及在豎直方向上量測之高度HES 。如圖2及圖7中所示之X-Z平面中之投影因此具有表面積LES ×HES ，Y-Z平面中之投影具有表面積WES ×HES ，且XY平面中之投影具有表面積LES ×WES 。其中，對應於具有最大表面積之投影之平面為經選擇以與堆疊方向正交之平面。類似地，電極110亦可經組態以使得電極活性材料層132於與堆疊方向正交之平面中之投影的表面積大於電極活性材料層於其他正交平面上之投影的表面積。舉例而言，在圖2及圖7中所示的實施例中，電極活性材料層可具有可自投影之表面積計算之在橫向方向上量測之長度LA ，在縱向方向上量測之寬度WA 及在豎直方向上量測之高度HA (在電極結構及/或電極活性材料層132之尺寸沿一或多個軸線改變的情況下，LES 、LA 、WES 、WA 、HES 及HA 亦可對應於此等尺寸中之最大值)。在一個實施例中，藉由定位電極結構110以使得具有電極結構100及/或電極活性材料層132之最高投影表面積之平面與堆疊方向正交，可獲得組態，由此具有電極活性材料之最大表面積之電極結構110的表面面向載體離子之行進方向，且因此歸因於嵌入及/或摻合，在充電與放電狀態之間循環期間經歷最大生長。
在一個實施例中，電極結構110及電極總成106可經組態以使得電極結構110及/或電極活性材料層132之最大表面積投影及電極總成106之最小表面積投影同時在與堆疊方向正交之平面中。舉例而言，在如圖2及圖7中所示之情況下，當電極活性材料層132在電極活性材料層132之X-Z平面中的投影(LA ×HA )最高時，相對於電極總成之最小表面積投影(LEA ×HEA )定位電極結構110及/或電極活性材料層132，兩個投影之此類投影平面與堆疊方向正交。亦即，具有電極結構110及/或電極活性材料之最大表面積投影之平面與具有電極總成106之最小表面積投影之平面平行(及/或在相同平面中)。以此方式，根據一個實施例，最可能經歷最高體積生長之電極結構之表面，亦即具有最高含量之電極活性材料層的表面及/或在蓄電池組之充電/放電期間與載體離子行進方向相交(例如，正交)之表面，面向具有最小表面積之電極總成106的表面。提供此類組態之優勢可為用於限制此最大方向上之生長，例如沿縱向軸線之生長限制系統可藉由相比於電極總成106之其他表面之面積自身具有相對較小表面積之生長限制實施，從而減少實施限制系統以限制電極總成生長所需之體積。
在一個實施例中，制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組在充電與放電狀態之間循環期間限施加之2 MPa之壓力。在另一實施例中，限制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組在充電與放電狀態之間循環期間施加之5 MPa之壓力。在另一實施例中，限制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組在充電與放電狀態之間循環期間施加之7 MPa之壓力。在另一實施例中，限制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組在充電與放電狀態之間循環期間施加之10 MPa之壓力。限制組可能夠抵抗及承受此類壓力，而限制組實質上無破裂或故障。此外，在一些實施例中，限制組能夠抵抗壓力同時亦提供蓄電池組102之相對較小體積，如下文所描述。
在一個實施例中，限制系統108佔據電極總成106及限制系統108之組合體積之相對較低體積%。亦即，電極總成106可理解為具有藉由其外表面限定之體積(亦即，位移體積)，即藉由第一及第二縱向末端表面116、118及連接末端表面之側表面42包圍之體積。限制系統108的部分在電極總成106外部(亦即，在縱向末端表面116、118及側表面外部)，諸如其中第一及第二一級生長限制154、156位於電極總成106之縱向末端117、119處，且第一及第二次級生長限制158、160在側表面142之相對末端處，限制系統108之該等部分類似地佔據對應於限制系統部分之位移體積的體積。因此，在一個實施例中，可包括一級生長限制系統151之外部部分(亦即，第一及第二一級生長限制154、156及至少一個為其外部或外部部分之一級連接部件中之任一者)以及次級生長限制系統152之外部部分(亦即，第一及第二次級生長限制158、160及至少一個為外部或其外部部分之次級連接部件中之任一者)的電極限制組108之外部部分佔據不超過電極總成106及電極限制組108之外部部分之全部組合體積的80%。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極限制組之外部部分佔據不超過電極總成106及電極限制組之外部部分之全部組合體積的60%。擧又另一實施例而言，在一個實施例中，電極限制組106之外部部分佔據不超過電極總成106及電極限制組之外部部分之全部組合體積的40%。擧又另一實施例而言，在一個實施例中，電極限制組106之外部部分佔據不超過電極總成106及電極限制組之外部部分之全部組合體積的20%。在又一實施例中，一級生長限制系統151之外部部分(亦即，第一及第二一級生長限制154、156及至少一個為其外部或外部部分之一級連接部件中的任一者)佔據不超過電極總成106及一級生長限制系統151之外部部分之全部組合體積的40%。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151之外部部分佔據不超過電極總成106及一級生長限制系統151之外部部分之全部組合體積的30%。擧又另一實施例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151之外部部分佔據不超過電極總成106及一級生長限制系統151之外部部分之全部組合體積的20%。擧又另一實施例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151之外部部分佔據不超過電極總成106及一級生長限制系統151之外部部分之全部組合體積的10%。在又一實施例中，次級生長限制系統152之外部部分(亦即，第一及第二次級生長限制158、160及至少一個為其外部或外部部分之次級連接部件中的任一者佔據不超過電極總成106及次級生長限制系統152之外部部分之全部組合體積的40%。)擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152之外部部分佔據不超過電極總成106及次級生長限制系統152之外部部分之全部組合體積的30%。擧又一實施例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152之外部部分佔據不超過電極總成106及次級生長限制系統152之外部部分之全部組合體積的20%。擧又一實施例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152之外部部分佔據不超過電極總成106及次級生長限制系統152之外部部分之全部組合體積的10%。
根據一個實施例，由電極限制組108之部分佔據之相對較低體積的基本原理可藉由參考圖8A及圖8B中所示之力示意圖理解。圖8A描繪展示歸因於電極活性材料層132之體積增大在蓄電池組102循環之後在第一及第二一級生長限制154、156上施加之力的實施例。箭頭198b描繪歸因於電極活性材料層132之生長在電極活性材料層132膨脹之後由其施加之力，其中w展示施加至第一及第二一級生長限制154、156之負荷，且P展示由於電極活性材料層132之體積增大而施加至第一及第二一級生長限制154、156的壓力。類似地，圖8B描繪展示歸因於電極活性材料層132之體積增大在蓄電池組102循環之後在第一及第二次級生長限制158、160上施加之力的實施例。箭頭198a描繪歸因於電極活性材料層132之生長在電極活性材料層132膨脹之後由其施加之力，其中w展示施加至第一及第二次級生長限制158、160之負荷，且P展示由於電極活性材料層132之體積增大而施加至第一及第二次級生長限制158、160的壓力。雖然在蓄電池組循環期間，電極活性材料各向同性地膨脹(亦即，在所有方向上)，且因此每一方向上之壓力P相同，但在每一方向上施加之負荷w不同。憑藉解釋，參考圖8A及8B中所描繪之實施例，可理解第一或第二一級生長限制154、156上之X-Z平面中的負荷與P×LES ×HES 成比例，其中P為歸因於電極活性材料層132在一級生長限制154、156上之膨脹施加的壓力，LES 為橫向方向上電極結構110之長度，且HES 為豎直方向上電極結構110之高度。類似地，第一或第二次級生長限制158、160上之X-Y平面中的負荷與P×LES ×WES 成比例，其中P為歸因於電極活性材料層132在次級生長限制158、160上之膨脹施加的壓力，LES 為橫向方向上電極結構110之長度，且WES 為縱向方向上電極結構110之寬度。在提供三級限制系統的情況下，第一或第二三級生長限制157、159上之Y-Z平面中的負荷與P×HES ×WES 成比例，其中P為歸因於三級生長限制157、159上之電極活性材料層132之膨脹施加的壓力，HES 為豎直方向上電極結構110之高度，且WES 為縱向方向上電極結構之寬度。因此，在LES 大於WES 及HES 兩者的情況下，Y-Z平面中之負荷將最小，且在HES ＞WES 的情況下，X-Y平面中之負荷將小於X-Z平面中之負荷，意謂X-Z平面具有待容納於正交平面當中之最高負荷。
此外，根據一個實施例，若一級限制設置於平面中之負荷最大的X-Z平面中，與在X-Y平面中設置一級限制相反，則X-Z平面中之一級限制可能要求比一級限制在X-Y平面時應要求具有之體積小得多的體積。此係由於若一級限制在X-Y平面而非X-Z平面中，則限制將被要求為厚得多，以便具有將要求之抵抗生長之硬度。特定言之，如下文在本文中進一步詳細描述，隨著一級連接部件之間的距離增大，屈曲偏斜亦可增大，且應力亦增大。舉例而言，控管因一級生長限制154、156之彎曲所致之偏斜的等式可寫成：
δ= 60wL4 /Eh3
其中w=歸因於電極膨脹在一級生長限制154、156上施加之總分佈式負荷；L=沿豎直方向在一級連接部件158、160之間的距離；E=一級生長限制154、156之彈性模數，且h=一級生長限制154、156之厚度(寬度)。歸因於電極活性材料132之膨脹之一級生長限制154、156上的應力可使用以下等式計算：
σ= 3wL2 /4h2
其中w=歸因於電極活性材料層132之膨脹在一級生長限制154、156上施加之總分佈式負荷；L=沿豎直方向在一級連接部件158、160之間的距離；且h=一級生長限制154、156之厚度(寬度)。因此，若一級生長限制在X-Y平面中，及若一級連接部件比其將另外在一級限制在X-Z平面中時分開得更遠(例如，在縱向末端處)，則此可意謂一級生長限制將被要求為較厚且因此佔據比其將另外在X-Z平面中時更大的體積。
根據一個實施例，電極及反電極群之部件於第一及第二縱向末端表面116、118上之投影包圍第一及第二投影區域2002a、2002b。一般而言，第一及第二投影區域2002a、2002b將通常分別包含第一及第二縱向末端表面122、124之表面積的顯著分率。舉例而言，在一個實施例中，第一及第二投影區域各自分別包含至少第一及第二縱向末端表面之表面積之50%。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，第一及第二投影區域各自分別包含至少第一及第二縱向末端表面之表面積之75%。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，第一及第二投影區域各自分別包含至少第一及第二縱向末端表面之表面積之至少90%。
在某些實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118將在顯著壓縮負荷下。舉例而言，在一些實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118中之每一者將在至少0.7 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。舉例而言，在一個實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118中之每一者將在至少1.75 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118中之每一者將在至少2.8 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118中之每一者將在至少3.5 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118中之每一者將在至少5.25 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118中之每一者將在至少7 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極總成106之縱向末端表面116、118中之每一者將在至少8.75 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。然而，一般而言，電極總成106之縱向末端表面116、118將在不超過約10 kPa之壓縮負荷下(例如，分別縱向末端表面中之每一者之總表面積取平均值)。與電極及反電極群之部件於縱向末端表面上之投影一致的電極總成之縱向末端表面之區(亦即，投影表面區)亦可在上述壓縮負荷下(如分別各投影表面之總表面積取平均值)。在前述例示性實施例中之每一者中，當具有電極總成106之能量儲存器件100充電至其額定容量之至少約80%時，電極總成106之縱向末端表面116、118將經受此類壓縮負荷。
根據一個實施例，次級生長限制系統152能夠藉由施加預定值之限制力且在無生長限制過度歪斜的情況下限制電極總成106在豎直方向(Z方向)上之生長。舉例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可藉由將大於1000 psi之限制力及小於0.2 mm/m之歪斜施加至相對豎直區148、150上來限制電極總成106在豎直方向上之生長。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可藉由小於5%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下將限制力施加至相對豎直區148、150上來限制電極總成106在豎直方向上之生長。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可藉由小於3%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下將限制力施加至相對豎直區148、150上來限制電極總成106在豎直方向上之生長。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可藉由小於1%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下將限制力施加至相對豎直區148、150上來限制電極總成106在豎直方向上之生長。擧其他實例而言，在一個實施例中，在50次電池組循環之後，次級生長限制系統152可藉由小於15%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下將限制力施加至豎直方向上之相對豎直區148、150來限制電極總成106在豎直方向上之生長。擧其他實例而言，在一個實施例中，在150次電池組循環之後，次級生長限制系統152可藉由小於5%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下將限制力施加至相對豎直區148、150上來限制電極總成106在豎直方向上之生長。
現參考圖5，展示具有電極限制組108之電極總成106之實施例，其具有沿如圖1A中所示之線A-A'截取之橫截面。在圖5中所示之實施例中，一級生長限制系統151可分別在電極總成106之縱向末端表面116、118處包含第一及第二一級生長限制154、156，且次級生長限制系統152在電極總成106之側表面142之相對第一及第二表面區148、150處包含第一及第二次級生長限制158、160。根據此實施例，第一及第二一級生長限制154、156可充當至少一個次級連接部件166以連接第一及第二次級生長限制158、160且維持生長限制在與縱向方向正交之第二方向(例如豎直方向)上彼此拉伸。然而，另外及/或替代地，次級生長限制系統152可包含至少一個位於除電極總成106之縱向末端表面116、118外之區處的次級連接部件166。又，至少一個次級連接部件166可理解為充當在電極總成之縱向末端116、118內部且可與另一內部一級生長限制及/或電極總成106之縱向末端116、118處之一級生長限制結合起作用以限制生長的第一及第二一級生長限制154、156中之至少一者。參考圖5中所示之實施例，可提供分別沿遠離電極總成106之第一及第二縱向末端表面116、118，諸如朝向電極總成106之中心區之縱向軸線間隔開的次級連接部件166。次級連接部件166可分別在電極總成末端表面116、118之內部位置處連接第一及第二次級生長限制158、160且可在拉力下在該位置處之次級生長限制158、160之間。在一個實施例中，除在電極總成末端表面116、118處提供一或多個次級連接部件166，諸如亦在縱向末端表面116、118處充當一級生長限制154、156之次級連接部件166外，亦提供在末端表面116、118之內部位置處連接次級生長限制158、160之次級連接部件166。在另一實施例中，次級生長限制系統152包含分別與第一及第二次級生長限制158、160連接在與縱向末端表面116、118間隔開之內部位置處的一或多個次級連接部件166，其中次級連接部件166在或不在縱向末端表面116、118處。內部次級連接部件166亦可理解為充當根據一個實施例之第一及第二一級生長限制154、156。舉例而言，在一個實施例中，內部次級連接部件166中之至少一者可包含電極或反電極結構110、112的至少一部分，如下文進一步詳細描述。
更特定言之，相對於圖5中所示之實施例，次級生長限制系統152可包括上覆於電極總成106之側表面142之上部區148上的第一次級生長限制158及上覆於電極總成106之側表面142之下部區150上的相對第二次級生長限制160，第一及第二次級生長限制158、160在豎直方向上(亦即，沿著Z軸)彼此分隔開。另外，次級生長限制系統152可進一步包括至少一個與電極總成106之縱向末端表面116、118間隔開之內部次級連接部件166。內部次級連接部件166可與Z軸平行對準且分別連接第一及第二次級生長限制158、160以維持生長限制彼此拉伸且形成次級限制系統152之至少一部分。在一個實施例中，在具有電極總成106之能量儲存器件100或蓄電池組102之重複充電及/或放電期間，至少一個內部次級連接部件166，單獨的或具有位於電極總成106之縱向末端表面116、118處的次級連接部件166，可豎直方向上(亦即，沿Z軸)在拉力下在第一及次級生長限制158、160之間，以減少電極總成106在豎直方向上之生長。此外，在如圖5中所示之實施例中，電極限制組108進一步包含分別在電極總成106之縱向末端117、119處具有第一及第二一級生長限制154、156、在電極總成106之分別上部及下部側表面區148、150處分別藉由第一及第二一級連接部件162、164連接的一級生長限制系統151。在一個實施例中，次級內部連接部件166可自身理解為分別與第一及第二一級生長限制154、156中之一或多者共同作用以對位於縱向方向上電極總成106之次級內部連接部件166與縱向末端117、119之間的電極總成106 (第一及第二一級生長限制154、156可分別位於其中)之各部分施加限制壓力。
在一個實施例中，一級生長限制系統151及次級生長限制系統152中之一或多者包括分別第一及第二一級生長限制154、156及/或分別第一及第二次級生長限制158、160，其包括複數個限制部件。亦即，一級生長限制154、156及/或次級生長限制158、160中之每一者可為單個單式部件，或複數個部件可用於構成生長限制中之一或多者。舉例而言，在一個實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別可包含單個分別沿電極總成側表面142之上部及下部表面區148、150延伸之限制部件。在另一實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別包含複數個跨過側表面之相對表面區域148、150延伸之部件。類似地，一級生長限制154、156亦可由複數個部件製成，或可各自在各電極總成縱向末端117、119處包含單個單式部件。為維持一級生長限制154、156與次級生長限制158、160中之每一者之間的拉力，提供連接部件(例如162、164、165、166)以將一個或複數個包含生長限制之部件以對生長限制之間的電極總成106施加壓力的方式連接至相對生長限制部件。
在一個實施例中，次級生長限制系統152之至少一個次級連接部件166分別與第一及第二次級生長限制158、160形成接觸區域168、170，以維持生長限制彼此拉伸。接觸區域168、170為至少一個次級連接部件166之末端172、174處之表面分別觸摸及/或接觸第一及第二次級生長限制158、160，諸如至少一個次級連接部件166之末端之表面分別黏著或膠合至第一及第二次級生長限制158、160所處之彼等區域。接觸區域168、170可在各末端172、174處且可延伸跨過第一及第二次級生長限制158、160之表面區域以提供其間的良好接觸。接觸區域168、170提供在縱向方向(Y軸)上在第二連接部件166與生長限制158、160之間的接觸，且接觸區域168、170亦可延伸至橫向方向(X軸)上以提供良好接觸及連接，從而維持第一及第二次級生長限制158、160彼此拉伸。在一個實施例中，接觸區域168、170提供一或多個次級連接部件166在縱向方向(Y軸)上與生長限制158、160之總接觸區域(例如，所有區域168之總和，及所有區域170之總和)之比率，根據縱向方向上電極總成106之WEA ，其為至少1%。舉例而言，在一個實施例中，根據縱向方向上之電極總成106之WEA ，一或多個次級連接部件166在縱向方向(Y軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率為至少2%。擧其他實例而言，在一個實施例中，根據縱向方向上之電極總成106之WEA ，一或多個次級連接部件166在縱向方向(Y軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率為至少5%。擧其他實例而言，在一個實施例中，根據縱向方向上之電極總成106之WEA ，一或多個次級連接部件166在縱向方向(Y軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率為至少10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，根據縱向方向上之電極總成106之WEA ，一或多個次級連接部件166在縱向方向(Y軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率為至少25%。擧其他實例而言，在一個實施例中，根據縱向方向上之電極總成106之WEA ，一或多個次級連接部件166在縱向方向(Y軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率為至少50%。一般而言，根據縱向方向上之電極總成106之WEA ，一或多個次級連接部件166在縱向方向(Y軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率將小於100%，諸如小於90%，且甚至小於75%，因為一或多個連接部件166典型地並不具有延伸跨過整個縱向軸線之接觸區域168、170。然而，在一個實施例中，次級連接部件166與生長限制158、160之接觸區域168、170可延伸跨過橫向軸線(X軸)之顯著部分，且可甚至延伸跨過橫向方向上之電極總成106之整個LEA 。舉例而言，按照橫向方向上電極總成106之LEA ，一或多個次級連接部件166在橫向方向(X軸)上與生長限制158、160之總接觸區域(例如，所有區域168之總和，及所有區域170之總和)之比率可為至少約50%。擧其他實例而言，根據橫向方向(X軸)上之電極總成106之LEA ，一或多個次級連接部件166在橫向方向(X軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率可為至少約75%。擧其他實例而言，根據橫向方向(X軸)上之電極總成106之LEA ，一或多個次級連接部件166在橫向方向(X軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率可為至少約90%。擧其他實例而言，根據橫向方向(X軸)上之電極總成106之LEA ，一或多個次級連接部件166在橫向方向(X軸)上與生長限制158、160之總接觸區域之比率可為至少約95%。
根據一個實施例，一或多個次級連接部件166與分別第一及第二次級生長限制158、160之間的接觸區域168、170足夠大以在具有電極總成106之能量儲存器件100或蓄電池組102循環期間在生長限制158、160之間提供充分的保持及拉力。舉例而言，接觸區域168、170可與各生長限制158、160形成接觸區域，其構成電極總成106之側表面142之表面積的至少2%，諸如電極總成106之側表面142之表面積的至少10%，且甚至電極總成106之側表面142之表面積的至少20%。擧其他實例而言，接觸區域168、170可與各生長限制158、160形成接觸區域，其構成電極總成106之側表面142之表面積的至少35%，且甚至電極總成106之側表面142之表面積的至少40%。舉例而言，對於具有分別上部及下部相對表面區148、150之電極總成106，至少一個次級連接部件166可與生長限制158、160沿分別上部及下部相對表面區148、150之表面積的至少5%，諸如沿分別上部及下部相對表面區148、150之表面積的至少10%，且甚至分別上部及下部相對表面區148、150之表面積的至少20%形成接觸區域168、170。擧其他實例而言，對於具有分別上部及下部相對表面區148、150之電極總成106，至少一個級連接部件166可與生長限制158、160沿著分別上部及下部相對表面區148、150之表面積的至少40%，諸如沿分別上部及下部相對表面區148、150之表面積的至少50%形成接觸區域168、170。藉由在至少一個連接部件166與生長限制158、160之間形成接觸(相對於電極總成106之總表面積構成最小表面積)，可在生長限制158、160之間提供恰當的拉力。此外，根據一個實施例，可藉由單個次級連接部件166提供接觸區域168、170，或總接觸區域可為複數個次級連接部件166，諸如一個或複數個位於電極總成106之縱向末端117、119處之次級連接部件166及/或一個或複數個與電極總成106之縱向末端117、119間隔開之內部次級連接部件166提供的多個接觸區域168、170之總和。
另外，在一個實施例中，分別一級及次級生長限制系統151、152(及視情況三級生長限制系統)能夠限制電極總成106在縱向方向及與縱向方向正交之第二方向，諸如豎直方向(Z軸)兩者上(且視情況在第三方向上，諸如沿X軸)之生長，以限制電極總成之體積生長%。
在某些實施例中，一級及次級生長限制系統151、152中之一或多者分別在其中包含具有細孔之部件，諸如由多孔材料製成之部件。舉例而言，參考描繪電極總成106上方之次級生長限制158之俯視圖之圖6A，次級生長限制158可包含准許電解質通過以便進入至少部分地被次級生長158覆蓋之電極總成106之細孔176。在一個實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別在其中具有細孔176。在另一實施例中，分別第一及第二一級生長限制154、156及分別第一及第二次級生長限制158、160中之每一者在其中具有細孔176。在又一實施例中，分別第一及第二次級生長限制158、160中僅一個或僅一部分在其中含有細孔。在另一實施例中，分別第一及第二一級連接部件162、164及至少一個次級連接部件166中之一或多者在其中含有細孔。提供孔隙176可為有利的，例如當能量儲存器件100或蓄電池組102在電池組殼體104中含有複數個堆疊在一起之電極總成106以准許電解質在例如如圖20中描繪之實施例中所示之蓄電池組102中的不同電極總成106之間流動時。舉例而言，在一個實施例中，分別構成一級及次級生長限制系統151、152之至少一部分之多孔部件可具有至少0.25之空隙分率。擧其他實例而言，在一些實施例中，分別構成一級及次級生長限制系統151、152之至少一部分之多孔部件可具有至少0.375之空隙分率。擧其他實例而言，在一些實施例中，分別構成一級及次級生長限制系統151、152之至少一部分之多孔部件可具有至少0.5之空隙分率。擧其他實例而言，在一些實施例中，分別構成一級及次級生長限制系統151、152之至少一部分之多孔部件可具有至少0.625之空隙分率。擧其他實例而言，在一些實施例中，分別構成一級及次級生長限制系統151、152之至少一部分之多孔部件可具有至少0.75的空隙分率。
在一個實施例中，可藉由將一級生長限制系統151之組件黏著、黏結及/或膠合中之至少一者至次級生長限制系統152之組件來組裝且固定電極限制組108以限制電極總成106之生長。舉例而言，一級生長限制系統151之組件可膠合、焊接、黏結或以其他方式黏著且固定至次級生長限制系統152之組件上。舉例而言，如圖4A中所示，第一及第二一級生長限制154、156可分別黏著至分別第一及第二一級連接部件162、164，其亦可分別充當第一及第二次級生長限制158、160。相反地，第一及第二次級生長限制158、150可分別黏著至至少一個次級連接部件166，其分別用作第一及第二一級生長限制154、156中之至少一者，諸如在電極總成106之縱向末端117、119處之生長限制。參考圖5，第一及第二次級生長限制158、160分別亦可黏著至至少一個次級連接部件166，其為與縱向末端117、119間隔開之內部連接部件166。在一個實施例中，藉由使一級及次級生長限制系統151、152之部分分別彼此固定，可提供電極總成106生長之協同限制。
圖6A至圖6D說明用於將第一及第二次級生長限制158、160中之一或多者分別固定至一或多個次級連接部件166之實施例。圖6A至圖6D提供在電極總成106之側表面142之上表面區148上方具有第一次級生長限制158之電極總成106之實施例的俯視圖。亦展示沿縱向軸線(Y軸)間隔開之分別第一及第二一級生長限制154、156。亦展示可能對應於電極結構110及/或反電極結構112之至少一部分的次級連接部件166。在如所展示之實施例中，第一次級生長限制158在其中具有細孔176以允許電解質及載體離子達至電極110及反電極112結構。如上文所描述，在某些實施例中，第一及第二一級生長限制154、156分別可充當分別連接第一及第二次級生長限制158、160之至少一個次級連接部件166。因此，在如所展示之版本中，分別第一及第二次級生長限制158、160可在電極總成106之周邊處分別連接至第一及第二一級生長限制154、156。然而，在一個實施例中，分別第一及第二次級生長限制158、160亦可經由為內部次級連接部件166之次級連接部件166連接。在如所展示之版本中，第一次級生長限制158包含生長限制158黏結至下層內部次級連接部件166的黏結區178，且進一步包含生長限制158並未黏結至下層次級連接部件166的非黏結區180，以便在生長限制158與下層次級連接部件166之間以黏結區178之與非黏結區180之區域交替之行的形式提供接觸區域168。在一個實施例中，非黏結區180進一步含有電解質及載體離子可能經過之敞開孔176。根據一個實施例，第一及第二次級生長限制158、160分別黏著至次級連接部件166，該次級連接部件包含電極110或反電極112結構或電極總成106之其他內部結構的至少一部分。在一個實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別可黏著至形成次級連接部件166之反電極結構112或電極結構110、其他內部結構的頂部及底部末端，以形成黏著區域178之行，其對應於限制黏著至電極結構110及/或反電極112或其他內部結構，且非黏著區域180之行在反電極112或其他內部結構之間。此外，第一及第二次級生長限制158、160分別可黏結或黏著至形成至少一個次級連接部件166之電極結構110及/或反電極結構112或其他結構，使得細孔176至少在非黏結區域180中保持敞開，且亦可黏著以使得黏結區178中之細孔176可保持相對敞開以允許電解質及載體離子通過。
在如圖6B中所示之又一實施例中，分別第一及第二次級生長限制158、160在電極總成106之周邊處分別連接至第一及第二一級生長限制154、156，且亦可經由為內部次級連接部件166之次級連接部件166連接。在如所展示之版本中，第一次級生長限制158包含生長限制158黏結至下層內部次級連接部件166的黏結區178，且進一步包含生長限制158並未黏結至下層次級連接部件166的非黏結區180，以便在生長限制158與下層次級連接部件166之間以黏結區178之與非黏結區180之區域交替之列的形式提供接觸區域168。分別此等黏結及非黏結區178、180在此實施例中可延伸跨過次級連接部件166之尺寸，其可在如圖6B中所示之橫向方向(X軸)上，與如圖6A中之縱向方向(Y軸)相反。替代地，黏結及非黏結區178、180分別可以預定圖案延伸跨過縱向及橫向方向兩者。在一個實施例中，非黏結區180進一步含有電解質及載體離子可能經過之敞開孔176。在一個實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別可黏著至形成次級連接部件166之反電極結構112或其他內部結構的頂部及底部末端，以形成黏著區域178之列，其對應於生長限制黏著至電極結構110及/或反電極112或其他內部結構，且非黏著區域180之區域在電極結構110及/或反電極112或其他內部結構之間。此外，第一及第二次級生長限制158、160分別可黏結或黏著至形成至少一個次級連接部件166之電極結構110及/或反電極結構112或其他結構，使得細孔176至少在非黏結區域180中保持敞開，且亦可黏著以使得黏結區178中之細孔176可保持相對敞開以允許電解質及載體離子通過。
在如圖6C中所示之又一實施例中，展示用於將第一及第二次級生長限制部件158、160分別連接至至少一個次級連接部件166的替代性組態。更特定言之，次級生長限制158、160之分別黏結及非黏結區178、180展示為關於朝向縱向方向(Y軸)上電極總成106之中心定位的黏著力AG 之軸線對稱。如此實施例中所示，第一及第二次級生長限制158、160分別附接至包含電極110、反電極112或其他內部電極總成結構之次級連接部件166的末端，但黏結及非黏結區域之行並不具有相等大小。亦即，生長限制158、160可以交替或其他順序選擇性地黏結至內部次級連接部件166，使得非黏結區域180的量超過黏結區域178的量，例如以提供足夠數目之敞開以供電解質通過的細孔176。亦即，根據待提供之黏結或非黏結區之區域，第一及第二次級生長限制158、160分別可黏結至構成次級連接部件166之每隔一個反電極112或其他內部結構，或黏結至每隔1+n個結構(例如，反電極112)中之一者。
圖6D說明用於將分別第一及第二次級生長限制部件158、160連接至至少一個次級連接部件166之替代性組態的又一實施例。在此版本中，分別第一及第二次級生長限制158、160之分別黏結及非黏結區178、180關於黏著力AG 之軸線形成行的非對稱圖案。亦即，第一及第二次級生長限制158、160分別可以非對稱圖案黏著至對應於電極110或反電極112結構或其他內部結構之次級連接部件166，諸如藉由根據隨機或其他非對稱圖案跳過黏著力至內部結構。在如所展示之實施例中之圖案中，黏結及非黏結區178、180分別形成具有不同寬度之並不關於黏著力AG 之軸線對稱的交替行。此外，雖然本文中將黏著力AG 之軸線展示為處於縱向方向(Y軸)上，但黏著力AG 之軸線亦可沿橫向方向(X軸)，或可能存在沿縱向及橫向方向之兩個黏著力軸線，黏結及非黏結區178、180之圖案可分別關於該等軸線形成。類似地，對於關於圖6A至圖6D描述及/或展示之每一圖案，應理解沿縱向方向(Y軸)展示之圖案可能實際上沿橫向方向(X軸)形成，或反之亦然，或可形成兩個方向上之圖案之組合。
在一個實施例中，沿任何次級連接部件166及/或沿分別第一或第二一級生長限制154、156中之至少一者的分別第一或第二次級生長限制158、160之黏結區178的面積比沿限制之黏結及非黏結區之總面積為至少50%，諸如至少75%，且甚至至少90%，諸如100%。在另一實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別可以使得黏結區178中之細孔176保持敞開的方式黏著至對應於電極總成106之電極110或反電極112結構或其他內部結構的次級連接部件166。亦即，第一及第二次級生長限制158、160分別可黏結至次級連接部件166以使得生長限制中之細孔176並不由任何黏著劑或用於將生長限制黏著至連接部件之其他方式堵塞。根據一個實施例，第一及第二次級生長限制158、160分別連接至至少一個次級連接部件166以提供具有生長限制158、160之面積的至少5%之細孔176的敞開區域，且甚至具有生長限制158、160之面積的至少10%之細孔176的敞開區域，且甚至具有生長限制158、160之面積的至少25%之細孔176的敞開區域，諸如具有生長限制158、160之面積的至少50%之細孔176的敞開區域。
雖然上文所描述的實施例可藉由沿Y軸對準為行之細孔176表徵，但熟習此項技術者應瞭解，細孔176亦可表徵為以沿圖6A至圖6D中之X軸之列定向，且黏著劑或黏著之其他方式可水平地或沿X軸施加以組裝電極限制組108。此外，黏著劑或其他黏結方式可施加以產量網狀空氣細孔176。此外，如上文所描述，黏著力AG 之軸線亦可水平地或沿X軸定向，以提供類似對稱及非對稱黏著及/或黏結圖案。
此外，雖然細孔176及非黏結區180在上文已描述為以沿Y軸之行及沿X軸之列(亦即，以線性方式)對準，但已進一步預期細孔176及/或非黏結區180可以非線性方式配置。舉例而言，在某些實施例中，細孔176可以非組織或隨機方式分佈在分別第一及第二次級生長限制158、160之整個表面中。因此，在一個實施例中，黏著劑或其他黏著方式可以任何方式施加，只要所得結構具有並未過度堵塞之充足細孔176，且含有具有非堵塞細孔176之非黏結區180即可。
次級限制系統子架構
根據一個實施例，如上文所論述，第一及第二次級生長限制158、160中之一或多者分別可經由為電極總成106之內部結構之一部分，諸如電極110及/或反電極結構112之一部分的次級連接部件166連接在一起。在一個實施例中，藉由經由電極總成106內之結構提供限制之間的連接，可實現充分補償電極結構110生長所產生之應變之緊密限制結構。舉例而言，在一個實施例中，第一及第二次級生長限制158、160分別可藉由經由為電極110或反電極結構112之部分之連接部件166的連接彼此拉伸置放而限制與縱向方向正交之方向，諸如豎直方向上的生長。在另一實施例中，電極結構110 (例如，陽極結構)之生長可藉由次級生長限制158、160至充當次級連接部件166之電極結構110 (例如，負電極集電器層)之連接抗衡。在另一實施例中，電極結構110 (例如，陽極結構)之生長可藉由次級生長限制158、160至充當次級連接部件166之反電極結構112 (例如，正電極集電器層)之連接抗衡。
一般而言，在某些實施例中，一級生長限制系統151及次級生長限制系統152之組件可分別在電極總成106內連接至電極110及/或反電極結構112，且次級生長限制系統152之組件亦可分別在電極總成106內實施為電極110及/或反電極結構112，從而不僅提供有效限制且亦更有效地利用電極總成106之體積，而不過度提高具有電極總成106之能量儲存器件110或蓄電池組102之尺寸。舉例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統152可附接至一或多個電極結構110。擧其他實例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統152可附接至一或多個反電極結構112。擧其他實例而言，在某些實施例中，至少一個次級連接部件166可實施為電極結構群110。擧其他實例而言，在某些實施例中，至少一個次級連接部件166可實施為反電極結構群112。
現參考圖7，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；且如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖7展示沿如電極限制組108之圖1A中之線A-A'之橫截面，其包括一級生長限制系統151之一個實施例及次級生長限制系統152之一個實施例。一級生長限制系統151包括如上文所描述之第一一級生長限制154及第二一級生長限制156及如上文所描述之第一一級連接部件162及第二一級連接部件164。次級生長限制系統152包括實施為電極結構群110及/或反電極結構群112之第一次級生長限制158、第二次級生長限制160及至少一個次級連接部件166；因此，在此實施例中，至少一個次級連接部件166、電極結構110及/或反電極結構112可理解為可互換的。此外，隔板130亦可形成次級連接部件166之部分。此外，在此實施例中，第一一級連接部件162及第一次級生長限制158為可互換的，如上文所描述。另外，在此實施例中，第二一級連接部件164及第二次級生長限制160為可互換的，如上文所描述。更特定言之，圖7中說明對應於電極110或反電極結構112之次級連接部件166與第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之齊平連接的一個實施例。齊平連接可進一步包括第一次級生長限制158與次級連接部件166之間的膠合層182及第二次級生長限制160與次級連接部件166之間的膠合層182。膠合層182將第一次級生長限制158貼附至次級連接部件166，且將第二次級生長限制160貼附至次級連接部件166。
又，可以複數個可接合在一起以形成單一部件之區段1088或部件形式提供第一及第二一級生長限制154、156、第一及第二一級連接部件162、164、第一及第二次級生長限制158、160及至少一個次級連接部件166中之一或多者。舉例而言，如圖7中所說明之實施例中所示，以朝向電極總成106之縱向末端117、119定位之主要中部區段1088a及第一及第二末端區段1088b形式，提供第一次級生長限制158，其中中部區段1088a藉由提供以連接區段1088之連接部分1089，諸如可互連以使區段1088彼此接合之區段1088中形成之缺口而連接至各第一及第二末端區段1088b。可類似地以可連接在一起以形成限制之複數個區段1088形式提供第二次級生長限制160，如圖7中所示。在一個實施例中，亦可以可經由諸如缺口之連接部分連接在一起以形成完整部件之複數個區段1088形式提供次級生長限制158、160、至少一個一級連接部件162及/或至少一個次級連接部件166中之一或多者。根據一個實施例，經由缺口或其他連接部分將區段1088連接在一起可提供當區段連接時由複數個區段形成之部件之預拉緊。
在一個實施例中，圖7中進一步說明電極群110之部件，其具有電極活性材料層132、離子多孔電極集電器136及支撐電極活性材料層132及電極集電器136之電極主結構134。類似地，在一個實施例中，圖7中說明反電極群112之部件，其具有反電極活性材料層138、反電極集電器140，及支撐反電極活性材料層138及反電極集電器140之反電極主結構141。
在某些實施例中(例如，如在圖7中)，電極群110之部件包括電極活性材料層132、電極集電器136，及支撐電極活性材料層132及電極集電器136之電極主結構134。在另一實施例中，如圖1B中所示，電極群110之部件包括電極活性材料層132，及安置在鄰近電極活性材料層132之間的電極集電器136。類似地，在某些實施例中(例如，在圖7中)，反電極群112之部件包括反電極活性材料層138、反電極集電器140，及支撐反電極活性材料層138及反電極集電器140之反電極主結構141。在另一實施例中，如圖1B中所示，反電極群112之部件包括反電極活性材料層138，及安置在鄰近電極活性材料層138之間的反電極集電器140。
雖然電極群110之部件在本文中已說明及描述(在圖7中)為包括直接鄰近於電極主結構134之電極活性材料層132及直接鄰近於且實際上包圍電極主結構134及電極活性材料層132之電極集電器136，但熟習此項技術者將瞭解，已預期電極群110之其他配置。舉例而言，在一個實施例中(未展示)，電極群110可包括直接鄰近於電極集電器136之電極活性材料層132及直接鄰近於電極主結構134之電極集電器136。換言之，電極主結構134可有效地由電極集電器136包圍，其具有側接且直接鄰近於電極集電器136之電極活性材料層132。在另一實施例中，如圖1B中所示，電極群110之部件包括電極活性材料層132，及安置在鄰近電極活性材料層132之間的電極集電器136。如熟習此項技術者應瞭解，電極群110及/或反電極群112之任何合適的組態可適用於本文中描述之本發明主題，只要電極活性材料層132經由隔板130與反電極活性材料層138分離。又，若電極集電器136位於電極活性材料層132與隔板130之間，則要求其為離子可滲透的；且若反電極集電器140位於反電極活性材料層138與隔板130之間，則要求其為離子可滲透的。
為了易於說明，僅描繪電極群110之三個部件及反電極群112之四個部件；然而，實際上，使用本文中本發明主題之能量儲存器件100或蓄電池組102可視如上文所描述之能量儲存器件100或蓄電池組102之應用而定，包括電極110及反電極112群之額外部件。另外，圖7 (及圖1B)中說明使電極活性材料層132與反電極活性材料層138電絕緣之微孔隔板130。
如上文所描述，在某些實施例中，電極結構群110之各部件在電解質(未展示)內之載體離子(未展示)嵌入電極結構110中之後可能膨脹，且在載體離子自電極結構110離開之後收縮。舉例而言，在一個實施例中，電極結構110可為陽極活性。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極結構110可為陰極活性。
此外，為分別連接第一及第二次級生長限制158、160，限制158、160可藉由適合的方式，諸如藉由如所示之膠合，或替代地藉由焊接，諸如藉由焊接至集電器136、140而附接至至少一個連接部件166。舉例而言，第一及/或第二次級生長限制158、160分別可藉由黏著、膠合、黏結、焊接及其類似者中之至少一者附接至次級連接部件166，該次級連接部件對應於電極結構110及/或反電極結構112中之至少一者，諸如分別電極及/或反電極主結構134、141，分別電極及/或反電極集電器136、140中之至少一者。根據一個實施例，第一及/或第二次級生長限制158、160分別可藉由將第一及/或第二次級生長限制158、160分別機械地按壓至一或多個次級連接部件166之末端，諸如電極100及/或反電極結構112群之末端，同時使用黏膠或其他黏著材料將電極110及/或反電極結構112之一或多個末端分別黏著至第一及/或第二次級生長限制158、160中之至少一者，而附接至次級連接部件166。
圖8A至圖8B根據一個實施例描繪力示意圖，其展示藉由電極限制組108在電極總成106上施加之力，以及在含有電極總成106之蓄電池組102的重複循環之後藉由電極結構110施加之力。如圖8A至圖8B中所示，歸因於離子(例如，Li)嵌入及/或摻合至電極結構110之電極活性材料層132中，經由蓄電池組102之充電及放電的重複循環可導致電極結構110中，諸如電極結構110之電極活性材料層132中之生長。因此，歸因於電極結構110之體積生長，電極結構110可在豎直方向上施加相反力198a，以及在縱向方向上施加相反力198b。雖然未具體展示，電極結構110亦可歸因於體積變化在橫向方向上施加相反力。在一個實施例中，為了抵消此等力，且為了限制電極總成106之整體生長，電極限制組108包括在電極總成106之縱向末端117、119處分別具有第一及第二一級生長限制154、156的一級生長限制系統151，一級生長限制在縱向方向上施加力200a以抗衡電極結構110施加之縱向力198b。類似地，在一個實施例中，電極限制組108包括在沿電極總成106之豎直方向的相對表面處分別具有第一及第二次級生長限制158、160之次級生長限制系統152，次級生長限制在豎直方向上施加力200b以抗衡電極結構110施加之豎直力198a。此外，三級生長限制系統155 (未展示)亦可經提供，替代地或另外，提供至分別第一及第二生長限制系統151、152中之一或多者以在橫向方向上施加抗衡力，從而抵消藉由電極總成106中之電極結構110之體積變化施加的橫向力。因此，電極限制組108可能夠至少部分地抵消在充電及放電之間循環期間由於電極結構110之體積變化藉由電極結構110施加的力，使得電極總成106之整體宏觀生長可受控制及限制。
電極結構群
再次參考圖7，電極結構群110之各部件亦可包括鄰近於第一次級生長限制158之頂部1052、鄰近於第二次級生長限制160之底部1054，及包圍平行於Z軸之豎直軸線AES (未標記)的側表面(未標記)，該側表面連接頂部1052及底部1054。電極結構110進一步包括長度LES 、寬度WES 及高度HES 。長度LES 藉由側表面限定且沿X軸量測。寬度WES 藉由側表面限定且沿Y軸量測，且高度HES 沿豎直軸線AES 或Z軸自頂部1052至底部1054量測。
電極群110之部件之LES 將視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極群110之部件將通常具有在約5 mm至約500 mm範圍內的LES 。舉例而言，在一個此類實施例中，電極群110之部件具有約10 mm至約250 mm的LES 。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極群110之部件具有約20 mm至約100 mm之LES 。
電極群110之部件之WES 將亦視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極群110之各部件將通常具有在約0.01 mm至2.5 mm範圍內之WES 。舉例而言，在一個實施例中，電極群110之各部件的WES 將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極群110之各部件的WES 將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
電極群110之部件之HES 將亦視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極群110之部件將通常具有在約0.05 mm至約10 mm範圍內之HES 。舉例而言，在一個實施例中，電極群110之各部件的HES 將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極群110之各部件的HES 將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。
在另一實施例中，電極結構群110之每一部件可包括具有與Z軸平行之豎直軸線AESB 之電極結構主結構134。電極結構主結構134亦可包括圍繞豎直軸線AESB 包圍電極結構主結構134之電極活性材料層132。換言之，電極結構主結構134為陽極活性材料層132提供機械穩定性，且可為一級生長限制系統151及/或次級限制系統152提供附接點。在其他實施例中，如圖1B之實施例中所示，電極集電器136可為電極活性材料層132提供機械穩定性，且可為一級生長限制系統151及/或次次限制系統152提供附接點。亦即，在某些實施例中，電極集電器136可充當電極結構主結構。在某些實施例中，電極活性材料層132在將載體離子嵌入陽極活性材料層132中後膨脹，且在載體離子自電極活性材料層132離開後收縮。舉例而言，在一個實施例中，電極活性材料層132可為陽極活性。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極活性材料層132可為陰極活性。電極結構主結構134亦可包括鄰近於第一次級生長限制158之頂部1056、鄰近第二次級生長限制160之底部1058及包圍豎直軸線AESB 且連接頂部1056及底部1058之側表面(未標記)。電極結構主結構134進一步包括長度LESB 、寬度WESB 及高度HESB 。長度LESB 藉由側表面限定且沿X軸量測。寬度WESB 藉由側表面限定且沿Y軸量測，且高度HESB 沿Z軸自頂部1056至底部1058量測。
電極結構主結構134之LESB 將視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極結構主結構134將通常具有約5 mm至約500 mm範圍內之LESB 。舉例而言，在一個此類實施例中，電極結構主結構134將具有約10 mm至約250 mm之LESB 。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極結構主結構134將具有約20 mm至約100 mm之LESB 。根據一個實施例，電極結構主結構134可為充當至少一個連接部件166之電極結構110之子結構。
電極結構主結構134之WESB 將亦視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，各電極結構主結構134將通常具有至少1微米之WESB 。舉例而言，在一個實施例中，各電極結構主結構134之WESB 實質上可為較厚的，但一般將不具有超過500微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，各電極結構主結構134之WESB 將在約1至約50微米範圍內。
電極結構主結構134之HESB 將亦視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極結構主結構134將通常具有至少約50微米，更典型地至少約100微米之HESB 。此外，一般而言，電極結構主結構134將通常具有不超過約10,000微米，且更通常不超過約5,000微米之HESB 。舉例而言，在一個實施例中，各電極結構主結構134之HESB 將在約0.05 mm至約10 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，各電極結構主結構134之HESB 將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，各電極結構主結構134之HESB 將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。
視應用而定，電極結構主結構134可為導電或絕緣的。舉例而言，在一個實施例中，電極結構主結構134可為導電的且可包括用於電極活性材料132之電極集電器136。在一個此類實施例中，電極結構主結構134包括具有至少約103 西門子/cm之導電率的電極集電器136。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極結構主結構134包括具有至少約104 西門子/cm之導電率的電極集電器136。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極結構主結構134包括具有至少約105 西門子/cm之導電率的電極集電器136。在其他實施例中，電極結構主結構134為相對非導電的。舉例而言，在一個實施例中，電極結構主結構134具有小於10西門子/cm之電導率。舉例而言，在一個實施例中，電極結構主結構134具有小於1西門子/cm之電導率。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極結構主結構134具有小於10-1 西門子/cm之電導率。
在某些實施例中，電極結構主結構134可包括可成形之任何材料，諸如金屬、半導體、有機物、陶瓷及玻璃。舉例而言，在某些實施例中，材料包括半導體材料，諸如矽及鍺。然而，替代地，基於碳之有機材料或金屬，諸如鋁、銅、鎳、鈷、鈦及鎢亦可併入至電極結構主結構134中。在一個例示性實施例中，電極結構主結構134包含矽。舉例而言，矽可為單晶矽、多晶矽、非晶矽或其組合。
在某些實施例中，電極活性材料層132可具有至少一微米之厚度。然而，通常，電極活性材料層132厚度將並不超過500微米，諸如不超過200微米。舉例而言，在一個實施例中，電極活性材料層132可具有約1至50微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極活性材料層132可具有約2至約75微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極活性材料層132可具有約10至約100微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極活性材料層132可具有約5至約50微米之厚度。
在某些實施例中，電極集電器136包括離子可滲透導體材料，其具有足夠的載體離子之離子滲透率以促進載體離子自隔板130移動至電極活性材料層132，且具有足夠的電導率以使得其能夠充當集電器。在電極集電器136位於電極活性材料層132與隔板130之間的實施例中，電極集電器136可藉由在電極活性材料層132之表面上分佈來自電極集電器136之電流來促進更均勻之載體離子傳送。此轉而可促進載體離子更均勻的嵌入及離開且從而在循環期間減少電極活性材料層132中之應力；由於電極集電器136將電流分佈至面向隔板130之電極活性材料層132之表面，在載體離子濃度最大之情況下，電極活性材料層132對載體離子之反應性將最大。
電極集電器136可包括為離子及電傳導性之離子可滲透導體材料。換言之，電極集電器136可具有有助於載體離子在離子可滲透導體層之一個側面上之緊鄰電極活性材料層132與電化學堆疊或電極總成106中之電極集電器136之另一側上之緊鄰隔板層130之間移動的厚度、電導率及載體離子之離子傳導率。在又一實施例中，電極集電器136可包含為導電性之導體材料，而不考慮任何離子傳導率(例如，材料可或可不擁有離子傳導率)，諸如在電極集電器136形成電極結構110之內部主結構的情況下，如在圖1B中。在此實施例中，電極集電器可內部地定位在電極結構100內，使得其並不抑制載體離子至負電極活性材料之移動，且因此傳導離子之能力可能並非必要的。在相對基礎上，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136具有大於其離子傳導率之電子傳導率。舉例而言，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率將通常分別為至少1,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率分別為至少5,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率分別為至少10,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率分別為至少50,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率分別為至少100,000:1。
在一個實施例中，且當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，諸如當蓄電池組102充電或放電時，電極集電器136之離子傳導率與相鄰隔板層130之離子傳導率相當。舉例而言，在一個實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136具有為隔板層130之離子傳導率之至少50%的離子傳導率(對於載體離子) (亦即，分別0.5:1之比率)。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少1:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少1.25:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少1.5:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少2:1。
在一個實施例中，電極集電器136之電子傳導率亦實質上大於電極活性材料層132之電子傳導率。舉例而言，在一個實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與電極活性材料層132之電子傳導率之比率為至少100:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與電極活性材料層132之電子傳導率之比率為至少500:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與電極活性材料層132之電子傳導率之比率為至少1000:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與電極活性材料層132之電子傳導率之比率為至少5000:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，電極集電器136之電子傳導率與電極活性材料層132之電子傳導率之比率為至少10,000:1。
縱向方向上電極集電器層136之厚度(亦即，在一個實施例中，隔板130與陽極活性材料層(例如，電極活性材料層132)之間的最短距離，電極集電器層136包夾在該隔板與該陽極活性材料層之間，或如在鄰近電極活性材料層之間量測之厚度，電極集電器包夾在該等鄰近電極活性材料層之間，如在圖1B之實施例中)在某些實施例中將視層136之組合物及電化學堆疊之性能規範而定。一般而言，當電極集電器層136為離子可滲透導體層時，其將具有至少約300埃之厚度。舉例而言，在一些實施例中，其可具有約300至800埃範圍內之厚度。然而，更典型地，其將具有大於約0.1微米之厚度。一般而言，離子可滲透導體層將具有不超過約100微米之厚度。因此，舉例而言，在一個實施例中，電極集電器層136將具有約0.1至約10微米範圍內之厚度。擧其他實例而言，在一些實施例中，電極集電器層136將具有約0.1至約5微米範圍內之厚度。擧其他實例而言，在一些實施例中，電極集電器層136將具有約0.5至約3微米範圍內之厚度。在其他實施例中，包括電極集電器層136為電極結構110之內部結構，諸如包夾在鄰近電極活性材料層之間的內部層的情況(例如，如在圖1B中所展示之實施例中)，厚度可通常為如關於離子可滲透導體層所描述，且更一般而言可在小於20微米之範圍內，諸如在2微米至20微米，6微米至18微米，及/或8微米至14微米範圍內。亦即，電極集電器之厚度可小於20微米，諸如小於18微米，且甚至小於14微米，且可通常為至少2微米，諸如至少6微米，且甚至至少8微米。一般而言，電極集電器層136之厚度大致均勻可為較佳的。舉例而言，在一個實施例中，較佳為電極集電器層136具有小於約25%之厚度不均勻性。在某些實施例中，厚度變量甚至更小。舉例而言，在一些實施例中，電極集電器層136具有小於約20%之厚度不均勻性。擧其他實例而言，在一些實施例中，電極集電器層136具有小於約15%之厚度不均勻性。在一些實施例中，離子可滲透導體層具有小於約10%之厚度不均勻性。
在一個實施例中，電極集電器136為離子可滲透導體層，其包括促成離子滲透性及電導性之導電組件及離子傳導組件。典型地，導電組件將包括呈包含連續導電材料(例如連續金屬或金屬合金)之篩網或圖案化表面、膜或複合材料形式之連續導電材料(例如連續金屬或金屬合金)。另外，離子傳導組件將通常包含細孔，例如篩網之間隙、含有圖案化金屬或金屬合金之材料層之間的空間、金屬膜或具有足夠的載體離子擴散率之固體離子導體中之細孔。在某些實施例中，離子可滲透導體層包括沈積之多孔材料、離子傳送材料、離子反應性材料、複合材料或物理上多孔材料。若為多孔的，則例如離子可滲透導體層可具有至少約0.25之空隙分率。然而，一般而言，空隙分率將通常不超過約0.95。更典型地，當離子可滲透導體層為多孔的時，空隙分率可在約0.25至約0.85範圍內。舉例而言，在一些實施例中，當離子可滲透導體層為多孔的時，空隙分率可在約0.35至約0.65範圍內。
在圖7中所說明之實施例中，電極集電器層136為電極活性材料層132之唯一陽極集電器。換言之，電極結構主結構134可包括陽極集電器。然而，在某些其他實施例中，電極結構主結構134可視情況不包括陽極集電器。在又其他實施例中，如例如圖1B中所展示，電極集電器層136為電極結構110之內部結構，且可充當電極結構110之核心或主結構，其中電極活性材料層132安置在內部電極集電器層136之相對側上。
反電極結構群
再次參考圖7，反電極結構群112之各部件亦可包括鄰近於第一次級生長限制158之頂部1068、鄰近於第二次級生長限制160之底部1070及包圍與Z軸平行之豎直軸線ACES (未標記)之側表面(未標記)，該側表面連接頂部1068及底部1070。反電極結構112進一步包括長度LCES 、寬度WCES 及高度HCES 。長度LCES 藉由側表面限定且沿X軸量測。寬度WCES 藉由側表面限定且沿Y軸量測，且高度HCES 沿豎直軸線ACES 或Z軸自頂部1068至底部1070量測。
反電極群112之部件之LCES 將視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極群112之部件將通常具有在約5 mm至約500 mm範圍內的LCES 。舉例而言，在一個此類實施例中，反電極群112之部件具有約10 mm至約250 mm之LCES 。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，反電極群112之部件具有約25 mm至約100 mm之LCES 。
反電極群112之部件之WCES 將亦視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極群112之各部件將通常具有在約0.01 mm至2.5 mm範圍內之WCES 。舉例而言，在一個實施例中，反電極群112之各部件之WCES 將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極群112之各部件之WCES 將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
反電極群112之部件之HCES 將亦視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極群112之部件將通常具有在約0.05 mm至約10 mm範圍內之HCES 。舉例而言，在一個實施例中，反電極群112之各部件之HCES 將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極群112之各部件之HCES 將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。
在另一實施例中，反電極結構群112之各部件可包括具有與Z軸平行之豎直軸線ACESB 的反電極結構主結構141。反電極結構主結構141亦可包括圍繞豎直軸線ACESB 包圍反電極結構主結構141之反電極活性材料層138。換言之，反電極結構主結構141為反電極活性材料層138提供機械穩定性，且可為一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統152提供附接點。在又一實施例中，如圖1B中所示，反電極集電器140可為反電極活性材料層138提供機械穩定性，且可為一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統152提供附接點。亦即，在某些實施例中，反電極集電器140可充當反電極結構主結構。在某些實施例中，反電極活性材料層138在載體離子嵌入反電極活性材料層138之後膨脹，且在載體離子自反電極活性材料層138離開之後收縮。舉例而言，在一個實施例中，反電極活性材料層138可為陽極活性。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極活性材料層138可為陰極活性。反電極結構主結構141亦可包括鄰近於第一次級生長限制158之頂部1072、鄰近於第二次級生長限制160之底部1074及包圍豎直軸線ACESB 且連接頂部1072及底部1074之側表面(未標記)。反電極結構主結構141進一步包括長度LCESB 、寬度WCESB 及高度HCESB 。長度LCES B藉由側表面限定且沿X軸量測。寬度WCESB 藉由側表面限定且沿Y軸量測，且高度HCESB 沿Z軸自頂部1072至底部1074量測。
反電極結構主結構141之LCESB 將視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。一般而言，然而，反電極結構主結構141將通常具有約5 mm至約500 mm範圍內之LCESB 。舉例而言，在一個此類實施例中，反電極結構主結構141將具有約10 mm至約250 mm之LCESB 。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，反電極結構主結構141將具有約20 mm至約100 mm之LCESB 。
反電極結構主結構141之WCESB 將亦視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，各反電極結構主結構141將通常具有至少1微米之WCESB 。舉例而言，在一個實施例中，各反電極結構主結構141之WCESB 實質上可為較厚的，但一般將不具有超過500微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，各反電極結構主結構141之WCESB 將在約1至約50微米範圍內。
反電極結構主結構141之HCESB 將視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極結構主結構141將通常具有至少約50微米，更通常至少約100微米之HCESB 。此外，一般而言，反電極結構主結構141將通常具有不超過約10,000微米，且更通常不超過約5,000微米之HCESB 。舉例而言，在一個實施例中，各反電極結構主結構141之HCESB 將在約0.05 mm至約10 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，各反電極結構主結構141之HCESB 將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，各反電極結構主結構141之HCESB 將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。
視應用而定，反電極結構主結構141可為導電或絕緣的。舉例而言，在一個實施例中，反電極結構主結構141可為導電的且可包括用於反電極活性材料138之反電極集電器140。在一個此類實施例中，反電極結構主結構141包括具有至少約103 西門子/cm之導電率的反電極集電器140。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，反電極結構主結構141包括具有至少約104 西門子/cm之導電率的反電極集電器140。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，反電極結構主結構141包括具有至少約105 西門子/cm之導電率的反電極集電器140。在其他實施例中，反電極結構主結構141為相對非導電的。舉例而言，在一個實施例中，反電極結構主結構141具有小於10西門子/cm之電導率。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極結構主結構141具有小於1西門子/cm之電導率。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極結構主結構141具有小於10-1 西門子/cm之電導率。
在某些實施例中，反電極結構主結構141可包括可成形之任何材料，諸如金屬、半導體、有機物、陶瓷及玻璃。舉例而言，在某些實施例中，材料包括半導體材料，諸如矽及鍺。然而，替代地，基於碳之有機材料或金屬，諸如鋁、銅、鎳、鈷、鈦及鎢亦可併入至反電極結構主結構141中。在一個例示性實施例中，反電極結構主結構141包含矽。舉例而言，矽可為單晶矽、多晶矽、非晶矽或其組合。
在某些實施例中，反電極活性材料層138可具有至少一微米之厚度。然而，通常，反電極活性材料層138厚度將不超過200微米。舉例而言，在一個實施例中，反電極活性材料層138可具有約1至50微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極活性材料層138可具有約2至約75微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極活性材料層138可具有約10至約100微米之厚度。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極活性材料層138可具有約5至約50微米之厚度。
在某些實施例中，反電極集電器140包括離子可滲透導體材料，其具有足夠的載體離子之離子滲透率以促進載體離子自隔板130移動至反電極活性材料層138，且具有足夠的電導率以使得其能夠充當集電器。無論是否位於反電極活性材料層138與隔板130之間，反電極集電器140可藉由在反電極活性材料層138之表面上分佈來自反電極集電器140之電流來促進更均勻之載體離子傳送。此轉而可促進載體離子更均勻的嵌入及離開且從而在循環期間減少反電極活性材料層138中之應力；由於反電極集電器140將電流分佈至面向隔板130之反電極活性材料層138之表面，在載體離子濃度最大之情況下，反電極活性材料層138對載體離子之反應性將最大。
反電極集電器140可包括為離子及電傳導性之離子可滲透導體材料。換言之，反電極集電器140可具有有助於載體離子在離子可滲透導體層之一個側面上之緊鄰反電極活性材料層138與電化學堆疊或電極總成106中之反電極集電器140之另一側上之緊鄰隔板層130之間移動的厚度、電導率及載體離子之離子導電率。在又一實施例中，反電極集電器140可包含為導電性之導體材料，而不考慮任何離子傳導率(例如，材料可或可不擁有離子傳導率)，諸如在反電極集電器140形成反電極結構111之內部主結構的情況下，如在圖1B中。在此實施例中，電極集電器可內部地定位在電極結構100內，使得其並不抑制載體離子至負電極活性材料之移動，且因此傳導離子之能力可能並非必要的。在相對基礎上，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140具有大於其離子傳導率之電子傳導率。舉例而言，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率將通常分別為至少1,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少5,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少10,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率分別為至少50,000:1。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少100,000:1。
在一個實施例中，且當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，諸如當能量儲存器件100或蓄電池組102充電或放電時，反電極集電器140之離子傳導率與相鄰隔板層130之離子傳導率相當。舉例而言，在一個實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140具有為隔板層130之離子傳導率之至少50%的離子傳導率(對於載體離子) (亦即，分別0.5:1之比率)。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少1:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少1.25:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於載體離子)之比率為至少1.5:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，當存在所施加之電流以儲存裝置100中之能量或所施加之負荷以使裝置100放電時，反電極集電器140之離子傳導率(對於載體離子)與隔板層130之離子傳導率(對於(陽極集電器層)載體離子)之比率為至少2:1。
在一個實施例中，反電極集電器140之電子傳導率亦實質上大於反電極活性材料層138之電子傳導率。舉例而言，在一個實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與反電極活性材料層138之電子傳導率之比率為至少100:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與反電極活性材料層138之電子傳導率之比率為至少500:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與反電極活性材料層138之電子傳導率之比率為至少1000:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與反電極活性材料層138之電子傳導率之比率為至少5000:1。擧其他實例而言，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存器件100中之能量或所施加之負荷以使器件100放電時，反電極集電器140之電子傳導率與反電極活性材料層138之電子傳導率之比率為至少10,000:1。
反電極集電器層140之厚度(亦即，在一個實施例中，隔板130與陰極活性材料層(例如，反電極活性材料層138)之間的最短距離，反電極集電器層140包夾在該隔板與該陰極活性材料層之間)在某些實施例中將視層140之組合物及電化學堆疊之性能規範而定。一般而言，當反電極集電器層140為離子可滲透導體層時，其將具有至少約300埃之厚度。舉例而言，在一些實施例中，其可具有約300至800埃範圍內之厚度。然而，更典型地，其將具有大於約0.1微米之厚度。一般而言，離子可滲透導體層將具有不超過約100微米之厚度。因此，舉例而言，在一個實施例中，反電極集電器層140將具有約0.1至約10微米範圍內之厚度。擧其他實例而言，在一些實施例中，反電極集電器層140將具有約0.1至約5微米範圍內之厚度。擧其他實例而言，在一些實施例中，反電極集電器層140將具有約0.5至約3微米範圍內之厚度。在其他實施例中，包括反電極集電器層140為反電極結構112之內部結構，諸如包夾在鄰近反電極活性材料層之間的內部層的情況(例如，如在圖1B中所展示之實施例中)，厚度可通常為如關於離子可滲透導體層所描述，且更一般而言可在小於20微米之範圍內，諸如在2微米至20微米，6微米至18微米，及/或8微米至14微米範圍內。亦即，反電極集電器之厚度可小於20微米，諸如小於18微米，且甚至小於14微米，且可通常為至少2微米，諸如至少6微米，且甚至至少8微米。一般而言，較佳為反電極集電器層140之厚度大致均勻。舉例而言，在一個實施例中，較佳為反電極集電器層140具有小於約25%之厚度不均勻性。在某些實施例中，厚度變量甚至更小。舉例而言，在一些實施例中，反電極集電器層140具有小於約20%之厚度不均勻性。擧其他實例而言，在一些實施例中，反電極集電器層140具有小於約15%之厚度不均勻性。在一些實施例中，反電極集電器層140具有小於約10%之厚度不均勻性。
在一個實施例中，反電極集電器140為離子可滲透導體層，其包括促成離子滲透性及電導性之導電組件及離子傳導組件。典型地，導電組件將包括呈包含連續導電材料(例如連續金屬或金屬合金)之篩網或圖案化表面、膜或複合材料形式之連續導電材料(例如連續金屬或金屬合金)。另外，離子傳導組件將通常包含細孔，例如篩網之間隙、含有圖案化金屬或金屬合金之材料層之間的空間、金屬膜或具有足夠的載體離子擴散率之固體離子導體中之細孔。在某些實施例中，離子可滲透導體層包括沈積之多孔材料、離子傳送材料、離子反應性材料、複合材料或物理上多孔材料。若為多孔的，則例如離子可滲透導體層可具有至少約0.25之空隙分率。然而，一般而言，空隙分率將通常不超過約0.95。更典型地，當離子可滲透導體層為多孔的時，空隙分率可在約0.25至約0.85範圍內。舉例而言，在一些實施例中，當離子可滲透導體層為多孔的時，空隙分率可在約0.35至約0.65範圍內。
在圖7中所說明之實施例中，反電極集電器層140為反電極活性材料層138之唯一陰極集電器。換言之，反電極結構主結構141可包括陰極集電器140。然而，在某些其他實施例中，反電極結構主結構141可視情況不包括陰極集電器140。在又其他實施例中，如例如圖1B中所展示，電極集電器層136為電極結構110之內部結構，且可充當電極結構110之核心或主結構，其中電極活性材料層132安置在內部電極集電器層136之相對側上。
在一個實施例中，第一次級生長限制158及第二次級生長限制160各自可包括沿z軸分隔開之分別內表面1060及1062及分別相對外表面1064及1066，由此限定第一次級生長限制158高度H158 及第二次級生長限制160高度H160 。根據本發明之態樣，提高分別第一及/或第二次級生長限制158、160之高度可提高限制之硬度，但亦可能需要提高之體積，因此使含有電極總成106及限制組108之能量儲存器件100或蓄電池組102之能量密度降低。因此，可根據限制材料特性、相對於電極100之預定膨脹之壓力偏移所需之限制強度及其他因素選擇限制158、160之厚度。舉例而言，在一個實施例中，第一及第二次級生長限制高度H158 及H160 分別可小於高度HES 之50%。擧其他實例而言，在一個實施例中，第一及第二次級生長限制高度H158 及H160 分別可小於高度HES 之25%。擧其他實例而言，在一個實施例中，第一及第二次級生長限制高度H158 及H160 分別可小於高度HES 之10%。擧其他實例而言，在一個實施例中，第一及第二次級生長限制高度H158 及H160 可小於高度HES 之約5%。在一些實施例中，第一次級生長限制高度H158 及第二次級生長限制高度H160 可不同，且用於第一及第二次級生長限制158、160中之每一者之材料亦可不同。
在某些實施例中，內表面1060及1062可包括能夠使電極結構群110及/或反電極結構群112貼附於其上之表面特徵，且外表面1064及1066可包括能夠堆疊複數個限制電極總成106之表面特徵(亦即，在圖7內推斷，但為清楚起見而未圖示)。舉例而言，在一個實施例中，內表面1060及1062或外表面1064及1066可為平面。擧其他實例而言，在一個實施例中，內表面1060及1062或外表面1064及1066可為非平面。擧其他實例而言，在一個實施例中，內表面1060及1062及外表面1064及1066可為平面。擧其他實例而言，在一個實施例中，內表面1060及1062及外表面1064及1066可為非平面。擧其他實例而言，在一個實施例中，內表面1060及1062及外表面1064及1066可實質上為平面。
如本文中其他處所描述，用於將實施為電極結構110及/或反電極112之至少一個次級連接部件166貼附至內表面1060及1062之模式可視能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途而變化。作為圖7中所示的一個例示性實施例，電極結構群110 (亦即，電極集電器136，如所展示)之頂部1052及底部1054及反電極結構群112 (亦即，反電極集電器140，如所展示)之頂部1068及底部1070可經由膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。類似地，第一一級生長限制154之頂部1076及底部1078及第二一級生長限制156之頂部1080及底部1082可經由膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。
換言之，在圖7中所示之實施例中，電極結構群110之頂部1052及底部1054包括實際上接觸第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062兩者之高度HES ，且可經由齊平實施例中之膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。另外，反電極結構群112之頂部1068及底部1070包括實際上接觸第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062兩者之高度HCES ，且可經由齊平實施例中之膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。
另外，在另一例示性實施例中，電極主結構134之頂部1056及底部1058及反電極主結構141之頂部1072及底部1074可經由膠合層182 (未說明)貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。類似地，第一一級生長限制154之頂部1076及底部1078及第二一級生長限制156之頂部1080及底部1082可經由膠合層182 (對於此段落中描述之實施例未說明)貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。換言之，電極主結構134之頂部1056及底部1058包括實際上接觸第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062兩者之高度HESB ，且可經由齊平實施例中之膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。另外，反電極主結構141之頂部1072及底部1074包括實際上接觸第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062兩者之高度HCESB ，且可經由齊平實施例中之膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。
因此，在一個實施例中，電極群110及/或反電極結構112及/或隔板130的至少一部分可充當一或多個次級連接部件166以在次級生長限制系統152中將分別第一及第二次級生長限制158、160彼此連接，從而提供緊密及空間有效限制系統以在其循環期間限制電極總成106之生長。根據一個實施例，除電極110及/或反電極結構112之隨著充電及放電循環體積膨脹之任何部分之外，電極110及/或反電極結構112及/或隔板130之任何部分可充當一或多個次級連接部件166。亦即，電極110及/或反電極結構112之部分，諸電極活性材料132 (亦即，電極總成106體積變化之原因)通常將不充當電極限制組108之一部分。在一個實施例中，分別作為一級生長限制系統151之一部分提供之第一及第二一級生長限制154、156進一步抑制縱向方向上之生長，且亦可充當次級連接部件166以分別連接次級生長限制系統152之第一及第二次級生長限制158、160，從而提供用於限制電極生長/腫脹之協作協同限制系統(亦即，電極限制組108)。
經由反電極結構之連接
現參考圖9A至圖9C，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定，且與Y軸同向平行。更特定言之，圖9A至圖9C各自展示沿如圖1A中之線A-A'之橫截面，其中各第一一級生長限制154及各第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。在某些實施例中，如圖9A至圖9C中之每一者中所示，非貼附電極結構110可包括在其頂部與第一次級生長限制158及其底部與第二次級生長限制160之間的電極間隙1084。換言之，在某些實施例中，各電極結構110之分別頂部及底部1052、1054可分別具有在第一及第二次級生長限制158、160之間的間隙。此外，在如圖9C中所示之某些實施例中，電極結構110之頂部1052可接觸但並未貼附至與第一次級生長限制158，電極結構110之底部1054可接觸但並未貼附至第二次級生長限制160，或電極結構110之頂部1052可接觸但並未貼附至第一次級生長限制158，且電極結構110之底部1054可接觸但並未貼附至第二次級生長限制160 (未說明)。
更特定言之，在一個實施例中，如圖9A中所示，複數個反電極主結構141可經由膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1160及第二次級生長限制160之內表面1062。在某些實施例中，分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極主結構112可包括相對於貼附反電極主結構141關於膠合軸線AG 之對稱圖案。在某些實施例中，分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極主結構141可包括相對於貼附反電極主結構141關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案。
在一個例示性實施例中，第一對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個反電極主結構141，其中兩個貼附反電極主結構141側接一個電極結構110。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第一對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。在另一例示性實施例中，第二對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個反電極主結構141，兩個貼附反電極主結構141側接兩個或多於兩個電極結構110及一或多個非貼附反電極主結構141。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第二對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性對稱附接圖案單元。
在一個例示性實施例中，第一非對稱或隨機附接圖案可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個或多於兩個反電極主結構141，其中兩個或多於兩個貼附反電極主結構141可個別地指定為貼附反電極主結構141A、貼附反電極主結構141B、貼附反電極主結構141C，及貼附反電極主結構141D。貼附反電極主結構141A及貼附反電極主結構141B可側接(1+x)個電極結構110，貼附反電極主結構141B及貼附反電極主結構141C可側接(1+y)個電極結構110，且貼附反電極主結構141C及貼附反電極主結構141D可側接(1+z)個電極結構110，其中任意兩個反電極主結構141A至141D之間的貼附電極結構110之總量(亦即，x、y或z)不相等(亦即，x≠y≠z)且可進一步由非貼附反電極主結構141分隔開。換言之，任何數目個反電極主結構141可如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，由此任意兩個貼附反電極主結構141之間可包括由非貼附反電極主結構141分隔開之任意不相等數目個電極結構110。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性非對稱或隨機附接圖案。
更特定言之，在一個實施例中，如圖9B中所示，複數個反電極集電器140可經由膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1160及第二次級生長限制160之內表面1062。在某些實施例中，貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極集電器140可包括相對於貼附反電極集電器140關於膠合軸線AG 之對稱圖案。在某些實施例中，分別貼附至第一及第二次級生長限制158及160之複數個反電極集電器140可包括相對於貼附反電極集電器140關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案。
在一個例示性實施例中，第一對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個反電極集電器140，其中兩個貼附反電極集電器140側接一個電極結構110。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第一對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。在另一例示性實施例中，第二對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個反電極集電器140，兩個貼附反電極集電器140側接兩個或多於兩個電極結構110及一或多個非貼附反電極集電器140。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第二對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性對稱附接圖案單元。
在一個例示性實施例中，第一非對稱或隨機附接圖案可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個或多於兩個反電極集電器140，其中兩個或多於兩個貼附反電極集電器140可個別地指定為貼附反電極集電器140A、貼附反電極集電器140B、貼附反電極集電器140C，及貼附反電極集電器140D。貼附反電極集電器140A及貼附反電極結構集電器140B可側接(1+x)個電極結構110，貼附反電極集電器140B及貼附反電極集電器140C可側接(1+y)個電極結構110，且貼附反電極集電器140C及貼附反電極集電器140D可側接(1+z)個電極結構110，其中任意兩個貼附反電極集電器140A至140D之間的電極結構110之總量(亦即，x、y或z)不相等(亦即，x≠y≠z)且可進一步由非貼附反電極集電器140分隔開。換言之，任何數目個反電極集電器140可如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，由此任意兩個貼附反電極集電器140之間可包括由非貼附反電極集電器140分隔開之任意不相等數目個電極結構110。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性非對稱或隨機附接圖案。
現參考圖10，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；且如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖10展示沿如圖1A中之線A-A'的橫截面，其具有經由膠合182分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之分別第一及第二一級生長限制154、166，如上文所描述。此外，在一個實施例中，說明經由膠合182分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極集電器140。更特定言之，複數個反電極集電器140可包括球形或狗骨形橫截面。換言之，相對於集電器140在反電極主結構141之頂部1072與底部1074之間的中點附近之寬度，反電極集電器140在反電極主結構141之頂部1072與底部1074附近可具有增大的集電器140寬度。亦即，反電極集電器140寬度朝向集電器140之頂部的球形橫截面可朝向反電極集電器140之中部逐漸變細，且再次增大以提供朝向反電極集電器140之底部的球形橫截面。因此膠合182之應用可包圍反電極集電器140之球形或狗骨部分，且將反電極集電器140分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160，如上文所描述。與本文描述之其他實施例相比較，在此實施例中，球形或狗骨形反電極集電器140可向分別第一及第二次級生長限制158、160提供增加的附接強度。圖10中亦說明具有對應電極間隙1084及隔板130之電極結構110，該等電極間隙各自如上文所描述。此外，在此實施例中複數個反電極集電器140可如上文所描述以對稱或非對稱圖案貼附。另外，在此實施例中，電極結構110可接觸但並未貼附至分別第一及第二次級生長限制158、160，如上文所描述。
用於經由膠合182將反電極結構112分別附著至第一及第二次級生長限制158、160之另一模式包括使用第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062內的缺口。現參考圖11A至圖11C，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖11A至圖11C各自展示沿如圖1A中之線A-A'之橫截面，其中各第一一級生長限制154及各第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。在某些實施例中，如圖11A至圖11C中之每一者中所示，非貼附電極結構110可包括在其頂部與第一次級生長限制158及其底部與第二次級生長限制160之間的電極間隙1084，如上文更詳細地描述。
更特定言之，在一個實施例中，如圖11A中所示，複數個反電極主結構141可經由缺口1060a及1062a及膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。因此，在某些實施例中，經由缺口1060a、1062a分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極主結構141可包括相對於貼附反電極主結構141關於膠合軸線AG 之對稱圖案，如上文所描述。在某些實施例中，經由缺口1060a、1062a分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極主結構141可包括相對於貼附反電極主結構141關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案，如上文所描述。
在某些實施例中，缺口1060a、1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有深度。舉例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的25%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的50%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1060b在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的75%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的90%之深度。換言之，複數個反電極主結構141之各部件可包括實際上接觸第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062兩者且延伸至其中之高度HCESB ，且可經由有缺口的實施例中之膠合182貼附至第一次級生長限制158之缺口1060a及第二次級生長限制160之缺口1062a中。
此外，圖11A至圖11C亦描繪用於膠合有缺口的實施例中之複數個反電極主結構141之不同實施例。舉例而言，在圖11A中所描繪的一個實施例中，複數個反電極主結構141可經由反電極主結構頂部1072及反電極主結構底部1074膠合182。擧其他實例而言，在圖11B中所描繪的一個實施例中，複數個反電極主結構141可經由反電極主結構141之側表面膠合182。擧其他實例而言，在圖11C中所描繪的一個實施例中，複數個反電極主結構141可經由反電極主結構141之頂部1072、底部1074及側表面膠合182。
此外，用於經由膠合182將反電極結構112分別附著至第一及第二次級生長限制158、160之另一模式同樣包括使用第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062內的缺口1060a、1062a。現參考圖12A至圖12C，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖12A至圖12C各自展示沿如圖1A中之線A-A'之橫截面，其中各第一一級生長限制154及各第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。在某些實施例中，如圖12A至圖12C中之每一者中所示，非貼附電極結構110可包括在其頂部1052與第一次級生長限制158及其底部1054與第二次級生長限制160之間的電極間隙1084，如上文更詳細地描述。
更特定言之，在一個實施例中，如圖12A中所示，複數個反電極集電器140可經由缺口1060a及1062a及膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。因此，在某些實施例中，經由缺口1060a、1062a分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極集電器140可包括相對於貼附反電極集電器140關於膠合軸線AG 之對稱圖案，如上文所描述。在某些實施例中，經由缺口1060a、1062a分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極集電器140可包括相對於貼附反電極集電器140關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案，如上文所描述。
在某些實施例中，缺口1060a、1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有深度。舉例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的25%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的50%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的75%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a或1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的90%之深度。換言之，複數個反電極集電器140之各部件可實際上接觸第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062兩者且延伸至其中(類似於HCESB 之高度，如上文所描述)，且可經由有缺口的實施例中之膠合182貼附至第一次級生長限制158之缺口1060a及第二次級生長限制160之缺口1062a中。
此外，圖12A至圖12C亦描繪用於膠合有缺口的實施例中之複數個反電極集電器140之不同實施例。舉例而言，在圖12A中所描繪的一個實施例中，複數個反電極集電器140可經由反電極集電器頂部1486及反電極集電器底部1488膠合182。擧其他實例而言，在圖12B中所描繪的一個實施例中，複數個反電極集電器140可經由反電極集電器140之側表面(類似於反電極主結構141之側表面，如上文所描述)膠合182。擧其他實例而言，在圖12C中所描繪的一個實施例中，複數個反電極集電器140可經由反電極集電器140之頂部1486、底部1488及側表面膠合182。
在某些實施例中，複數個反電極主結構141或複數個反電極集電器140可經由互鎖連接實施例經由第一次級生長限制158及第二次級生長限制160中之每一者中的狹槽貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160。現參考圖13A至圖13C及圖14，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖13A至圖13C及圖14各自展示沿如圖1A中之線A-A'之橫截面，其中各第一一級生長限制154及各第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。在某些實施例中，如圖13A至圖13C及圖14中之每一者中所示，非貼附電極結構110可包括在其頂部1052與第一次級生長限制158及其底部1054與第二次級生長限制160之間的電極間隙1084，如上文更詳細地描述。
更特定言之，在圖13A中所示的一個實施例中，複數個反電極主結構141可經由狹槽1060b及1062b及膠合層182貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160。因此，在某些實施例中，經由狹槽1060b及1062b分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極主結構141可包括相對於貼附反電極主結構141關於膠合軸線AG 之對稱圖案，如上文所描述。在某些實施例中，經由狹槽1060b及1062b分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極主結構141可包括相對於貼附反電極主結構141關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案，如上文所描述。
在某些實施例中，第一次級生長限制158及第二次級生長限制160中之每一者中的狹槽1060b及1062b可分別延伸穿過第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，以便接收互鎖實施例中之複數個反電極主結構141。換言之，複數個反電極主結構141包括接觸且完全延伸穿過第一次級生長限制高度H158 (如上文所描述，經由狹槽1060b)及第二次級生長限制高度H160 (如上文所描述，經由狹槽1062b)兩者，從而與互鎖實施例中之第一次級生長限制158及第二次級生長限制160兩者互鎖的高度HCESB 。在某些實施例中，膠合182可用於貼附或加固複數個反電極主結構141之側表面分別與狹槽1060b、1062b之間的互鎖連接。
更特定言之，如圖13B至圖13C所說明，狹槽1060b及1062b可由縱橫比表徵。舉例而言，在如圖13B中所說明之某些實施例中，狹槽1060b可包括定義為反電極主結構141之頂部1072與第一次級生長限制158之外表面1064之間的距離之第一尺寸S1 ，及定義為反電極主結構141之兩個側表面之間的距離之第二尺寸S2 ，如上文所描述。因此舉例而言，在一個實施例中，S1 可為與上文所描述的次級生長限制高度H158 及H160 相同及/或類似之尺寸，該次級生長限制轉而可具有相關於反電極結構高度HCES 經選擇之高度。舉例而言，在一個實施例中，S1 可小於反電極高度HCES 之50%。擧其他實例而言，在一個實施例中，S1 可小於反電極高度HCES 之25%。擧其他實例而言，在一個實施例中，S1 可小於反電極高度HCES 之10%，諸如小於反電極高度HCES 之5%。因此，對於在0.05 mm至10 mm範圍內之反電極高度HCES ，S1 可具有在0.025 mm至0.5 mm範圍內之值。此外，在一個實施例中，S2 可為至少1微米。擧其他實例而言，在一個實施例中，S2 可能一般不超過500微米。擧其他實例而言，在一個實施例中，S2 可在1至約50微米範圍內。因此，舉例而言，在一個實施例中，縱橫比S1 :S2 可在0.05至500範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，縱橫比S1 :S2 可在0.5至100範圍內。
此外，如圖13C中所說明，狹槽1062b可包括定義為反電極主結構141之底部1074與第二次級生長限制160之外表面1066之間的距離之第一尺寸S3 ，及定義為反電極主結構141之兩個側表面之間的距離之第二尺寸S4 ，如上文所描述。在一個實施例中，S3 可為與上文所描述的次級生長限制高度H158 及H160 相同及/或類似之尺寸，該次級生長限制轉而可具有相關於反電極高度HCES 經選擇之高度。舉例而言，在一個實施例中，S3 可小於反電極高度HCES 之50%。擧其他實例而言，在一個實施例中，S3 可小於反電極高度HCES 之25%。擧其他實例而言，在一個實施例中，S3 可小於反電極高度HCES 之10%，諸如小於反電極高度HCES 之5%。此外，在一個實施例中，S2 可為至少1微米。擧其他實例而言，在一個實施例中，S2 可能一般不超過500微米。擧其他實例而言，在一個實施例中，S2 可在1至約50微米範圍內。因此，舉例而言，在一個實施例中，縱橫比S3 :S4 可在0.05至500範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，縱橫比S3 :S4 可在0.5至100範圍內。
現參考圖14，在另一實施例中，複數個反電極集電器140可經由狹槽1060b及1062b及膠合層182貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160。因此，在某些實施例中，經由狹槽1060b、1062b分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極集電器140可包括相對於貼附反電極集電器140關於膠合軸線AG 之對稱圖案，如上文所描述。在某些實施例中，經由狹槽1060b、1062b分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個反電極集電器140可包括相對於貼附反電極集電器140關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案，如上文所描述。
在某些實施例中，第一次級生長限制158及第二次級生長限制160中之每一者中的狹槽1060b、1062b可分別延伸穿過第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，以便接收另一互鎖實施例中之複數個反電極集電器140。換言之，複數個反電極集電器140可實際上接觸且完全延伸穿過第一次級生長限制158及第二次級生長限制160兩者(類似於高度HCESB ，如上文所描述)，且可經由另一互鎖實施例中之膠合182貼附至狹槽1060b及1062b中。
經由電極結構之連接
在下文所描述的替代性實施例中，電極結構110亦可獨立地貼附至分別第一及第二次級生長限制158、160。現參考圖15A至圖15B，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖15A至圖15B各自展示沿如圖1A中之線A-A'之橫截面，其中各第一一級生長限制154及各第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。在某些實施例中，如圖15A至圖15B中之每一者中所示，非貼附反電極結構112可包括在其頂部1068與第一次級生長限制158及其底部1070與第二次級生長限制160之間的反電極間隙1086，如上文更詳細地描述。換言之，在某些實施例中，各反電極結構112之頂部1068及底部1070可分別具有在第一及第二次級生長限制158、160之間的間隙1086。此外，在某些實施例中，圖15A至圖15B中亦展示，反電極結構112之頂部1068可接觸但不貼附至第一次級生長限制158，反電極結構112之底部1070可接觸但不貼附至第二次級生長限制160，或反電極結構112之頂部1068可接觸但不貼附至第一次級生長限制158，且反電極結構112之底部1070可接觸但不貼附至第二次級生長限制160 (未說明)。
更特定言之，在一個實施例中，如圖15A中所示，複數個電極主結構134可經由膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。在某些實施例中，分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個電極主結構134可包括相對於貼附電極主結構134關於膠合軸線AG 之對稱圖案。在某些實施例中，分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個電極主結構134可包括相對於貼附電極主結構134關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案。在某些實施例中，電極主結構134可包含電極集電器136，及/或可提供電極集電器136而非電極主結構，如例如圖1B中所示之實施例中所展示。
在一個例示性實施例中，第一對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個電極主結構134，其中兩個貼附電極主結構134側接一個反電極結構112。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第一對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。在另一例示性實施例中，第二對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個電極主結構134，兩個貼附電極主結構134側接兩個或多於兩個反電極結構112及一或多個非貼附電極主結構134。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第二對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性對稱附接圖案單元。
在一個例示性實施例中，第一非對稱或隨機附接圖案可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個或多於兩個電極主結構134，其中兩個或多於兩個貼附電極主結構134可個別地指定為貼附電極主結構134A、貼附電極主結構134B、貼附電極主結構134C及貼附電極主結構134D。貼附電極主結構134A及貼附電極主結構134B可側接(1+x)個反電極結構112，貼附電極主結構134B及貼附電極主結構134C可側接(1+y)個反電極結構112，且貼附電極主結構134C及貼附電極主結構134D可側接(1+z)個反電極結構112，其中任意兩個電極主結構134A至134D之間的反電極結構112之總量(亦即，x、y或z)不相等(亦即，x≠y≠z)且可進一步由非貼附電極主結構134分隔開。換言之，任何數目個電極主結構134可如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，由此任意兩個貼附電極主結構134之間可包括由非貼附電極主結構134分隔開之任意不相等數目個反電極結構112。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性非對稱或隨機附接圖案。
更特定言之，在一個實施例中，如圖15B中所示，複數個電極集電器136可經由膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。在某些實施例中，分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個電極集電器136可包括相對於貼附電極集電器136關於膠合軸線AG 之對稱圖案。在某些實施例中，分別貼附至第一及第二次級生長限制158及160之複數個電極集電器136可包括相對於貼附電極集電器136關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案。
在一個例示性實施例中，第一對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個電極集電器136，其中兩個貼附電極集電器136側接一個反電極結構112。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第一對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。在另一例示性實施例中，第二對稱附接圖案單元可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個電極集電器136，兩個貼附電極集電器136側接兩個或多於兩個反電極結構112及一或多個非貼附電極集電器136。因此，取決於能量儲存器件100或蓄電池組102及其預期用途，第二對稱附接圖案單元可視需要沿堆疊方向D重複。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性對稱附接圖案單元。
在一個例示性實施例中，第一非對稱或隨機附接圖案可包括如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160之兩個或多於兩個電極集電器136，其中兩個或多於兩個貼附電極集電器136、可個別地指定為貼附電極集電器136A、貼附電極集電器136B、貼附電極集電器136C及貼附電極集電器136D。貼附電極集電器136A及貼附電極集電器136B可側接(1+x)個反電極結構112，貼附電極集電器136B及貼附電極集電器136C可側接(1+y)個反電極結構112，且貼附電極集電器136C及貼附電極集電器136D可側接(1+z)個反電極結構112，其中任意兩個貼附電極集電器136A至136D之間的反電極結構112之總量(亦即，x、y或z)不相等(亦即，x≠y≠z)且可進一步由非貼附電極集電器136分隔開。換言之，任何數目個電極集電器136可如上所述貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，由此任意兩個貼附電極集電器136之間可包括由非貼附電極集電器136分隔開之任意不相等數目個反電極結構112。如熟習此項技術者應理解，已預期其他例示性非對稱或隨機附接圖案。
用於經由膠合182將電極結構110分別附著至第一及第二次級生長限制158、160之另一模式包括使用第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062內的缺口1060a、1062a。現參考圖16A至圖16C，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖16A至圖16C各自展示沿如圖1A中之線A-A'之橫截面，其中各第一一級生長限制154及各第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。在某些實施例中，如圖16A至圖16C中之每一者中所示，非貼附反電極結構112可包括在其頂部1068與第一次級生長限制158及其底部1070與第二次級生長限制160之間的電極間隙1086，如上文更詳細地描述。
更特定言之，在一個實施例中，如圖16A中所示，複數個電極集電器136可經由缺口1060a及1062a及膠合層182貼附至第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062。因此，在某些實施例中，經由缺口1060a、1062a分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個電極集電器136可包括相對於貼附電極集電器136關於膠合軸線AG 之對稱圖案，如上文所描述。在某些實施例中，經由缺口1060a、1062a分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個電極集電器136可包括相對於貼附電極集電器136關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案，如上文所描述。
在某些實施例中，缺口1060a、1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有深度。舉例而言，在一個實施例中，缺口1060a、1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的25%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a、1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的50%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a、1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的75%之深度。擧其他實例而言，在一個實施例中，缺口1060a、1062a在分別第一及第二次級生長限制158、160內可具有分別為第一及第二次級生長限制158、160之高度(亦即，第一及第二次級生長限制之高度在此實施例中可類似於H158 及H160 ，如上文所描述)的90%之深度。換言之，複數個電極集電器136之各部件可實際上接觸第一次級生長限制158之內表面1060及第二次級生長限制160之內表面1062兩者且延伸至其中(類似於HCESB 之高度，如上文所描述)，且可經由有缺口的實施例中之膠合182貼附至第一次級生長限制158之缺口1060a及第二次級生長限制160之缺口1062a中。
此外，圖16A至圖16C亦描繪用於膠合有缺口的實施例中之複數個電極集電器136之不同實施例。舉例而言，在圖16A中所描繪的一個實施例中，複數個電極集電器136可經由電極集電器頂部1892及電極集電器底部1894膠合182。擧其他實例而言，在圖16B中所描繪的一個實施例中，複數個電極集電器136可經由電極集電器136之側表面(類似於電極主結構134之側表面，如上文所描述)膠合182。擧其他實例而言，在圖16C中所描繪的一個實施例中，複數個電極集電器136可經由電極集電器136之頂部1892、底部1894及側表面膠合182。
在某些實施例中，複數個電極集電器136可經由互鎖連接實施例經由第一次級生長限制158及第二次級生長限制160中之每一者中的狹槽1060b、1062b貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160。現參考圖17，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖17展示沿如圖1A中之線A-A'之橫截面，其中第一一級生長限制154及第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。在某些實施例中，如圖17中所示，非貼附反電極結構112可包括在其頂部1068與第一次級生長限制158及其底部1070與第二次級生長限制160之間的電極間隙1086，如上文更詳細地描述。
更特定言之，在圖17中展示之一個實施例中，複數個電極集電器136可經由狹槽1060b及1062b及膠合層182貼附至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160。因此，在某些實施例中，經由狹槽1060b、1062b分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個電極集電器136可包括相對於貼附電極集電器136關於膠合軸線AG 之對稱圖案，如上文所描述。在某些實施例中，經由狹槽1060b、1062b分別貼附至第一及第二次級生長限制158、160之複數個電極集電器136可包括相對於貼附電極集電器136關於膠合軸線AG 之非對稱或隨機圖案，如上文所描述。
在某些實施例中，第一次級生長限制158及第二次級生長限制160中之每一者中的狹槽1060b、1062b可分別延伸穿過第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，以便接收互鎖實施例中之複數個電極集電器136。換言之，複數個電極集電器136可實際上接觸且完全延伸穿過第一次級生長限制158及第二次級生長限制160兩者(類似於高度HCESB ，如上文所描述)，且可經由另一互鎖實施例中之膠合182貼附至狹槽1060b及1062b中。
經由一級生長限制之連接
在另一實施例中，限制電極總成106可包括電極限制組108，其中次級連接部件166包括分別第一及第二一級生長限制154、156，且仍同時限制電極總成106在縱向方向(亦即，沿Y軸)及/或堆疊方向D及豎直方向(亦即，沿Z軸)兩者上之生長，如上文所描述。現參考圖18A至圖18B，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖18A至圖18B各自展示沿如圖1A中之線A-A'之電極限制組108的橫截面，其包括一級生長限制系統151之一個實施例及次級生長限制系統152之一個實施例兩者。一級生長限制系統151包括如上文所描述之第一一級生長限制154及第二一級生長限制156及如上文所描述之第一一級連接部件162及第二一級連接部件164。次級生長限制系統152包括第一次級生長限制158、第二次級生長限制160及實施為第一一級生長限制154及/或第二一級生長限制156之次級連接部件166；因此，在此實施例中，次級連接部件166、第一一級生長限制154及第二一級生長限制156為可互換的。此外，在此實施例中，第一一級連接部件162及第一次級生長限制158為可互換的，如上文所描述。另外，在此實施例中，第二一級連接部件164及第二次級生長限制160為可互換的，如上文所描述。
第一一級生長限制154及第二一級生長限制156可經由膠合層182附接至第一次級生長限制158及第二次級生長限制160，如上文所描述。換言之，在圖18A至圖18B中展示之實施例中，電極限制組108包括可為混合實施例中之第一次級生長限制158的第一一級連接部件162及可為混合實施例中之第二次級生長限制160的第二一級連接部件164。因此，第一及第二一級連接部件162、164在限制縱向方向上之生長時分別可在拉力下，且在限制豎直方向上之生長時亦可分別起第一及第二次級生長限制158、160 (亦即，壓縮部件)之作用。
更特定言之，在如圖18A中所示之一個實施例中，非貼附電極結構110及非貼附反電極結構1128可包括分別在其頂部中之每一者(亦即，1052及1068)之間的對應電極間隙1084及對應反電極間隙1086，及第一次級生長限制158，及分別其底部中之每一者(亦即，1054及1070)，及第二次級生長限制160，如上文更詳細地描述。
更特定言之，在如圖18B中所示之一個實施例中，電極限制組108進一步包括鄰近於混合之第一次級生長限制158/第一一級連接部件162及混合之第二次級生長限制160/第二一級連接部件164兩者的第二隔板130a。
融合限制系統
在一些實施例中，電極限制組108可熔融在一起。舉例而言，在一個實施例中，一級生長限制系統151可與次級生長限制系統152融合。擧其他實例而言，在一個實施例中，次級生長限制系統152可與一級生長限制系統151融合。換言之，一級生長限制系統151 (例如，分別第一及第二一級生長限制154、156)之態樣在單體式系統中可共存次級生長限制系統152 (例如，分別第一及第二次級生長限制158、160)之態樣(亦即，可與其融合)。現參考圖19，為了參考，展示具有豎直軸線(Z軸)、縱向軸線(Y軸)及橫向軸線(X軸)之笛卡爾座標系統；其中X軸在離開頁面之平面時定向；隔板130及如上文所描述之堆疊方向D之指定與Y軸同向平行。更特定言之，圖19展示沿如圖1A中之線A-A'之融合電極限制108的橫截面，其包括與次級生長限制系統152之一個實施例融合的一級生長限制系統151之一個實施例。
在一個實施例中，圖19中進一步說明具有電極活性材料層132及電極集電器136之電極群110的部件。類似地，在一個實施例中，圖19中說明具有反電極活性材料層138及反電極集電器140之反電極群112之部件。為了易於說明，僅描繪電極群110之兩個部件及反電極群112之三個部件；然而，實際上，使用本文中本發明主題之能量儲存器件100或蓄電池組102可視如上文所描述之能量儲存器件100或蓄電池組102之應用而定，包括電極110及反電極112群之額外部件。更特定言之，圖19之融合實施例中說明，次級連接部件166可實施為如上文所描述之分別電極及/或反電極主結構134、141，但各自可分別融合至如上文所描述之第一及第二次級生長限制158、160中之每一者。類似地，第一一級生長限制154及第二一級生長限制156可分別融合至第一及第二次級生長限制158、160，從而最終形成融合或單體式限制108。
蓄電池組
現參考圖20，說明具有本發明之複數組電極限制108a之蓄電池組102之一個實施例的分解視圖。蓄電池組102包括電池組殼體104及電池組殼體104內之一組電極總成106a，電極總成106中之每一者具有第一縱向末端表面116、相對第二縱向末端表面118 (亦即，沿Y軸(所示笛卡爾座標系統)與第一縱向末端表面116分隔開)，如上文所描述。各電極總成106包括在堆疊方向D上關於彼此堆疊在電極總成106中之每一者內之電極結構群110及反電極結構群112；換言之，電極群110及反電極112結構以電極110及反電極112之交替系列配置，其中該系列在堆疊方向D上分別在第一及第二縱向末端表面116、118之間進行(參見例如圖2A；如圖2A及圖20中所說明，堆疊方向D平行於所示笛卡爾座標系統之Y軸)，如上文所描述。另外，個別電極總成106內之堆疊方向D垂直於組106a內之電極總成集106之堆疊方向(亦即，電極總成堆疊方向)；換言之，電極總成106相對於彼此安置於與個別電極總成106內之堆疊方向D垂直之組106a內之方向上(例如電極總成堆疊方向在對應於所示笛卡爾座標系統之Z軸的方向上，而個別電極總成106內之堆疊方向D在對應於所示笛卡爾座標系統之Y軸之方向上)。
雖然圖20中所示之實施例中描繪之電極總成組106a含有具有相同通用尺寸之個別電極總成106，但個別電極總成106中之一或多者亦可及/或替代地具有與組106a中之其他電極總成106不同的其至少一個尺寸大小。舉例而言，根據一個實施例，堆疊在一起以形成蓄電池組102中提供之組106a之電極總成106可具有每一總成106在縱向方向(亦即，堆疊方向D)上之不同最大寬度WEA 。根據另一實施例，構成蓄電池組102中提供之堆疊組106a之電極總成106可具有沿與縱向軸線正交之橫向軸線的不同最大長度LEA 。擧其他實例而言，在一個實施例中，堆疊在一起以形成蓄電池組102中之電極總成組106a之各電極總成106具有沿縱向軸線之最大寬度WEA 及沿橫向軸線之最大長度LEA ，其經選擇以提供沿電極總成106堆疊在一起以形成電極總成組106a之方向減小之LEA ×WEA 面積。舉例而言，各電極總成106之最大寬度WEA 及最大長度LEA 可經選擇以小於堆疊總成106之第一方向上之鄰近電極總成106，且大於與其相反之第二方向上的鄰近電極總成106，以使得電極總成106堆疊在一起以形成具有呈錐體形狀之電極總成組106a之蓄電池組102。替代地，可選擇各電極總成106之最大長度LEA 及最大寬度WEA 以提供堆疊電極總成組106a之不同形狀及/或組態。電極總成106中之一或多者之最大豎直高度HEA 亦可及/或替代地選擇為與組106a中之其他總成106不同及/或以提供具有預定形狀及/或組態之堆疊組106a。
突片190、192自電池組殼體104突出且提供組106a之電極總成106與能量供應器或消費品(未展示)之間的電連接。更特定言之，在此實施例中，突片190電連接至突片延伸部191 (例如使用導電膠合劑)，且突片延伸部191電連接至電極總成106中之每一者所包含之電極110。類似地，突片192電連接至突片延伸部193 (例如使用導電膠合劑)，且突片延伸部193電連接至電極總成106中之每一者所包含之反電極112。
圖20中所說明的實施例中之各電極總成106具有用以限制縱向方向(亦即，堆疊方向D)上之生長的相關聯一級生長限制系統151。替代地，在一個實施例中，構成組106a之複數個電極總成106可共用一級生長限制系統151之至少一部分。在如所示之實施例中，各一級生長限制系統151包括：分別第一及第二一級生長限制154、156，其可上覆於如上文所描述之分別第一及第二縱向末端表面116、118上；及分別第一及第二相對一級連接部件162、164，其可上覆於如上文所描述之側向表面142上。第一及第二相對一級連接部件162、164分別可拉動分別第一及第二一級生長限制154、156朝向彼此，或換言之，幫助限制電極總成106在縱向方向上之生長，且一級生長限制154、156可將壓縮或限制力施加至分別相對的第一及第二縱向末端表面116、118。因此，在充電與放電狀態之間的電池組102之形成及/或循環期間，抑制電極總成106在縱向方向上之膨脹。另外，一級生長限制系統151在縱向方向(亦即，堆疊方向D)上在電極總成106上施加超過在彼此相互垂直且垂直於縱向方向之兩個方向中之任一者上在電極總成106上維持之壓力的壓力(例如，如所說明，縱向方向對應於Y軸之方向，且彼此相互垂直且垂直於縱向方向之兩個方向分別對應於所說明之笛卡爾座標系統之X軸及Z軸的方向)。
此外，圖20中所說明的實施例中之各電極總成106具有用以限制豎直方向上之生長(亦即，電極總成106、電極110及/或反電極112在豎直方向(亦即，沿笛卡爾座標系統之Z軸)上之膨脹)的相關聯次級生長限制系統152。替代地，在一個實施例中，構成組106a之複數個電極總成106共用次級生長限制系統152之至少一部分。各次級生長限制系統152包括可分別上覆於對應側表面142上之分別第一及第二次級生長限制158、160及至少一個次級連接部件166，各自如上文更詳細描述。次級連接部件166可分別拉動第一及第二次級生長限制158、160朝向彼此，或換言之，幫助限制電極總成106在豎直方向上之生長，且第一及第二次級生長限制158、160可分別將壓縮或限制力施加至側表面142，各自如上文更詳細描述。因此，在充電與放電狀態之間的電池組102之形成及/或循環期間，抑制電極總成106在豎直方向上之膨脹。另外，次級生長限制系統152在豎直方向(亦即，與笛卡爾座標系統之Z軸平行)上在電極總成106上施加超過在彼此相互垂直且垂直於垂直方向之兩個方向中之任一者上在電極總成106上維持之壓力的壓力(例如，如所說明，豎直方向對應於Z軸之方向，且彼此相互垂直且垂直於豎直方向之兩個方向分別對應於所說明之笛卡爾座標系統之X軸及Y軸的方向)。
另外，圖20中所說明的實施例中之各電極總成106具有用以限制縱向方向及豎直方向上之生長的相關聯一級生長限制系統151及相關聯次級生長限制系統152，如上文更詳細地描述。此外，根據某些實施例，分別電極及/或反電極突片190、192及突片延伸部191、193可充當三級生長限制系統155之一部分。舉例而言，在某些實施例中，突片延伸部191、193可沿相對橫斷面區144、146延伸以充當三級限制系統155，諸如第一及第二三級生長限制157、159之一部分。突片延伸部191、193可在電極總成106之縱向末端117、119處連接至一級生長限制154、156以使得一級生長限制154、156充當使突片延伸部191、193彼此拉伸以沿橫向方向壓縮電極總成106之至少一個三級連接部件165，且分別充當第一及第二三級生長限制157、159。相反地，根據一個實施例，突片190、192及/或突片延伸部191、193亦可充當用於分別第一及第二一級生長限制154、156之分別第一及第二一級連接部件162、164。在又一實施例中，突片190、192及/或突片延伸部191、193可充當次級生長限制系統152之一部分，諸如藉由形成連接次級生長限制158、160之至少一個次級連接部件166之一部分。因此，突片190、192及/或突片延伸部191、193可藉由充當分別一級及次級限制系統151、152中之一或多者的一部分及/或藉由形成三級生長限制系統155之一部分以在與分別一級及次級生長限制系統151、152中之一或多者所限制之方向正交的方向上限制電極總成106，從而幫助限制電極總成106之總體宏觀生長。
為完成蓄電池組102之組裝，用非水性電解質(未示出)填充電池組殼體104且將蓋子104a摺疊(沿摺疊線FL)且密封於上表面104b。當完全組裝時，密封蓄電池組102佔據藉由其外表面限定之體積，蓄電池組殼體104佔據對應於電池組(包括蓋子104a)之位移體積(亦即，位移體積)減去其內部容積(亦即，內部表面104c、104d、104e、104f、104g及蓋子104a限定之稜柱體積)之體積，且組106a之各生長限制151、152佔據對應於其相應位移體積之體積。因此，在組合中，電池組殼體104及生長限制151、152佔據不超過由電池組殼體104之外表面限定之體積(亦即，電池組之位移體積)的75%。舉例而言，在一個此類實施例中，組合中之生長限制151、152及電池組殼體104佔據不超過由電池組殼體104之外表面限定之體積的60%。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，組合中之限制151、152及電池組殼體104佔據不超過由電池組殼體104之外表面限定之體積的45%。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，組合中之限制151、152及電池組殼體104佔據不超過由電池組殼體104之外表面限定之體積的30%。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，組合中之限制151、152及電池組殼體104佔據不超過由電池組殼體之外表面限定之體積的20%。
為了易於在圖20中說明，蓄電池組102僅包括電極總成106之一個組106a且組106a僅包括六個電極總成106。實際上，蓄電池組102可包括超過一組電極總成106a，其中組106a中之每一者相對於彼此橫向安置(例如在位於圖20之笛卡爾座標系統之X-Y平面內的相對方向上)或相對於彼此豎直安置(例如在與圖20之笛卡爾座標系統之Z軸實質上平行的方向上)。另外，在此等實施例中之每一者中，電極總成組106a中之每一者可包括一或多個電極總成106。舉例而言，在某些實施例中，蓄電池組102可包含一組、兩組或更多組電極總成106a，其中每一此類組106a包括一或多個電極總成106 (例如，每一此類組106a內之1、2、3、4、5、6、10、15或更多個電極總成106)，且在電池組102包括兩個或多於兩個此類組106a時，組106a可關於包括於蓄電池組102中之其他組電極總成106a側向地或豎直地安置。在此等各種實施例中之每一者中，各個別電極總成106可具有如上文所描述之其自身生長限制(亦即，電極總成106與限制151、152之間的1:1關係)，額外兩個電極總成106可具有如上文所描述之共用生長限制151、152 (亦即，兩個或多於兩個電極總成106之限制組108)，或兩個或多於兩個電極總成106可共用生長限制151、152之組件(亦即，兩個或多於兩個電極總成106可具有共用壓縮部件(例如第二次級生長限制158)及/或拉力部件166，例如，正如在融合實施例中一樣，如上文所描述)。
其他電池 組 組件
在某些實施例中，包括如上文所描述之一級生長限制系統151及次級生長限制系統152之電極限制組108可來源於具有如例如圖20中所示之長度L1 、寬度W1 及厚度t1 之片材2000。更特定言之，為了形成一級生長限制系統151，片材2000可纏繞於電極總成106周圍且在邊緣2001處摺疊以包圍電極總成106。替代地，在一個實施例中，片材2000可纏繞於堆疊以形成電極總成組106a之複數個電極總成106周圍。片材邊緣可彼此重疊，且焊接、膠合或以其他方式彼此固定以形成包括第一一級生長限制154及第二一級生長限制156之一級生長限制系統151及第一一級連接部件162及第二一級連接部件164。在此實施例中，一級生長限制系統151具有對應於片材2000之位移體積(亦即，L1 、W1 及t1 之乘積)的體積。在一個實施例中，至少一個一級連接部件在堆疊方向D上拉伸以使部件拉伸，其使得第一及第二一級生長限制施加壓縮力。替代地，至少一個次級連接部件可在第二方向上拉伸以使部件拉伸，其使得第一及第二次級生長限制施加壓縮力。在一替代實施例中，連接部件及/或生長限制或一級及次級生長限制系統中之一或多者之其他部分可在電極總成之上及/或之中安裝之前預拉伸，而非使連接部件延伸以使其拉伸。在另一替代性實施例中，連接部件及/或生長限制及/或一級及次級生長限制系統中之一或多者的其他部分在安裝至電極總成中及/或上方時最初並不在拉力下，而實際上，電池組之形成使電極總成膨脹且引起諸如連接部件及/或生長限制之一級及/或次級生長限制系統之部分拉緊。(亦即，自拉緊)。
片材2000可包含能夠將所需力施加至電極總成106之廣泛範圍的可相容材料中之任一者。一般而言，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統155將通常包含具有至少10,000 psi (＞70 MPa)之極限抗張強度的材料，其與電池組電解質相容，不明顯在電池組102之浮式或陽極電位下腐蝕，且在45℃且甚至高達70℃下不明顯反應或失去機械強度。舉例而言，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統可包含廣泛範圍的金屬、合金、陶瓷、玻璃、塑膠，或其組合(亦即，複合材料)中的任一者。在一個例示性實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統155包含金屬，諸如不鏽鋼(例如，SS 316、440C或440C硬性)、鋁(例如，鋁7075-T6，硬性H18)、鈦(例如，6Al-4V)、鈹、鈹銅(硬性)、銅(不含O2 ，硬性)、鎳；然而，一般而言，當一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統155包含金屬時，一般而言，較佳為其以限制腐蝕且限制在電極110與反電極112之間產生電短路之方式併入。在另一例示性實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統155包含陶瓷，諸如氧化鋁(例如，燒結的或Coorstek AD96)、氧化鋯(例如，Coorstek YZTP)、氧化釔穩定氧化鋯(例如，ENrG E-Strate®)。在另一例示性實施例中，一級生長限制系統151包含玻璃，諸如Schott D263強化玻璃。在另一例示性實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統155包含塑膠，諸如聚醚醚酮(PEEK) (例如，Aptiv 1102)、具有碳之PEEK (例如，Victrex 90HMF40或Xycomp 1000-04)、具有碳之聚苯硫醚(PPS) (例如，Tepex Dynalite 207)、具有30%玻璃之聚醚醚酮(PEEK) (例如，Victrex 90HMF40或Xycomp 1000-04)、聚醯亞胺(例如，Kapton®)。在另一例示性實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統包含複合材料，諸如E玻璃標準織物/環氧樹脂(0度)、E玻璃UD/環氧樹脂(0度)、克維拉(Kevlar)標準織物/環氧樹脂(0度)、克維拉UD/環氧樹脂(0度)、碳標準織物/環氧樹脂(0度)、碳UD/環氧樹脂(0度)、東洋(Toyobo) Zylon®HM纖維/環氧樹脂。在另一例示性實施例中，一級生長限制系統151及/或次級生長限制系統155包含纖維，諸如克維拉49芳族聚醯胺纖維、S玻璃纖維、碳纖維、維克特綸(Vectran) UM LCP纖維、迪尼瑪(Dyneema)、柴隆(Zylon)。
一級生長限制系統151之厚度(t1 )將視包括例如一級生長限制系統151之構造的材料、電極總成106之總體尺寸及電池組陽極及陰極之組成的因素範圍而定。在一些實施例中，舉例而言，一級生長限制系統151將包含厚度在約10至約100微米範圍內之片材。舉例而言，在一個此類實施例中，一級生長限制系統151包含具有約30 µm之厚度之不鏽鋼片材(例如SS316)。擧其他實例而言，在另一此類實施例中，一級生長限制系統151包含具有約40 µm之厚度之鋁片材(例如7075-T6)。擧其他實例而言，在另一此類實施例中，一級生長限制系統151包含具有約30 µm之厚度之氧化鋯片材(例如Coorstek YZTP)。擧其他實例而言，在另一此類實施例中，一級生長限制系統151包含具有約75 µm之厚度之E玻璃UD/環氧樹脂0度片材。擧其他實例而言，在另一此類實施例中，一級生長限制系統151包含＞50%填集密度下之12 µm碳纖維。
不受任何特定理論束縛，如本文所描述之膠合方法可包括膠合、軟焊、黏結、燒結、按壓接觸、硬焊、熱噴塗接合、夾鉗或其組合。膠合可包括使材料與導電材料接合，該等導電材料諸如導電環氧樹脂、導電彈性體、填充有導電金屬之絕緣有機膠合劑之混合物，諸如鎳填充環氧樹脂、碳填充環氧樹脂等。導電膏可用於將材料接合在一起且接合強度可藉由溫度(燒結)、光(UV固化、交聯)、化學固化(基於催化劑之交聯)調適。黏結程序可包括線黏結、條帶黏結、超音波黏結。焊接程序可包括超音波焊接、電阻焊接、雷射光束焊接、電子束焊接、感應焊接及冷焊接。此等材料之接合亦可藉由使用塗佈方法，諸如熱噴霧塗佈，諸如電漿噴塗、火焰噴塗、電弧噴塗進行以使材料接合在一起。舉例而言，使用鎳之熱噴霧作為膠合劑，鎳或銅篩網可接合於鎳匯流排上。
電極110及反電極112群之部件包括能夠吸收且釋放諸如鋰、鈉、鉀、鈣、鎂或鋁離子之載體離子的電活性材料。在一些實施例中，電極結構110群之部件包括陽極活性電活性材料(有時稱為負電極)且反電極結構112群之部件包括陰極活性電活性材料(有時稱為正電極)。在其他實施例中，電極結構110群之部件包括陰極活性電活性材料，且反電極結構112群之部件包含陽極活性電活性材料。在此段落中敍述之各實施例及實例中，舉例而言，負電極活性材料可為顆粒附聚物電極、由顆粒材料形成之電極活性材料(諸如藉由形成顆粒材料之漿料且澆鑄至層形狀中)，或單片電極。
例示性陽極活性電活性材料包括碳材料，諸如石墨及軟性或硬性碳，或能夠與鋰形成合金之金屬、半金屬、合金、氧化物及化合物範圍內中之任一者。能夠構成陽極材料之金屬或半金屬之特定實例包括石墨、錫、鉛、鎂、鋁、硼、鎵、矽、Si/C複合材料、Si/石墨共混物、SiOx、多孔Si、金屬間Si合金、銦、鋯、鍺、鉍、鎘、銻、銀、鋅、砷、鉿、釔、鋰、鈉、石墨、碳、鈦酸鋰、鈀，及其混合物。在一個例示性實施例中，陽極活性材料包含鋁、錫或矽，或其氧化物、其氮化物、其氟化物或其其他合金。在另一例示性實施例中，陽極活性材料包含矽、氧化矽，或其合金。
在又一實施例中，陽極活性材料可包含鋰金屬、鋰合金、碳、石油焦、活性碳、石墨、矽化合物、錫化合物，及其合金。在一個實施例中，陽極活性材料包含碳，諸如非石墨化碳，石墨基碳等；複合金屬氧化物，諸如Lix Fe2 O3 (0≦x≦1)、Lix WO2 (0≦x≦1)、Snx Me1-x Me'y Oz (Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me'：Al、B、P、Si，元素週期表中之第1族、第2族及第3族中存在的元素，鹵素；0＜x≦1；1≦y≦3；1≦z≦8)等；鋰金屬；鋰合金；矽基合金；錫基合金；金屬氧化物，諸如SnO、SnO2 、PbO、PbO2 、Pb2 O3 、Pb3 O4 、Sb2 O3 、Sb2 O4 、Sb2 O5 、GeO、GeO2 、Bi2 O3 、Bi2 O4 、Bi2 O5 等；導電聚合物，諸如聚乙炔等；基於Li-Co-Ni之材料等。在一個實施例中，陽極活性材料可包含碳基活性材料，碳基活性材料包括結晶石墨，諸如天然石墨、合成石墨及其類似者；及非晶碳，諸如軟碳、硬碳及其類似者。適用於陽極活性材料之碳材料之其他實例可包含石墨、片狀(Kish)石墨、熱解碳、中間相瀝青基碳纖維、中間相碳微球、中間相瀝青、石墨化碳纖維及高溫燒結的碳，諸如石油或柏油瀝青衍生之焦。在一個實施例中，負電極活性材料可包含氧化錫、硝酸鈦及矽。在另一實施例中，負電極可包含鋰金屬，諸如鋰金屬膜；或鋰合金，諸如鋰與選自由以下各者組成的群組的一或多種類型之金屬的合金：Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al及Sn。在又一實施例中，陽極活性材料可包含：能夠摻合及/或嵌入鋰之金屬化合物，諸如Si、Al、C、Pt、Sn、Pb、Ir、Ni、Cu、Ti、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Ca、Sr、Sb、Ba、Ra、Ge、Zn、Bi、In、Mg、Ga、Cd、Si合金、Sn合金、Al合金或其類似物；能夠摻雜及脫摻雜鋰離子之金屬氧化物，諸如SiOv (0＜v＜2)、SnO2 、氧化釩或鋰釩氧化物；及包括金屬化合物及碳材料之複合材料，諸如Si-C複合材料或Sn-C複合材料。舉例而言，在一個實施例中，能夠摻合/嵌入鋰之材料可為金屬，諸如鋰、銦、錫、鋁或矽，或其合金；過渡金屬氧化物，諸如Li4 /3Ti5 /3O4 或SnO；及含碳材料，諸如人工石墨、石墨碳纖維、樹脂煅燒碳、熱分解氣相生長碳、軟木、中間相碳微球(「MCMB」)、糠醇樹脂煅燒碳、聚并苯、瀝青基碳纖維、氣相生長碳纖維，或天然石墨。在又一實施例中，負電極活性材料可包含適用於諸如鈉或鎂之載體離子之組合物。舉例而言，在一個實施例中，負電極活性材料可包含分層含碳材料；及安置在分層含碳材料之層之間的式Nax Sny-z Mz 之組合物，其中M為Ti、K、Ge、P或其組合，且0＜x≤15，1≤y≤5，且0≤z≤1。
在一個實施例中，負電極活性材料可進一步包含導電材料及/或導電助劑，諸如碳基材料、碳黑、石墨、石墨烯、活性碳、碳纖維，碳黑諸如乙炔黑、科琴(Ketjen)黑、槽黑、爐黑、燈黑、熱黑或其類似物；導電纖維，諸如碳纖維、金屬纖維或其類似物；導電管，諸如碳奈米管或其類似物；金屬粉末，諸如氟化碳粉末、鋁粉末、鎳粉末或其類似物；導電鬚，諸如氧化鋅、鈦酸鉀或其類似物；導電金屬氧化物，諸如氧化鈦或其類似物；或導電材料，諸如聚苯衍生物或其類似物。另外，亦可使用金屬纖維，諸如金屬網；金屬粉末，諸如銅、銀、鎳及鋁；或有機導電材料，諸如聚苯衍生物。在又一實施例中，可提供黏結劑，例如聚乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、苯乙烯-丁二烯橡膠、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、偏二氟乙烯-五氟丙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-氯三氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物及其類似者中之一或多者可單獨或作為混合物使用。
例示性陰極活性材料包括廣泛範圍的陰極活性材料中之任一者。舉例而言，對於鋰離子電池組，陰極活性材料可包含選自過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氮化物、鋰-過渡金屬氧化物、鋰-過渡金屬硫化物之陰極材料，且可選擇性地使用鋰-過渡金屬氮化物。此等過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物及過渡金屬氮化物之過渡金屬元素可包括具有d-殼或f-殼之金屬元素。此類金屬元素之特定實例為Sc、Y、鑭系元素、錒系元素、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pb、Pt、Cu、Ag及Au。額外陰極活性材料包括LiCoO2 、LiNi0.5 Mn1.5 O4 、Li(Nix Coy Alz )O2 、LiFePO4 、Li2 MnO4 、V2 O5 、氧硫化鉬、磷酸鹽、矽酸鹽、釩酸鹽、硫、含硫化合物、氧(空氣)、Li(Nix Mny Coz )O2 及其組合。此外，陰極活性材料層之化合物可包含含鋰化合物，其其進一步包含金屬氧化物或金屬磷酸鹽，諸如包含鋰、鈷及氧之化合物(例如，LiCoO2 )，包含鋰、錳及氧之化合物(例如，LiMn2 O4 )及包含鋰鐵及磷酸鹽之化合物(例如，LiFePO)。在一個實施例中，陰極活性材料包含鋰錳氧化物、鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、磷酸鋰鐵或由前述氧化物之組合形成之複合氧化物中的至少一者。在另一實施例中，陰極活性材料可包含以下中之一或多者：鋰鈷氧化物(LiCoO2 )、鋰鎳氧化物(LiNiO2 )等或具有一或多種過渡金屬之取代化合物；鋰錳氧化物，諸如Li1+x Mn2-x O4 (其中，x為0至0.33)、LiMnO3 、LiMn2 O3 、LiMnO2 等；鋰銅氧化物(Li2 CuO2 )；氧化釩，諸如LiV3 O8 、LiFe3 O4 、V2 O5 、Cu2 V2 O7 等；由化學式LiNi1-x Mx O2 (其中，M=Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga且x=0.01至0.3)表示之Ni位點型鋰鎳氧化物；由化學式LiMn2-x Mx O2 (其中，M=Co、Fe、Cr、Zn或Ta且x=0.01至0.1)或Li2 Mn3 MO8 (其中，M=Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示之複合鋰錳氧化物；LiMn2 O4 ，其中Li之一部分經鹼土金屬離子取代；二硫化物；Fe2 (MoO4 )3 ，及其類似者。在一個實施例中，陰極活性材料可包含磷酸金屬鋰，其具有式2：Li1+a Fe1-x M'x (PO4-b )Xb 之橄欖石晶體結構，其中M'為選自Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn及Y之至少一者，X為選自F、S及N之至少一者，-0.5≤a≤+0.5, 0≤x≤0.5且0≤b≤0.1，諸如LiFePO4 、Li(Fe, Mn)PO4 、Li(Fe, Co)PO4 、Li(Fe, Ni)PO4 或其類似物中的至少一者。在一個實施例中，陰極活性材料包含LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2 、LiMn2 O4 、LiNi1-y Coy O2 、LiCo1-y Mny O2 、LiNi1-y Mny O2 (0≤y≤1)、Li(Nia Cob Mnc )O4 (0＜a＜2、0＜b＜2、0＜c＜2及a+b+c=2)、LiMn2-z Niz O4 、LiMn2-z Coz O4 (0＜z＜2)、LiCoPO4 及LiFePO4 ，或其兩種或更多種之混合物中的至少一者。
在又一實施例中，陰極活性材料可包含元素硫(S8)、硫系列化合物或其混合物。硫系列化合物可特定地為Li2 Sn (n≥1)、有機硫化合物、碳-硫聚合物((C2 Sx )n ：x=2.5至50，n≥2)或其類似物。在又一實施例中，陰極活性材料可包含鋰及鋯之氧化物。
在又一實施例中，陰極活性材料可包含鋰及金屬之至少一種複合氧化物，諸如可使用鈷、錳、鎳或其組合，且其實例為Lia A1-b Mb D2 (其中，0.90≤a≤1且0≤b≤0.5)；Lia E1-b Mb O2-c Dc (其中，0.90≤a≤1, 0≤b≤0.5且0≤c≤0.05)；LiE2-b Mb O4-c Dc (其中，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05)；Lia Ni1-b-c Cob Mc Da (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a≤2)；Lia Ni1-b-c Cob Mc O2-a Xa (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Ni1-b-c Cob Mc O2-a X2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Ni1-b-c Mnb Mc Da (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a≤2)；Lia Ni1-b-c Mnb Mc O2-a Xa (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Ni1-b-c Mnb Mc O2-a X2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Nib Ec Gd O2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5且0.001≤d≤0.1)；Lia Nib Coc Mnd GeO2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5且0.001≤e≤0.1)；Lia NiGb O2 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；Lia CoGb O2 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；Lia MnGb O2 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；Lia Mn2 Gb O4 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；QO2 ；QS2 ；LiQS2 ；V2 O5 ；LiV2 O5 ；LiX'O2 ；LiNiVO4 ；Li(3-f) J2 (PO4 )3 (0≤f≤2)；Li(3-f) Fe2 (PO4 )3 (0≤f≤2)；及LiFePO4 。在以上式子中，A為Ni、Co、Mn，或其組合；M為Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素，或其組合；D為O、F、S、P，或其組合；E為Co、Mn，或其組合；X為F、S、P，或其組合；G為Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V，或其組合；Q為Ti、Mo、Mn，或其組合；X'為Cr、V、Fe、Sc、Y，或其組合；及J為V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu，或其組合。舉例而言，可使用LiCoO2 、LiMnx O2x (x=1或2)、LiNi1-x Mnx O2x (0＜x＜1)、LiNi1-x-y Cox Mny O2 (0≤x≤0.5，0≤y≤0.5) 或FePO4 。在一個實施例中，陰極活性材料包含鋰化合物，諸如鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰鎳鈷氧化物、鋰鎳鈷鋁氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物、鋰錳氧化物或磷酸鋰鐵；硫化鎳；硫化銅；硫；氧化鐵；或氧化釩中的至少一者。
在一個實施例中，陰極活性材料可包含含鈉材料，諸如以下中的至少一者：式NaM1 a O2 之 氧化物，諸如NaFeO2 、NaMnO2 、NaNiO2 或NaCoO2 ；或由式NaMn1-a M1 a O2 表示之氧化物，其中M1 為至少一種過渡金屬元素，且0≤a＜1。代表性正極活性材料包括Na[Ni1/2 Mn1/2 ]O2 、Na2/3 [Fe1/2 Mn1/2 ]O2 ，及其類似者；由Na0.44 Mn1-a M1 a O2 表示之氧化物、由Na0.7 Mn1-a M1 a O2.05 表示之氧化物(其中M1 為至少一種過渡金屬元素，且0≤a＜1)；由Nab M2 c Si12 O30 表示之氧化物，如Na6 Fe2 Si12 O30 或Na2 Fe5 Si12 O (其中M2 為至少一種過渡金屬元素，2≤b≤6，且2≤c≤5)；由Nad M3 e Si6 O18 表示之氧化物，諸如Na2 Fe2 Si6 O18 或Na2 MnFeSi6 O18 (其中M3 為至少一種過渡金屬元素，3≤d≤6，且1≤e≤2)；由Naf M4 g Si2 O6 表示之氧化物，諸如Na2 FeSiO6 (其中M4 為選自過渡金屬元素鎂(Mg)及鋁(Al)之至少一個元素，1≤f≤2且1≤g≤2)；磷酸鹽，諸如NaFePO4 、Na3 Fe2 (PO4 )3 、Na3 V2 (PO4 )3 、Na4 Co3 (PO4 )2 P2 O7 及其類似物；硼酸鹽，諸如NaFeBO4 或Na3 Fe2 (BO4 )3 ；由Nah M5 F6 表示之氟化物，諸如Na3 FeF6 或Na2 MnF6 (其中M5 為至少一種過渡金屬元素，且2≤h≤3)；氟代磷酸鹽，諸如Na3 V2 (PO4 )2 F3 、Na3 V2 (PO4 )2 FO2 及其類似物。正極活性材料不限於前述內容，且可使用所屬領域中使用的任何合適之正極活性材料。在實施例中，正極活性材料較佳包含分層型氧化陰極材料，諸如NaMnO2 、Na[Ni1/2 Mn1/2 ]O2 及Na2/3 [Fe1/2 Mns1/2 ]O2 ；磷酸鹽陰極，諸如Na3 V2 (PO4 )3 及Na4 Co3 (PO4 )2 P2 O7 ；或氟代磷酸鹽陰極，諸如Na3 V2 (PO4 )2 F3 及Na3 V2 (PO4 )2 FO2 。
在一個實施例中，負電極集電器136可包含合適的導電材料，諸如金屬材料。舉例而言，在一個實施例中，負電極集電器可包含銅、鎳、鋁、不鏽鋼、鈦、鈀、烘烤碳、煅燒碳、銦、鐵、鎂、鈷、鍺、鋰、具有碳之銅或不鏽鋼之表面經處理材料、鎳、鈦、銀、鋁-鎘合金，及/或其其他合金中的至少一者。作為另一實例，在一個實施例中，負電極集電器包含銅、不鏽鋼、鋁、鎳、鈦、烘烤碳、具有碳之銅或不鏽鋼之表面經處理材料、鎳、鈦、銀、鋁-鎘合金，及/或其其他合金中的至少一者。在一個實施例中，負電極集電器包含銅及不鏽鋼中的至少一者。
在一個實施例中，正電極集電器140可包含合適的導電材料，諸如金屬材料。在一個實施例中，正電極集電器包含不鏽鋼、鋁、鎳、鈦、烘烤碳、燒結碳、具有碳之鋁或不鏽鋼之表面經處理材料、鎳、鈦、銀、及/或其合金中的至少一者。在一個實施例中，正電極集電器包含鋁。
在又一實施例中，陰極活性材料可進一步包含導電助劑及/或黏結劑中之一或多者，例如其可為針對本文中之陽極活性材料描述之導電助劑及/或黏結劑中之任一者。
在一個實施例中，使陽極活性材料微結構化以提供顯著的空隙體積分率，從而隨著充電及放電程序期間鋰離子(或其他載體離子)併入至負電極活性材料中或離開負電極活性材料，適應體積膨脹及收縮。一般而言，負電極活性材料之空隙體積分率為至少0.1。然而，典型地，負電極活性材料之空隙體積分率不大於0.8。舉例而言，在一個實施例中，負電極活性材料之空隙體積分率為約0.15至約0.75。擧其他實例而言，在一個實施例中負電極活性材料之空隙體積分率為約0.2至約0.7。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極活性材料之空隙體積分率為約0.25至約0.6。
取決於微結構化負電極活性材料之組合物及其形成方法，微結構化負電極活性材料可包含巨孔、微孔或中孔材料層或其組合，諸如微孔及中孔之組合，或中孔及大孔之組合。微孔材料之特徵典型地在於小於10 nm之細孔尺寸、小於10 nm之壁尺寸、1至50微米之細孔深度及一般藉由「多孔」及不規則外觀、不光滑壁及分支鏈細孔表徵之細孔形態。中孔材料之特徵典型地在於10-50 nm之細孔尺寸、10-50 nm之壁尺寸、1-100微米之細孔深度及一般藉由在某種程度上輪廓分明或樹枝狀的細孔之分支鏈細孔表徵之細孔形態。巨孔材料之特徵典型地在於大於50 nm之細孔尺寸、大於50 nm之壁尺寸、1至500微米之細孔深度及可為不同直鏈、分支鏈或樹枝狀且有光滑或粗糙壁之細孔形態。另外，空隙體積可包含敞開或閉合的空隙或其組合。在一個實施例中，空隙體積包含敞開空隙，亦即，負電極活性材料含有在負電極活性材料之側表面處具有開口之空隙，鋰離子(或其他載體離子)可經由該等開口進入或離開負電極活性材料；例如，鋰離子可在離開正電極活性材料之後經由空隙開口進入負電極活性材料。在另一實施例中，空隙體積包含閉合空隙，亦即，負電極活性材料含有由負電極活性材料封閉之空隙。一般而言，敞開的空隙可提供載體離子之更大界面表面積，而閉合的空隙往往不易受固體電解質界面影響，同時各自為載體離子進入後負電極活性材料之膨脹提供空間。因此，在某些實施例中，較佳地，負電極活性材料包含敞開及閉合的空隙之組合。
在一個實施例中，負電極活性材料包含多孔鋁、錫或矽或其合金。多孔矽層可例如藉由陽極化，藉由蝕刻(例如藉由將諸如金、鉑、銀或金/鈀之貴重金屬沈積於單晶矽之表面上且用氫氟酸與過氧化氫之混合物蝕刻表面)或藉由諸如圖案化化學蝕刻之此項技術中已知之其他方法形成。另外，多孔負電極活性材料一般將具有至少約0.1但小於0.8之孔隙率分率且具有約1至約100微米之厚度。舉例而言，在一個實施例中，負電極活性材料包含多孔矽，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙率分率。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極活性材料包含多孔矽，具有約10至約80微米之厚度，且具有約0.15至約0.7之孔隙率分率。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，負電極活性材料包含多孔矽，具有約20至約50微米之厚度，且具有約0.25至約0.6之孔隙率分率。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極活性材料包含多孔矽合金(諸如鎳矽化物)，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙率分率。
在另一實施例中，負電極活性材料包含鋁、錫或矽或其合金之纖維。個別纖維可具有約5 nm至約10,000 nm之直徑(厚度尺寸)及一般對應於負電極活性材料之厚度的長度。矽之纖維(奈米線)可例如藉由化學氣相沈積或此項技術中已知之其他技術，諸如氣相液體固體(VLS)生長及固體液體固體(SLS)生長形成。另外，負電極活性材料一般將具有至少約0.1但小於0.8之孔隙率分率且具有約1至約200微米之厚度。舉例而言，在一個實施例中，負電極活性材料包含矽奈米線，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙率分率。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極活性材料包含矽奈米線，具有約10至約80微米之厚度，且具有約0.15至約0.7之孔隙率分率。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，負電極活性材料包含矽奈米線，具有約20至約50微米之厚度，且具有約0.25至約0.6之孔隙率分率。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極活性材料包含矽合金(諸如鎳矽化物)之奈米線，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙率分率。
在一個實施例中，電極110群之每一部件具有底部、頂部及自其底部延伸至頂部且在大體上垂直於電極結構110及反電極結構112之交替序列進行之方向的方向上的縱向軸線(AE )。另外，電極110群之每一部件具有沿電極之縱向軸線(AE)量測的長度(LE )、在電極結構及反電極結構之交替序列進行之方向上量測的寬度(WE )，及在垂直於長度(LE )及寬度(WE )之量測方向中之每一者的方向上量測的高度(HE )。電極群之每一部件亦具有對應於電極在垂直於其縱向軸線之平面中之投影的側面之長度之總和的周長(PE )。
電極群之部件之長度(LE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極群之部件將通常具有在約5 mm至約500 mm範圍內的長度(LE )。舉例而言，在一個此類實施例中，電極群之部件具有約10 mm至約250 mm的長度(LE )。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，電極群之部件具有約25 mm至約100 mm之長度(LE )。
電極群之部件之寬度(WE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極群之每一部件將通常具有在約0.01 mm至2.5 mm範圍內之寬度(WE )。舉例而言，在一個實施例中，電極群之每一部件的寬度(WE )將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極群之每一部件的寬度(WE )將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
電極群之部件之高度(HE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極群之部件將通常具有在約0.05 mm至約10 mm範圍內之高度(HE )。舉例而言，在一個實施例中，電極群之每一部件的高度(HE )將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極群之每一部件的高度(HE )將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。根據一個實施例，電極群之部件包括一或多個具有第一高度之第一電極部件及一或多個具有除第一高度以外之第二高度的第二電極部件。舉例而言，在一個實施例中，一或多個第一電極部件可具有經選擇以允許電極部件在豎直方向(Z軸)上接觸次級限制系統之一部分的高度。舉例而言，一或多個第一電極部件之高度可足以使第一電極部件沿豎直軸線在第一及第二次級生長限制158、160兩者之間延伸且接觸其兩者，諸如在第一電極部件或其次結構中的至少一者充當次級連接部件166時。此外，根據一個實施例，一或多個第二電極部件可具有低於一或多個第一電極部件之高度，使得例如一或多個第二電極部件並未完全延伸以接觸第一及第二次級生長限制158、160兩者。在又一實施例中，一或多個第一電極部件及一或多個第二電極部件之不同高度可經選擇以適應電極總成106之預定形狀，諸如沿縱向及/或橫向軸線中之一或多者具有不同高度之電極總成形狀，及/或以提供蓄電池組之預定效能特性。
電極群之部件之周長(PE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，電極群之部件將通常具有在約0.025 mm至約25 mm範圍內之周長(PE )。舉例而言，在一個實施例中，電極群之每一部件之周長(PE )將在約0.1 mm至約15 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，電極群之每一部件的周長(PE )將在約0.5 mm至約10 mm範圍內。
一般而言，電極群之部件具有實質上大於其寬度(WE )及其高度(HE )中之每一者之長度(LE )。舉例而言，在一個實施例中，對於電極群之每一部件，LE 與WE 及HE 中之每一者的比率分別為至少5:1 (亦即，LE 與WE 的比率分別為至少5:1，且LE 與HE 的比率分別為至少5:1)。擧其他實例而言，在一個實施例中，LE 與WE 及HE 中之每一者的比率為至少10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，LE 與WE 及HE 中之每一者的比率為至少15:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於電極群之每一部件，LE 與WE 及HE 中之每一者的比率為至少20:1。
另外，通常較佳地，電極群的部件具有實質上大於其周長(PE )之長度(LE )；舉例而言，在一個實施例中，對於電極群之每一部件，LE 與PE 的比率分別為至少1.25:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於電極群之每一部件，LE 與PE 的比率分別為至少2.5:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於電極群之每一部件，LE 與PE 的比率分別為至少3.75:1。
在一個實施例中，電極群之部件之高度(HE )與寬度(WE )的比率分別為至少0.4:1。舉例而言，在一個實施例中，對於電極群之每一部件，HE 與WE 之比率將分別為至少2:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，HE 與WE 的比率將分別為至少10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，HE 與WE 的比率將分別為至少20:1。然而，通常，HE 與WE 的比率一般將分別低於1,000:1。舉例而言，在一個實施例中，HE 與WE 的比率將分別低於500:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，HE 與WE 的比率將分別低於100:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，HE 與WE 的比率將分別低於10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於電極群之每一部件，HE 與WE 的比率將分別在約2:1至約100:1範圍內。
反電極群之每一部件具有底部、頂部及自其底部延伸至頂部且在大體上垂直於電極結構及反電極結構之交替序列進行之方向的方向上的縱向軸線(ACE )。另外，反電極群之每一部件具有沿電極之縱向軸線(ACE )量測的長度(LCE )、在電極結構及反電極結構之交替序列進行之方向上量測的寬度(WCE )，及在垂直於長度(LCE )及寬度(WCE )之量測方向中之每一者的方向上量測的高度(HCE )。反電極群之每一部件亦具有對應於反電極在垂直於其縱向軸線之平面中之投影的側面之長度之總和的周長(PCE )。
反電極群之部件之長度(LCE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極群之每一部件將通常具有在約5 mm至約500 mm範圍內的長度(LCE )。舉例而言，在一個此類實施例中，反電極群之每一部件具有約10 mm至約250 mm之長度(LCE )。擧其他實例而言，在一個此類實施例中，反電極群之每一部件具有約25 mm至約100 mm之長度(LCE )。
反電極群之部件之寬度(WCE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極群之部件將通常具有在約0.01 mm至2.5 mm範圍內之寬度(WCE )。舉例而言，在一個實施例中，反電極群之每一部件之寬度(WCE )將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極群之每一部件之寬度(WCE )將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
反電極群之部件之高度(HCE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極群之部件將通常具有在約0.05 mm至約10 mm範圍內之高度(HCE )。舉例而言，在一個實施例中，反電極群之每一部件之高度(HCE) 將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極群之每一部件之高度(HCE )將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。根據一個實施例，反電極群之部件包括一或多個具有第一高度之第一反電極部件及一或多個具有除第一高度以外之第二高度之第二反電極部件。舉例而言，在一個實施例中，一或多個第一反電極部件可具有經選擇以允許反電極部件在豎直方向(Z軸)上接觸次級限制系統之一部分的高度。舉例而言，一或多個第一反電極部件之高度可足以使第一反電極部件沿豎直軸線在第一及第二次級生長限制158、160兩者之間延伸且接觸其兩者，諸如在第一反電極部件或其次結構中的至少一者充當次級連接部件166時。此外，根據一個實施例，一或多個第二反電極部件可具有低於一或多個第一反電極部件之高度，使得例如一或多個第二反電極部件並未完全延伸以接觸第一及第二次級生長限制158、160兩者。在又一實施例中，一或多個第一反電極部件及一或多個第二反電極部件之不同高度可經選擇以適應電極總成106之預定形狀，諸如沿縱向及/或橫向軸線中之一或多者具有不同高度之電極總成形狀，及/或以提供蓄電池組之預定效能特性。
反電極群之部件之周長(PCE )將視能量儲存器件及其預期用途而變化。然而，一般而言，反電極群之部件將通常具有在約0.025 mm至約25 mm範圍內之周長(PCE )。舉例而言，在一個實施例中，反電極群之每一部件之周長(PCE )將在約0.1 mm至約15 mm範圍內。擧其他實例而言，在一個實施例中，反電極群之每一部件之周長(PCE )將在約0.5 mm至約10 mm範圍內。
一般而言，反電極群之每一部件具有實質上大於寬度(WCE )且實質上大於其高度(HCE )之長度(LCE )。舉例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，LCE 與WCE 及HCE 中之每一者的比率分別為至少5:1 (亦即，LCE 與WCE 的比率分別為至少5:1，且LCE 與HCE 的比率為分別至少5:1)。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，LCE 與WCE 及HCE 中之每一者的比率為至少10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，LCE 與WCE 及HCE 中之每一者的比率為至少15:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，LCE 與WCE 及HCE 中之每一者的比率為至少20:1。
另外，通常較佳地，反電極群之部件具有實質上大於其周長(PCE )之長度(LCE )；舉例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，LCE 與PCE 的比率分別為至少1.25:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，LCE 與PCE 的比率分別為至少2.5:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，LCE 與PCE 的比率分別為至少3.75:1。
在一個實施例中，反電極群之部件之高度(HCE )與寬度(WCE )的比率分別為至少0.4:1。舉例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，HCE 與WCE 的比率將分別為至少2:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，HCE 與WCE 的比率將分別為至少10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，HCE 與WCE 的比率將分別為至少20:1。然而，通常，對於電極群之每一部件，HCE 與WCE 的比率一般將分別低於1,000:1。舉例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，HCE 與WCE 的比率將分別低於500:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，HCE 與WCE 的比率將分別低於100:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，HCE 與WCE 的比率將分別低於10:1。擧其他實例而言，在一個實施例中，對於反電極群之每一部件，HCE 與WCE 的比率將分別在約2:1至約100:1範圍內。
在一個實施例中，負電極群之各部件所包含之負電極電流導體層136具有長度LNC ，其至少為包含此類負電極集電器之部件之長度LNE 的50%。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極群之各部件所包含之負電極電流導體層136具有長度LNC ，其至少為包含此類負電極集電器之部件之長度LNE 的60%。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極群之各部件所包含之負電極電流導體層136具有長度LNC ，其至少為包含此類負電極集電器之部件之長度LNE 的70%。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極群之各部件所包含之負電極電流導體層136具有長度LNC ，其至少為包含此類負電極集電器之部件之長度LNE 的80%。擧其他實例而言，在一個實施例中，負電極群之各部件所包含之負電極電流導體136具有長度LNC ，其至少為包含此類負電極集電器之部件之長度LNE 的90%。
在一個實施例中，正電極群之各部件所包含之正電極電流導體140具有長度LPC ，其至少為包含此類正電極集電器之部件之長度LPE 的50%。擧其他實例而言，在一個實施例中，正電極群之各部件所包含之正電極電流導體140具有長度LPC ，其至少為包含此類正電極集電器之部件之長度LPE 的60%。擧其他實例而言，在一個實施例中，正電極群之各部件所包含之正電極電流導體140具有長度LPC ，其至少為包含此類正電極集電器之部件之長度LPE 的70%。擧其他實例而言，在一個實施例中，正電極群之各部件所包含之正電極電流導體140具有長度LPC ，其至少為包含此類正電極集電器之部件之長度LPE 的80%。擧其他實例而言，在一個實施例中，正電極群之各部件所包含之正電極電流導體140具有長度LPC ，其至少為包含此類正電極集電器之部件之長度LPE 的90%。
在某些實施例中，因位於負電極活性材料層與隔板之間，負電極集電器136可藉由在負電極活性材料層之表面上分佈來自負電極集電器之電流來促進更均勻之載體離子傳送。此轉而可促進載體離子更均勻的嵌入及離開且從而在循環期間減少負電極活性材料中之應力；由於負電極集電器136將電流分佈至面向隔板之負電極活性材料層之表面，在載體離子濃度最大之情況下，負電極活性材料層對載體離子之反應性將最大。在又一實施例中，負電極集電器136及負電極活性材料層之位置可為反向的，如例如圖1B中所示。
根據一個實施例，正電極之各部件具有可例如安置在正電極主結構與正電極活性材料層之間的正電極集電器140。此外，負電極集電器136及正電極電極集電器140中之一或多者可包含金屬，諸如鋁、碳、鉻、金、鎳、NiP、鈀、鉑、銠、釕、矽與鎳之合金、鈦，或其組合(參見A. H. Whitehead及M. Schreiber, Journal of the Electrochemical Society, 152(11) A2105-A2113 (2005)之「Current collectors for positive electrodes of lithium-based batteries」)。擧其他實例而言，在一個實施例中，正電極集電器140包含金或其合金，諸如矽化金。擧其他實例而言，在一個實施例中，正電極集電器140包含鎳或其合金，諸如矽化鎳。在又一實施例中，正電極集電器140可安置在鄰近正電極活性材料層136之間，如例如圖1B中所示。
在一替代性實施例中，正電極集電器層及正電極活性材料層之位置可為反向的，例如使得正電極集電器層位於隔板層與正電極活性材料層之間。在此類實施例中，用於緊鄰正電極活性材料層之正電極集電器140包含具有如結合負電極集電器層所描述之組合物及構造的離子可滲透導體；亦即，正電極集電器層包含為離子及電傳導性之離子可滲透導體材料層。在此實施例中，正電極集電器層具有有助於載體離子在正電極集電器層之一個側面上之緊鄰正電極活性材料層與電化學堆疊中之正電極集電器層之另一側上之緊鄰隔板層之間移動的厚度、電導率及載體離子之離子導電率。
電絕緣隔板層130可包圍且電學上隔離電極結構110群之各部件與反電極結構112群之各部件。電絕緣隔板層130將通常包括可由非水性電解質滲透之微孔隔板材料；舉例而言，在一個實施例中，微孔隔板材料包括具有至少50 Å，更典型地在約2,500 Å範圍內之直徑的細孔，及在約25%至約75%範圍內，更典型地在約35%至55%範圍內之孔隙率。另外，微孔隔板材料可由非水性電解質滲透以准許載體離子在電極及反電極群之鄰近部件之間傳導。在某些實施例中，舉例而言，且忽略微孔隔板材料之孔隙率，在充電或放電循環期間，電極結構110群之部件與用於離子交換之反電極結構112群之最近部件(亦即，「相鄰對」)之間的電絕緣隔板材料中至少70 vol%為微孔隔板材料；換言之，微孔隔板材料構成電極結構110群之部件與反電極112結構群之最近部件之間的電絕緣材料之至少70 vol%。擧其他實例而言，在一個實施例中，且忽略微孔隔板材料之孔隙率，微孔隔板材料構成分別電極結構110群之部件的相鄰對與反電極結構112群之部件之間的電絕緣隔板材料層之至少75 vol%。擧其他實例而言，在一個實施例中，且忽略微孔隔板材料之孔隙率，微孔隔板材料構成分別電極結構110群之部件的相鄰對與反電極結構112群之部件之間的電絕緣隔板材料層之至少80 vol%。擧其他實例而言，在一個實施例中，且忽略微孔隔板材料之孔隙率，微孔隔板材料構成分別電極結構110群之部件的相鄰對與反電極結構112群之部件之間的電絕緣隔板材料層之至少85 vol%。擧其他實例而言，在一個實施例中，且忽略微孔隔板材料之孔隙率，微孔隔板材料構成分別電極結構110群之部件的相鄰對與反電極結構112群之部件之間的電絕緣隔板材料層之至少90 vol%。擧其他實例而言，在一個實施例中，且忽略微孔隔板材料之孔隙率，微孔隔板材料構成分別電極結構110群之部件的相鄰對與反電極結構112群之部件之間的電絕緣隔板材料層之至少95 vol%。擧其他實例而言，在一個實施例中，且忽略微孔隔板材料之孔隙率，微孔隔板材料構成分別電極結構110群之部件的相鄰對與反電極結構112群之部件之間的電絕緣隔板材料層之至少99 vol%。
在一個實施例中，微孔隔板材料包含顆粒材料及黏結劑，且具有至少約20 vol.%之孔隙率(空隙分率)。微孔隔板材料之細孔將具有至少50 Å之直徑且將典型地處於約250至2,500 Å範圍內。微孔隔板材料將典型地具有小於約75%之孔隙率。在一個實施例中，微孔隔板材料具有至少約25 vol%之孔隙率(空隙分率)。在一個實施例中，微孔隔板材料將具有約35%至55%之孔隙率。
微孔隔板材料之黏結劑可選自廣泛範圍的無機或聚合材料。舉例而言，在一個實施例中，黏結劑為選自由以下各者組成之群的有機材料：矽酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽、鋁矽酸鹽，及氫氧化物，諸如氫氧化鎂、氫氧化鈣等。舉例而言，在一個實施例中，黏結劑為衍生自含有偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯及其類似者之單體之氟聚合物。在另一實施例中，黏結劑為具有不同分子量及密度範圍中之任一者之聚烯烴，諸如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯。在另一實施例中，黏結劑選自由以下各者組成之群：乙烯-二烯-丙烯三元共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚縮醛及聚乙二醇二丙烯酸酯。在另一實施例中，黏結劑選自由以下各者組成的群組：甲基纖維素、羧甲基纖維素、苯乙烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、聚丙烯醯胺、聚乙烯醚、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯聚丙烯腈及聚氧化乙烯。在另一實施例中，黏結劑選自由以下各者組成之群：丙烯酸酯、苯乙烯、環氧樹脂及聚矽氧。其他適合的黏結劑可選自聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚氧化乙烯、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰基乙基普魯蘭、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纖維素、氰基乙基蔗糖、普魯蘭、羧甲基纖維素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚醯亞胺，或其混合物。在又一實施例中，黏結劑可選自以下中的任一者：聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氧化乙烯、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰基乙基普魯蘭、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纖維素、氰基乙基蔗糖、普魯蘭、羧基甲基纖維素、丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物、聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚縮醛、聚醯胺、聚醚醚酮、聚醚碸、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯萘，及/或其組合。在另一實施例中，黏結劑為前述聚合物中之兩者或更多者之共聚物或摻合物。
微孔隔板材料所包含之顆粒材料亦可選自廣泛範圍的材料。一般而言，此類材料在操作溫度下具有相對較低電子及離子導電率且並不在接觸微孔隔板材料之電池組電極或集電器之操作電壓下腐蝕。舉例而言，在一個實施例中，顆粒材料具有小於1×10-4 S/cm之載體離子(例如，鋰)之導電率。擧其他實例而言，在一個實施例中，顆粒材料具有小於1×10-5 S/cm之載體離子之導電率。擧其他實例而言，在一個實施例中，顆粒材料具有小於1×10-6 S/cm之載體離子之導電率。例示性顆粒材料包括顆粒聚乙烯、聚丙烯、TiO2 -聚合物複合材料、二氧化矽氣凝膠、煙霧狀二氧化矽、矽膠、二氧化矽水凝膠、二氧化矽乾凝膠、二氧化矽溶膠、膠態二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、高嶺土、滑石、矽藻土、矽酸鈣、矽酸鋁、碳酸鈣、碳酸鎂，或其組合。舉例而言，在一個實施例中，顆粒材料包含顆粒氧化物或氮化物，諸如TiO2 、SiO2 、Al2 O3 、GeO2 、B2 O3 、Bi2 O3 、BaO、ZnO、ZrO2 、BN、Si3 N4 、Ge3 N4 。參見例如P. Arora及J. Zhang，「Battery Separators」，Chemical Reviews 2004，104, 4419-4462。其他適合的顆粒可包含BaTiO3 、Pb(Zr,Ti)O3 (PZT)、Pb1-x Lax Zr1-y Tiy O3 (PLZT)、PB(Mg3 Nb2/3 )O3 -PbTiO3 (PMN-PT)、氧化鉿(HfO2 )、SrTiO3 、SnO2 、CeO2 、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2 、Y2 O3 、Al2 O3 、TiO2 、SiC，或其混合物。在一個實施例中，顆粒材料將具有約20 nm至2微米，更典型地200 nm至1.5微米之平均粒度。在一個實施例中，顆粒材料將具有約500 nm至1微米之平均粒度。
在一替代實施例中，微孔隔板材料所包含之顆粒材料可能受諸如燒結、黏結、固化等技術束縛，同時維持電解質進入所需之空隙分率以提供電池組功能之離子導電率。
微孔隔板材料可例如藉由顆粒隔板材料之電泳沈積沈積，其中藉由諸如靜電引力或凡得瓦爾力之表面能、顆粒隔板材料之漿料沈積(包括旋轉或噴霧塗佈)、網板印刷、浸漬塗佈及靜電噴霧沈積來使粒子聚結。黏結劑可包括於沈積製程中；舉例而言，顆粒材料可與溶劑蒸發後沈澱之溶解黏結劑一起漿料沈積，在溶解黏結劑材料存在下電泳沈積，或與黏結劑及絕緣粒子等一起共電泳沈積。替代地或另外，黏結劑可在粒子沈積於電極結構之中或之上後添加；舉例而言，顆粒材料可分散於有機黏結劑溶液中且浸漬塗佈或噴射塗佈，繼而使黏結劑材料乾燥、熔融或交聯以提供黏著強度。
在組裝的能量儲存器件中，微孔隔板材料由適用作蓄電池組電解質之非水性電解質滲透。通常，非水性電解質包含鋰鹽及/或溶解於有機溶劑及/或溶劑混合物中之鹽的混合物。例示性鋰鹽包括無機鋰鹽，諸如LiClO4 、LiBF4 、LiPF6 、LiAsF6 、LiCl及LiBr；及有機鋰鹽，諸如LiB(C6 H5 )4 、LiN(SO2 CF3 )2 、LiN(SO2 CF3 )3 、LiNSO2 CF3 、LiNSO2 CF5 、LiNSO2 C4 F9 、LiNSO2 C5 F11 、LiNSO2 C6 F13 及LiNSO2 C7 F15 。作為又一實例，電解質可包含溶解於其中之鈉離子，例如NaClO4 、NaPF6 、NaBF4 、NaCF3 SO3 、NaN(CF3 SO2 )2 、NaN(C2 F5 SO2 )2 、NaC(CF3 SO2 )3 中的任何一或多者。可類似地提供鎂及/或鉀鹽。舉例而言，可提供鎂鹽，諸如氯化鎂(MgCl2 )、溴化鎂(MgBr2 )或碘化鎂(MgI2 )，及/或以及可為選自由以下各者組成的群組的至少一個的鎂鹽：過氯酸鎂(Mg(ClO4 )2 )、硝酸鎂(Mg(NO3 )2 )、硫酸鎂(MgSO4 )、四氟硼酸鎂(Mg(BF4 )2 )、四苯基硼酸鎂(Mg(B(C6 H5 )4 )2 、六氟磷酸鎂(Mg(PF6 )2 )、六氟砷鎂(Mg(AsF6 )2 )、全氟烷基磺酸鎂((Mg(Rf1 SO3 )2 )，其中Rf1 為全氟烷基)、全氟烷基磺醯亞胺基鎂(Mg((Rf2 SO2 )2 N)2 ，其中Rf2 為全氟烷基)，及六烷基二矽疊氮化鎂((Mg(HRDS)2 )，其中R為烷基)。使鋰鹽溶解之例示性有機溶劑包括環酯、鏈酯、環醚及鏈醚。環酯之特定實例包括碳酸丙烯酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丁酯、γ-丁內酯、伸乙烯基碳酸鹽、2-甲基-γ-丁內酯、乙醯基-γ-丁內酯，及γ-戊內酯。鏈酯之特定實例包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙酯、碳酸甲基丁酯、碳酸甲基丙酯、碳酸乙基丁酯、碳酸乙基丙酯、碳酸丁基丙酯、丙酸烷基酯、丙二酸二烷基酯，及乙酸烷基酯。環醚之特定實例包括四氫呋喃、烷基四氫呋喃、二烷基四氫呋喃、烷氧基四氫呋喃、二烷氧基四氫呋喃、1,3-二氧雜環戊烷、烷基-1,3-二氧雜環戊烷，及1,4-二氧雜環戊烷。鏈醚之特定實例包括1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、二乙醚、乙二醇二烷基醚、二乙二醇二烷基醚、三乙二醇二烷基醚，及四乙二醇二烷基醚。
在又一實施例中，蓄電池組102可包含電解質，其可為有機液體電解質、無機液體電解質、固體聚合物電解質、凝膠聚合物電解質、無機固體電解質、熔融型無機電解質或其類似物中之任一者。在電解質為固體電解質之又一實施例中，固體電解質自身可能夠提供電極之間的絕緣且使載體離子自其穿過，使得可能不需要單獨隔板層。亦即，在某些實施例中，固體電解質可代替本文實施例中所述之隔板130。在一個實施例中，固體聚合物電解質可包含由聚氧化乙烯(PEO)-基、聚乙酸乙烯酯(PVA)-基、聚乙二亞胺(PEI)-基、聚偏二氟乙烯(PVDF)-基、聚丙烯腈(PAN)-基、LiPON及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-基聚合物或其共聚物形成之聚合物中的任一者。在另一實施例中，可提供硫化物-基固體電解質，諸如包含鋰及/或磷中的至少一者之硫化物-基固體電解質，諸如Li2 S及P2 S5 中的至少一者，及/或其他硫化物，諸如SiS2 、GeS2 、Li3 PS4 、Li4 P2 S7 、Li4 SiS4 、Li2 S-P2 S5 及50Li4 SiO4 .50Li3 BO3 及/或B2 S3 。固體電解質之又其他實施例可包括鋰(Li)之氮化物、鹵化物及硫酸鹽，諸如Li3 N、LiI、Li5 NI2 、Li3 N-LiI-LiOH、LiSiO4 、LiSiO4 -LiI-LiOH、Li2 SiS3 、Li4 SiO4 、Li4 SiO4 -LiI-LiOH及Li3 PO4 -Li2 S-SiS2 。
此外，根據一個實施例，包括微孔隔板130及其他電極110及/或反電極112結構之蓄電池組102之組件包含允許組件起作用(即使在蓄電池組102之充電及放電期間發生電極活性材料132之膨脹的情況下)之組態及組合物。亦即，組件可結構化以使得歸因於電極活性材料132在其充電/放電期間之膨脹之組件故障在可接受的限值內。
電極限制參數
根據一個實施例，電極限制組108之設計取決於包括以下各者之參數：(i)歸因於電極活性材料層132之膨脹在電極限制組108之組件上施加的力；及(ii)抵消由電極活性材料層132之膨脹施加之力所需的電極限制組108之強度。舉例而言，根據一個實施例，藉由電極活性材料之膨脹在系統上施加之力取決於沿特定方向之橫截面電極面積。舉例而言，所施加之力在縱向方向上將與電極之長度(LE )乘以電極之高度(HE )成比例；在豎直方向上，力將與電極之長度(LE )乘以電極之寬度(WE )成比例，且橫向方向上之力將與電極之寬度(WE )乘以電極之高度(HE )成比例。
一級生長限制154、156之設計可取決於多個變數。一級生長限制154、156限制因電極活性材料層132在縱向方向上之膨脹所致的電極總成106之宏觀生長。在如圖8A中所示之實施例中，一級生長限制154、156與至少一個一級連接部件158(例如，第一及第二一級連接部件158及160)一致動作，以限制具有電極活性材料層132之電極結構110的生長。在限制生長中，至少一個連接部件158使一級生長限制154、156處於彼此拉伸，使得其施加壓縮力以抵消藉由電極活性材料層132之生長施加的力。根據一個實施例，當力施加於一級生長限制154、156上時，取決於一級連接部件158之拉伸強度，一級生長限制154、156可執行以下中的至少一者：(i)遠離彼此平移(在縱向方向上移動分開)；(ii)壓縮厚度；及(iii)沿縱向方向彎曲及/或偏斜以容納力。一級生長限制154、156遠離彼此平移之範圍可取決於一級連接部件158、160之設計。一級生長限制154、156可壓縮之量為一級生長限制材料性質，例如，形成一級生長限制154、156之材料之抗壓強度之函數。根據一個實施例，一級生長限制154、156可彎曲之量可取決於以下各者：(i)藉由電極結構110在縱向方向上之生長施加的力；(ii)一級生長限制154、156之彈性模數；(iii)豎直方向上一級連接部件158、160之間的距離；及(iv)一級生長限制154、156之厚度(寬度)。在一個實施例中，一級生長限制154、156之最大偏斜可在一級連接部件158、160之間的豎直方向上在生長限制154、156之中點處發生。偏斜隨沿豎直方向之一級連接部件158、160之間的距離的四次方增大，隨限制材料模數線性地減小，且隨一級生長限制厚度(寬度)之3次方減小。控管因一級生長限制154、156之彎曲所致之偏斜的等式可寫成：
δ= 60wL4 /Eh3
其中w=歸因於電極膨脹在一級生長限制154、156上施加之總分佈式負荷；L=沿豎直方向在一級連接部件158、160之間的距離；E=一級生長限制154、156之彈性模數，且h=一級生長限制154、156之厚度(寬度)。
在一個實施例中，歸因於電極活性材料132之膨脹的一級生長限制154、156上之應力可使用以下等式計算：
σ= 3wL2 /4h2
其中w=歸因於電極活性材料層132之膨脹在一級生長限制154、156上施加之總分佈式負荷；L=沿豎直方向在一級連接部件158、160之間的距離；且h=一級生長限制154、156之厚度(寬度)。在一個實施例中，一級生長限制154、156上之最高應力在一級生長限制154、156至一級連接部件158、160之附接點處。在一個實施例中，應力隨一級連接部件158、160之間的距離之平方增大，且隨一級生長限制154、156之厚度之平方減小。
影響一級連接部件設計之變數
多個變數可能影響至少一個一級連接部件158，諸如如圖8A中所描繪的實施例中所示之第一及第二一級連接部件158、160之設計。在一個實施例中，一級連接部件158、160可提供足以抵消可能另外導致一級生長限制154、156遠離彼此平移(移動分開)之力的抗力。在一個實施例中，控管一級連接部件158、160上之拉伸應力之等式可如下編寫：
σ=PL/2t
其中P=歸因於電極活性材料層132在一級生長限制上之膨脹所施加之壓力；L=沿豎直方向在一級連接部件158、160之間的距離，且t=連接部件158、160在豎直方向上之厚度。
影響次級生長限制設計之變數
多個變數可能影響第一及第二次級生長限制158、160之設計，如圖8B中所描繪的實施例中所示。在一個實施例中，影響次級生長限制158、160之設計的變數類似於影響一級生長限制154、156之設計的變數，但轉換成正交方向。舉例而言，在一個實施例中，控管因次級生長限制158、160之彎曲所致之偏斜的等式可寫成：
δ= 60wy4 /Et3
其中w=歸因於電極活性材料層132之膨脹在次級生長限制158、160上施加之總分佈式負荷；y=縱向方向上次級連接部件166 (諸如充當次級連接部件166之第一及第二一級生長限制154、156)之間的距離；E=次級生長限制158、160之彈性模數；且t=次級生長限制158、160之厚度。在另一實施例中，次級生長限制158、160上之應力可寫成：
σ= 3wy2 /4t2
其中w=歸因於電極活性材料層132之膨脹在次級生長限制158、160上施加之總分佈式負荷；y=沿縱向方向在次級連接部件154、156之間的距離；且t=次級生長限制158、160之厚度。
影響次級連接部件設計之變數
多個變數可能影響至少一個次級連接部件166，諸如如圖8B中所描繪的實施例中所示之第一及第二次級連接部件154、156之設計。在一個實施例中，次級連接部件154、156上之拉伸應力可類似於一級連接部件158、160之拉伸應力編寫如下：
σ=Py/2h,
其中P=歸因於電極活性材料層132在次級生長限制158、160上之膨脹所施加之壓力；y=沿縱向方向在連接部件154、156之間的距離，且h=次級連接部件154、156在縱向方向上之厚度。
在一個實施例中，用於次級生長限制158、160之至少一個連接部件166並不位於電極總成106之縱向末端117、119處，而實際上可內部地位於電極總成106內。舉例而言，反電極結構112之一部分可充當將次級生長限制158、160彼此連接之次級連接部件166。在其中至少一個次級連接部件166為內部部件且其中電極活性材料層132之膨脹在次級連接部件166之任一側上發生的此類情況下，內部次級連接部件166上之拉伸應力可計算如下：
σ=Py/h
其中P=歸因於電極活性材料在次級生長限制158、160之區上之膨脹所施加的壓力，該等區在內部第一及第二次級連接部件166(例如，在縱向方向上彼此分離之反電極結構112)之間；y=沿縱向方向在內部次級連接部件166之間的距離；且h=縱向方向上內部次級連接部件166之厚度。根據此實施例，內部次級連接部件166(例如，反電極結構112)之厚度的僅一半有助於限制因一側上電極活性材料所致之膨脹，其中內部次級連接部件166之厚度的另一半有助於限制因另一側上之電極活性材料所致之膨脹。
鋰離子蓄電池組
再次參考圖1B，在一個實施例中，提供包含含矽電極活性材料之鋰離子蓄電池組。鋰離子蓄電池組102能夠在充電與放電狀態之間循環，且蓄電池組包含電池組殼體104、電極總成106及包含電池組殼體內之鋰離子的載體離子，及電極限制組108。在實施例中，蓄電池組之電極總成具有對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面116及第二縱向末端表面118；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面142 (例如，如圖2A中所描繪)，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，其中最大長度LEA 及最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率為至少2:1 (例如，如圖2A中所描繪)。
根據一個實施例，電極總成106包含在平行於電極總成106內之縱向軸線之堆疊方向上堆疊的一系列層800，其中經堆疊系列層800包含負電極活性材料層群132、負電極集電器層群136、隔板材料層群130、正電極活性材料層群138，及正電極集電器層群140。根據實施例，負電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在負電極活性材料層132之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的負電極活性材料層132之斐瑞特直徑之長度LE ，及對應於如在豎直方向上在負電極活性材料層132之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的負電極活性材料層132之斐瑞特直徑的高度HE ，及對應於如在縱向方向上在負電極活性材料層132之第一與第二相對表面之間所量測的負電極活性材料層132之斐瑞特直徑的寬度WE ，其中LE 與HE 及WE 之比率為至少5:1。此外，正電極活性材料層群138之各部件具有對應於如在橫向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的正電極活性材料層138之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在豎直方向上在正電極活性材料層138之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的正電極活性材料層138之斐瑞特直徑的高度HC ，及對應於如在縱向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC ，其中LC 與HC 及WC 之比率為至少5:1。
在一個實施例中，為鋰離子蓄電池組提供之電極限制組108包含一級限制系統151及次級限制系統155。一級限制系統151包含第一及第二一級生長限制154、156及至少一個一級連接部件162，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在縱向方向上之生長。次級限制系統155包含在第二方向上分隔開且藉由經堆疊系列層800之部件連接之第一及第二次級生長限制158、160，其中在蓄電池組循環後該次級限制系統155至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與該縱向方向正交。舉例而言，參考圖1B，第一及第二次級生長限制158、160可藉由負電極集電器層群136之部件、正電極集電器層群140之部件、負電極活性材料層群132之部件、正電極活性材料層群138之部件、隔板層群130之部件或其任何組合中的任何一或多者彼此連接。參考圖1B及圖29A至圖29D，在一個實施例中，第一及第二次級生長限制158、160可經由負電極集電器層群136及/或正電極集電器層群140之部件中之一或多者連接。此外，根據一個實施例，一級限制系統在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力。
在又一實施例中，鋰離子蓄電池組102可包含相同單元電池504內之負電極活性材料層132與正電極材料層138之間的偏移，如本文中其他處所論述。舉例而言，在一個實施例中，電極總成106包含單元電池群504，其中各單元電池504包含電極集電器層群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極活性材料層群之第一部件、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分，及反電極活性材料層群之第一部件。電極活性材料層群之第一部件接近隔板層之第一側，且反電極材料層群之第一部件接近隔板層之相對第二側。隔板使電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件之間交換。
此外，在每一單元電池內，電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 ，反電極活性材料層之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP1 與CEVP1 之間的分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置。
此外，根據一個實施例，在每一單元電池內，電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對，電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 ，反電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於反電極活性材料層之長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP2 與CEVP2 之間的分離距離SZ2 之絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置。
根據又一實施例，在每一單元電池內，電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第一橫向末端表面曲線ETP1 ，反電極之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 ，其中對於反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP1 與CETP1 之間的分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置。此外，電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對，電極活性材料層之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 ，反電極之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 ，其中對於反電極活性材料層之高度Hc 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP2 與CETP2 之間的分離距離SX2 之絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。
在又一實施例中，鋰離子蓄電池組102可為根據本文中描述之任何製造方法製造的鋰離子蓄電池組，諸如藉由其中負電極及/或正電極片材之弱化區及/或子單元提供為製造程序之一部分的製造方法。因此，在某些實施例中，經堆疊系列層800包含具有在橫向方向上彼此間隔開之相對末端表面的層，其中歸因於材料層在相對末端表面處之延伸及窄化，該等層之複數個相對末端表面展現以橫向方向定向之塑性變形及斷裂。舉例而言，參考圖55，在一個實施例中，負及/或正電極集電器層136、140中之一或多者包含具有一區705之相對末端表面978a、978b、982a、982b，該區由於接近於區705之弱化區處的分離呈現塑性變形及斷裂。
在一個實施例中，鋰離子蓄電池組包含負電極活性材料層群之部件，該等部件包含具有至少60 wt%負電極活性材料、低於20 wt%導電助劑之顆粒材料及黏結劑材料。在一個實施例中，負電極活性材料層群之部件包含具有至少80 wt%負電極活性材料之顆粒材料。在另一實施例中，負電極活性材料層群之部件包含具有至少90 wt%負電極活性材料之顆粒材料。在又一實施例中，負電極活性材料層群之部件包含具有至少95 wt%負電極活性材料之顆粒材料。此外，在一個實施例中，負電極活性材料層群之部件包含低於10 wt%導電助劑，及至少1 wt%導電助劑。在一個實施例中，電極活性材料包含含矽材料，其包含矽、氧化矽及其混合物中的至少一者。舉例而言，在一個實施例中，電極活性材料層包含含矽顆粒電極活性材料之壓塊。在另一實施例中，負電極活性材料層群之部件包含導電助劑，其包含銅、鎳及碳中的至少一者。在另一實施例中，正電極活性材料層群之部件包含正電極活性材料，其包含含有鋰的過渡金屬氧化物材料以及鈷及鎳中之至少一者。
在一個實施例中，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由經堆疊系列層800之部件彼此連接，該等部件包含負電極集電器層群136之部件，如例如圖1B至圖1D及圖29A至圖29D中所展示。舉例而言，參考圖1B，在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制可藉由經堆疊系列層800之部件彼此連接，該等部件包含負電極集電器層群136之部件，且其中負電極集電器層136形成用於電極結構110之其所屬部分之負電極主結構層。亦即，負電極集電器層群136之部件可形成電極結構110之主結構，其中至少一個負電極活性材料層132安置在其表面上，且甚至可形成電極結構110之核心，其中電極活性材料層132安置在其兩個相對表面上。
根據一個實施例，用於連接第一及第二次級限制158、160 (例如，充當連接部件166)之負電極集電器層群136之部件可包含具有用以抵抗過量壓縮之合適導電率及抗壓強度的材料，諸如銅及不鏽鋼中之一或多者，且在一個實施例中，負電極集電器層136由銅膜形成。負電極集電器之厚度亦可經選擇以提供用於總層之合適的傳導率以及抗壓強度，諸如至少2微米，但通常低於20微米，諸如6微米至18微米，及/或8微米至14微米之厚度。
在一個實施例中，負電極集電器層群之部件包含含銅層，且經堆疊系列層800包含處於堆疊順序之負電極集電器層群之部件，其中負電極活性材料層群之部件安置在負電極集電器層之相對側上。在又一實施例中，負電極活性材料層群之部件包含顆粒含矽材料之壓塊，且負電極活性材料層群之部件安置在形成負電極主結構之含銅負電極集電器之相對側上。此外，根據一個實施例，電極活性材料層群之部件包含至少2.5 mm，諸如至少3 mm之高度尺寸HE 。
根據又一實施例，鋰離子蓄電池組包含在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制，該第一及第二次級生長限制藉由包含正電極集電器層群140之部件的經堆疊系列層800之部件彼此連接。類似於以上負電極集電器，正電極集電器之材料及性質可經選擇以提供合適傳導率同時亦賦予足夠抗壓強度以抵抗過量壓縮。在一個實施例中，正電極集電器層之部件包含鋁。正電極集電器之厚度可為至少2微米，但通常低於20微米，諸如6微米至18微米，及/或8微米至14微米。
根據又一實施例，鋰離子蓄電池組包含在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制，該第一及第二次級生長限制藉由包含負電極活性材料層群132之部件的經堆疊系列層800之部件彼此連接。在又一實施例中，第一及第二次級生長限制藉由包含正電極活性材料層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接。在又一實施例中，第一及第二次級生長限制藉由包含隔板材料層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接。亦即，除正電極集電器層群之至少一些部件，且甚至隔板材料層群之至少一些部件或構成經堆疊系列層800之層的某一其他組合以外，第一及第二次級生長限制可經由負電極集電器層群之部件彼此連接。
在某些實施例中，如上文所論述，含有電極總成106之電池組殼體104可為氣密密封式的。此外，電極限制組之至少一部分且甚至全部可在氣密密封式殼體內，諸如一級及次級限制系統中之一或多者或至少其一部分。根據又一實施例，蓄電池組可進一步包含如上文所論述用以在第三方向，諸如X方向上進行限制之三級限制系統，三級限制系統之至少一部分或甚至全部亦可提供於密封殼體內。
根據一個實施例，鋰離子蓄電池組包含能夠如上文已論述將生長限制在一定程度之限制組108。舉例而言，在一個實施例中，其中一級限制系統限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，其中蓄電池組之充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且蓄電池組之放電狀態小於蓄電池組之額定容量的25%。在另一實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。在又一實施例中，一級限制陣列將歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在縱向方向上之生長限制為小於20%。在另一實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。在另一實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。在另一實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。在又一實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。在另一實施例中，如任何前述主張中之蓄電池組，其中一次限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。在另一實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。在另一實施例中，一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得每次蓄電池組循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。此外，在一個實施例中，次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得在蓄電池組之重複循環後歷經20次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。在另一實施例中，次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。在又一實施例中，次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得每次蓄電池組循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
具有空隙空間之蓄電池組
在又一實施例中，蓄電池組102經提供具有一區，該區具有位於隔板材料層130與負電極層1300之間的空隙空間或空隙分率，其可例如為具有負電極活性材料層及負電極集電器層之多層。在某些實施例中，設置於隔板材料層130與負電極層1300之間的空隙空間及/或空隙分率可藉由提供膨脹負電極活性材料在蓄電池組充電之後可能生長之體積，諸如在初始充電程序執行為蓄電池組102之形成的一部分期間，便於製造具有限制組108之蓄電池組。在某些實施例中，空隙空間及/或空隙分率可減小在此類形成程序期間在限制組上施加之應變，以抑制限制組108中之結構的破裂及變形。
在一個實施例中，具有空隙空間及/或空隙分率之蓄電池組102可包含如本文中其他處所描述之結構，且尤其可包含殼體104、電極總成106、電池組殼體內之載體離子，及電極限制組108。電極總成106可包含在堆疊方向上堆疊以形成堆疊群之一系列堆疊層800，堆疊群包含負電極層群1300、正電極層群1302、隔板材料層群130。負電極層1300在某些實施例中可為多層，包括例如負電極集電器及負電極活性材料層，及/或可為僅單層負電極片材。類似地，正電極層1302在某些實施例中可為多層，包括例如正電極集電器及正電極活性材料層，及/或可為僅單層正電極片材。
參考圖58，在一個實施例中，電極總成106亦包含單元電池群504，其中每一單元電池504包含負電極層1300之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板材料層群130之部件，及正電極層1302之第一部件的單元電池部分，其中負電極層1300接近隔板材料層之第一側506a，且正電極層1302接近隔板材料層130之相對第二側506b，且隔板使負電極層1300與正電極層1302電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板材料層主要在負電極層之第一部件與正電極層之第一部件之間交換。
蓄電池組102亦可具有對應於本文中所描述之任一者的限制組108。舉例而言，蓄電池組102可包含一級限制系統151及次級限制系統155，其中一級限制系統151包含第一及第二一級生長限制154、156及至少一個一級連接部件162，第一及第二一級生長限制154、165在堆疊方向D上彼此分離，且至少一個一級連接部件162連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在堆疊方向上之生長。蓄電池組102可進一步包含次級限制系統，其包含在第二方向上分隔開且藉由包含負電極層1300之至少一部分的次級連接部件166連接之第一及第二次級生長限制158、160，其中次級限制系統166至少部分地限制電極總成106在第二方向上之生長，該第二方向與堆疊方向正交。如在本文中其他處描述之限制組108的實施例中，一次限制系統可在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力。在一個實施例中，負電極層1300包含安置在負電極集電器136之至少一個表面上的負電極集電器層136及負電極活性材料層132，其中負電極集電器層136連接第一及第二次級生長限制158、160。
參考圖58，在一個實施例中，單元電池群504之每一部件包含其中提供有空隙體積及/或空隙分率之電池體積1304。電池體積1304可由負電極層1300之中心線1202限定，該中心線可理解為位於與堆疊方向正交之平面中(亦即，在X-Z平面中)之參考平面，且其位於負電極層1300之中心處，例如在堆疊方向上平分負電極層1300。在一個實施例中，中心線與負電極集電器層一致，諸如藉由在X-Z平面中平分負電極集電器層。在某些實施例中，此電池體積1304內之空隙分率可經選擇為在愈接近隔板層130之電池體積1304之區中愈大，且在愈接近中心線1202之電池體積1304之區中愈小，使得空隙體積可在電池體積1304中經提供可容納負電極層1300之部分的膨脹。舉例而言，在一個實施例中，電池體積1304可包含鄰近面向負電極層1300之隔板表面506a的第一區1200a，及鄰近中心線1202之第二區1200b。鄰近隔板之第一區1200a可包含比鄰近中心線之第二區1200b更高的空隙分率，意謂空隙分率在關於負電極層1300更居中定位之第二區1200b中更小，且更接近隔板層130與負電極層1300之間的界面之電池體積1304之空隙分率更高。
在一個實施例中，電池體積1304包含鄰近隔板表面506a之第一區1200a，及鄰近中心線1202之第二區1200b，且其中第一區包含至少10%電池體積，且第二區亦包含至少10%電池體積。第一及第二區可為分離的非重疊區。亦即，第一區可構成對應於至少10%電池體積1304之區，該區鄰近於隔板表面506a，且第二區可構成對應於至少10%電池體積1304之區，該區鄰近於中心線1202。此外，在第一區1200a中，空隙分率可大於85%，而在空隙分率之第二區中，小於60%。舉例而言，空隙分率在用負電極層填充(例如，用負電極活性材料層及/或負電極集電器層填充)之電池體積之區域中可為高，且在其中任何空間及/或空隙已提供於負電極層1300與隔板130之間的界面處之任何區中可減小。因此，相反地，在某些實施例中，諸如負電極活性材料之材料的密度在自鄰近中心線1202之第二區至鄰近隔板130之第一區的方向上可減小(例如，與空隙分率之增大成比例)。在一個實施例中，第二區1202b中之空隙分率可小於55%，諸如小於50%，小於45%，小於40%，及/或甚至小於35%。在另一實施例中，第一區中之空隙分率可大於90%，諸如大於95%，大於98%，及/或甚至大於99%。
在一個實施例中，電池體積304進一步包含安置在第一區與第二區之間的第三區1202c，其可具有在第一及第二區之空隙分率之間的空隙分率。舉例而言，空隙分率在用負電極層填充(例如，用負電極活性材料層及/或負電極集電器層填充)之電池體積之區域中可為高，且在其中負電極層中可變得更多孔之任何區中減小，且在空間及/或空隙已提供於負電極層1300與隔板130之間的界面處的情況下進一步降低。在一個實施例中，如在任何給定區中所量測之單元電池304的空隙分率可自中心線1202在朝向隔板層130之方向上單調減小。
包含間隔物及/或空隙區之電極總成106可經由多個不同組態提供。舉例而言，參考圖58，負電極層1300與隔板130之間的界面處之較高空隙分率可經由設置於負電極層1300之表面上的一或多個突起1306提供，該等突起可在堆疊方向上朝向隔板層130延伸且用於在突起1306之間及負電極層1300與隔板層130之間提供空隙空間。舉例而言，當負電極層1300及隔板層130在經堆疊系列層800中堆疊在一起以形成電極總成106時，突起1306可接觸隔板層130之表面506a。在又一實施例中，突起1306可形成於隔板層130之表面506a上，且可在堆疊方向上朝向負電極層1300延伸。在另一實施例中，負電極層1300及隔板層130兩者可具有朝向彼此延伸之突起，以提供空隙空間。在一個實施例中，突起1306可由與負電極層1300相同之材料形成，且例如可由與負電極層1300之負電極活性材料相同之材料形成。在又一實施例中，突起可由與隔板層130相同之材料形成。在另一實施例中，突起可由犧牲材料形成，該犧牲材料可在形成後之一點移除處，例如藉由溶解犧牲材料。
在另一實施例中，突起1306可採取各種形狀及形式。舉例而言，參考圖59A至圖59E可見，具有不同突起分佈、形狀及組態之多個實施例安置在可為負電極層1300及隔板層130中之一或多者的層之表面1310上。在一個實施例中，如圖59A中所示，突起包含圍繞層1300、130之周邊1308，諸如圍繞電極活性材料層132之周邊，及/或圍繞隔板層130之周邊定位之一系列升高凸塊。藉由圍繞周邊1308提供突起及/或凸塊，在某些實施例中，結構可使空隙空間周圍之層穩定，使得隔板層及負電極材料層保持彼此間隔開，例如實質上無該等層至空隙空間中之彎曲或變形。在圖59B中所示之實施例中，突起包含圍繞層1300、130之周邊的升高脊。在移除包含該層之電極子單元900及/或隔板層子單元904的末端邊沿980a、980b、913a、913b處之子單元之部分之前，突起亦可視情況提供於其末端邊沿處。提供於末端邊沿中之突起可與形成於沿該層之其他點處的其他突起組合提供，或突起可僅在末端邊沿形成，使得其可在形成經堆疊系列層之後藉由移除弱化區處之子單元之部分而移除。
在另一實施例中，如圖59C中所示，複數個突起1306可包含跨越層1300、130之表面上的不同點，諸如跨越電極活性材料層132之表面或跨越隔板材料層之表面分佈的複數個行或其他凸起特徵.藉由跨越表面分佈突起，具有突起之層1300、130之彎曲及/或變形可經抑制，此係由於突起可能接觸鄰近層(亦即，在突起形成於負電極層1300上的情況下接觸隔板層130，且在突起形成於隔板層上的情況下接觸負電極層1300)以甚至在置放於堆疊系列中時在堆疊壓力下維持層之間的分離。圖59D及圖59E中示出其他實施例，其展示包含形成於層之表面上之一系列脊且跨越該層之一或多個尺寸，諸如跨越該層之高度及長度對角延伸之突起(59D)，及形成於該層之周邊1308周圍且延伸至末端邊沿980a、980b、913a、913b中的一系列十字形突起(59E)。
在其他實施例中，可提供可能夠在電極總成之電池體積1304中賦予空隙空間之其他組態，諸如藉由在負電極層1300及/或隔板層130中之一或多者中形成凹陷。亦即，凹陷可形成於層1300、130中之一或多者之表面1310中，且可經設定大小及組態以使得在單元電池504之層1300、130在經堆疊系列800中彼此鄰接堆疊時，在鄰近隔板層130之第一區中提供足夠高以滿足本文中描述之準則的空隙分率(例如，在鄰近隔板層130之包含10%電池體積304之區中至少85%的空隙分率)。在又一實施例中，可藉由向負電極層1300及隔板層130中之一或多者賦予足以產生空隙分率之表面粗糙度來提供第一區中之所要空隙分率。
在另一實施例中，藉由保留在單元電池504中之負電極層1300與隔板層130之間的間隙來提供鄰近隔板層130之第一區中之所要空隙分率。舉例而言，參考圖54，當形成經堆疊系列層時，間隔單元909a、909b可提供於電極子單元900及/或隔板層子單元904中之一或多者的末端邊沿，間隔單元間隔開且在電極子單元與隔板層子單元904之間形成間隙。弱化區處之子單元之末端部分的移除因此移除間隔單元909a、909b，留下子單元之間的間隙，該間隙可保留在經堆疊系列之單元電池504中。所得電極總成因此包含在鄰近隔板層130之第一區處在負電極層1300與隔板層130之間的間隙，其可在第一區中提供至少85%(例如，100%)的空隙分率。
在一個實施例中，包含間隔物/空隙區之蓄電池組可為處於預成型狀態之電池組，或換言之，尚未經歷形成程序之蓄電池組，在該形成程序中蓄電池組在其製造後之第一時間穿過充電循環。在另一實施例中，蓄電池組可處於成型後狀態，諸如在已經受涉及一或多個充電循環之初始成型程序之後，且可提供能夠容納蓄電池組中之負電極層1300在充電及放電循環期間之膨脹的空隙區。
根據又一實施例，可提供製造具有間隔物/空隙區之電極總成的方法，諸如製造具有電極總成106之蓄電池組102。此類製造方法可包含本文中其他處描述之程序及/或結構，且併入有導致電極總成106在第一及第二區中具有對應於本文中描述之空隙分率的空隙分率之步驟及/或結構。
在一個實施例中，一種用於製造電極總成之方法，其包含自負電極片材906移除負電極子單元群900，負電極片材包含負電極片材邊沿及在負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區908，至少一個負電極片材弱化區將負電極子單元群之邊界至少部分地限定在負電極片材內，負電極子單元群之每一部件之負電極子單元具有負電極子單元質心。方法進一步包含自隔板片材912移除隔板層子單元群904，隔板片材包含隔板片材邊沿及在隔板片材邊沿內部之至少一個隔板片材弱化區，至少一個隔板片材弱化區至少部分地限定隔板層子單元群之邊界，隔板層子單元群之每一部件具有相對表面。方法亦包含自正電極片材918移除正電極子單元群902，正電極片材包含正電極邊沿及在正電極片材邊沿內部之至少一個正電極片材弱化區，至少一個正電極片材弱化區將正電極子單元群之邊界至少部分地限定在正電極片材內，正電極子單元群之每一部件之正電極子單元具有正電極子單元質心。
方法之實施例可能進一步包含在堆疊方向上堆疊負電極子單元群、隔板層子單元群及正電極子單元群之部件以形成單元電池之堆疊群，堆疊群中之每一單元電池至少包含負電極子單元之單元電池部分、隔板層子單元群之堆疊部件的隔板層，及正電極子單元之單元電池部分。部件可經堆疊以使得負電極子單元及正電極子單元面向此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層的相對表面。如在上文所論述之實施例中，此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元的部分與正電極子單元的部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元與正電極子單元之間的載體離子交換。
此外，在一個實施例中，方法可進一步包含將電極限制組108附著至單元電池之堆疊群，電極限制組包含一級限制系統151及次級限制系統152。一級限制系統151可包含第一及第二生長限制154、156及至少一個一級連接部件162，該第一及第二一級生長限制在堆疊方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在堆疊方向上之生長。此外，次級限制系統155可包含在第二方向上分隔開且藉由包含負電極子單元900之至少部分(例如，負電極集電器)之次級連接部件166連接之第一及第二次級生長限制158、160，其中次級限制系統155至少部分地限制電極總成106在第二方向上之生長，該第二方向與堆疊方向正交。如在上文所論述之實施例中，一級限制系統亦可在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力。
製造方法之實施例可進一步包含針對單元電池群504之每一部件提供該單元電池504中之電池體積1304，該電池體積由負電極子單元900之中心線1202限定，該中心線包含位於與堆疊方向正交之平面中的參考平面，且藉由面向負電極子單元之隔板材料子單元904的表面限定，以及藉由由負電極子單元900之至少一部分彼此連接之第一及第二次級生長限制158、160限定。類似於上文蓄電池組之論述，在一個實施例中，中心線可與負電極子單元之負電極集電器層一致，諸如藉由在X-Z平面中平分負電極集電器層，如在圖58中。此外，製造方法可包含提供電池體積，該電池體積包含鄰近隔板子單元之表面的第一區1202a及鄰近中心線之第二區1202b，且其中第一區包含至少10%電池體積且具有大於85%之空隙分率，且第二區包含至少10%電池體積且具有小於60%之空隙分率。此外，第二區1202b中之空隙分率可小於55%，諸如小於50%，小於45%，小於40%，及/或甚至小於35%。在另一實施例中，第一區中之空隙分率可大於90%，諸如大於95%，大於98%，及/或甚至大於99%。
在一個實施例中，具有空隙分率之第一及第二區1200a、1200b可藉由一方法形成，該方法包含移除其上形成有突起1306之負電極子單元群900，例如如圖59A至圖59E中所示。負電極子單元900隨後可堆疊於單元電池之堆疊群中，使得突起1306安置在負電極子單元與隔板層子單元904之間。在又一實施例中，方法可包含移除在其末端邊沿處具有突起及/或間隔物909a、909b之負電極子單元群900，如例如圖54及圖59B及圖59D至圖59E中所示，且接著將負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之堆疊群中，使得突起安置在負電極子單元與隔板層子單元之間。在又一實施例中，方法可包含移除在其至少一個表面上及/或在其末端邊沿處具有突起之隔板子單元群，且將負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之堆疊群中，使得突起安置在負電極子單元與隔板層子單元之間。在又一實施例中，可自單獨間隔物片材移除間隔物子單元群909a、909b，隨後將間隔物子單元群之部件堆疊在單元電池之堆疊群中，使得間隔物子單元群之部件安置在負電極子單元與隔板層子單元之間。
此外，製造方法可包含提供具有第一及第二空隙分率之第一及第二區，該第一及第二區藉由提供已經組態以提供空隙分率之負電極子單元及/或隔板層子單元形成，如上文關於負電極層1300及隔板層所論述。舉例而言，在一個實施例中，提供包含形成於負電極子單元之與隔板層子單元相對之表面上之突起的負電極子單元群，該等突起用於將負電極子單元之表面與隔板層子單元之表面間隔開，如圖58及圖59A至圖59E中所示。在一個實施例中，突起可由與負電極子單元中之材料相同的材料形成，例如負電極活性材料。在另一實施例中，提供包含形成於隔板層子單元之與負電極子單元相對之表面上之突起的隔板層子單元群，該等突起用於將負電極子單元之表面與隔板層子單元之表面間隔開。在一個實施例中，突起可由與隔板層子單元中之材料相同的材料形成，例如隔板材料。在又其他實施例中，負電極子單元及/或隔板層子單元中之一或多者可包含形成於其中之一或多個凹陷，該一或多個凹陷賦予所要空隙分率，及/或子單元中之一或多者的表面可經表面粗糙化。在另一實施例中，間隔物層可提供於負電極子單元與隔板層子單元之間，該間隔物層包含犧牲材料，且可在堆疊以形成堆疊群後自電極總成拆卸。
此外，雖然圖58說明其中間隙及/或較高空隙分率提供於隔板130與負電極層之間(諸如隔板與負電極活性材料層132之間)之界面附近之實施例，但空隙分率提高的間隙及/或區域亦可位於層之單元電池504及/或堆疊群之其他區域中。舉例而言，空隙分率提高的間隙及/或區域(例如，上文提及之第一區，具有至少85%空隙分率)可在正電極層與隔板之間(諸如隔板與正電極活性材料層138之間)的界面附近。在又一實施例中，空隙分率提高之間隙及/或區域(例如，上文提及之第一區，具有至少85%空隙分率)可在負電極活性材料層與負電極集電器136之間的界面附近。舉例而言，間隔物可設置於負電極活性材料層與負電極集電器層之間以在負電極活性材料層與負電極集電器層之間產生空隙分率提高之間隙及/或區域。間隔物可包含導電材料以便維持負電極集電器層與負電極活性材料層之間的電連接。安置在負電極集電器層與負電極活性材料層之間的間隔物亦可包含突起、表面粗糙度或賦予圍繞界面之區中的預期空隙分率之其他特徵，如上文關於隔板層與負電極層之間的界面之區域中之第一區所描述。在另一實施例中，空隙分率提高之間隙及/或區域(例如，上文提及之第一區，具有至少85%空隙分率)可在正電極活性材料層與正電極集電器136之間的界面附近。舉例而言，間隔物可設置於正電極活性材料層與正電極集電器層之間以在正電極活性材料層與正電極集電器層之間產生空隙分率提高之間隙及/或區域。間隔物可包含導電材料以便維持正電極集電器層與正電極活性材料層之間的電連接。安置在正電極集電器層與正電極活性材料層之間的間隔物亦可包含突起、表面粗糙度或賦予圍繞界面之區中的預期空隙分率之其他特徵，如上文關於隔板層與負電極層之間的界面之區域中之第一區所描述。在一個實施例中，間隔物包含本文中關於負電極活性材料、正電極活性材料、負電極集電器材料、正電極集電器材料及隔板材料描述之材料中的任何一或多者。雖然在某些實施例中，間隔物可包含與層之堆疊群中之其他結構(諸如負電極層、正電極層及/或隔板)分離的材料之層及/或部分，但在其他實施例中，間隔物可包含該等結構之一部分，諸如形成於負電極活性材料層、隔板層、負電極集電器、正電極活性材料層及正電極集電器之表面上的突起，以及形成於此等層上之能夠充當間隔物以如本文中所描述在預期區處提供間隙及/或提高的空隙分率的任何其他特徵。
在又一實施例中，空隙分率提高之間隙及/或區域(例如，上文提及之第一區，具有至少85%空隙分率)可安置在正電極集電器140及負電極集電器136中之一或多者內。舉例而言，正電極集電器140及負電極集電器136中之一或多者可分裂或分段，諸如沿X-Z平面(例如，分裂集電器之厚度)，諸如藉由以一半或某一其他分率分裂，且空隙分率提高之間隙及/或區域可安置於其間。在一個實施例中，空隙分率提高之間隙及/或區域可僅包含在集電器段之間的開放空間。在另一實施例中，間隔物可設置於集電器層之分裂部分之間以在集電器段之間產生空隙分率提高之間隙及/或區域。間隔物可包含上文所論述之彼等中的任一者，且可為電傳導性或電絕緣的。安置在集電器層區段之間的間隔物亦可包含突起、表面粗糙度或賦予預期空隙分率之其他特徵，如上文關於隔板層與負電極層之間的界面之區域中之第一區所描述。在一個實施例中，間隔物包含本文中關於負電極活性材料、正電極活性材料、負電極集電器材料、正電極集電器材料及隔板材料描述之材料中的任何一或多者。雖然在某些實施例中，間隔物可包含與集電器層分離的材料之層及/或部分，但在其他實施例中，間隔物可包含集電器層結構之一部分，諸如形成於集電器區段之表面上的突起，及/或形成於集電器區段上之能夠充當間隔物以如本文中所描述在預期區處提供間隙及/或提高的空隙分率的任何其他特徵。
此外，在又一實施例中，用於實現如本文中實施例中所描述之間隙及/或空隙分率的間隔物可包含一或多種與鄰近結構(例如，負電極活性材料、負電極集電器、正電極活性材料、正電極集電器、隔板)或與蓄電池組中之電解質及/或載體離子離子地、電性地及電化學相容(例如，並不腐蝕)的材料。此外，在結構(例如，負電極活性材料、負電極集電器、正電極活性材料、正電極集電器、隔板)自身經提供具有突起及/或其他特徵(例如表面粗糙度)的情況下，突起及/或其他特徵可類似地與鄰近結構、蓄電池組中之電解質及/或載體離子相容， 該等突起及/或其他特徵起間隔物作用以實現特定區(例如，隔板及負電極活性材料層之界面附近)中之間隙及/或提高的空隙分率。
在又一實施例中，間隙及/或空隙分率可為設置於複數個單元電池上方之累積間隙及/或空隙分率。舉例而言，在一個實施例中，給定群中之單個單元電池中之間隙及/或空隙分率可小於意欲用於複數個單元電池之整體間隙及/或空隙分率(或甚至可能為零)，但群中之其他單元電池可包含更大間隙及/或空隙分率以容納特定單元電池中之更小間隙及/或空隙分率。舉例而言，在一個實施例中，群中之每隔一個單元電池可包含為2x之間隙及/或空隙分率以容納實質上不具有間隙及/或空隙分率之其他單元電池，其中單元電池群上方之累積間隙意欲為N乘x (其中N為群中之單元電池的數目)。在另一實施例中，群中之每隔5個單元電池可包含為5x之間隙及/或空隙分率以容納實質上不具有間隙及/或空隙分率之其他單元電池，其中單元電池群上方之累積間隙意欲為N乘x (其中N為群中之單元電池的數目)。在又一實施例中，群中之每隔10個單元電池可包含為10x之間隙及/或空隙分率以容納實質上不具有間隙及/或空隙分率之其他單元電池，其中單元電池群上方之累積間隙意欲為N乘x (其中N為群中之單元電池的數目)。在另一實施例中，對於單元電池群上方之意欲為N乘x (其中N為群中之單元電池的數目)之累積間隙，群中之單元電池中的間隙及/或空隙分率可為意欲用於群之平均間隙及/或空隙空間(例如，(N乘x)/(群中之單元電池數目))的至少1%、至少5%、至少10%及/或至少15%，且可為意欲用於群之平均間隙及/或空隙空間(例如，(N乘x)/(群中之單元電池數目))的小於90%、小於80%、小於75%、小於50%、小於35%、小於20%、小於10%及/或小於5%。群中之單元電池的數目N可為例如至少2、5、8、10、15、20、25、30、40、50、75、80、80、100、150、200、300、500、800、1000或甚至更大，及/或單元電池之數目N可對應於蓄電池組中之單元電池的整體數目。
實例
本發明實例表明製造具有用於蓄電池組102之限制組108之電極總成106的方法。根據本發明之態樣的用於形成電極總成106及/或蓄電池組102之一種製程的特定實例提供於下文中。此等實例出於說明本發明之態樣之目的提供，且並不意欲為限制性的。
實例 1 ：具有噴射隔板之 LMO/Si
在此實例中，包含Si之電極活性材料層132塗佈在Cu箔之兩側上，該Cu箔提供為電極集電器136。供用於電極活性材料層132之合適之活性含Si材料的實例可包括Si、Si/C複合材料、Si/石墨共混物、SiOx、多孔Si，及金屬間Si合金。隔板材料噴塗於含Si電極活性材料層132之頂部上。將含Si電極活性材料層/Cu箔/隔板組合分割至預定長度及高度(例如，預定LE 及HE )，以形成電極結構110。此外，Cu箔之區可保持為暴露的(例如，未經含Si電極活性材料層132塗佈)，以提供可連接至電極母線600之橫向電極集電器末端。
此外，包含含鋰金屬氧化物(LMO)，諸如鋰鈷氧化物(LCO)、鋰鎳鈷鋁氧化物(NCA)、鋰鎳錳鈷氧化物(NMC)或其組合之反電極活性材料層138塗佈在Al箔之兩側上，該Al箔提供為反電極集電器140。隔板材料噴塗於含LMO反電極活性材料層138之頂部上。將含LMO反電極活性材料層/Al箔/隔板組合分割至預定長度及高度(例如，預定LE 及HE )，以形成反電極結構110。此外，Al箔之區可保持為暴露的(例如，未經含LMO反電極活性材料層138塗佈)，以提供可連接至反電極母線602之橫向反電極集電器末端。具有隔板層之陽極結構110及陰極結構112以交替方式堆疊以形成隔板/Si/Cu箔/Si/隔板/LMO/Al箔/LMO/隔板之重複結構。又，在最終堆疊結構中，反電極活性材料層138可經提供具有相對於電極活性材料層132之豎直及/或橫向偏移，如本文中已描述。
雖然堆疊，但電極集電器之橫向末端可藉由例如插入穿過母線中之孔隙及/或狹槽附接至電極母線。類似地，反電極集電器之橫向末端可藉由例如插入穿過反電極母線中之孔隙及/或狹槽附接至反電極母線。舉例而言，每一集電器及/或相對集電器末端可個別地插入單獨孔隙中，或多個末端可插入穿過相同孔隙。末端可藉由諸如焊接(例如，織物、雷射、超音波)之合適的附接方法附接至母線。
此外，分割限制材料(例如，玻璃纖維/環氧複合材料，或其他材料)以匹配堆疊電極總成106之XY尺寸，從而在電極總成之豎直末端處提供第一及第二次級生長限制。限制可提供有孔，以允許電解質自由流動至堆疊電極(例如，如圖6C及圖6D中展示之實施例中所描繪)。又，豎直限制可附接至電極及/或反電極結構110、112之預定數目個「主結構」，在此實例中可為形成電極及反電極集電器136、140之Cu及/或Al箔。第一及第二豎直限制可例如經由諸如環氧樹脂之黏著劑附接至預定數目個電極及/或反電極集電器136、140之豎直末端。
整個電極總成、限制、母線及突片延伸部可置放於外包裝材料，諸如金屬化層壓袋。袋經密封，其中母線末端突出穿過袋密封件中之一者。替代地，總成置放於罐中。母線延伸部附接至罐之正及負連接件。罐可藉由焊接或壓接方法密封。
在又一實施例中，在將該總成置放於袋中之前，能夠釋放Li之第三輔助電極置放於頂部限制系統之外部上。替代地，額外Li釋放電極亦置放於底部限制系統之外部上。輔助電極中的一者或兩者連接至突片。系統最初可藉由對電極與反電極進行充電而形成。在形成程序完成之後，可打開袋，可移除輔助電極，且再密封袋。
實例 2 ：具有噴射隔板之 LMO/ 石墨
在此實例中，包含石墨之電極活性材料層132塗佈在Cu箔之兩側上，該Cu箔提供為電極集電器136。隔板材料噴塗於含石墨電極活性材料層132之頂部上。將含石墨電極活性材料層/Cu箔/隔板組合分割至預定長度及高度(例如，預定LE 及HE )，以形成電極結構110。此外，Cu箔之區可保持為暴露的(例如，未經含石墨電極活性材料層132塗佈)，以提供可連接至電極母線600之橫向電極集電器末端。
此外，包含含鋰金屬氧化物(LMO)，諸如LCO、NCA、NMC之反電極活性材料層138塗佈於Al箔之兩側上，該Al箔提供為反電極集電器140。隔板材料噴塗於含LMO反電極活性材料層138之頂部上。將含LMO反電極活性材料層/Al箔/隔板組合分割至預定長度及高度(例如，預定LE 及HE )，以形成反電極結構110。此外，Al箔之區可保持為暴露的(例如，未經含LMO反電極活性材料層138塗佈)，以提供可連接至反電極母線602之橫向反電極集電器末端。具有隔板層之陽極結構110及陰極結構112以交替方式堆疊以形成隔板/石墨/Cu箔/Si/隔板/LMO/Al箔/LMO/隔板之重複結構。又，在最終堆疊結構中，反電極活性材料層138可經提供具有相對於電極活性材料層132之豎直及/或橫向偏移，如本文中已描述。
雖然堆疊，但電極集電器之橫向末端可藉由例如插入穿過母線中之孔隙及/或狹槽附接至電極母線。類似地，反電極集電器之橫向末端可藉由例如插入穿過反電極母線中之孔隙及/或狹槽附接至反電極母線。舉例而言，每一集電器及/或相對集電器末端可個別地插入單獨孔隙中，或多個末端可插入穿過相同孔隙。末端可藉由諸如焊接(例如，織物、雷射、超音波)之合適的附接方法附接至母線。
此外，分割限制材料(例如，玻璃纖維/環氧複合材料，或其他材料)以匹配堆疊電極總成106之XY尺寸，從而在電極總成之豎直末端處提供第一及第二次級生長限制。限制可提供有孔，以允許電解質自由流動至堆疊電極(例如，如圖6C及圖6D中展示之實施例中所描繪)。又，豎直限制可附接至電極及/或反電極結構110、112之預定數目個「主結構」，在此實例中可為形成電極及反電極集電器136、140之Cu及/或Al箔。第一及第二豎直限制可例如經由諸如環氧樹脂之黏著劑附接至預定數目個電極及/或反電極集電器136、140之豎直末端。
整個電極總成、限制、母線及突片延伸部可置放於外包裝材料，諸如金屬化層壓袋。袋經密封，其中母線末端突出穿過袋密封件中之一者。替代地，總成置放於罐中。母線延伸部附接至罐之正及負連接件。罐可藉由焊接或壓接方法密封。
此外，在一個實施例中，藉由上文所描述的方法中的任一者製造之兩個或多於兩個電極總成可堆疊在一起，其中其間之絕緣材料可形成限制系統之一部分。來自每一電極總成之母線600、602之突片可經聚集且附接，諸如藉由焊接，且堆疊電極總成可密封於外部容器，諸如袋或罐中。在又一實施例中，兩個或多於兩個電極總成可並排配置，且藉由焊接母線600、602之突片彼此附接(例如，串聯)，其中末端電極總成之最末突片保持自由以連接至外包裝。因此連接之總成可密封於外部容器，諸如袋或罐中。
實例 3 ： 塗有金屬之基板、獨立的隔板膜、具有絕緣基底材料之母線上的活性材料
在此實例中，除了使用金屬化聚醯亞胺代替實例1及/或2中描述之Cu及/或Al箔，執行如實例所描述之步驟。特定言之，可經由諸如無電極電鍍之方法用Cu塗佈聚醯亞胺膜(例如，針對電極集電器136)，且可經由諸如蒸鍍之方法用Al塗佈聚醯亞胺膜(例如，針對反電極集電器140)。剩餘方法步驟可如上文在實例1及/或2中執行。
儘管以下實施例提供以說明本發明之態樣，但實施例並不意欲為限制性的且亦可提供其他態樣及/或實施例。
實施例1.一種用於在充電狀態與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體及電極總成、載體離子，及在電池組殼體內之用於自該電極總成收集電流的電極及反電極母線，其中：
(a)電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，
(b)電極總成進一步包含電極結構群、電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的隔板群、反電極結構群、反電極集電器群，及單元電池群，其中
(i)電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以交替序列配置，
(ii)電極結構群之各部件包含電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑之長度LE ，及對應於如在豎直方向上在電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，及對應於如在縱向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE ，且反電極結構群之各部件包含反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在豎直方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，及對應於如在縱向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC
(iii)各單元電池包含電極集電器群之電極集電器之第一部件的單元電池部分、電極群之一個部件之第一電極活性材料層、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、反電極群之一個部件之第一反電極活性材料層，及反電極集電器群之反電極集電器之第一部件的單元電池部分，其中(aa)第一電極活性材料層接近隔板之第一側，且第一反電極材料層接近隔板之相對第二側，及(bb)隔板使第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層之間交換，(cc)電極集電器群之第一部件在橫向方向上至少部分地沿電極活性材料層之長度LE 延伸，且包含延伸經過各此類單元電池之反電極活性材料層之第一橫向末端表面的電極集電器末端，及(dd)反電極集電器在橫向方向上至少部分地沿反電極活性材料層之長度LC延伸，且包含在橫向方向上延伸經過各此類單元電池之電極活性材料層之第二橫向末端表面的反電極集電器末端，及
(c) (i)電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至電極集電器群且在電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向反電極活性材料層之第一橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，電極母線之導電區段關於電極集電器末端經配置，使得電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測，及
(c) (ii)反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至反電極集電器群且在電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向電極活性材料層之第二橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，反電極母線之導電區段關於反電極集電器末端經配置，使得反電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測。
實施例2.如實施例1之蓄電池組，其進一步包含電極限制組，其中電極限制組包含一級限制系統，該一級限制系統包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制，其中一次限制系統限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例3.如任何前述實施例之蓄電池組，其中單元電池群之各單元電池包含載體離子絕緣材料層，其具有在電池組循環期間不超過隔板對載體離子之離子傳導率之10%的離子傳導率，且其中載體離子絕緣材料層使電極集電器層之表面與電解質絕緣。
實施例4.一種用於在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體、電極總成，及電池組殼體內之載體離子，及電極限制組，其中
(a)電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，
(b)電極總成進一步包含電極結構群、電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的隔板群、反電極結構群、反電極集電器群，及單元電池群，其中
(i)電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以交替序列配置，
(ii)電極結構群之各部件包含電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑之長度LE ，及對應於如在豎直方向上在電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，及對應於如在縱向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE ，且反電極結構群之各部件包含反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在豎直方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，及對應於如在縱向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC
(iii)各單元電池包含電極集電器群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極群之一個部件之第一電極活性材料層、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分，及反電極群之一個部件的第一反電極活性材料層，其中(aa)第一電極活性材料層接近隔板之第一側，且第一反電極材料層接近隔板之相對第二側，及(bb)隔板使第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內，
a.電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第一橫向末端表面曲線ETP1 ，反電極之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 ，其中對於反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP1 與CETP1 之間的分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置，
b.電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對，電極活性材料層之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 ，反電極之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 ，其中對於反電極活性材料層之高度Hc 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP2 與CETP2 之間的分離距離SX2 之絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置，
c.電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 ，反電極活性材料層之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP1 與CEVP1 之間的分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置，
d.電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對，電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 ，反電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於反電極活性材料層之長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP2 與CEVP2 之間的分離距離SZ2 之絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置，
(c)電極限制組包含一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制，其中一級限制系統限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例5.如實施例4之蓄電池組，其包含：
(a)電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至電極集電器群且在電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向反電極活性材料層之第一橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，電極母線之導電區段關於電極集電器末端經配置，使得電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測，及
(b)反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至反電極集電器群且在電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向電極活性材料層之第二橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，反電極母線之導電區段關於反電極集電器末端經配置，使得反電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測。
實施例6.如實施例4或5之蓄電池組，其中單元電池群之各單元電池包含載體離子絕緣材料，其具有在電池組循環期間不超過隔板對載體離子之離子傳導率之10%的離子傳導率，且其中載體離子絕緣材料層使電極集電器層之表面與電解質絕緣。
實施例7.一種用於在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體、電極總成，及電池組殼體內之載體離子，及電極限制組，其中
(a)電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，
(b)電極總成進一步包含電極結構群、電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的隔板群、反電極結構群、反電極集電器群、載體離子絕緣材料層，及單元電池群，其中
(i)該群之各電極集電器與該群之各反電極活性材料層電隔離，且該群之各反電極集電器與該群之各電極活性材料層電隔離，
(ii)電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以交替序列配置，
(iii)電極結構群之各部件包含電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑之長度LE ，及對應於如在縱向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE ，及對應於如在豎直方向上在電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，且反電極結構群之各部件包含反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在縱向方向上在反電極活性材料層之第一及第二相對縱向末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC ，及對應於如在豎直方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，
(iv)各單元電池包含電極集電器群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極群之一個部件之第一電極活性材料層、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分，及反電極群之一個部件的第一反電極活性材料層，其中(aa)第一電極活性材料層接近隔板之第一側，且第一反電極材料層接近隔板之相對第二側，及(bb)隔板使第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內，
a.電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第一橫向末端表面曲線ETP1 ，反電極之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 ，且其中分離距離之絕對值|SX1 |為如在橫向方向上在曲線ETP1 與CETP1 之間所量測的距離
b.電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對，電極活性材料層之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 ，反電極之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 ，且其中分離距離之絕對值|SX2 |為如在橫向方向上在曲線ETP2 與CETP2 之間所量測的距離，
c.電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 ，反電極活性材料層之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，且其中分離距離之絕對值|SZ1 |為如在橫向方向上在曲線EVP1 與CEVP1 之間所量測的距離，
d.電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對，電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 ，反電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，且其中分離距離之絕對值|SZ2 |為如在橫向方向上在曲線EVP2 與CEVP2 之間所量測的距離，
e.載體離子絕緣材料層具有在電池組循環期間不超過隔板對載體離子之離子傳導率之10%的載體離子離子傳導率，且使電極集電器層之表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)電極活性材料層之第一橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX1 |之總和；及/或(ii)電極活性材料層之第二橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX2 |之總和；及/或(iii)電極活性材料層之第一豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ1 |之總和；(iv)電極活性材料層之第二豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ2 |之總和。
實施例8.一種用於在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體、電極總成，及電池組殼體內之載體離子，及電極限制組，其中
(a)電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，
(b)電極總成進一步包含電極結構群、電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的隔板群、反電極結構群、反電極集電器群、載體離子絕緣材料層，及單元電池群，其中
(i)該群之各電極集電器與該群之各反電極活性材料層電隔離，且該群之各反電極集電器與該群之各電極活性材料層電隔離，
(ii)電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以交替序列配置，
(iii)電極結構群之各部件包含電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑之長度LE ，及對應於如在縱向方向上在電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE ，及對應於如在豎直方向上在電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，且反電極結構群之各部件包含反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在縱向方向上在反電極活性材料層之第一及第二相對縱向末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC ，及對應於如在豎直方向上在反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的反電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，
(iv)各單元電池包含電極集電器群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極群之一個部件之第一電極活性材料層、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分，及反電極群之一個部件的第一反電極活性材料層，其中(aa)第一電極活性材料層接近隔板之第一側，且第一反電極材料層接近隔板之相對第二側，及(bb)隔板使第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在第一電極活性材料層與第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內，
a.電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第一橫向末端表面曲線ETP1 ，反電極之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 ，且其中分離距離之絕對值|SX1 |為如在橫向方向上在曲線ETP1 與CETP1 之間所量測的距離
b.電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對，電極活性材料層之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 ，反電極之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 ，且其中分離距離之絕對值|SX2 |為如在橫向方向上在曲線ETP2 與CETP2 之間所量測的距離，
c.電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 ，反電極活性材料層之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，且其中分離距離之絕對值|SZ1 |為如在橫向方向上在曲線EVP1 與CEVP1 之間所量測的距離，
d.電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對，電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 ，反電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，且其中分離距離之絕對值|SZ2 |為如在橫向方向上在曲線EVP2 與CEVP2 之間所量測的距離，
e.載體離子絕緣材料層具有在電池組循環期間不超過隔板對載體離子之離子傳導率之10%的載體離子離子傳導率，且使電極集電器層之表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)電極活性材料層之第一橫向末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於反電極活性材料之第一橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SX1 |，及(b)在反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料之第一橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SX1 |；及/或(ii)電極活性材料層之第二橫向末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於反電極活性材料之第二橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SX2 |，及(b)在反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料之第二橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SX2 |；及/或(iii)電極活性材料層之第一豎直末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於反電極活性材料之第一豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SZ1 |，及(b)在反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料之第一豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SZ1 |；及/或(iv)電極活性材料層之第二豎直末端表面，其中(a)在電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於反電極活性材料之第二豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SZ2 |，及(b)在反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料之第二豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SZ1 |，其中DCC 等於2×WE 與|SZ2 |的總和。
實施例9.如實施例7或8之蓄電池組，其進一步包含電極限制組，其中電極限制組包含一級限制系統，該一級限制系統包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制，其中一次限制系統限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例10.如實施例7至9之蓄電池組，其中單元電池群之各單元電池包含載體離子絕緣材料，其具有在電池組循環期間不超過隔板對載體離子之離子傳導率之10%的離子傳導率，且其中載體離子絕緣材料層使電極集電器層之表面與電解質絕緣。
實施例11.如實施例7至10中任一項之蓄電池組，其包含：
(a)電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至電極集電器群且在縱向方向上在電極總成之第一及第二縱向末端表面之間延伸，該導電區段包含具有面向反電極活性材料層之第一橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，電極母線之導電區段關於電極集電器末端經配置，使得電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測，及
(b)反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至反電極集電器群且在縱向方向上在電極總成之第一及第二縱向末端表面之間延伸，該導電區段包含具有面向電極活性材料層之第二橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，反電極母線之導電區段關於反電極集電器末端經配置，使得反電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測。
實施例12.一種用於製造包含用於蓄電池組之限制之電極總成的方法，該蓄電池組經組態以在充電與放電狀態之間循環，該方法包含：
形成片材結構；
將片材結構切割成片件；
堆疊片件；及
將限制組應用於經堆疊片件，
其中片材結構包含單元電池及單元電池之組件中的至少一者，
其中片件包含電極活性材料層、電極集電器、反電極活性材料層、反電極集電器，及隔板，
其中電極限制組包含一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制，其中一級限制系統限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，及
其中第一及第二一級生長限制中之一或多者附接至電極活性材料層、電極集電器、反電極活性材料層、反電極集電器及隔板中的至少一者。
實施例13.如實施例12之方法，其中單元電池群之各單元電池包含載體離子絕緣材料，其具有在電池組循環期間不超過隔板對載體離子之離子傳導率之10%的離子傳導率，且其中載體離子絕緣材料層使電極集電器層之表面與電解質絕緣。
實施例14.如實施例12至13中任一項之方法，其包含提供電極及反電極母線作為用於製造電極總成之方法的一部分，其中
(a)電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至電極集電器群且在電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向反電極活性材料層之第一橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，電極母線之導電區段關於電極集電器末端經配置，使得電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測，及
(b)反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至反電極集電器群且在電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向電極活性材料層之第二橫向末端表面之內表面的第一側及具有外表面之相對第二側，導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，反電極母線之導電區段關於反電極集電器末端經配置，使得反電極集電器末端至少部分地延伸經過導電區段之厚度以電連接至其，導電區段之厚度在內表面與外表面之間經量測。
實施例15.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中|SZ1 |、|SZ2 |、|SX1 |及|SX2 |中的至少一者為≥5 µm、≥10 µm、≥15 µm、≥20 µm、≥35 µm、≥45 µm、≥50 µm、≥75 µm、≥100 µm、≥150 µm及/或≥200 µm中的任一者。
實施例16.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中|SZ1 |、|SZ2 |、|SX1 |及|SX2 |中的至少一者具有為≤1000微米、≤500 µm，諸如≤475 µm、≤425 µm、≤400 µm、≤375 µm、≤350 µm、≤325 µm、≤300 µm及/或≤250 µm中之任一者的值。
實施例17.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中|SZ1 |、|SZ2 |、|SX1 |及|SX2 |中的至少一者具有在大於或等於5 µm至小於或等於1000 µm範圍內，在大於或等於10 µm至小於或等於500 µm及/或大於或等於20 µm至小於或等於250 µm範圍內的值。
實施例18.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中|SZ1 |、|SZ2 |、|SX1 |及|SX2 |中的至少一者之值為第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%及/或至少95%。
實施例19，如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中|SZ1 |、|SZ2 |、|SX1 |及|SX2 |中的至少一者在大於或等於0.05×WE 至小於或等於5×WE 範圍內。
實施例20.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極限制組進一步包含次級限制系統，該次級限制系統包含在第二方向上分隔開且藉由至少一個次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中次級限制系統在蓄電池組循環之後至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與縱向方向正交。
實施例21.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中當蓄電池組自放電狀態充電至充電狀態時，電極活性材料具有接收每莫耳電極活性材料超過一莫耳載體離子之容量，充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且放電狀態小於蓄電池組之額定容量的25%。
實施例22.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中單元電池群之部件所包含之隔板包含多孔材料。
實施例23.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中單元電池群之部件所包含之隔板包含以下中的至少一者：(i)包夾在電極活性材料層與反電極活性材料層之間的隔板材料之單個片材，(ii)沈積於電極活性材料層上且與該電極活性材料層共形之隔板材料層，(iii)沈積於反電極活性材料層上且與該反電極活性材料層共形之隔板材料層，及(iv)多層結構，其包含沈積於電極活性材料層上且與該電極活性材料層共形之第一隔板材料層及沈積於反電極活性材料層上且與該反電極活性材料層共形之第二隔板材料層。
實施例24.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中單元電池群之部件所包含之隔板藉由液體電解質滲透。
實施例25.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中單元電池群之部件所包含之隔板藉由非水性液體電解質滲透。
實施例26.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中單元電池群之部件所包含之隔板藉由凝膠、聚合物及/或離子液體電解質中的至少一者滲透。
實施例27.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電解質為固體電解質。
實施例28.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中LEA 及WEA 中之每一者與HEA 的比率分別為至少2:1。
實施例29.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中單元電池群之連續部件可共用公共電極集電器或公共反電極集電器。
實施例30.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構群包含具有陽極活性材料層之陽極結構群，且其中反電極結構群包含具有陰極活性材料層之陰極結構群。
實施例31.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構群包含具有陰極活性材料層之陰極結構群，且其中電極結構群包含具有陽極活性材料層之陽極結構群。
實施例32.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極活性材料層包含選自由以下各者組成的群組的陽極活性材料：石墨、錫、鉛、鎂、鋁、硼、鎵、矽、Si/C複合材料、Si/石墨共混物、SiOx、多孔Si、金屬間Si合金、銦、鋯鍺、鉍、鎘、銻、銀、鋅、砷、鉿、釔、鋰、鈉、石墨、碳、鈦酸鋰、鈀，及其混合物。
實施例33.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極限制組進一步包含次級限制系統，該次級限制系統包含在豎直方向上分隔開且藉由至少一個次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中次級限制系統在蓄電池組循環之後至少部分地限制電極總成在豎直方向上之生長，且其中蓄電池組之單元電池群之部件進一步包含：
在反電極活性材料層之第一及第二豎直表面與第一及第二次級生長限制之間的電絕緣及非離子可滲透之絕緣體。
實施例34.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體在反電極活性材料層之豎直末端表面處安置在隔板層與反電極集電器之間。
實施例35.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體在單元電池中之反電極集電器之第一及第二豎直末端表面上方延伸。
實施例36.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體在電極活性材料層之第一及第二豎直末端表面上方延伸。
實施例37.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體包含在電極活性材料層之第一及第二豎直末端表面上方的第一厚度及在反電極活性材料層之第一及第二豎直末端表面上方的第二厚度，該第一厚度小於該第二厚度。
實施例38.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體在微孔隔板層之第一及第二豎直末端表面上方延伸。
實施例39.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極限制組進一步包含次級限制系統，該次級限制系統包含在豎直方向上分隔開且藉由至少一個次級連接部件連接的第一及第二次級生長限制，其中次級限制系統在蓄電池組循環之後至少部分地限制電極總成在豎直方向上的生長，且其中：
次級連接部件包含單元電池群之部件之電極集電器及反電極集電器中的至少一者。
實施例40.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級連接部件包含單元電池群之部件的電極集電器。
實施例41，如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級連接部件包含單元電池群之部件的反電極集電器。
實施例42.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中蓄電池組包含在反電極活性材料層之第一及第二橫向表面上方延伸的絕緣體。
實施例43.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體中的至少一者在反電極集電器之橫向表面上方延伸。
實施例44.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體中的至少一者在隔板層之第一及第二橫向末端表面上方延伸。
實施例45.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及反電極集電器中的至少一者延伸經過絕緣層及/或電極活性材料層之橫向表面。
實施例46.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體包含在電極活性材料層之第一及第二橫向末端表面處的第一厚度及在反電極活性材料層之第一及第二橫向末端表面處的第二厚度，該第一厚度小於該第二厚度。
實施例47.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中絕緣體延伸電極集電器、反電極集電器及隔板層中的至少一者的相同橫向長度。
實施例48.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中就電極母線而言，(i)導電區段包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，其中複數個孔隙中之每一者經組態以允許一或多個電極集電器末端至少部分地自其延伸穿過以將一或多個電極集電器末端電連接至電極母線，且其中就反電極母線而言，(ii)導電區段包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，其中複數個孔隙中之每一者經組態以允許一或多個反電極集電器末端至少部分地自其延伸穿過以將一或多個反電極集電器末端電連接至反電極母線。
實施例49.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至電極集電器群，且在電極總成之縱向方向上延伸，在接近電極活性材料層之第一橫向末端表面的電極總成之第一側處，導電區段包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，其中複數個孔隙中之每一者經組態以允許一或多個電極集電器末端至少部分地自其延伸穿過以將一或多個電極集電器末端電連接至電極母線。
實施例50.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至反電極集電器群，且在電極總成之縱向方向上延伸，在接近反電極活性材料層之第二橫向末端表面的電極總成之第二側處，導電區段包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，其中複數個孔隙中之每一者經組態以允許一或多個反電極集電器末端至少部分地自其延伸穿過以將一或多個反電極集電器末端電連接至反電極母線。
實施例51.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中蓄電池組包含電連接至電極集電器群之電極母線及電連接至反電極集電器群之反電極母線兩者。
實施例52.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極母線及/或反電極母線之複數個孔隙中的至少一些經設定大小且經組態以允許多於一個電極集電器末端及/或反電極集電器末端通過。
實施例53.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極母線及/或反電極母線之複數個孔隙經設定大小且經組態以允許僅單個電極集電器末端及/或反電極集電器末端通過。
實施例54.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端完全延伸穿過孔隙中之一或多者，且其中該等末端朝向電極母線及/或反電極母線之外表面彎曲以附接至電極母線及/或反電極母線之外表面在孔隙之間的一部分。
實施例55.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端完全延伸穿過孔隙中之一或多者，且其中該等末端朝向電極母線及/或反電極母線之外表面彎曲，且在縱向方向上至少部分地延伸至或經過鄰近孔隙，以附接至單獨電極集電器末端及/或反電極集電器末端。
實施例56.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端在第一末端區處附接至電極母線及/或反電極母線之外表面在孔隙之間的一部分，且在第二末端區處附接至單獨電極集電器末端及/或反電極集電器末端。
實施例57.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端經由黏著劑、焊接、硬焊及軟焊中的至少一者附接至電極母線及/或反電極母線之外表面的部分及/或單獨電極集電器末端及/或反電極集電器末端中之一或多者。
實施例58.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端中之每一者分開地附接至電極母線及/或反電極母線之外表面的一部分。
實施例59.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端中的至少一些彼此附接，且電極集電器末端及/或反電極集電器末端中的至少一者附接至電極母線及/或反電極母線之外表面的一部分。
實施例60.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端包含與構成電極母線及/或反電極母線之材料相同的材料。
實施例61.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端包含選自由以下各者組成的群組的任一者：鋁、銅、鎳、不鏽鋼、鍍鎳鋼、碳、鈦，及其合金及組合。
實施例62.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端具有附接至母線及/或反電極母線之表面的表面區域。
實施例63.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端具有表面區域，其附接至以下中的至少一者：電極母線及/或反電極母線之外表面；母線及/或反電極母線之內表面；及具有母線及/或反電極母線之孔隙的內表面，該內表面接近電極及/或反電極之橫向末端，且外表面與內表面相對。
實施例64.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極母線及/或反電極母線包含在接近電極及/或反電極之橫向末端之內表面上的絕緣材料層及在與內表面相對之外表面上的導電材料層。
實施例65.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端經由圍繞集電器末端及/或反電極集電器末端形成以將該等末端電連接至電極母線及/或反電極母線之至少部分導電材料附接至電極母線及/或反電極母線。
實施例66.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中導電材料塗層圍繞電極集電器末端及/或反電極集電器末端形成以將該等末端電連接至電極母線及/或反電極母線。
實施例67.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中導電材料塗層塗佈於電極母線及/或反電極母線上且至少部分地滲透其中之孔隙，以將該等末端電連接至電極母線及/或反電極母線。
實施例68.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中導電材料塗層圍繞電極集電器末端及/或反電極集電器末端形成以將該等末端電連接至電極母線及/或反電極母線，該塗層包含選自由以下各者組成的群組的導電金屬：鋁、銅、不鏽鋼、鎳、鎳合金、及其組合/合金。
實施例69.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端經由嵌入電極母線及/或反電極母線中之孔隙中以將該等末端電連接至母線及/或反電極母線之至少部分導電材料附接至電極母線及/或反電極母線。
實施例70.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器末端及/或反電極集電器末端經由圍繞集電器末端及/或反電極集電器末端形成之至少部分導電材料、包含聚合物材料之至少部分導電材料附接至電極母線及/或反電極母線，該聚合物材料為正溫度係數材料且展現隨溫度升高而增大之電阻。
實施例71.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之一或多個末端具有包含聚合正溫度係數材料以將末端電連接至電極母線及/或反電極母線之個別插入件，且其中圍繞第一末端之第一個別插入件與圍繞第二末端之第二個別插入件實體地分離，第一及第二末端電連接至同一電極母線及/或反電極母線。
實施例72.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中每一末端包含個別插入件，該個別插入件包含聚合正溫度係數材料，其中各插入件與其他者實體地分離。
實施例73.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少兩個末端共用同一插入件，其包含聚合正溫度係數材料。
實施例74.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其包含複數個插入件，該複數個插入件包含至少部分地嵌入電極母線及/或反電極母線中之孔隙中的聚合正溫度係數材料，插塞至少部分地包圍電極集電器及/或反電極集電器之末端在孔隙中的一部分。
實施例75.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之末端延伸穿過電極母線及/或反電極母線之孔隙且朝向附接至其之電極母線及/或反電極母線之外表面向後彎曲，且其中彎曲以附接至外表面之末端之區為實質上平面的。
實施例76.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之末端延伸穿過電極母線及/或反電極母線之孔隙且朝向附接至其之電極母線及/或反電極母線之外表面向後彎曲，且其中孔隙在母線及/或反電極母線之厚度方向及豎直方向兩者上具有開口。
實施例77.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之末端延伸穿過電極母線及/或反電極母線之孔隙且朝向附接至其之電極母線及/或反電極母線之外表面向後彎曲，且其中彎曲以附接至外表面之末端之區為曲面的。
實施例78.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之末端在豎直方向上在電極母線及/或反電極母線之導電區段的上方及/或下方延伸，以在導電區段上方及/或下方經過，且附接至導電區段之外表面。
實施例79.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中豎直方向上集電器之高度超過電極母線及/或反電極母線之導電區段的高度，及/或集電器之豎直位置自電極母線及/或反電極母線之導電區段的豎直位置偏移，使得電極集電器及/或反電極集電器之末端可在電極母線及/或反電極母線之導電區段上方及/或下方經過。
實施例80.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之末端經組態以在電極母線及/或反電極母線之導電區段上方及/或下方經過，且在豎直方向上朝向導電區段向後彎曲以附接至電極母線及/或反電極母線之外表面。
實施例81.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其進一步包含具有第二導電區段之第二電極母線及/或反電極母線，該第二導電區段在電極總成之縱向方向上延伸以電連接至電極集電器及/或反電極集電器之末端。
實施例82.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少50%之電極集電器及/或反電極集電器分別電連接至同一電極母線及/或反電極母線。
實施例83.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少75%之電極集電器及/或反電極集電器分別電連接至同一電極母線及/或反電極母線。
實施例84.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少90%之電極集電器及/或反電極集電器分別電連接至同一電極母線及/或反電極母線。
實施例85.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器分別安置在電極結構/反電極結構中之電極材料及/或反電極材料層之間。
實施例86.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器分別沿電極結構及/或反電極結構中之電極材料及/或反電極材料層的外表面延伸。
實施例87.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構群包含以下兩者：(i)內部電極集電器及/或反電極集電器，其分別安置在電極結構/反電極結構中之電極材料及/或反電極材料層之間，及(ii)表面電極集電器及/或反電極集電器，其分別沿電極結構及/或反電極結構中之電極材料及/或反電極材料層的外表面延伸，且其中內部及表面電極集電器及/或反電極集電器電連接至電極母線及/或反電極母線。
實施例88.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料層LE 及/或反電極材料層之長度延伸至少50%。
實施例89.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料層LE 及/或反電極材料層之長度延伸至少60%。
實施例90.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料層LE 及/或反電極材料層之長度延伸至少70%。
實施例91.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料層LE 及/或反電極材料層之長度延伸至少80%。
實施例92.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在橫向方向上分別沿電極材料層之長度LE 及/或反電極材料層之長度LC 延伸至少90%。
實施例93.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料層之高度HE 及/或反電極材料層之高度HC 延伸至少50%。
實施例94.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料層之高度HE 及/或反電極材料層之高度HC 延伸至少60%。
實施例95.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料層之高度HE 及/或反電極材料層之高度HC 延伸至少70%。
實施例96.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料層之高度HE 及/或反電極材料層之高度HC 延伸至少80%。
實施例97.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器在豎直方向上分別沿電極材料層之高度HE 及/或反電極材料層之高度HC 延伸至少90%。
實施例98.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其包含在電極母線及/或反電極母線之內表面與電極活性材料及/或反電極活性材料層之各別第一及第二橫向末端之間的絕緣材料層。
實施例99.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中載體離子絕緣材料具有在電池組循環期間不超過隔板對載體離子之離子傳導率之10%、5%、1%、0.1%、0.01%、0.001%及/或0.0001%中的至少一者之載體離子離子傳導率。
實施例100.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中|SX1 |、|SX2 |、|Sz1 |及|Sz2 |中的至少一者在大於或等於-10×WE 及大於或等於WE 的範圍內。
實施例101.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中提供以下中的至少一者：100微米≥SX1 ≥-1000微米，100微米≥SX2 ≥-1000微米，100微米≥Sz1 ≥-1000微米，及100微米≥SZ2 ≥-1000微米。
實施例102.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中載體離子包含鋰、鈉及鎂中的至少一者。
實施例103.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極活性材料層之長度LE 與電極活性材料層之高度HE 及寬度WE 兩者的縱橫比為至少5:1、至少8:1及/或至少10:1。
實施例104.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中反電極活性材料層之長度LC 與反電極活性材料層之高度HC 及寬度WC 兩者的縱橫比為至少5:1、至少8:1及/或至少10:1。
實施例105.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極活性材料層之長度LE 及電極活性材料層之高度HE 與電極活性材料層之寬度WE 的縱橫比為至少2:1、至少5:1及/或至少10:1。
實施例106.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中反電極活性材料層之長度LC 及反電極活性材料層之高度HC 與反電極活性材料層之寬度WC 的縱橫比為至少2:1、至少5:1及/或至少10:1。
實施例107.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中載體離子絕緣層使對應於至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%且甚至實質上全部DCC 之電極集電器表面之區絕緣。
實施例108.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中載體離子絕緣層包含單層區段材料及/或複數個層區段。
實施例109.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器分別至少部分地沿電極活性材料及/或反電極活性材料層之高度HE 及/或HC 延伸，且其中電極集電器及/或反電極集電器包含分別延伸經過電極活性材料層及/或反電極活性材料層之豎直末端表面的豎直末端。
實施例110.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器之部件的豎直末端包含載體離子絕緣材料。
實施例111.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中反電極集電器之部件的豎直末端包含載體離子絕緣材料。
實施例112.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及反電極集電器兩者之部件的豎直末端包含載體離子絕緣材料。
實施例113.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中載體離子絕緣材料包含至少部分地覆蓋鄰近電極及/或反電極集電器之豎直末端之表面的塗層，該等表面末端豎直地延伸經過鄰近電極及/或反電極活性材料層之第一及/或第二豎直末端表面。
實施例114.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中包含載體離子絕緣材料之塗層覆蓋鄰近電極及/或反電極集電器之豎直末端之表面的至少10%、至少20%、至少45%、至少50%、至少75%、至少90%、至少95%及/或甚至至少98%，該等表面豎直地延伸經過鄰近電極及/或反電極活性材料層之第一及/或第二豎直末端表面。
實施例115.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器包含經組態以將電極集電器及/或反電極集電器固定至電極限制系統之一部分的附接段，該電極限制系統經組態以限制電極總成在豎直方向上之生長。
實施例116.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極及反電極集電器中之至少一者的附接段包含電極限制系統之次級連接部件之一部分，該次級連接部件附接至第一及第二次級生長限制以至少部分地限制電極總成在豎直方向上的生長。
實施例117.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段在橫向方向上沿集電器豎直末端延伸。
實施例118.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段沿電極集電器之長度LE 及/或反電極集電器之長度LC 持續延伸。
實施例119.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極及/或反電極集電器部件之豎直末端沿電極及/或反電極集電器部件之橫向方向包含複數個附接段。
實施例120.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極總成106中之至少25%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%且甚至全部電極集電器包含附接至次級限制系統之一或多個次級生長限制的附接段，及/或電極總成中之至少25%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%且甚至全部反電極集電器包含附接至次級限制系統之一或多個次級生長限制的附接段。
實施例121.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極及/或集電器群部件中之一或多者的附接段包含該群之部件的長度LE 及/或LC 之至少25%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%且甚至整個長度。
實施例122.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段包含紋理表面、在縱向方向上延伸穿過豎直末端之開口、凹槽、突起及凹口中之任一者或組合。
實施例123.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段中之一或多者藉由黏著劑層黏著至部分限制系統，該黏著劑層自第一及第二次級生長限制中之一或多者的表面且在豎直方向上沿附接段之表面的至少一部分延伸。
實施例124.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中黏著劑層包含針對載體離子之離子傳導率不超過隔板之離子傳導率的10%的載體離子絕緣材料。
實施例125.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中黏著劑層沿豎直方向延伸以實質上覆蓋電極集電器及/或反電極集電器之表面，該表面豎直地延伸經過電極活性材料層及/或反電極活性材料層之豎直末端表面。
實施例126.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中黏著劑層在豎直方向上沿電極集電器及/或反電極集電器之表面延伸，且覆蓋電極活性材料層及/或反電極活性材料層之豎直末端表面的至少一部分。
實施例127.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之附接段經紋理化以便於豎直末端黏著至限制系統之部分。
實施例128.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段處之集電器表面經由紋理化、機械加工、表面蝕刻、壓接、滾紋、壓印、裁切及衝壓中之一或多者紋理化。
實施例129.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極集電器及/或反電極集電器之附接段在其中包含在縱向方向上之集電器之相對表面之間延伸的一或多個開口，該等開口開始經組態以允許黏著劑層至少部分地滲入其中。
實施例130.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段包含沿橫向方向間隔開之複數個開口。
實施例131.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段處之集電器表面在其中包含一或多個凹槽以便於黏著劑附接至集電器之豎直末端。
實施例132，如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中該等凹槽包含豎直定向及橫向定向之凹槽中之一或多者。
實施例133.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段包含沿豎直末端之橫向方向彼此間隔開的一組第一豎直定向凹槽及至少一個橫向定向凹槽，且其中豎直定向凹槽關於至少一個橫向定向凹槽經配置，使得豎直定向凹槽之末端與至少一個橫向定向凹槽連通且向該至少一個橫向定向凹槽敞開，該等末端遠離限制系統之附接至集電器的部分。
實施例134.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其進一步包含沿橫向方向間隔開之複數個開口，該複數個開口形成於豎直及/或橫向定向凹槽中之一或多者的至少一部分中。
實施例135.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中附接段附接至非平面之第一及/或第二次級生長限制。
實施例136.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及/或第二次級生長限制在縱向及橫向方向中之一或多者上為曲面的。
實施例137.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及/或第二次級生長限制在電極總成之縱向末端處具有彼此豎直分離，該豎直分離比在縱向方向上朝向電極總成內部之豎直分離短。
實施例138.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中在製造電極總成之方法中，片材結構包含單元電池，該單元電池包含電極集電器、電極活性材料層、隔板、反電極活性材料層，及反電極集電器。
實施例139.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中切割片材結構包含將單元電池之片材切割成單元電池之片件，且其中堆疊該等片件包含堆疊單元電池以形成陽極結構群及陰極結構群之交替配置。
實施例140.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中在製造電極總成之方法中，片材結構包含電極集電器、電極活性材料層、隔板、反電極活性材料層及反電極集電器中之任一者的個別層。
實施例141.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中切割片材結構包含將組件之個別層的片材切割成組件之片件，且其中堆疊該等片件包含堆疊組件以形成堆疊在一起以提供陽極結構群及陰極結構群之交替配置的單元電池。
實施例142.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中在製造電極總成之方法中，片材結構包含組件之個別層及單元電池兩者。
實施例143.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極限制組進一步包含次級限制系統，該次級限制系統包含在第二方向上分隔開且藉由至少一個次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中次級限制系統在蓄電池組循環之後至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與縱向方向正交，
其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例144.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例145.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例146.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列將歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在縱向方向上之生長限制為小於20%。
實施例147.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組1000次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例148.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例149.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例150.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例151.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例152.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例153.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例154.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例155.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例156.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例157.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例158.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例159.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例160.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得每次蓄電池組循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
實施例161.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例162.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例163.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例164.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得每次蓄電池組循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
實施例165.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一一級生長限制至少部分地覆蓋電極總成之第一縱向末端表面，且第二一級生長限制至少部分地覆蓋電極總成之第二縱向末端表面。
實施例166.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極總成在與堆疊方向正交之平面中之投影的表面積小於電極總成至其他正交平面上之投影的表面積。
實施例167.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構在與堆疊方向正交之平面中投影的表面積大於電極結構至其他正交平面上之投影的表面積。
實施例168.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級生長限制系統的至少一部分經預先拉緊以在蓄電池組於充電與放電狀態之間循環之前在縱向方向上在電極總成之至少一部分上施加壓縮力。
實施例169.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級限制系統包含在第一方向上彼此分離且連接第一及第二一級生長限制的第一及第二一級連接部件。
實施例170.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一一級連接部件為第一次級生長限制，第二一級連接部件為第二次級生長限制，且第一一級生長限制或第二一級生長限制為第一次級連接部件。
實施例171.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少一個次級連接部件包含沿縱向軸線在電極總成之縱向第一及第二末端內部的部件。
實施例172.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少一個次級連接部件包含電極及反電極結構中之一或多者的至少一部分。
實施例173.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少一個次級連接部件包含電極主結構及反電極主結構中之至少一者的一部分。
實施例174.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少一個次級連接部件包含電極集電器及反電極集電器中之一或多者的一部分。
實施例175.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制中之至少一者沿縱向軸線在電極總成之縱向第一及第二末端內部。
實施例176.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制中之至少一者包含電極及反電極結構中之一或多者的至少一部分。
實施例177.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制中之至少一者包含電極主結構及反電極主結構中之至少一者的一部分。
實施例178.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制中之至少一者包含電極集電器及反電極集電器中之一或多者的一部分。
實施例179.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其進一步包含三級限制系統，該三級限制系統包含在第三方向分隔開且藉由至少一個三級連接部件連接之第一及第二三級生長限制，其中三級限制系統在蓄電池組自放電狀態充電至充電狀態時限制電極總成在第三方向上的生長，該第三方向與縱向方向及第二方向正交。
實施例180.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極活性材料為陽極活性，且反電極活性材料為陰極活性。
實施例181.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構群之每一部件包含主結構。
實施例182.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中反電極結構群之每一部件包含主結構。
實施例183.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級限制系統藉由大於1000 psi之限制力及小於0.2 mm/m之歪斜限制電極總成在豎直方向上的生長。
實施例184.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制藉由小於5%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下限制電極總成在豎直方向上的生長。
實施例185.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制藉由小於3%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下限制電極總成在豎直方向上的生長。
實施例186.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制藉由小於1%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下限制電極總成在豎直方向上的生長。
實施例187.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制在50次電池組循環之後藉由小於15%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下限制電極總成在豎直方向上的生長。
實施例188.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制在150次電池組循環之後藉由小於5%之位移在小於或等於10,000 psi及小於0.2 mm/m之歪斜下限制電極總成在豎直方向上的生長。
實施例189.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中反電極結構群之部件包含：鄰近於第一次級生長限制之頂部；鄰近於第二次級生長限制之底部；平行於豎直方向且在豎直方向上自頂部延伸至底部的豎直軸線ACES ；包圍豎直軸線ACES 且連接頂部及底部之側向電極表面，該側向電極表面具有在豎直軸線之相對側上且在與豎直軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區；長度LCES ；寬度WCES 及高度HCES ，長度LCES 藉由側向電極表面限定且在橫向方向上量測，寬度WCES 藉由側向電極表面限定且在縱向方向上量測，且高度HCES 在豎直軸線ACES 之方向上自頂部至底部量測，其中
第一及第二次級生長限制各自包含內表面及相對外表面，每一者之內表面及外表面實質上共面，且第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面與相對外表面之間的距離限定在豎直方向上自每一者之內表面至外表面量測之每一者的高度，每一者之內表面貼附至電極結構群之頂部及底部。
實施例190.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且反電極結構群高度HCES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之25%的深度。
實施例191.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且反電極結構群高度HCES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之50%的深度。
實施例192.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且反電極結構群高度HCES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之75%的深度。
實施例193.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且反電極結構群高度HCES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之90%的深度。
實施例194.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者包含狹槽，且反電極結構群高度延伸穿過狹槽且貼附於該狹槽內，從而在電極結構群與第一及第二次級生長限制中之每一者之間形成互鎖連接。
實施例195.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構群之部件包含：鄰近於第一次級生長限制之頂部；鄰近於第二次級生長限制之底部；平行於豎直方向且在豎直方向上自頂部延伸至底部的豎直軸線AES ；包圍豎直軸線AES 且連接頂部及底部之側向電極表面，該側向電極表面具有在豎直軸線之相對側上且在與豎直軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區、長度LES 、寬度WES 及高度HES ，長度LES 藉由側向電極表面限定且在橫向方向上量測，寬度WES 藉由側向電極表面限定且在縱向方向上量測，且高度HES 在豎直軸線AES 之方向上自頂部至底部量測，其中
第一及第二次級生長限制各自包含內表面及相對外表面，每一者之內表面及外表面實質上共面，且第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面與相對外表面之間的距離限定在豎直方向上自每一者之內表面至外表面量測之每一者的高度，每一者之內表面貼附至電極結構群之頂部及底部。
實施例196.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且電極結構群高度HES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之25%的深度。
實施例197.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且電極結構群高度HES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之50%的深度。
實施例198.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且電極結構群高度HES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之75%的深度。
實施例199.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面包含缺口，且電極結構群高度HES 延伸至缺口中且貼附於該缺口內，該缺口具有沿豎直方向限定之第一及第二次級生長限制高度之90%的深度。
實施例200.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制中之每一者包含狹槽，且電極結構群高度延伸穿過狹槽且貼附於該狹槽內，從而在電極結構群與第一及第二次級生長限制中之每一者之間形成互鎖連接。
實施例201.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極限制組其進一步包含融合次級限制系統，該融合次級限制系統包含在第二方向上分隔開且與至少一個第一次級連接部件融合之第一及第二次級生長限制。
實施例202.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中反電極結構群之部件包含：鄰近於第一次級生長限制之頂部；鄰近於第二次級生長限制之底部；平行於豎直方向且在豎直方向上自頂部延伸至底部的豎直軸線ACES ；包圍豎直軸線ACES 且連接頂部及底部之側向電極表面，該側向電極表面具有在豎直軸線之相對側上且在與豎直軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區；長度LCES ；寬度WCES 及高度HCES ，長度LCES 藉由側向電極表面限定且在橫向方向上量測，寬度WCES 藉由側向電極表面限定且在縱向方向上量測，且高度HCES 在豎直軸線ACES 之方向上自頂部至底部量測，其中
第一及第二次級生長限制各自包含內表面及相對外表面，每一者之內表面及外表面實質上共面，且第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面與相對外表面之間的距離限定在豎直方向上自每一者之內表面至外表面量測之每一者的高度，每一者之內表面融合至反電極結構群之頂部及底部。
實施例203.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構群之部件包含：鄰近於第一次級生長限制之頂部；鄰近於第二次級生長限制之底部；平行於豎直方向且在豎直方向上自頂部延伸至底部的豎直軸線AES ；包圍豎直軸線AES 且連接頂部及底部之側向電極表面，該側向電極表面具有在豎直軸線之相對側上且在與豎直軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區、長度LES 、寬度WES 及高度HES ，長度LES 藉由側向電極表面限定且在橫向方向上量測，寬度WES 藉由側向電極表面限定且在縱向方向上量測，且高度HES 在豎直軸線AES 之方向上自頂部至底部量測，其中
第一及第二次級生長限制各自包含內表面及相對外表面，每一者之內表面及外表面實質上共面，且第一及第二次級生長限制中之每一者的內表面與相對外表面之間的距離限定在豎直方向上自每一者之內表面至外表面量測之每一者的高度，每一者之內表面融合至電極結構群之頂部及底部。
實施例204.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極結構及反電極結構中之至少一者包含鄰近於第一次級生長限制之頂部、鄰近於第二次級生長限制之底部、平行於豎直方向且在豎直方向上自頂部延伸至底部的豎直軸線AES 、包圍豎直軸線且連接頂部及底部之側向電極表面，側向電極表面具有藉由側表面限定且在縱向方向上量測之寬度WES ，其中
寬度WES 自鄰近頂部之第一寬度在沿頂部與底部之間的豎直軸線之區處逐漸減小至小於第一寬度之第二寬度。
實施例205.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中至少一個次級連接部件對應於電極總成之縱向末端處之第一及第二一級生長限制中的至少一者。
實施例206.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電絕緣微孔隔板材料包含顆粒材料及黏結劑，具有至少20 vol%之空隙分率，且由非水性液體電解質滲透。
實施例207.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中載體離子係選自由鋰、鉀、鈉、鈣及鎂組成之群組。
實施例208.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中非水性液體電解質包含溶解於有機溶劑中之鋰鹽。
實施例209.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制各自包含小於電極或反電極高度之50%的厚度。
實施例210.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制各自包含小於電極或反電極高度之20%的厚度。
實施例211.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制各自包含小於電極或反電極高度之10%的厚度。
實施例212.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中如藉由掃描電子顯微術(SEM)所量測，電極限制組在載體離子嵌入至電極活性材料中之後抑制電極活性材料層在豎直方向上之膨脹。
實施例213.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少0.7 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二縱向末端之表面區域上平均化。
實施例214.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少1.75 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二縱向末端之表面區域上平均化。
實施例215.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少2.8 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二縱向末端之表面區域上平均化。
實施例216.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少3.5 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二縱向末端之表面區域上平均化。
實施例217.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少5.25 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二縱向末端之表面區域上平均化。
實施例218.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少7 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二縱向末端之表面區域上平均化。
實施例219.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少8.75 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二投影縱向末端之表面區域上平均化。
實施例220.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制對第一及第二縱向末端中之每一者施加至少10 kPa之平均壓縮力，該平均壓縮力分別在第一及第二縱向末端之表面區域上平均化。
實施例221.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二縱向末端表面之表面積小於電極總成之表面積的25%。
實施例222.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二縱向末端表面之表面積小於電極總成之表面積的20%。
實施例223.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二縱向末端表面之表面積小於電極總成之表面積的15%。
實施例224.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二縱向末端表面之表面積小於電極總成之表面積的10%。
實施例225.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制及殼體具有小於由電池組殼體包圍之體積之60%的組合體積。
實施例226.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制及殼體具有小於由電池組殼體包圍之體積之45%的組合體積。
實施例227.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制及殼體具有小於由電池組殼體包圍之體積之30%的組合體積。
實施例228.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制及殼體具有小於由電池組殼體包圍之體積之20%的組合體積。
實施例229.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中當蓄電池組充電至其額定容量之至少80%時，第一及第二縱向末端表面處於壓縮負荷下。
實施例230.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中蓄電池組包含一組電極總成，該組包含至少兩個電極總成。
實施例231.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極總成包含至少5個電極結構及至少5個反電極結構。
實施例232.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極總成包含至少10個電極結構及至少10個反電極結構。
實施例233.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極總成包含至少50個電極結構及至少50個反電極結構。
實施例234.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極總成包含至少100個電極結構及至少100個反電極結構。
實施例235.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極總成包含至少500個電極結構及至少500個反電極結構。
實施例236.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含具有至少10,000 psi (＞70 MPa)之極限抗張強度的材料。
實施例237.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含與電池組電解質相容之材料。
實施例238.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含不明顯在電池組之浮式或陽極電位下腐蝕之材料。
實施例239.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含在45℃下不明顯反應或失去機械強度之材料。
實施例240.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含在70℃下不明顯反應或失去機械強度之材料。
實施例241.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含金屬、金屬合金、陶瓷、玻璃、塑膠，或其組合。
實施例242.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含厚度在約10至約100微米範圍內之材料片材。
實施例243.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含厚度在約30至約75微米範圍內之材料片材。
實施例244.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級及次級限制系統中的至少一者包含＞50%填集密度下之碳纖維。
實施例245.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制在第一及第二縱向末端表面上施加超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力至少3倍的壓力。
實施例246.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法其中第一及第二一級生長限制在第一及第二縱向末端表面上施加超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力至少3.5倍的壓力。
實施例247.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制在第一及第二縱向末端表面上施加超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力至少4倍的壓力。
實施例248.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法其中第一及第二一級生長限制在第一及第二縱向末端表面上施加超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力至少5倍的壓力。
實施例249.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極限制組在電極總成外部之部分佔據不超過電極總成與電極限制之外部部分之全部組合體積的80%。
實施例250.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級生長限制系統在電極總成外部之部分佔據不超過電極總成與一級生長限制系統之外部部分之全部組合體積的40%。
實施例251.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制系統在電極總成外部之部分佔據不超過電極總成與次級生長限制系統之外部部分之全部組合體積的40%。
實施例252.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極群及反電極群之部件至第一縱向末端表面上的投影包圍第一投射區域，且電極群及反電極群之部件至第二縱向末端表面上的投影包圍第二投影區域，且其中第一及第二投影區域各自分別包含至少第一及第二縱向末端表面之表面積的50%。
實施例253.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級生長限制在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後根據下式偏斜：
δ= 60wL4 /Eh3 ，
其中w為在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後施加至第一及第二一級生長限制之總分佈式負荷，L為豎直方向上在第一及第二一級連接部件之間的距離，E為第一及第二一級生長限制之彈性模數，且h為第一及第二一級生長限制之厚度。
實施例254.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後第一及第二一級生長限制上之應力如下：
σ= 3wL2 /4h2
其中w為在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後在第一及第二一級生長限制上施加之總分佈式負荷，L為豎直方向上在第一及第二一級連接部件之間的距離，且h為第一及第二一級生長限制之厚度。
實施例255.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二一級連接部件上之拉伸應力如下：
σ=PL/2t
其中P為在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後因第一及第二一級生長限制施加之壓力，L為沿豎直方向在第一及第二一級連接部件之間的距離，且t為第一及第二一級連接部件在豎直方向上之厚度。
實施例256.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後根據下式偏斜：
δ= 60wy4 /Et3 ，
其中w為在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後在第一及第二次級生長限制上施加之總分佈式負荷，y為縱向方向上在第一及第二次級連接部件之間的距離，E為第一及第二次級生長限制之彈性模數，且t為第一及第二次級生長限制之厚度。
實施例257.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級生長限制上之應力如下：
σ= 3wy2 /4t2
其中w為在蓄電池組於充電與放電狀態之間重複循環之後在第一及第二次級生長限制上施加之總分佈式負荷，y為沿縱向方向在第一及第二次級連接部件之間的距離，且t為第一及第二次級生長限制之厚度。
實施例258.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中第一及第二次級連接部件上之拉伸應力如下：
σ=Py/2h,
其中P為在蓄電池組重複循環之後在第一及第二次級生長限制上施加之壓力，y為沿縱向方向在第一及第二次級連接部件之間的距離，且h為第一及第二次級連接部件在縱向方向上之厚度。
實施例259.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中內部次級連接部件上之拉伸應力如下：
σ=Py/h
其中P為在蓄電池組於充電與放電狀態之間循環之後歸因於電極活性材料在內部第一及第二次級連接部件之間的區上之膨脹施加至第一及第二次級生長限制之壓力，y為沿縱向方向在內部第一及第二次級連接部件之間的距離，且h為內部第一及第二次級連接部件在縱向方向上之厚度。
實施例260.一種用於製造電極總成之方法，該方法包含：
自負電極片材移除負電極子單元群，負電極片材包含負電極片材邊沿及在負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區，至少一個負電極片材弱化區將負電極子單元群之邊界至少部分地限定在負電極片材內，負電極子單元群之每一部件之負電極子單元具有負電極子單元質心，
自隔板片材移除隔板層子單元群，隔板片材包含隔板片材邊沿及在隔板片材邊沿內部之至少一個隔板片材弱化區，至少一個隔板片材弱化區至少部分地限定隔板層子單元群之邊界，隔板層子單元群之每一部件具有相對表面，
自正電極片材移除正電極子單元群，正電極片材包含正電極邊沿及在正電極片材邊沿內部之至少一個正電極片材弱化區，至少一個正電極片材弱化區將正電極子單元群之邊界至少部分地限定在正電極片材內，正電極子單元群之每一部件之正電極子單元具有正電極子單元質心，
在堆疊方向上堆疊負電極子單元群、隔板層子單元群及正電極子單元群之部件以形成單元電池之堆疊群，堆疊群中之每一單元電池至少包含負電極子單元之單元電池部分、隔板層子單元群之堆疊部件的隔板層，及正電極子單元之單元電池部分，其中(i)負電極子單元及正電極子單元面向此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層的相對表面，及(ii)此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元的部分與正電極子單元的部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元與正電極子單元之間的載體離子交換。
實施例261.如實施例260之方法，其中負電極子單元群之部件各自包含多層負電極子單元，該多層負電極子單元在負電極集電器層之至少一個側面上具有負電極活性材料層。
實施例262.如實施例260至263中任一項之方法，其中負電極活性材料層包含負電極活性材料層質心。
實施例263.如實施例260至262中任一項之方法，其中正電極子單元群部件各自包含多層正電極子單元，多層正電極子單元在正極電極集電器層之至少一個側面上包含正電極活性材料層。
實施例264.如實施例263之方法，其中正電極活性材料層包含正電極活性材料層質心。
實施例265.如實施例260-264中任一項之方法，其中負電極子單元群之部件各自包含多層負電極子單元，該多層負電極子單元在負電極集電器層之至少一個側面上具有電極活性材料層，且正電極子單元群之部件各自包含多層正電極子單元，該多層正電極子單元在正電極集電器層之至少一個側面上包含正電極活性材料層，且其中堆疊群中之每一單元電池至少包含負電極多層子單元群之堆疊部件的負電極集電器層之單元電池部分及負電極活性材料層、隔板層子單元群之堆疊部件的隔板層，及正電極多層子單元之堆疊部件的正電極活性材料層及正電極集電器層之單元電池部分，其中(i)堆疊單元電池群之部件所包含的負電極活性材料及正電極活性材料層面向此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層的相對表面，及(ii)此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之負電極活性材料及正電極活性材料層，同時准許此類堆疊單元電池所包含之負電極活性材料與正電極活性材料層之間的載體離子交換。
實施例266.如實施例260至265中任一項之方法，其中單元電池之堆疊群的每一部件具有質心分離距離，其中該群之個別部件的質心分離距離為投影至與堆疊方向正交之虛平面上的此類個別部件所包含的負電極子單元之單元電池部分的質心與正電極子單元之單元電池部分的質心之間的距離，且質心距離在預定極限內。
實施例267.如實施例260至266中任一項之方法，其中單元電池之堆疊群的部件在第一及第二部件之間具有質心分離距離，且其中該群之第一及第二部件之間的質心分離距離為第一部件之負電極子單元之單元電池部分的質心與第二部件之負電極子單元之單元電池部分的質心之間的距離之絕對值，及/或第一部件之正電極子單元之單元電池部分的質心與第二部件之正電極子單元之單元電池部分的質心之間的距離之絕對值，且質心距離在預定極限內。
實施例268.如實施例260至267中任一項之方法，其中該群之個別部件的質心分離距離為投影至與堆疊方向正交之虛平面上的此類個別部件所包含的負電極活性材料層之質心與正電極活性材料層之質心之間的距離，且質心距離在預定極限內。
實施例269.如實施例260至268中任一項之方法，其中單元電池之堆疊群的部件具有在第一及第二部件之負電極活性材料層及/或正電極活性材料層中的任一者或兩者之間的質心分離距離，且其中該群之第一及第二部件之間的質心分離距離為第一部件之負電極活性材料層之單元電池部分的質心與第二部件之負電極活性材料層之單元電池部分的質心之間的距離的絕對值，及/或第一部件之正電極活性材料層之單元電池部分的質心與第二部件之正電極活性材料層之單元電池部分的質心之間的距離的絕對值，且質心距離在預定極限內。
實施例270.如實施例260至269中任一項之方法，其中該群之個別部件中之負電極及正電極子單元之單元電池部分的質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在負電極子單元之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於負電極子單元之最大尺寸之2%的預定極限內。
實施例271.如實施例260至270中任一項之方法，其中該群之個別部件中之負電極及正電極活性材料層之單元電池部分的質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在負電極活性材料層之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於負電極活性材料層之最大尺寸之2%的預定極限內。
實施例272.如實施例260至271中任一項之方法，其中該群之第一及第二部件中之負電極子單元之單元電池部分的質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中的負電極子單元之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大負電極子單元之最大尺寸的2%的預定極限內，且其中該群之第一及第二部件中之正電極子單元的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之正電極子單元的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大正電極子單元之最大尺寸的2%的預定極限內。
實施例273.如實施例260至272中任一項之方法，該群之第一及第二部件中之負電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之負電極活性材料的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大負電極活性材料層之最大尺寸的2%的預定極限內，且其中該群之第一及第二部件中之正電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之正電極活性材料層的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大正電極活性材料層之最大尺寸的2%的預定極限內。
實施例274.如實施例260至273中任一項之方法，其中針對堆疊群中之至少5個單元電池，平均質心分離距離在預定極限內。
實施例275.如實施例260至274中任一項之方法，其中針對堆疊群中之至少10個單元電池、至少15個單元電池、至少20個單元電池及/或至少25個單元電池，平均質心分離距離在預定極限內。
實施例276.如實施例260至275中任一項之方法，其中平均質心分離距離在關於單元電池之堆疊群之單元電池部件的至少75%、至少80%、至少90%及/或至少95%的預定極限內。
實施例277.如實施例260至276中任一項之方法，其中負電極片材包含具有形成於其中之負電極子單元的連續網，及/或其中正電極片材包含具有形成於其中之正電極子單元的連續網，及/或其中隔板片材包含具有形成於其中之隔板層子單元的連續網。
實施例278.如實施例260至277中任一項之方法，其中藉由在至少一個弱化區處使子單元自片材脫離而自其各別正電極片材、隔板片材及/或負電極片材移除正電極子單元、隔板層子單元及/或負電極子單元。
實施例279.如實施例260至278中任一項之方法，其中藉由在與片材之平面正交之子單元上施加力而自其各別負電極片材、隔板,及/或正電極片材移除負電極子單元、隔板層子單元及/或正電極子單元，從而在弱化區處使子單元與片材分離。
實施例280.如實施例260至279中任一項之方法，其中正電極片材、負電極片材及/或隔板片材在自其移除一或多個子單元期間在平行於片材平面之一或多個方向上拉緊。
實施例281.如實施例260至280中任一項之方法，其中負電極片材、隔板片材及/或正電極片材中之每一者分別包含複數個負電極子單元、隔板層子單元及/或正電極子單元，對於每一片材每一者之類型相同，沿片材長度依序形成。
實施例282.如實施例260至281中任一項之方法，其中在移除子單元之前，負電極片材、隔板片材及/或正電極片材中的至少兩者關於彼此合併。
實施例283.如實施例260至282中任一項之方法，其包含將包含負電極片材之連續網，包含隔板片材之連續網及/或包含正電極片材之連續網饋送在一起以使得片材以合併方式對準以形成合併網，且自其移除子單元以形成包含負電極子單元、隔板層單元及正電極子單元之堆疊群。
實施例284.如實施例260至283中任一項之方法，其包含將負電極片材、隔板片材及/或正電極片材饋送在一起以使得片材以合併方式對準以形成合併片材堆疊，且自其移除子單元以形成包含負電極子單元、隔板層單元及正電極子單元之堆疊群。
實施例285.如實施例260至284中任一項之方法，其中片材包含片材對準特徵，且其中方法包含使用對準特徵使片材關於彼此對準，以提供片材中之子單元中之一或多者關於彼此的對準。
實施例286.如實施例260至285中任一項之方法，其中片材對準特徵包含形成於片材之周邊區中的複數個孔隙，該周邊區在限定形成於每一片材中之子單元的外邊界外部。
實施例287.如實施例260至286中任一項之方法，其中片材在移除其中之子單元之前合併及對準。
實施例288.如實施例260至287中任一項之方法，其包含在移除其中之子單元之前關於彼此合併負電極片材、正電極片材及/或隔板片材中的至少兩者。
實施例289.如實施例260至288中任一項之方法，其包含在移除其中之子單元之前關於彼此合併負電極片材、正電極片材及/或隔板片材中的至少兩者。
實施例290.如實施例260至289中任一項之方法，其包含自其各別負電極片材、正電極片材及/或隔板層片材同時移除負電極子單元、正電極子單元及隔板層子單元中之至少兩者、且甚至至少三者，以形成堆疊群。
實施例291.如實施例260至290中任一項之方法，其包含自其各別負電極片材、正電極片材及/或隔板層片材至少依序移除負電極子單元、正電極子單元及隔板層子單元中之至少兩者且甚至至少三者，以形成堆疊群。
實施例292.如實施例260至291中任一項之方法，其中負電極片材、正電極片材及/或隔板層片材包含沿片材之長度方向形成的複數個子單元。
實施例293.如實施例260至292中任一項之方法，其中子單元之邊界至少部分地由在子單元之相對側上在片材之長度方向上延伸的弱化區限定。
實施例294.如實施例260至293中任一項之方法，其中至少一個弱化區包含經穿孔之區及/或包含與片材之其他區相比較薄的橫截面。
實施例295.如實施例260至294中任一項之方法，其包含自其各別片材同時移除至少一個負電極子單元、至少一個隔板層子單元及至少一個正電極子單元，以形成堆疊群。
實施例296.如實施例260至295中任一項之方法，其中自其各別片材依序移除至少一個負電極子單元、至少一個隔板子單元及至少一個正電極子單元。
實施例297.如實施例260至296中任一項之方法，其包含自片材移除子單元，接著使片材在饋送方向上前進，且隨後自片材移除其他子單元。
實施例298.如實施例260至297中任一項之方法，其包含同時移除與片材分離之一組子單元，該等子單元在與片材饋送方向正交之片材寬度方向上彼此分離。
實施例299.如實施例260至298中任一項之方法，其中在堆疊群中，(i)負電極子單元具有第一組兩個相對末端表面及鄰近第一組相對末端表面中之每一者的相對末端邊沿，(ii)正電極子單元具有第二組相對末端表面及鄰近第二組相對末端表面中之每一者的相對末端邊沿，(iii)負電極子單元及正電極子單元中之一或多者在其相對末端邊沿中的至少一者中具有至少一個弱化區，
其中該方法進一步包含在拉緊方向上將拉力施加至負電極子單元及正電極子單元中之一或多者之相對末端邊沿中的至少一者，以移除負電極子單元及正電極子單元中之一或多者的鄰近至少一個相對末端邊沿中之弱化部位的一部分，使得負電極子單元之第一組相對末端表面及正電極子單元之第二組相對末端表面中之一或多者包含藉由移除該部分暴露的至少一個末端表面。
實施例300.如實施例260至299中任一項之方法，其中在堆疊群中，負電極子單元及正電極子單元之相對末端邊沿至少部分地彼此疊置，且
其中在移除負電極子單元及正電極子單元中之一或多者的部分後，負電極子單元之第一組相對末端表面中的相對末端表面中之一或多者的至少一部分在拉緊方向及與拉緊方向及堆疊方向兩者正交之第三方向中之一或多者上相對於正電極子單元之第二組相對末端表面中的相對末端表面中之一或多者的至少一部分偏移。
實施例301.如實施例260至300中任一項之方法，其中在堆疊群中，負電極子單元之內部部分及正電極子單元之內部部分在與堆疊方向正交之拉緊方向上關於彼此對準，且其進一步包含在施加拉力的同時維持堆疊群之對準。
實施例302.如實施例260至301中任一項之方法，其中對準藉由壓縮壓縮板之間的堆疊群來維持。
實施例303.如實施例260至302中任一項之方法，其中對準藉由將堆疊群中之複數個負電極集電器及/或正電極集電器附接至在堆疊方向之平面中的堆疊群之表面上的一或多個限制部件來維持。
實施例304.如實施例260至303中任一項之方法，其中對準藉由將堆疊群中之複數個電極集電器及/或正極電極集電器附接至在堆疊方向之平面中的堆疊群之表面上的一或多個限制部件來維持。
實施例305.如實施例260至304中任一項之方法，其中部分之移除提供能夠連接至母線之電突片。
實施例306.如實施例260至305中任一項之方法，其中在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，堆疊群中之每一正電極子單元包含在拉緊方向及第三方向上關於其他正電極子單元之預定位置，及/或負電極片材中之每一負電極子單元包含在拉緊方向及第三方向上關於其他負電極片材之預定位置。
實施例307.如實施例260至306中任一項之方法，其中在移除負電極子單元及正電極子單元中之一或多者的部分後，堆疊群中之每一負電極子單元包含在拉緊方向上關於堆疊群中之每一正電極子單元的預定位置。
實施例308.如實施例260至307中任一項之方法，其中在堆疊群中，在移除正電極子單元及負電極子單元中的一或多者的部分後，正電極子單元質心與負電極子單元質心之間的質心分離距離在預定極限內。
實施例309.如實施例260至308中任一項之方法，其中堆疊群，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之每一單元電池部件的質心分離距離為投影至與堆疊方向正交之虛平面上的此類個別部件所包含的負電極活性材料層之質心與正電極活性材料層之質心之間的距離，且質心距離在預定極限內。
實施例310.如實施例260至309中任一項之方法，其中在堆疊群中，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之每一單元電池部件的質心分離距離為投影至與堆疊方向正交之虛平面上的此類個別部件所包含之負電極子單元之質心與正電極子單元之質心之間的距離，且質心距離在預定極限內。
實施例311.如實施例260至309中任一項之方法，其中在堆疊群中，在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，單元電池之堆疊群的部件在第一及第二部件之負電極活性材料層及/或正電極活性材料層中的任一者或兩者之間具有質心分離距離，且其中該群之第一及第二部件之間的質心分離距離為第一部件之負電極活性材料層之單元電池部分的質心與第二部件之負電極活性材料層之單元電池部分的質心之間的距離的絕對值，及/或第一部件之正電極活性材料層之單元電池部分的質心與第二部件之正電極活性材料層之單元電池部分的質心之間的距離的絕對值，且質心距離在預定極限內。
實施例312.如實施例260至311中任一項之方法，其中移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之個別部件中的負電極及正電極子單元的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在負電極子單元之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於負電極子單元之最大尺寸之2%的預定極限內。
實施例313.如實施例260至312中任一項之方法，其中在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之個別部件中之負電極及正電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在負電極活性材料層之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於負電極活性材料層之最大尺寸之2%的預定極限內。
實施例314.如實施例260至313中任一項之方法，其中在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之第一及第二部件中之負電極子單元的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中的負電極子單元之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大負電極子單元之最大尺寸的2%的預定極限內，且其中該群之第一及第二部件中之正電極子單元的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在該部件中之任一者中之正電極子單元的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大正電極子單元之最大尺寸的2%的預定極限內。
實施例315.如實施例260至314中任一項之方法，其中在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，該群之第一及第二部件中之負電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之負電極活性材料的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大負電極活性材料層之最大尺寸的2%的預定極限內，且其中該群之第一及第二部件中之正電極活性材料層的單元電池部分之質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之預定極限內，或在部件中之任一者中之正電極活性材料層的最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於第一及第二部件中之最大正電極活性材料層之最大尺寸的2%的預定極限內。
實施例316.如實施例260至315中任一項之方法，其中在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分後，針對堆疊群中之至少5個單元電池，平均質心分離距離在預定極限內。
實施例317.如實施例260至316中任一項之方法，其中針對堆疊群中之至少10個單元電池、至少15個單元電池、至少20個單元電池及/或至少25個單元電池，平均質心分離距離在預定極限內。
實施例318.如實施例260至317中任一項之方法，其中平均質心分離距離在關於單元電池之堆疊群之單元電池部件的至少75%、至少80%、至少90%及/或至少95%的預定極限內。
實施例319.如實施例260至318中任一項之方法，其中負電極子單元在其至少一個相對末端邊沿中具有至少一個弱化部位，且其中拉力施加至具有弱化區之負電極子單元的相對末端邊沿以移除負電極子單元之部分，使得負電極子單元之第一組相對末端表面包含藉由移除該部分暴露之至少一個末端表面。
實施例320.如實施例260至319中任一項之方法，其中正電極子單元在其至少一個相對末端邊沿中具有至少一個弱化部位，且其中拉力施加至具有正電極子單元之弱化區的相對末端邊沿以移除該正電極子單元之部分，使得負電極子單元之第二組相對末端表面包含藉由移除該部分暴露之至少一個末端表面。
實施例321.如實施例260至320中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元兩者皆在其至少一個相對末端邊沿中具有至少一個弱化區，且其中拉力施加至具有負電極及正電極子單元之至少一個弱化區的相對末端邊沿，以移除負電極子單元及正電極子單元之部分，使得負電極子單元之第一組相對末端表面及正電極子單元之第二組相對末端表面兩者皆包含藉由自其移除該等部分暴露之至少一個末端表面。
實施例322.如實施例260至321中任一項之方法，其中具有負電極子單元之至少一個弱化區的相對末端邊沿在拉緊方向上處於與具有正電極子單元之至少一個弱化區的相對邊沿相同的側面上。
實施例323.如實施例260至322中任一項之方法，其中具有負電極子單元之至少一個弱化區的相對末端邊沿在拉緊方向上處於與具有正電極子單元之至少一個弱化區的相對邊沿相對的側面上。
實施例324.如實施例260至323中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元中的至少一者在其兩個相對末端邊沿處包含弱化末端區。
實施例325.如實施例260至324中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元兩者在其兩個相對末端邊沿處包含弱化末端區。
實施例326.如實施例260至325中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元中之一或多者包含多層片材。
實施例327.如實施例260至326中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元中的至少一者包含其中具有至少一個弱化區之犧牲材料層。
實施例328.如實施例260至327中任一項之方法，其中負電極子單元及/或正電極子單元包含在堆疊方向上在形成於犧牲材料層之任一側面上的負或正電極集電器材料之層之間的犧牲材料層。
實施例329.如實施例260至328中任一項之方法，其中堆疊群的至少一部分在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分之前形成。
實施例330.如實施例260至329中任一項之方法，其中堆疊群完全在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分之前形成。
實施例331.如實施例260至330中任一項之方法，其中堆疊群的一部分在移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分之前形成，且其中在形成堆疊負電極子單元群、隔板層子單元群及正電極子單元群中之一或多者的其他部件以形成堆疊群之後移除正電極子單元及負電極子單元中之一或多者的部分。
實施例332.如實施例260至331中任一項之方法，其包含堆疊以藉由堆疊複數個負電極子單元及正電極子單元，視情況具有複數個隔板片材以形成堆疊群，從而形成電池組之至少一個單元電池、至少兩個單元電池、至少三個單元電池、至少四個單元電池、至少5個單元電池、至少6個單元電池、至少7個單元電池、至少8個單元電池、至少9個單元電池、至少10個單元電池、至少11個單元電池、至少12個單元電池、至少13個單元電池、至少14個單元電池、至少15個單元電池，及/或至少16個單元電池。
實施例333.如實施例260至332中任一項之方法，其包含藉由堆疊至少1個負電極子單元及至少1個正電極子單元，堆疊至少2個負電極子單元及至少2個正電極子單元，堆疊至少3個負電極子單元及至少3個正電極子單元，堆疊至少4個負電極子單元及至少4個正電極子單元，堆疊至少5個負電極子單元及至少5個正電極子單元，堆疊至少6個負電極子單元及至少6個正電極子單元，堆疊至少7個負電極子單元及至少7個正電極子單元，堆疊至少8個負電極子單元及至少8個正電極子單元，堆疊至少9個負電極子單元及至少9個正電極子單元，堆疊至少10個負電極子單元及至少10個正電極子單元，堆疊至少11個負電極子單元及至少11個正電極子單元，堆疊至少12個負電極子單元及至少12個正電極子單元，堆疊至少13個負電極子單元及至少13個正電極子單元，堆疊至少14個負電極子單元及至少14個正電極子單元，堆疊至少15個負電極子單元及至少15個正電極子單元，及/或堆疊至少16個負電極子單元及至少16個正電極子單元來形成堆疊群。
實施例334.如實施例260至333中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區包含一區，其中負電極子單元及/或正電極子單元在堆疊方向上之橫截面積已減小，使得在拉緊方向上將拉力施加至弱化區致使弱化區斷裂。
實施例335.如實施例260至334中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區包含形成於正電極及/或負電極子單元中之穿孔、孔及/或孔隙中之一或多者。
實施例336.如實施例260至335中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區包含在堆疊方向上比正電極子單元及/或負電極子單元之其他區更小的厚度。
實施例337.如實施例260至336中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區形成於負電極子單元之負電極集電器層中，及/或至少一個子單元弱化區形成於正電極子單元之正電極集電器層中。
實施例338.如實施例260至337中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區形成於負電極子單元之負電極活性材料層中，及/或至少一個子單元弱化區形成於正電極子單元之正電極活性材料層中。
實施例339.如實施例260至338中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區形成於子單元之多個層中。
實施例340.如實施例260至339中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區在堆疊方向上延伸穿過子單元之厚度。
實施例341.如實施例260至340中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區在與堆疊方向及拉緊方向正交之第三方向上在正電極及/或負電極子單元之第一與第二相對表面之間橫穿其高度的至少一部分。
實施例342.如實施例260至341中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區在第三方向上橫穿負電極子單元及/或正電極子單元之第一與第二相對表面之間的實質上直線的至少一部分。
實施例343.如實施例260至342中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區在第三方向上橫穿負電極子單元及/或正電極子單元之第一與第二相對表面之間的對角線的至少一部分。
實施例344.如實施例260至343中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區在第三方向上橫穿負電極子單元及/或正電極子單元之第一與第二相對表面之間的曲線的至少一部分。
實施例345.如實施例260至344中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區包含弱化特徵之組合。
實施例346.如實施例260至345中任一項之方法，其中負電極子單元及/或正電極子單元包含一或多個分離區，以及其中負電極子單元及/或正電極子單元包含子單元在堆疊方向上之穿孔及/或薄化的一或多個區。
實施例347.如實施例260至346中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區至少部分地描出負電極子單元及/或正電極子單元之突片特徵。
實施例348.如實施例260至347中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區至少部分地描出負子單元及/或正電極子單元之突片突起。
實施例349.如實施例260至348中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區至少部分地描出負電極子單元及/或正電極子單元之一或多個突片突起及突片凹口。
實施例350.如實施例260至349中任一項之方法，其中至少一個子單元弱化區至少部分地描出負電極子單元及/或正電極子單元之鉤形突片突起。
實施例351.如實施例260至350中任一項之方法，其中負電極子單元中之至少一個子單元弱化區至少部分地描出負電極子單元中之一或多個突片突起，且正電極子單元中之至少一個子單元弱化區至少部分地描出正電極子單元中之一或多個突片突起，且其中一或多個負電極突片在拉緊方向及第三方向中之一或多者上自一或多個正極電極突片偏移。
實施例352.如實施例260至351中任一項之方法，其中一或多個負電極突片在負電極子單元之第一側上，且一或多個正電極突片在正電極子單元之第二側上，第一側在拉緊方向上與第二側相對。
實施例353.如實施例260至352中任一項之方法，其中一或多個負電極突片在拉緊方向上在與一或多個正電極突片相同之側面上，且一或多個負電極突片包含在第三方向上自一或多個正電極突片的至少一部分偏移的其至少一部分。
實施例354.如實施例260至353中任一項之方法，其包含將拉力同時施加至負電極子單元及/或正電極子單元之兩側上的兩個相對末端邊沿，以在兩個相對末端邊沿處移除負電極及/或正電極子單元鄰近弱化區之部分。
實施例355.如實施例260至354中任一項之方法，依序將拉力施加至負電極子單元及/或正電極子單元之第一側上的第一末端邊沿，隨後將拉力施加至負電極子單元及/或正電極子單元之第二側上的第二末端邊沿，以在兩個相對末端邊沿處移除負電極子單元及/或正電極子單元鄰近弱化區之部分。
實施例356.如實施例260至355中任一項之方法，其包含，在維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準時，同時將拉力施加至負電極子單元之第一側上的第一相對末端邊沿，且將拉力施加至正電極子單元之第二側上的第二相對末端邊沿，以移除第一側上之第一末端邊沿處之負電極子單元的一部分及第二側處之第二末端邊沿處之正電極子單元的一部分。
實施例357.如實施例260至356中任一項之方法，其包含，在維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準時，依序將拉力施加至負電極子單元之第一側上的第一相對末端邊沿，隨後將拉力施加至正電極子單元之第二側上的第二相對末端邊沿，以移除第一側上之第一末端邊沿處之負電極子單元的一部分及第二側處之第二末端邊沿處之正電極子單元的一部分。
實施例358.如實施例260至357中任一項之方法，其包含，在維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準時，依序將拉力施加至正電極子單元之第一側上的第一相對末端邊沿，且將拉力施加至負電極子單元之第二側上的第二相對末端邊沿，以移除第一側上之第一末端邊沿處之正電極子單元的一部分及第二側處之第二末端邊沿處之負電極子單元的一部分。
實施例359.如實施例260至358中任一項之方法，其中在施加拉力時，藉由在堆疊方向上在堆疊群之上部與下部表面之間施加壓縮力，維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準，其中在壓縮力施加下，負電極及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上在預定對準位置處關於彼此對準。
實施例360.如實施例260至359中任一項之方法，其中在施加拉力時，藉由在拉緊方向上在負電極及正電極子單元之內部部分關於彼此之預定對準位置處將負電極子單元黏著至正電極子單元，維持負電極子單元及正電極子單元之內部部分在拉緊方向上關於彼此對準。
實施例361.如實施例260至360中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元中的至少一者包含形成於其相對末端邊沿中之至少一者中的對準特徵。
實施例362.如實施例260至361中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元中的至少一者包含形成於其兩個相對末端邊沿中之對準特徵。
實施例363.如實施例260至362中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元兩者包含形成於其相對末端邊沿中之至少一者中的對準特徵。
實施例364.如實施例260至363中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元兩者包含形成於其兩個相對末端邊沿中之對準特徵。
實施例365.如實施例260至364中任一項之方法，其中對準特徵包含孔隙及/或在堆疊方向上形成而穿過負電極子單元及/或正電極子單元之厚度。
實施例366.如實施例260至365中任一項之方法，其進一步包含藉由將子單元堆疊於穿過負電極子單元及/或正電極子單元之對準特徵的至少一個對準銷上來堆疊負電極子單元及/或正電極子單元。
實施例367.如實施例260至366中任一項之方法，其進一步包含藉由在拉緊方向上將子單元堆疊於穿過形成於負電極子單元及/或正電極子單元之相對末端上之對準特徵的一組對準銷上來堆疊負電極子單元及/或正電極子單元。
實施例368.如實施例260至367中任一項之方法，其中該組對準銷穿過形成於負電極子單元及正電極子單元兩者之第一末端處之第一邊沿中的對準特徵、
實施例369.如實施例260至368中任一項之方法，其中該組對準銷在拉緊方向上穿過形成於負電極子單元之第一末端處之第一邊沿中的第一對準特徵及形成於正電極子單元之第二相對末端處之第二邊沿中的第二對準特徵。
實施例370.如實施例260至369中任一項之方法，其中該組對準銷穿過形成於負電極子單元及正電極子單元之第一末端處之第一邊沿中的第一對準特徵及形成於負電極子單元及正電極子單元之第二相對末端處之第二邊沿中的第二對準特徵。
實施例371.如實施例260至370中任一項之方法，其中藉由在拉緊方向上且遠離負電極子單元及/或正電極子單元之第二末端拉動置放在負電極子單元及/或正電極子單元之一個末端處的對準特徵中之至少一個對準銷而施加拉力，以移除鄰近至少一個末端邊沿中之弱化區的負電極子單元及/或正電極子單元之部分。
實施例372.如實施例260至371中任一項之方法，其中藉由在拉緊方向中之相對方向上同時拉動負電極子單元及/或正電極子單元之相對末端上之對準特徵中的對準銷而施加拉力，以移除鄰近至少一個末端邊沿中之弱化區的負電極子單元及/或正電極子單元之部分。
實施例373.如實施例260至372中任一項之方法，其中對準特徵形成於在施加拉力之後經移除之相對末端邊沿中。
實施例374.如實施例260至373中任一項之方法，其中對準特徵形成於與其中鄰近子單元弱化區之部分經移除之一末端邊沿相對的末端邊沿中。
實施例375.如實施例260至374中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元皆包含在其至少一個末端邊沿中之對準特徵，且其中負電極子單元及正電極子單元中之至少一者中的對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸的狹槽，使得當插入第一側上之負電極子單元及正電極子單元之對準特徵中的對準銷在拉緊方向上遠離負電極子單元及正電極子單元之第二側向外拉動時，對準銷經由施加至負電極子單元對準特徵之拉力將拉力施加至具有更小尺寸對準特徵之負電極子單元及/或正電極子單元之末端邊沿，而對準銷在負電極子單元及/或正電極子單元中之另一者中在拉緊方向上平移穿過狹槽之平移尺寸。
實施例376.如實施例260至375中任一項之方法，其中負電極子單元及/或正電極子單元之對準特徵形成於與至少一個弱化區相同的末端邊沿中，且其中經由對準銷施加拉力引起包含負電極子單元及/或正電極子單元中之對準特徵之末端邊沿的部分之移除。
實施例377.如實施例260至376中任一項之方法，其中負電極子單元及/或正電極子單元之對準特徵形成於與其中形成至少一個子單元弱化區之一末端邊沿相對的末端邊沿中，且其中經由對準銷施加拉力引起與其中定位有對準特徵之末端邊沿相對的負電極子單元及/或正電極子單元之末端邊沿之部分的移除。
實施例378.如實施例260至377中任一項之方法，其中對準特徵形成於負電極子單元及正電極子單元兩者之相同側面上具有至少一個子單元弱化區之末端邊沿中，且其中經由對準銷施加拉力引起包含負電極子單元及正電極子單元中之相同側上之對準特徵的末端邊沿之部分的移除。
實施例379.如實施例260至378中任一項之方法，其中對準特徵形成於負電極子單元及正電極子單元兩者之相同側面上的末端邊沿中，該等末端邊沿與其中至少一個弱化區形成於每一負電極子單元及正電極子單元中之末端邊沿相對，且經由對準銷施加拉力引起與其中定位有對準特徵之末端邊沿相對之負電極子單元及正電極子單元的末端邊沿之部分的移除。
實施例380.如實施例260至379中任一項之方法，其中負電極子單元及正電極子單元兩者皆包含在其每一片材之相對末端邊沿處之對準特徵，且其中負電極子單元及正電極子單元中之至少一者包含形成於其中包含至少一個弱化區之末端邊沿中的對準特徵，且負電極子單元及正電極子單元中之另一者包含對準特徵，該對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽，該平移尺寸大於負電極子單元及/或正電極子單元中之另一者中的對準特徵之狹槽的平移尺寸，對準特徵包含處於與形成於具有至少一個子組弱化區之末端邊沿中的對準特徵相同之側面上的狹槽，使得經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上的對準特徵中來施加拉力引起在具有子組弱化區之末端邊沿中之負電極及/或正電極子單元之部分的移除，及銷在包含負電極子單元及/或正電極子單元中之另一者之狹槽的對準特徵之平移尺寸中之平移。
實施例381.如實施例260至380中任一項之方法，其中堆疊群包含負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且其中負電極子單元之第一側及正電極子單元之第二相對側面上的對準特徵處於其中包含至少一個子單元弱化區之末端邊沿中，且形成於負電極子單元之第二側及正電極子單元之第一側上的對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽，該等平移尺寸大於在相同各別側面上形成於負電極子單元及正電極子單元中之另一者中的對準特徵之狹槽的平移尺寸，使得經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上的對準特徵中來施加拉力引起在具有子組弱化區之末端邊沿中之負電極及正電極子單元之部分的移除，及銷在包含其他相對末端邊沿中之狹槽的對準特徵之平移尺寸中之平移。
實施例382.如實施例260至381中任一項之方法，其中堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且其中對準特徵形成於具有至少一個子單元弱化區之負電極子單元之第一側的末端邊沿及在相同側面上具有至少一個子單元弱化區之正電極子單元之第一側的末端邊沿中，使得經由將一組對準銷插入負電極子單元及正電極子單元之兩側上之對準特徵中來施加拉力引起在具有弱化區之相同側面上之末端邊沿中的負電極及正電極子單元之部分的移除。
實施例383.如實施例260至382中任一項之方法，其中堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且其中負電極子單元之第一側及正電極子單元之相同第一側上的對準特徵處於其中包含至少一個弱化區之末端邊沿中，且其中負電極子單元或正電極子單元之第二相對側面上的對準特徵處於其中包含至少一個子單元弱化區之末端邊沿中，且形成於負電極子單元及正電極子單元中之另一者之第二相對側面上的對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽，該平移尺寸大於在相同各別側面上形成於負電極及正電極子單元中之另一者中的對準特徵之狹槽的平移尺寸，使得經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上之對準特徵中來施加拉力引起在具有弱化區之第一側上之末端邊沿中的負電極及正電極子單元之部分的移除，在具有弱化區之第二側上之末端邊沿中的負電極子單元或正電極子單元之部分的移除，及銷在包含負電極子單元或正電極子單元中之另一者之第二側上的末端邊沿中的狹槽之對準特徵的平移尺寸中的平移。
實施例384.如實施例260至383中任一項之方法，其中堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之兩個相對末端邊沿中的對準特徵，且其中負電極子單元及正電極子單元之第一及第二側兩者上的對準特徵處於其中包含至少一個弱化區之末端邊沿中，使得經由將一組對準銷插入堆疊群之兩側上之對準特徵中來施加拉力引起在具有弱化區之第一側及第二側上之末端邊沿中的負電極及正電極子單元之部分的移除。
實施例385.如實施例260至384中任一項之方法，其中堆疊群包含在負電極子單元及正電極子單元中之每一者之相同側面上之末端邊沿中的對準特徵，且其中負電極子單元及正電極子單元中之一者的對準特徵形成於其中包含至少一個子單元弱化區之第一側的末端邊沿中，且其中負電極子單元或正電極子單元中之另一者上的對準特徵處於與具有其中含有至少一個子單元弱化區的末端邊沿之第二側相對之第一側上的末端邊沿中，使得經由將一組對準銷插入堆疊群之相同側面上之對準特徵中來施加拉力引起在具有子單元弱化區之第一側上之末端邊沿中的負電極子單元及/或正電極子單元之部分的移除，及在具有子組弱化區之第二側上的末端邊沿中之負電極子單元或正電極子單元之部分的移除，該第二側與具有其中形成有對準特徵之末端邊沿的第一末端相對。
實施例386.如實施例260至385中任一項之方法，其中負電極子單元及/或正電極單元中之每一者上的子單元對準特徵包含在拉緊方向上具有平移尺寸之狹槽。
實施例387.如實施例260至386中任一項之方法，其中負電極子單元及/或正電極子單元中之每一者上的子單元對準特徵包含在與拉緊方向及堆疊方向正交之第三方向上具有平移尺寸之狹槽。
實施例388.如實施例260至387中任一項之方法，其中負電極子單元及/或正電極子單元中之每一者上之子單元對準特徵包含圓形孔隙，該等圓形孔隙經設定大小以允許對準銷通過，且進一步經設定大小以提供在藉由對準銷施加拉力之後待經由對準特徵施加之拉力。
實施例389.如實施例260至388中任一項之方法，其中子單元對準特徵包含具有平移尺寸之狹槽及圓形孔隙之組合。
實施例390.如實施例260至389中任一項之方法，其中子單元對準特徵包含用以提供負電極子單元及正電極子單元之堆疊及對準的第一組孔隙，且負電極及/或正電極子單元進一步包含第二組孔隙，銷可經由第二組孔隙插入以對堆疊負電極及正電極子單元中之一或多者施加拉力。
實施例391.如實施例260至390中任一項之方法，其中第二組孔隙包含具有至少一個弱化區之末端邊沿中的孔及在負電極子單元及正電極子單元中之每一者的一個相對側面上具有平移尺寸之狹槽，使得施加拉力引起子單元弱化部位處之負電極子單元及正電極子單元在其相對側上之部分的移除。
實施例392.如實施例260至391中任一項之方法，其中子單元對準特徵包含具有開口之孔隙，該開口具有為圓形、三角形、方形、長橢圓形、卵形及矩形中的任何一或多者的橫截面。
實施例393.如實施例260至392中任一項之方法，其中子單元對準特徵包含圍繞其周長具有向內突出嚙合部分以嚙合對準銷之孔隙。
實施例394.如實施例260至393中任一項之方法，其中子單元對準特徵包含具有開口之孔隙，該開口具有橫截面，該橫截面在接近於負電極子單元及/或正電極子單元之末端的開口之第一側處較大，且在負電極子單元及/或正電極子單元之末端遠側之開口的第二側處較窄。
實施例395.如實施例260至394中任一項之方法，其中方法經執行以製造如實施例1至260中任一項之蓄電池組。
實施例396.一種能量儲存器件，其具有電極總成，該電極總成包含呈堆疊配置之負電極子單元、隔板層及正電極子單元，該電極總成包含：
電極堆疊，其包含在堆疊方向上堆疊之負電極子單元群及正電極子單元群，堆疊負電極子單元中之每一者在與堆疊方向正交之橫向方向上具有負電極子單元之長度L，且在與橫向方向及堆疊方向兩者正交之方向上具有負電極子單元之高度H，其中(i)負電極子單元群之每一部件包含沿橫向方向間隔開之第一組兩個相對末端表面，(ii)正電極子單元群之每一部件包含沿橫向方向間隔開之第二組兩個相對末端表面，
其中負電極子組及/或正電極子單元之相對末端表面中的至少一者包含圍繞負電極子組及正電極子單元中之一或多者之相對末端表面的區，歸因於負電極子單元及/或正電極子單元之橫截面的延伸及窄化，該等區展現以橫向方向定向之塑性變形及斷裂。
實施例397.如實施例396之能量儲存器件，其中負電極子單元及/或正電極子單元包含多層單元，該等多層單元包含用於負電極子單元之負電極活性材料層及負電極集電器，及用於正電極集電器之正電極活性材料層及正電極集電器。
實施例398.如實施例396至397中任一項之能量儲存器件，其中負電極子單元及/或正電極子單元具有至少5:1，諸如至少8:1且甚至至少10:1之長度尺寸L與高度H及寬度尺寸W兩者的比率，且具有在0.4:1至1000:1範圍內，諸如在2:1至10:1範圍內之H與W的比率。
實施例399.如實施例396至398中任一項之能量儲存器件，其中負電極子單元之負電極活性材料及/或正電極子單元之正電極活性材料具有至少5:1，諸如至少8:1且甚至至少10:1之長度尺寸L與高度H及寬度尺寸W兩者的比率，且具有在0.4:1至1000:1範圍內，諸如在2:1至10:1範圍內之H與W的比率。
實施例400.如實施例396至399中任一項之能量儲存器件，其進一步包含電極限制之限制組，限制組包含一級限制系統，該一級限制系統包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，第一及第二一級生長限制在堆疊方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制，其中一級限制陣列限制電極總成在堆疊方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在堆疊方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，其中充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且放電狀態小於蓄電池組之額定容量的25%。
實施例401.如實施例396至400中任一項之能量儲存器件，其中電極總成在堆疊方向上之生長使得歷經蓄電池組20次連續循環及/或50次連續循環，電極總成之在堆疊方向上之斐瑞特直徑的任何提高均小於3%及/或小於2%，其中充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且放電狀態為小於蓄電池組之額定容量的25%。
實施例402.如實施例396-401中任一項之能量儲存器件，其根據如實施例261至396中任一項之方法形成。
實施例403.如實施例260至395中任一項之方法，其包含在子單元移除期間在網饋送方向及網寬度方向上拉緊片材。
實施例404.如實施例260至395及403中任一項之方法，其中重複子單元移除以形成具有複數個單元電池之堆疊群。
實施例405.如實施例260至395及403至404中任一項之方法，其中堆疊群包含堆疊片材組態，且其中同時移除來自負電極片材、正電極片材及隔板層片材中之每一者的子單元。
實施例406.如實施例260至395及403至405中任一項之方法，其中在移除一或多個子單元後片材在饋送方向上移動以以提供後續一或多個子單元之移除。
實施例407.如實施例260至395及403至406中任一項之方法，其中堆疊台包含經組態以接收在分離台處自片材移除之一或多個子單元的一或多個對準銷。
實施例408.如實施例260至395及403至407中任一項之方法，其中堆疊台經組態以在片材饋送方向及片材寬度方向上在與分離位置一致之堆疊位置處接收一或多個子單元，其中一或多個子單元在分離台處與一或多個片材分離。
實施例409.如實施例260至395及403至408中任一項之方法，其中堆疊台在片材饋送方向及/或片材寬度方向上在對應於沿片材饋送方向及/或片材寬度方向之複數個分離位置的複數個位置處接收一或多個子單元。
實施例410.如實施例260至395及403至409中任一項之方法，其中堆疊台經組態以維持在網寬度方向上以拉力堆疊於其上之堆疊群的部分。
實施例411.如實施例260至395及403至410中任一項之方法，其中負電極片材、正電極片材及/或隔板片材在移除子單元之前藉由弱化區經預圖案化。
實施例412.一種用於在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體、電極總成，及電池組殼體內之鋰離子，及電極限制組，其中
(a)電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，其中最大長度LEA 及最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率為至少2:1
(b)電極總成包含在平行於縱向軸線之堆疊方向上堆疊於電極總成內之一系列層，其中經堆疊系列層包含負電極活性材料層群、負電極集電器層群、隔板材料層群、正電極活性材料層群，及正電極集電器材料層群，其中
(i)負電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LE ，及對應於如在豎直方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，及對應於如在縱向方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE ，其中LE 與HE 及WE 之比率為至少5:1；
(ii)正電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在豎直方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，及對應於如在縱向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC ，其中LC 與HC 及WC 之比率為至少5:1
(iii)負電極活性材料層群之部件包含具有至少60 wt%負電極活性材料、低於20 wt%導電助劑之顆粒材料及黏結劑材料，且其中負電極活性材料包含含矽材料，
(c)電極限制組包含一級限制系統及次級限制系統，其中
(i)一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在縱向方向上之生長，及
(ii)次級限制系統包含在第二方向上分隔開且藉由經堆疊系列層之部件連接之第一及第二次級生長限制，其中在蓄電池組循環後該次級限制系統至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與該縱向方向正交，及，
(iii)一級限制系統在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力，及
(d)電極總成包含單元電池群，其中各單元電池包含電極集電器群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極活性材料層群之第一部件、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分及反電極至活性材料層群之第一部件，其中(aa)電極活性材料層群之第一部件接近隔板之第一側且反電極材料層群之第一部件接近隔板之相對第二側，(bb)隔板使電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件電隔離，且載體離子在該電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件之間交換，及(cc)在每一單元電池內，
a.電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 ，反電極活性材料層之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP1 與CEVP1 之間的分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置，
b.電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對，電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 ，反電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於反電極活性材料層之長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP2 與CEVP2 之間的分離距離SZ2 的絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置。
實施例413.如實施例412之蓄電池組，其中經堆疊系列層包含具有在橫向方向上彼此間隔開之相對末端表面的層，其中歸因於層在相對末端表面處之延伸及窄化，該等層之複數個相對末端表面展現以橫向方向定向之塑性變形及斷裂。
實施例414.如實施例412至413中任一項之蓄電池組，其中在每一單元電池內，
c.電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第一橫向末端表面曲線ETP1 ，反電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP1 與CETP1 之間的分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置，
d.電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對，電極活性材料層之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 ，反電極活性材料層之第二橫向豎直末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 ，其中對於反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP2 與CETP2 之間的分離距離SX2 的絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。
實施例415.一種用於在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體、電極總成，及電池組殼體內之載體離子，及電極限制組，其中
(a)電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，其中最大長度LEA 及最大寬度WEA 大於最大高度HEA ，
(b)電極總成包含在平行於縱向軸線之堆疊方向上堆疊於電極總成內之一系列層，其中經堆疊系列層包含負電極活性材料層群、負電極集電器層群、隔板材料層群、正電極活性材料層群，及正電極集電器材料層群，其中
(i)負電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LE ，及對應於如在豎直方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，及對應於如在縱向方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE ，其中LE 與HE 及WE 之比率為至少5:1；
(ii)正電極材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在豎直方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，及對應於如在縱向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC ，其中LC 與HC 及WC 之比率為至少5:1
(iii)負電極活性材料層群之部件包含具有至少60 wt%負電極活性材料、低於20 wt%導電助劑之顆粒材料，及黏結劑材料，
(c)電極限制組包含一級限制系統及次級限制系統，其中
(i)一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在縱向方向上之生長，及
(ii)次級限制系統包含在第二方向上分隔開且藉由經堆疊系列層之部件連接之第一及第二次級生長限制，其中在蓄電池組循環後該次級限制系統至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與該縱向方向正交，及(iii)一級限制系統在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力，及
(d)經堆疊系列層包含具有在橫向方向上彼此間隔開之相對末端表面的層，其中歸因於層在相對末端表面處之延伸及窄化，該等層之複數個相對末端表面展現以橫向方向定向之塑性變形及斷裂。
實施例416.如實施例415之蓄電池組，其中電極總成包含單元電池群，其中各單元電池包含電極集電器層群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極活性材料層群之第一部件、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分，及反電極活性材料層群之第一部件，其中(aa)電極活性材料層群之第一部件接近隔板之第一側且反電極材料層群之第一部件接近隔板之相對第二側，(bb)隔板使電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件電隔離，且載體離子在該電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件之間交換，及(cc)在每一單元電池內，
a.電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 ，反電極活性材料層之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP1 與CEVP1 之間的分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置，
b.電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對，電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 ，反電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於反電極活性材料層之長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP2 與CEVP2 之間的分離距離SZ2 的絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置。
實施例417.如實施例415至416中任一項之蓄電池組，其中電極總成包含單元電池群，其中各單元電池包含電極集電器層群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極活性材料層群之第一部件、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分，及反電極活性材料層群之第一部件，其中(aa)電極活性材料層群之第一部件接近隔板之第一側且反電極材料層群之第一部件接近隔板之相對第二側，(bb)隔板使電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件電隔離，且載體離子在該電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件之間交換，及(cc)在每一單元電池內，
c.電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第一橫向末端表面曲線ETP1 ，反電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP1 與CETP1 之間的分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置，
d.電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對，電極活性材料層之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 ，反電極活性材料層之第二橫向豎直末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 ，其中對於反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP2 與CETP2 之間的分離距離SX2 的絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。
實施例418.一種用於在充電與放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含電池組殼體、電極總成，及電池組殼體內之鋰離子，及電極限制組，其中
(a)電極總成具有分別對應於虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之第一縱向末端表面及第二縱向末端表面；及包圍電極總成縱向軸線AEA 且連接第一及第二縱向末端表面之側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與該縱向軸線正交之第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之最大寬度WEA 、藉由側表面限定且在橫向方向上量測之最大長度LEA ，及藉由側表面限定且在豎直方向上量測之最大高度HEA ，其中最大長度LEA 及最大寬度WEA 與最大高度HEA 之比率為至少2:1
(b)電極總成包含在平行於縱向軸線之堆疊方向上堆疊於電極總成內之一系列層，其中經堆疊系列層包含負電極活性材料層群、負電極集電器層群、隔板材料層群、正電極活性材料層群，及正電極集電器材料層群，其中
(i)負電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LE ，及對應於如在豎直方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HE ，及對應於如在縱向方向上在負電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的負電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WE ，其中LE 與HE 及WE 之比率為至少5:1；
(ii)正電極活性材料層群之各部件具有對應於如在橫向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的長度LC ，及對應於如在豎直方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的高度HC ，及對應於如在縱向方向上在正電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的正電極活性材料層之斐瑞特直徑的寬度WC ，其中LC 與HC 及WC 之比率為至少5:1
(iii)負電極活性材料層群之部件包含具有至少60 wt%負電極活性材料、低於20 wt%導電助劑之顆粒材料及黏結劑材料，且其中負電極活性材料包含含矽材料，
(c)電極限制組包含一級限制系統及次級限制系統，其中
(i)一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在縱向方向上之生長，及
(ii)次級限制系統包含在第二方向上分隔開且藉由經堆疊系列層之部件連接之第一及第二次級生長限制，其中在蓄電池組循環後該次級限制系統至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與該縱向方向正交，及，
(iii)一級限制系統在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力，及
(d)電極總成包含單元電池群，其中各單元電池包含電極集電器群之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板群之部件、電極活性材料層群之第一部件、反電極集電器群之第一部件的單元電池部分及反電極至活性材料層群之第一部件，其中(aa)電極活性材料層群之第一部件接近隔板之第一側且反電極材料層群之第一部件接近隔板之相對第二側，(bb)隔板使電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件電隔離，且載體離子在該電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板主要在電極活性材料層群之第一部件與反電極活性材料層群之第一部件之間交換，及(cc)在每一單元電池內，
c.電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第一橫向末端表面曲線ETP1 ，反電極活性材料層之第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第一橫向末端表面曲線CETP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP1 與CETP1 之間的分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對於電極活性材料層之第一橫向末端表面向內安置，
d.電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一橫向末端表面相對，電極活性材料層之第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之高度HE 描出第二橫向末端表面曲線ETP2 ，反電極活性材料層之第二橫向豎直末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之高度HC 描出第二橫向末端表面曲線CETP2 ，其中對於反電極活性材料層之高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之曲線ETP2 與CETP2 之間的分離距離SX2 的絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二橫向末端表面之間，反電極活性材料層之第二橫向末端表面相對於電極活性材料層之第二橫向末端表面向內安置。
實施例419.如實施例418之蓄電池組，其中經堆疊系列層包含具有在橫向方向上彼此間隔開之相對末端表面的層，其中歸因於層在相對末端表面處之延伸及窄化，該等層之複數個相對末端表面展現以橫向方向定向之塑性變形及斷裂。
實施例420.如實施例418至419中任一項之蓄電池組，其中，在每一單元電池內，
a.電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面在電極總成之相同側面上，電極活性材料之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第一豎直末端表面曲線EVP1 ，反電極活性材料層之第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於第一反電極活性材料層之長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP1 與CEVP1 之間的分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對於電極活性材料層之第一豎直末端表面向內安置，
b.電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面在電極總成之相同側面上，且分別與電極及反電極活性材料層之第一豎直末端表面相對，電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿電極活性材料層之長度LE 描出第二豎直末端表面曲線EVP2 ，反電極活性材料層之第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的2D圖沿反電極活性材料層之長度LC 描出第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於反電極活性材料層之長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之曲線EVP2 與CEVP2 之間的分離距離SZ2 的絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在電極及反電極活性材料層之第二豎直末端表面之間，反電極活性材料層之第二豎直末端表面相對於電極活性材料層之第二豎直末端表面向內安置。
實施例421.如實施例412至420中任一項之蓄電池組，其中負電極活性材料層群之部件包含具有至少80 wt%負電極活性材料的顆粒材料。
實施例422.如實施例412至421中任一項之蓄電池組，其中負電極活性材料層群之部件包含具有至少90 wt%負電極活性材料的顆粒材料。
實施例423.如實施例412至422中任一項之蓄電池組，其中負電極活性材料層群之部件包含具有至少95 wt%負電極活性材料的顆粒材料。
實施例424.如實施例412至423中任一項之蓄電池組，其中電極活性材料包含含矽材料，該含矽材料包含矽、氧化矽及其混合物中之至少一者。
實施例425.如實施例412至424中任一項之蓄電池組，其中負電極活性材料層群之部件包含低於10 wt%之導電助劑。
實施例426.如實施例412至425中任一項之蓄電池組，其中負電極活性材料層群之部件包含導電助劑，該導電助劑包含銅、鎳及碳中之至少一者。
實施例427.如實施例412至426中任一項之蓄電池組，其中正電極活性材料層群之部件包含含有鋰之過渡金屬氧化物材料及鈷及鎳中之至少一者。
實施例428.如實施例412至427中任一項之蓄電池組，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含負電極集電器層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接。
實施例429.如實施例412至428中任一項之蓄電池組，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含負電極集電器層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接，且其中負電極集電器層包含負電極主結構層。
實施例430.如實施例412至429中任一項之蓄電池組，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含負電極集電器層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接，且其中對於負電極集電器層群之每一部件，負電極集電器層部件具有安置在其表面上之負電極活性材料層群的部件。
實施例431.如實施例412至430中任一項之蓄電池組，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含負電極集電器層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接，且其中負電極集電器層群之部件包含在經堆疊系列層中安置在其兩個相對表面上之負電極活性材料層群的部件。
實施例432.如實施例412至431中任一項之蓄電池組，其中負電極集電器層群之部件包含銅及不鏽鋼中之一或多者。
實施例433.如實施例412至432中任一項之蓄電池組，其中負電極集電器層群之部件包含在堆疊方向上量測之低於20微米及至少2微米的厚度。
實施例434.如實施例412至433中任一項之蓄電池組，其中負電極集電器層群之部件包含在堆疊方向上量測之在6至18微米範圍內的厚度。
實施例435.如實施例412至434中任一項之蓄電池組，其中負電極集電器層群之部件包含在堆疊方向上量測之在8至14微米範圍內的厚度。
實施例436.如實施例412至435中任一項之蓄電池組其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含正電極集電器層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接。
實施例437.如實施例412至436中任一項之蓄電池組，其中正電極集電器層之部件包含鋁。
實施例438.如實施例412至437中任一項之蓄電池組，其中正電極集電器層之部件包含在堆疊方向上量測之低於20微米及至少2微米的厚度。
實施例439.如實施例412至438中任一項之蓄電池組，其中正電極集電器層之部件包含在堆疊方向上量測之在6至18微米範圍內的厚度。
實施例440.如實施例412至439中任一項之蓄電池組，其中正電極集電器層之部件包含在堆疊方向上量測之在8至14微米範圍內的厚度。
實施例441.如實施例412至440中任一項之蓄電池組，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含負電極活性材料層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接。
實施例442.如實施例412至441中任一項之蓄電池組，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含正電極活性材料層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接。
實施例443.如實施例412至442中任一項之蓄電池組，其中在第二方向上分隔開之第一及第二次級生長限制藉由包含隔板材料層群之部件的經堆疊系列層之部件彼此連接。
實施例444.如實施例412至443中任一項之蓄電池組，其中該殼體為氣密密封式。
實施例445.如實施例412至444中任一項之蓄電池組，其中限制組在電池組殼體內。
實施例446.如實施例412至445中任一項之蓄電池組，其中一級限制系統在電池組殼體內。
實施例447.如實施例412至446中任一項之蓄電池組，其中次級限制系統在電池組殼體內。
實施例448.如實施例412至447中任一項之蓄電池組，其進一步包含三級限制系統，該三級限制系統包含第一及第二三級生長限制及至少一個三級連接部件，第一及第二三級生長限制在與縱向及第二方向正交之第三方向上彼此分離，且至少一個三級連接部件連接第一及第二三級生長限制以至少部分地限制電極總成在第三方向上之生長。
實施例449.如實施例412至448中任一項之蓄電池組，其中第三限制系統在電池組殼體內。
實施例450.如實施例412至449中任一項之蓄電池組，其中隔板材料層包含聚合物電解質，或包含液體電解質自其穿過之微孔隔板材料。
實施例451.如實施例412至450中任一項之蓄電池組，其中電極活性材料包含含矽顆粒電極活性材料之壓塊。
實施例452.如實施例412至451中任一項之蓄電池組，其中負電極集電器層群之部件包含含銅層，且其中經堆疊系列層包含處於堆疊順序之負電極集電器層群之部件，其中負電極活性材料層群之部件安置在負電極集電器層之相對側上。
實施例453.如實施例412至452中任一項之蓄電池組，其中負電極活性材料層群之部件包含顆粒含矽材料之壓塊，且其中該等部件安置在形成負電極主結構之含銅負電極集電器之相對側上。
實施例454.如實施例412至453中任一項之蓄電池組，其中電極活性材料層群之部件包含至少2.5毫米的高度尺寸。
實施例455.如實施例412至454中任一項之蓄電池組，其中電極活性材料層群之部件包含至少3毫米的高度尺寸。
實施例456.如實施例412至455中任一項之蓄電池組，其中負電極集電器具有焊接至導電母線的縱向相對末端。
實施例457.如實施例412至456中任一項之蓄電池組，其中正電極集電器群之部件包含含鋁材料。
實施例458.如實施例412至457中任一項之蓄電池組，其中一級限制系統限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，其中蓄電池組之充電狀態為蓄電池組之額定容量的至少75%，且蓄電池組之放電狀態小於蓄電池組之額定容量的25%。
實施例459.如實施例412至458中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例460.如實施例412至459中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列將歷經蓄電池組100次連續循環，電極總成在縱向方向上之生長限制為小於20%。
實施例461.如實施例412至460中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組10次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例462.如實施例412至461中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組30次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例463.如實施例412至462中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組80次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於10%。
實施例464.如實施例412至463中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例465.如實施例412至464中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例466.如實施例412至465中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經蓄電池組50次連續循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例467.如實施例412至466中任一項之蓄電池組，其中一級限制陣列限制電極總成在縱向方向上之生長，使得每次蓄電池組循環，電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
實施例468.如實施例412至467中任一項之蓄電池組，其中次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得歷經蓄電池組20次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
實施例469.如實施例412至468中任一項之蓄電池組，其中次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得歷經蓄電池組5次連續循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於5%。
實施例470.如實施例412至469中任一項之蓄電池組，其中次級生長限制系統限制電極總成在第二方向上之生長，使得每次蓄電池組循環，電極總成之在第二方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於1%。
實施例471.如實施例412至470中任一項之蓄電池組，其如藉由實施例261至396及404至412之方法中的任一者製造。
實施例472.一種蓄電池組，其包含殼體、電極總成、電池組殼體內之載體離子，及電極限制組，其中
電極總成包含在堆疊方向堆疊以形成堆疊群之一系列層，該堆疊群包含負電極層群、正電極層群、隔板材料層群，及單元電池群，其中
(i)每一單元電池包含負電極層之第一部件的單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的隔板材料層群之部件，及正電極層之第一部件的單元電池部分，其中負電極層接近隔板材料層之第一側，且正電極層接近隔板材料層之相對第二側，且隔板使負電極層與正電極層電隔離，且載體離子在電池組於充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之隔板材料層主要在負電極層之第一部件與正電極層之第一部件之間交換
電極限制組包含一級限制系統及次級限制系統，其中
(i)一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在堆疊方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在堆疊方向上之生長，及
(ii)次級限制系統包含在第二方向上分隔開且藉由包含負電極層之至少一部分的次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中次級限制系統至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與堆疊方向正交，及
(iii)一級限制系統在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力，
每一單元電池包含該單元電池所定位之電池體積，該電池體積由負電極層之中心線限定，該中心線包含位於與堆疊方向正交之平面中的參考平面，且由面向負電極層之隔板材料層的表面限定，以及由藉由負電極層彼此連接之第一及第二次級生長限制限定，
其中電池體積包含鄰近隔板表面之第一區，及鄰近中心線之第二區，且其中第一區包含至少10%電池體積且具有大於85%之空隙分率，且第二區包含至少10%電池體積且具有低於60%之空隙分率。
實施例473.如實施例472之蓄電池組，其中電池體積包含在第一區與第二區之間的第三區，其具有在第一及第二區之空隙分率之間的空隙分率。
實施例474.如實施例472至473中任一項之蓄電池組，其中負電極層包含負電極集電器層及安置在負電極集電器之至少一個表面上的負電極活性材料層，且其中負電極集電器層連接第一及第二次級生長限制。
實施例475.如實施例472至474中任一項之蓄電池組，其中中心線與負電極集電器層一致。
實施例476.如實施例472至475中任一項之蓄電池組，其中電池體積之空隙分率自第二區至第一區單調增大。
實施例477.如實施例472至476中任一項之蓄電池組，其中負電極層包含負電極活性材料層，且其中負電極活性材料之密度自第二區至第一區減小。
實施例478.如實施例472至477中任一項之蓄電池組，其中第二區中之空隙分率低於55%、低於50%、低於45%、低於40%，及/或低於35%。
實施例479.如實施例472至478中任一項之蓄電池組，其中第一區中之空隙分率更大90%、大於95%、大於98%，及/或大於99%。
實施例480.如實施例472至479中任一項之蓄電池組，其中負電極層包含具有電極活性材料之複數個突起的負電極活性材料層，該複數個突起在堆疊方向上朝向隔板材料層延伸。
實施例481.如實施例472至480中任一項之蓄電池組，其中複數個突起在電極活性材料層之周邊周圍。
實施例482.如實施例472至481中任一項之蓄電池組，其中複數個突起定位於跨越面向隔板材料層之電極活性材料層之表面的不同點處。
實施例483.如實施例472至482中任一項之蓄電池組，其中隔板材料層包含在堆疊方向上朝向負電極層延伸之複數個突起。
實施例484.如實施例472至483中任一項之蓄電池組，其中複數個突起在電極活性材料層之周邊周圍。
實施例485.如實施例472至484中任一項之蓄電池組，其中複數個突起定位於跨越面向電極活性材料層之隔板材料層之表面的不同點處。
實施例486.如實施例472至486中任一項之蓄電池組，其中負電極層及隔板材料層中之一或多者包含賦予第一區中之空隙分率的表面粗糙度。
實施例487.如實施例472至486中任一項之蓄電池組，其中負電極層之表面及隔板材料層之表面限定其間之間隙。
實施例488.如實施例472至487中任一項之蓄電池組，其中蓄電池組處於預成型狀態。
實施例489.如實施例1-488中任一項之蓄電池組，其包含負電極層，該負電極層包含電極集電器及電極活性材料層，且其中
每一單元電池包含該單元電池所定位之電池體積，該電池體積由負電極層之中心線限定，該中心線包含位於與堆疊方向正交之平面中的參考平面，且由面向負電極層之隔板材料層的表面限定，以及由藉由負電極層彼此連接之第一及第二次級生長限制限定，
其中電池體積包含鄰近隔板表面之第一區，及鄰近中心線之第二區，且其中第一區包含至少10%電池體積且具有大於85%之空隙分率，且第二區包含至少10%電池體積且具有低於60%之空隙分率。
實施例490.一種用於製造電極總成之方法，該方法包含：
自負電極片材移除負電極子單元群，負電極片材包含負電極片材邊沿及在負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區，至少一個負電極片材弱化區將負電極子單元群之邊界至少部分地限定在負電極片材內，負電極子單元群之每一部件之負電極子單元具有負電極子單元質心，
自隔板片材移除隔板層子單元群，隔板片材包含隔板片材邊沿及在隔板片材邊沿內部之至少一個隔板片材弱化區，至少一個隔板片材弱化區至少部分地限定隔板層子單元群之邊界，隔板層子單元群之每一部件具有相對表面，
自正電極片材移除正電極子單元群，正電極片材包含正電極邊沿及在正電極片材邊沿內部之至少一個正電極片材弱化區，至少一個正電極片材弱化區將正電極子單元群之邊界至少部分地限定在正電極片材內，正電極子單元群之每一部件之正電極子單元具有正電極子單元質心，及
在堆疊方向上堆疊負電極子單元群、隔板層子單元群及正電極子單元群之部件以形成單元電池之堆疊群，堆疊群中之每一單元電池至少包含負電極子單元之單元電池部分、隔板層子單元群之堆疊部件的隔板層，及正電極子單元之單元電池部分，其中(i)負電極子單元及正電極子單元面向此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層的相對表面，及(ii)此類堆疊單元電池群部件所包含之隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元的部分與正電極子單元的部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之負電極子單元與正電極子單元之間的載體離子交換，
將電極限制組附著至單元電池之堆疊群，電極限制組包含一級限制系統及次級限制系統，其中
(i)一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在堆疊方向上彼此分離，且至少一個一級連接部件連接第一及第二一級生長限制以至少部分地限制電極總成在堆疊方向上之生長，及
(ii)次級限制系統包含在第二方向上分隔開且藉由包含負電極子單元之至少一部分的次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中次級限制系統至少部分地限制電極總成在第二方向上之生長，該第二方向與堆疊方向正交，及
(iii)一級限制系統在堆疊方向上在電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於堆疊方向之兩個方向中之每一者上在電極總成上維持之壓力的壓力，
對於單元電池群之每一部件，提供該單元電池中由負子單元之中心線限定的電池體積，該中心線包含位於與堆疊方向正交之平面中的參考平面，且由面向負電極子單元之隔板材料子單元之表面限定，以及由藉由負電極子單元彼此連接之第一及第二次級生長限制限定，且
其中電池體積包含鄰近隔板子單元之表面之第一區，及鄰近中心線之第二區，且其中第一區包含至少10%電池體積且具有大於85%之空隙分率，且第二區包含至少10%電池體積且具有低於60%之空隙分率。
實施例491.如實施例490之方法，該方法進一步包含：
自負電極片材移除在其至少一個表面上具有突起之負電極子單元群；及
將負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之堆疊群中，使得突起安置在負電極子單元與隔板層子單元之間。
實施例492.如實施例490至491中任一項之方法，該方法進一步包含：
自負電極片材移除其相對末端邊沿處具有突起的負電極子單元群；
將負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之堆疊群中，使得突起安置在負電極子單元與隔板層子單元之間。
實施例493.如實施例490至492中任一項之方法，該方法進一步包含：
自隔板片材移除在其至少一個表面上具有突起之隔板子單元群；及
將負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之堆疊群中，使得突起安置在負電極子單元與隔板層子單元之間。
實施例494.如實施例490至493中任一項之方法，該方法進一步包含：
自間隔物片材移除間隔物子單元群，及
將間隔物子單元群之部件堆疊在單元電池之堆疊群中，使得間隔物子單元群之部件安置在負電極子單元與隔板層子單元之間。
實施例495.如實施例490至494中任一項之方法，其包含提供負電極子單元群，該負電極子單元群包含形成於與隔板層子單元相對之負電極子單元之表面上的突起，該等突起用於使負電極子單元之表面與隔板層子單元之表面間隔開。
實施例496.如實施例490至495中任一項之方法，其包含提供負電極子單元群，其中突起由負電極活性材料形成。
實施例497.如實施例490至496中任一項之方法，其包含提供隔板層子單元，該隔板層子單元包含在其表面中之突起或凹陷中之一或多者，該等突起或凹陷用於使負電極子單元之表面與隔板層子單元間隔開。
實施例498.如實施例490至497中任一項之方法，其包含提供包含犧牲材料之間隔物單元，在堆疊以形成堆疊群後犧牲材料可自電極總成移除。
實施例499.如實施例490至498中任一項之方法，如用於製造如實施例1至489中任一項之蓄電池組。
實施例500.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中載體離子包含鋰、鈉、鎂及鉀離子中之至少一者。
實施例501.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料包含以下中的任何一或多者：碳材料，石墨、軟或硬碳；能夠與鋰形成合金之金屬、半金屬、合金、氧化物、化合物；錫、鉛、鎂、鋁、硼、鎵、矽、Si/C複合材料、Si/石墨共混物、SiOx、多孔Si、金屬間Si合金、銦、鋯、鍺、鉍、鎘、銻、銀、鋅、砷、鉿、釔、鋰、鈉、鈦酸鋰、鈀、鋰金屬、碳、石油焦、活性碳、石墨、矽化合物、矽合金、錫化合物；非石墨化碳、石墨基碳、Lix Fe2 O3 (0≦x≦1)、Lix WO2 (0≦x≦1)、Snx Me1-x Me'y Oz (Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me'：Al、B、P、Si，元素週期表中之第1族、第2族及第3族中存在的元素，鹵素；0＜x≦1；1≦y≦3；1≦z≦8)、鋰合金、矽基合金；錫基合金；金屬氧化物，SnO、SnO2 、PbO、PbO2 、Pb2 O3 、Pb3 O4 、Sb2 O3 、Sb2 O4 、Sb2 O5 、GeO、GeO2 、Bi2 O3 、Bi2 O4 、Bi2 O5 ；導電聚合物，聚乙炔；基於Li-Co-Ni之材料；結晶石墨、天然石墨、合成石墨、非晶碳、片狀石墨、熱解碳、中間相瀝青基碳纖維、中間相碳微球、中間相瀝青、石墨化碳纖維、高溫燒結碳、石油、柏油瀝青衍生之焦、氧化錫、硝酸鈦；鋰金屬膜；鋰與選自由以下各者組成的群組的一或多種類型之金屬的合金：Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al及Sn；選自以下中之任一者的能夠摻合及/或嵌入鋰之金屬化合物：Si、Al、C、Pt、Sn、Pb、Ir、Ni、Cu、Ti、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Ca、Sr、Sb、Ba、Ra、Ge、Zn、Bi、In、Mg、Ga、Cd、Sn合金、Al合金；能夠摻雜及脫摻雜鋰離子之金屬氧化物，SiOv (0＜v＜2)、SnO2 、氧化釩、鋰釩氧化物；包括金屬化合物及碳材料之複合材料，Si-C複合材料、Sn-C複合材料；過渡金屬氧化物，Li4 /3Ti5 /3O4 、SnO；含碳材料，石墨碳纖維、樹脂煅燒碳、熱分解氣相生長碳、軟木、中間相碳微球(「MCMB」)、糠醇樹脂煅燒碳、聚并苯、瀝青基碳纖維、氣相生長碳纖維，或天然石墨；及安置在分層含碳材料之層之間的式Nax Sny-z Mz 之組合物，其中M為Ti、K、Ge、P或其組合，且0＜x≤15，1≤y≤5，且0≤z≤1；以及前述任一者之氧化物、合金、氮化物、氟化物；及前述任一者之任何組合。
實施例502.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料包含鋰金屬、鋰金屬合金矽、矽合金、氧化矽、錫、錫合金、氧化錫及含碳材料中之至少一者。
實施例503.如根據任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料包含矽及氧化矽中之至少一者。
實施例504.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料包含鋰及鋰金屬合金中之至少一者。
實施例505.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料包含含碳材料。
實施例506.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料層包含具有至少60 wt%負電極活性材料，及低於20 wt%導電助劑的顆粒材料。
實施例507.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料層包含具有至少80 wt%、至少90 wt%及/或至少95 wt%負電極活性材料之顆粒材料。
實施例508.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極活性材料層包含具有至少1 wt%導電助劑及低於10 wt%導電助劑之顆粒材料。
實施例509.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中導電助劑包含銅、鎳及碳中之至少一者。
實施例510.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中正電極活性材料包含以下中之至少一者：過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氮化物、鋰過渡金屬氧化物、鋰過渡金屬硫化物、鋰過渡金屬氮化物，包括具有d-殼或f-殼之金屬元素的過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物及過渡金屬氮化物，及/或其中金屬元素為選自Sc、Y、鑭系元素、錒系元素、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pb、Pt、Cu、Ag及Au之任一者；LiCoO2 、LiNi0.5 Mn1.5 O4 、Li(Nix Coy Alz )O2 、LiFePO4 、Li2 MnO4 、V2 O5 、氧硫化鉬、磷酸鹽、矽酸鹽、釩酸鹽、硫、含硫化合物、氧(空氣)、Li(Nix Mny Coz )O2 ；含鋰化合物，包含金屬氧化物或金屬磷酸鹽，包含鋰、鈷及氧之化合物(例如，LiCoO2 )，包含鋰、錳及氧之化合物(例如，LiMn2 O4 )，包含鋰鐵及磷酸鹽之化合物(例如，LiFePO)；鋰錳氧化物、鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、磷酸鋰鐵、鋰鈷氧化物(LiCoO2 )、鋰鎳氧化(LiNiO2 )、具有一或多種過渡金屬之取代化合物；鋰錳氧化物，Li1 +xMn2 - x O4 (其中，x為0至0.33)、LiMnO3 、LiMn2 O3 、LiMnO2 ；鋰銅氧化物(Li2 CuO2 )；氧化釩，LiV3 O8 、LiFe3 O4 、V2 O5 、Cu2 V2 O7 ；由化學式LiNi1 - x Mx O2 (其中，M=Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga且x=0.01至0.3)表示之Ni位點型鋰鎳氧化物；由化學式LiMn2-x Mx O2 (其中，M=Co、Fe、Cr、Zn或Ta且x=0.01至0.1)、Li2 Mn3 MO8 (其中，M=Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示之複合鋰錳氧化物；LiMn2 O4 ，其中Li之一部分經鹼土金屬離子取代；二硫化物；Fe2 (MoO4 )3 ；式2：Li1+a Fe1-x M'x (PO4-b )Xb 之橄欖石晶體結構，其中M'為選自Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn及Y之至少一者，X為選自F、S及N之至少一者，-0.5≤a≤+0.5, 0≤x≤0.5且0≤b≤0.1，LiFePO4 、Li(Fe, Mn)PO4 、Li(Fe, Co)PO4 、Li(Fe, Ni)PO4 ；LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2 、LiMn2 O4 、LiNi1-y Coy O2 、LiCo1-y Mny O2 、LiNi1-y Mny O2 (0≤y≤1)、Li(Nia Cob Mnc )O4 (0＜a＜2，0＜b＜2，0＜c＜2，且a+b+c=2), LiMn2-z Niz O4 、LiMn2-z Coz O4 (0＜z＜2)、LiCoPO4 及LiFePO4 ；元素硫(S8)；硫系列化合物，Li2 Sn (n≥1)、有機硫化合物、碳-硫聚合物((C2 Sx )n ：x=2.5至50，n≥2)；鋰及鋯之氧化物；鋰及金屬之複合氧化物(鈷、錳、鎳，或其組合)，Lia A1-b Mb D2 (其中，0.90≤a≤1且0≤b≤0.5)；Lia E1-b Mb O2-c Dc (其中，0.90≤a≤1, 0≤b≤0.5且0≤c≤0.05)；LiE2-b Mb O4-c Dc (其中，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05)；Lia Ni1-b-c Cob Mc Da (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a≤2)；Lia Ni1-b-c Cob Mc O2-a Xa (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Ni1-b-c Cob Mc O2-a X2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Ni1-b-c Mnb Mc Da (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a≤2)；Lia Ni1-b-c Mnb Mc O2-a Xa (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Ni1-b-c Mnb Mc O2-a X2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜a＜2)；Lia Nib Ec Gd O2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5且0.001≤d≤0.1)；Lia Nib Coc Mnd GeO2 (其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5且0.001≤e≤0.1)；Lia NiGb O2 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；Lia CoGb O2 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；Lia MnGb O2 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；Lia Mn2 Gb O4 (其中，0.90≤a≤1且0.001≤b≤0.1)；QO2 、QS2 、LiQS2 、V2 O5 、LiV2 O5 、LiX'O2 、LiNiVO4 、Li(3-f) J2 (PO4 )3 (0≤f≤2)；Li(3-f) Fe2 (PO4 )3 (0≤f≤2)；LiFePO4 。(A為Ni、Co、Mn，或其組合；M為Al、Ni、Co、Mn、Cr、FE、Mg、Sr、V、稀土元素，或其組合；D為O、F、S、P，或其組合；E為Co、Mn，或其組合；X為F、S、P，或其組合；G為Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V，或其組合；Q為Ti、Mo、Mn，或其組合；X'為Cr、V、Fe、Sc、Y，或其組合；及J為V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu，或其組合)；LiCoO2 ；LiMnx O2x (x=1或2)；LiNi1-x Mnx O2x (0＜x＜1)、LiNi1-x-y Cox Mny O2 (0≤x≤0.5，0≤y≤0.5)；FePO4 ；鋰化合物，鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰鎳鈷氧化物、鋰鎳鈷鋁氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物、鋰錳氧化物或磷酸鋰鐵；硫化鎳；硫化銅；硫；氧化鐵；氧化釩；含鈉材料，式NaM1 a O2 之 氧化物(其中M1 為至少一種過渡金屬元素，且0≤a＜1)，NaFeO2 、NaMnO2 、NaNiO2 或NaCoO2 ；或由式NaMn1-a M1 a O2 表示之氧化物(其中M1 為至少一種過渡金屬元素，且0≤a＜1)；Na[Ni1/2 Mn1/2 ]O2 、Na2/3 [Fe1/2 Mn1/2 ]O2 ；由Na0.44 Mn1-a M1 a O2 表示之氧化物(其中M1 為至少一種過渡金屬元素，且0≤a＜1)；由Na0.7 Mn1-a M1 a O2.05 表示之氧化物(其中M1 為至少一種過渡金屬元素，且0≤a＜1)；由Nab M2 c Si12 O30 表示之氧化物(其中M2 為至少一種過渡金屬元素，2≤b≤6，且2≤c≤5)，Na6 Fe2 Si12 O30 、Na2 Fe5 Si12 O (其中M2 為至少一種過渡金屬元素，2≤b≤6，且2≤c≤5)；由Nad M3 e Si6 O18 表示之氧化物(其中M3 為至少一種過渡金屬元素，3≤d≤6，且1≤e≤2)，Na2 Fe2 Si6 O18 、Na2 MnFeSi6 O18 (其中M3 為至少一種過渡金屬元素，3≤d≤6，且1≤e≤2)；由Naf M4 g Si2 O6 表示之氧化物(其中M4 為選自過渡金屬元素鎂(Mg)及鋁(Al)之至少一個元素，1≤f≤2且1≤g≤2)；磷酸鹽，Na2 FeSiO6 、NaFePO4 、Na3 Fe2 (PO4 )3 、Na3 V2 (PO4 )3 、Na4 Co3 (PO4 )2 P2 O7 ；硼酸鹽，NaFeBO4 或Na3 Fe2 (BO4 )3 ；氟化物，Nah M5 F6 (其中M5 為至少一種過渡金屬元素，且2≤h≤3)、Na3 FeF6 或Na2 MnF6 ；氟代磷酸鹽，Na3 V2 (PO4 )2 F3 、Na3 V2 (PO4 )2 FO2 、NaMnO2 、Na[Ni1/2 Mn1/2 ]O2 、Na2/3 [Fe1/2 Mn1/2 ]O2 、Na3 V2 (PO4 )3 、Na4 Co3 (PO4 )2 P2 O7 、Na3 V2 (PO4 )2 F3 及/或Na3 V2 (PO4 )2 FO2 ；以及前述內容之任何複合氧化物及/或其他組合。
實施例511.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中正電極活性材料包含過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬磷酸鹽及過渡金屬氮化物中之至少一者。
實施例512.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中正電極活性材料包含含有鋰之過渡金屬氧化物及鈷及鎳中之至少一者。
實施例513.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極集電器包含銅、鎳、鋁、不鏽鋼、鈦、鈀、烘烤碳、煅燒碳、銦、鐵、鎂、鈷、鍺、鋰、具有碳之銅或不鏽鋼之表面經處理材料、鎳、鈦、銀、鋁-鎘合金，及/或其合金中的至少一者。
實施例514.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中負電極集電器包含銅及不鏽鋼中之至少一者。
實施例515.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中正電極集電器包含不鏽鋼、鋁、鎳、鈦、烘烤碳、燒結碳、具有碳之鋁或不鏽鋼之表面經處理材料、鎳、鈦、銀，及/或其合金中之至少一者。
實施例516.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中正電極集電器包含鋁。
實施例517.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中電解質包含有機液體電解質、無機液體電解質、固體聚合物電解質、凝膠聚合物電解質、無機固體電解質、熔融型無機電解質中之至少一者。
實施例518.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中電解質包含非水性液體電解質，該非水性液體電解質包含選自含鋰、鈉、鎂及鉀鹽之鹽。
實施例519.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中電解質包含非水性液體電解質，該非水性液體電解質包含選自以下中之任何一或多者的鹽：LiClO4 、LiBF4 、LiPF6 、LiAsF6 、LiCl、LiBr、LiB(C6 H5 )4 、LiN(SO2 CF3 )2 、LiN(SO2 CF3 )3 、LiNSO2 CF3 、LiNSO2 CF5 、LiNSO2 C4 F9 、LiNSO2 C5 F11 、LiNSO2 C6 F13 及LiNSO2 C7 F15 。
實施例520.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中電解質包含選自以下中之任一者的溶劑：碳酸丙烯酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丁酯、γ-丁內酯、碳酸伸乙烯酯、2-甲基-γ-丁內酯、乙醯基-γ-丁內酯及γ-戊內酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丁酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸丁丙酯、丙酸烷基酯、丙二酸二烷基酯及乙酸烷基酯、四氫呋喃、烷基四氫呋喃、二烷基四氫呋喃、烷氧基四氫呋喃、二烷氧基四氫呋喃、1,3-二氧戊環、烷基-1,3-二氧雜環戊烷及1,4-二氧戊環、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、二乙醚、乙二醇二烷基醚、二甘醇二烷基醚、三甘醇二烷基醚，及四乙二醇二烷基醚。
實施例521.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中隔板材料包含黏結劑及顆粒材料。
實施例522.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中隔板材料包含選自以下中之任一者的黏結劑：矽酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽、鋁矽酸鹽、氫氧化鎂、任何、含氟聚合物、偏二氟乙烯聚合物、六氟丙烯聚合物、四氟丙烯聚合物、聚乙烯、聚丙烯，或聚丁烯、乙烯-二烯-丙烯三元共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚縮醛及聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基纖維素、羧甲基纖維素、苯乙烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、聚丙烯醯胺、聚乙烯醚、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯聚丙烯腈及聚氧化乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯、環氧樹脂及聚矽氧、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚氧化乙烯、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰基乙基普魯蘭、聚乙烯氰基乙基醇、氰基乙基纖維素、氰基乙基蔗糖、普魯蘭、羧甲基纖維素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚醯亞胺聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氧化乙烯、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰基乙基普魯蘭、聚乙烯氰基乙基醇、氰基乙基纖維素、氰基乙基蔗糖、普魯蘭、羧甲基纖維素、丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物、聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚縮醛、聚醯胺、聚醚醚酮、聚醚碸、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯萘，及/或其組合及/或共聚物。
實施例523.如任何前述實施例之蓄電池組及/或方法，其中隔板包含顆粒材料，該顆粒材料包含以下中之至少一者：顆粒聚乙烯、聚丙烯、TiO2 -聚合物複合材料、二氧化矽氣凝膠、煙霧狀二氧化矽、矽膠、二氧化矽水凝膠、二氧化矽乾凝膠、二氧化矽溶膠、膠態二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、高嶺土、滑石、矽藻土、矽酸鈣、矽酸鋁、碳酸鈣、碳酸鎂、TiO2 、SiO2 、Al2 O3 、GeO2 、B2 O3 、Bi2 O3 、BaO、ZnO、ZrO2 、BN、Si3 N4 、Ge3 N4 、BaTiO3 、Pb(Zr,Ti)O3 (PZT)、Pb1-x Lax Zr1-y Tiy O3 (PLZT)、PB(Mg3 Nb2/3 )O3 -PbTiO3 (PMN-PT)、hafnia (HfO2 ), SrTiO3 、SnO2 、CeO2 、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2 、Y2 O3 、Al2 O3 、TiO2 、SiC，或其混合物。
實施例524.如實施例500至517中任一項之蓄電池組及/或方法，其包含固體電解質，該固體電解質包含以下中的任何一或多者：聚氧化乙烯(PEO)-基、聚乙酸乙烯酯(PVA)-基、聚乙二亞胺(PEI)-基、聚偏二氟乙烯(PVDF)-基、聚丙烯腈(PAN)-基、LiPON及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-基聚合物或其共聚物；硫化物基固體電解質，其包含鋰及/或磷中之至少一者，Li2 S、P2 S5 、SiS2 、GeS2 、Li3 PS4 、Li4 P2 S7 、Li4 SiS4 、Li2 S-P2 S5 、50Li4 SiO4 .50Li3 BO3 及/或B2 S3 中之至少一者。
實施例525.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組於充電與放電狀態之間循環期間施加之2 MPa之壓力。
實施例526.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組於充電與放電狀態之間循環期間施加之5 MPa之壓力。
實施例527.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組於充電與放電狀態之間循環期間施加之7 MPa之壓力。
實施例528.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中限制組能夠抵抗大於或等於由電極總成在蓄電池組於充電與放電狀態之間循環期間施加之10 MPa之壓力。
實施例529.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中電極限制組在電極總成外部之部分佔據不超過電極總成及電極限制之外部部分之全部組合體積的80%。
實施例530.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中一級生長限制系統在電極總成外部之部分佔據不超過電極總成及一級生長限制系統之外部部分之全部組合體積的40%。
實施例531.如前述實施例中任一項之蓄電池組及/或方法，其中次級生長限制系統在電極總成外部之部分佔據不超過電極總成及次級生長限制系統之外部部分之全部組合體積的40%。
以引用方式併入
本文提及之所有公開案及專利，包括下列彼等項，均出於所有目的以全文引用的方式併入本文中，其併入程度如同各個別公開案或專利以引用的方式特定地且個別地併入一般。在有衝突的情況下，以本申請案(包括本文中之任何定義)為準。
等效物
雖然已論述特定實施例，但上述說明書為說明性且非限制性的。在審閱本說明書時許多變型將對熟習此項技術者而言變得顯而易見。實施例之完整範疇以及其等效物之完整範疇，及說明書，以及此類變體，應參照申請專利範圍確定。
除非另外指明，否則本說明書及申請專利範圍中所用之表示成分率量、反應條件等之所有數字瞭解為在所有情況中皆經術語「約」修飾。因此，除非有相反指示，否則本說明書及附加申請專利範圍中所闡述之數值參數係可視設法獲得之所需特性而變化的近似值。
100‧‧‧能量儲存器件
102‧‧‧蓄電池組
104‧‧‧電池組殼體
104a‧‧‧蓋子
104b‧‧‧上表面
104c‧‧‧蓋子
104d‧‧‧蓋子
104e‧‧‧蓋子
104f‧‧‧蓋子
104g‧‧‧蓋子
106‧‧‧電極總成
106a‧‧‧組
108‧‧‧電極限制組
110‧‧‧電極結構
112‧‧‧反電極結構
116‧‧‧縱向末端表面
117‧‧‧縱向末端
118‧‧‧縱向末端表面
119‧‧‧縱向末端
130‧‧‧電絕緣隔板
130a‧‧‧第一隔板材料層
130b‧‧‧第二隔板材料層
132‧‧‧負電極活性材料層
132a‧‧‧第一電極活性材料層
132b‧‧‧第二電極活性材料層
134‧‧‧電極主結構
134A‧‧‧貼附電極主結構
134B‧‧‧貼附電極主結構
134C‧‧‧貼附電極主結構
134D‧‧‧貼附電極主結構
136‧‧‧負電極集電器
136a‧‧‧層
136A‧‧‧貼附電極集電器
136b‧‧‧層
136B‧‧‧貼附電極集電器
136C‧‧‧貼附電極集電器
136D‧‧‧貼附電極集電器
138‧‧‧正電極活性材料層
138a‧‧‧第一反電極活性材料層
138b‧‧‧第二反電極活性材料層
140‧‧‧正電極集電器
140A‧‧‧貼附反電極集電器
140B‧‧‧貼附反電極集電器
140C‧‧‧貼附反電極集電器
140D‧‧‧貼附反電極集電器
141‧‧‧反電極主結構
141A‧‧‧貼附反電極主結構
141B‧‧‧貼附反電極主結構
141C‧‧‧貼附反電極主結構
141D‧‧‧貼附反電極主結構
142‧‧‧側表面
144‧‧‧第一區
145‧‧‧最終末端
146‧‧‧第二區
147‧‧‧最終末端
148‧‧‧第一區
149‧‧‧第一最終末端
150‧‧‧第二區
151‧‧‧一級限制系統
152‧‧‧次級生長限制系統
153‧‧‧第二最終末端
154‧‧‧第一一級生長限制
155‧‧‧次級限制系統
156‧‧‧第二一級生長限制
157‧‧‧第一三級生長限制
158‧‧‧第一生長限制
159‧‧‧第二三級生長限制
160‧‧‧第二生長限制
162‧‧‧一級連接部件
164‧‧‧一級連接部件
165‧‧‧三級連接部件
166‧‧‧次級連接部件
168‧‧‧接觸區域
170‧‧‧接觸區域
172‧‧‧末端
174‧‧‧末端
176‧‧‧細孔
178‧‧‧黏結區
180‧‧‧非黏結區
182‧‧‧膠合層
190‧‧‧電極突片
191‧‧‧電極突片延伸部
192‧‧‧反電極突片
193‧‧‧電極突片延伸部
194‧‧‧電極匯流排
196‧‧‧反電極匯流排
198a‧‧‧箭頭
198b‧‧‧箭頭
200a‧‧‧力
200b‧‧‧力
300a‧‧‧點
300b‧‧‧點
301a‧‧‧點
301b‧‧‧點
302a‧‧‧點
302b‧‧‧點
303a‧‧‧點
303b‧‧‧點
500a‧‧‧豎直末端表面
500b‧‧‧豎直末端表面
501a‧‧‧豎直末端表面
501b‧‧‧豎直末端表面
502a‧‧‧橫向末端表面
502b‧‧‧橫向末端表面
503a‧‧‧橫向末端表面
503b‧‧‧橫向末端表面
504‧‧‧單元電池
504a‧‧‧單元電池
504b‧‧‧單元電池
504c‧‧‧單元電池
505a‧‧‧X-Y平面
505b‧‧‧X-Y平面
505c‧‧‧Z-Y平面
505d‧‧‧Z-Y平面
506a‧‧‧第一側
506b‧‧‧第二側
508‧‧‧向內方向
510‧‧‧向內方向
514‧‧‧絕緣部件
515‧‧‧絕緣部件
516‧‧‧黏著劑層
516a‧‧‧豎直表面
518a‧‧‧豎直表面
518b‧‧‧豎直表面
520a‧‧‧豎直末端表面
520b‧‧‧豎直末端表面
522a‧‧‧橫向表面
522b‧‧‧橫向表面
524a‧‧‧橫向末端表面
524b‧‧‧橫向末端表面
600‧‧‧母線
602‧‧‧母線
604‧‧‧負電極集電器末端
606‧‧‧正電極集電器末端
608‧‧‧導電區段
610‧‧‧第一側
612‧‧‧內表面
614‧‧‧第二側
616‧‧‧外表面
618‧‧‧孔隙
622‧‧‧部分
624‧‧‧第一末端區
626‧‧‧第二末端區
628‧‧‧絕緣材料層
630‧‧‧導電材料
632‧‧‧導電材料塗層
634‧‧‧插入件
634a‧‧‧第一個別插入件
634b‧‧‧第二個別插入件
636a‧‧‧上部表面
636b‧‧‧下部表面
638‧‧‧豎直末端表面
638a‧‧‧上部豎直末端表面
638b‧‧‧下部豎直末端表面
640‧‧‧豎直電極集電器末端
640a‧‧‧第一豎直電極集電器末端
640b‧‧‧第二豎直電極集電器末端
642‧‧‧豎直反電極集電器末端
642a‧‧‧第一豎直反電極集電器末端
642b‧‧‧第二豎直電極集電器末端
644‧‧‧外表面
645‧‧‧載體離子絕緣材料
646‧‧‧外表面
648‧‧‧表面
674‧‧‧載體離子絕緣層
676a‧‧‧附接段
676b‧‧‧附接段
678a‧‧‧附接段
678b‧‧‧附接段
680‧‧‧開口
682‧‧‧孔
684‧‧‧縱向定向狹槽
686‧‧‧輔助電極
688‧‧‧開口
690a‧‧‧豎直定向凹槽
690b‧‧‧橫向定向凹槽
700‧‧‧集電器末端特徵
701‧‧‧集電器末端突起
702‧‧‧集電器末端凹口
705‧‧‧區
706a‧‧‧第一相對表面
706b‧‧‧第二相對表面
800‧‧‧層
900‧‧‧負電極子單元群
902‧‧‧正電極子單元群
904‧‧‧隔板層子單元群
905‧‧‧犧牲層
906‧‧‧負電極片材
907‧‧‧負電極片材邊沿
908‧‧‧電極片材弱化區
909‧‧‧邊界
909a‧‧‧間隔層
909b‧‧‧間隔層
910‧‧‧負電極子單元質心
911‧‧‧質心
912‧‧‧隔板片材
913‧‧‧隔板片材邊沿
914‧‧‧隔板片材弱化區
915‧‧‧邊界
916a‧‧‧表面
916b‧‧‧表面
917a‧‧‧側面
917b‧‧‧側面
918‧‧‧正電極片材
919‧‧‧正電極片材邊沿
920‧‧‧正電極片材弱化區
921‧‧‧邊界
922‧‧‧正電極子單元質心
922a‧‧‧橫向末端表面
922b‧‧‧橫向末端表面
924‧‧‧虛平面
925‧‧‧堆疊群
926‧‧‧負電極片材連續網
928‧‧‧隔板片材連續網
930‧‧‧正電極連續網
932‧‧‧合併台
934‧‧‧對齊器件
935‧‧‧對齊台
936‧‧‧對準特徵
938‧‧‧孔隙
940‧‧‧周邊區
942‧‧‧機械鏈輪
944‧‧‧輪齒
944a‧‧‧末端表面
944b‧‧‧末端表面
948‧‧‧外邊緣周邊
950a‧‧‧分離區
950b‧‧‧分離區
952a‧‧‧第一弱化區
952b‧‧‧第二弱化區
956‧‧‧子單元移除台
958‧‧‧衝頭
960‧‧‧接收單元
961‧‧‧底座
962‧‧‧預先移除對準台
964‧‧‧板
965‧‧‧中心開口
966‧‧‧對齊特徵
970‧‧‧堆疊對準特徵
972‧‧‧饋送線
972a‧‧‧饋送線
972b‧‧‧饋送線
972c‧‧‧饋送線
972d‧‧‧饋送線
972e‧‧‧饋送線
974a‧‧‧第一端板
974b‧‧‧第二端板
975a‧‧‧第一合併網
975b‧‧‧第二合併網
975c‧‧‧第三合併網
977‧‧‧對準銷
978a‧‧‧末端表面
978b‧‧‧末端表面
980‧‧‧部分
980a‧‧‧末端邊沿
980b‧‧‧末端邊沿
982a‧‧‧末端表面
982b‧‧‧末端表面
984a‧‧‧末端邊沿
984b‧‧‧末端邊沿
986‧‧‧子單元弱化區
988‧‧‧部分
990‧‧‧末端表面
996‧‧‧移除後前進鏈輪
997‧‧‧線輥
998‧‧‧內部部分
999‧‧‧內部部分
1000‧‧‧裝置
1002a‧‧‧輥
1002b‧‧‧輥
1002c‧‧‧輥
1002d‧‧‧輥
1052‧‧‧頂部
1054‧‧‧底部
1056‧‧‧頂部
1058‧‧‧底部
1060‧‧‧內表面
1060a‧‧‧缺口
1060b‧‧‧缺口
1062‧‧‧內表面
1062a‧‧‧狹槽
1062b‧‧‧狹槽
1064‧‧‧外表面
1066‧‧‧外表面
1068‧‧‧頂部
1070‧‧‧底部
1072‧‧‧頂部
1074‧‧‧底部
1076‧‧‧頂部
1078‧‧‧底部
1080‧‧‧頂部
1082‧‧‧底部
1084‧‧‧電極間隙
1086‧‧‧反電極間隙
1088‧‧‧區段
1088a‧‧‧主要中部區段
1088b‧‧‧末端區段
1089‧‧‧連接部分
1200a‧‧‧第一區
1200b‧‧‧第二區
1200c‧‧‧第三區
1202‧‧‧中心線
1300‧‧‧負電極層
1302‧‧‧正電極層
1304‧‧‧電池體積
1306‧‧‧突起
1308‧‧‧周邊
1310‧‧‧表面
1486‧‧‧頂部
1488‧‧‧底部
1892‧‧‧頂部
1894‧‧‧底部
2000‧‧‧片材
2002a‧‧‧第一投影區域
2002b‧‧‧第二投影區域
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
S4‧‧‧步驟
S5‧‧‧步驟
S6‧‧‧步驟
S7‧‧‧步驟
圖1A為採用電極總成之限制系統之一個實施例的透視圖。
圖1B為用於蓄電池組之三維電極總成之一個實施例的示意圖。
圖1C為圖1B之電極總成的插入橫截面圖。
圖1D為沿圖1B中之線E截取之圖1B的電極總成之橫截面圖。
圖2A為三維電極總成之一個實施例的示意圖。
圖2B至圖2C為三維電極總成之一個實施例的示意圖，其以受限制及膨脹組態描繪陽極結構群部件。
圖3A至3H展示電極總成之不同形狀及大小之例示性實施例。
圖4A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，且進一步說明一級及次級生長限制系統之元件。
圖4B說明沿如圖1A中所示之線B-B'截取之電極總成之實施例的橫截面，且進一步說明一級及次級生長限制系統之元件。
圖4C說明沿如圖1A中所示之線B-B'截取之電極總成之實施例的橫截面，且進一步說明一級及次級生長限制系統之元件。
圖5說明沿如圖1A中所示之線A-A1'截取之電極總成之實施例的橫截面。
圖6A說明電極總成上方之多孔次級生長限制之俯視圖的一個實施例，及用於將次級生長限制黏著至電極總成的一個實施例。
圖6B說明電極總成上方之多孔次級生長限制之俯視圖的一個實施例，及用於將次級生長限制黏著至電極總成的另一實施例。
圖6C說明電極總成上方之多孔次級生長限制之俯視圖的一個實施例，及用於將次級生長限制黏著至電極總成的又一實施例。
圖6D說明電極總成上方之多孔次級生長限制之俯視圖的一個實施例，及用於將次級生長限制黏著至電極總成的另一實施例。
圖7說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級限制系統之一個實施例及次級限制系統之一個實施例。
圖8A至圖8B說明根據一個實施例之力示意圖，其展示藉由電極限制組施加在電極總成上之力，以及在含有電極總成之電池組的重複循環之後藉由電極結構施加的力。
圖9A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中反電極主結構用於組裝電極限制組。
圖9B說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之另一實施例及次級生長限制系統之另一實施例，其中反電極集電器用於組裝電極限制組。
圖9C說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之又一實施例及次級生長限制系統之又一實施例，其中反電極集電器用於組裝電極限制組。
圖10說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之再一實施例及次級生長限制系統之再一實施例，其中反電極集電器用於組裝電極限制組。
圖11A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中反電極主結構用於經由缺口組裝電極限制組。
圖11B說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之另一實施例及次級生長限制系統之另一實施例，其中反電極主結構用於經由缺口組裝電極限制組。
圖11C說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之又一實施例及次級生長限制系統之又一實施例，其中反電極主結構用於經由缺口組裝電極限制組。
圖12A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中反電極集電器用於經由缺口組裝電極限制組。
圖12B說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之另一實施例及次級生長限制系統之另一實施例，其中反電極集電器用於經由缺口組裝電極限制組。
圖12C說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之又一實施例及次級生長限制系統之又一實施例，其中反電極集電器用於經由缺口組裝電極限制組。
圖13A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中反電極主結構用於經由狹槽組裝電極限制組。
圖13B說明來自沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的圖13A之插入橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中反電極主結構用於經由狹槽組裝電極限制組。
圖13C說明來自沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的圖13A之插入橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中反電極主結構用於經由狹槽組裝電極限制組。
圖14說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中反電極集電器用於經由狹槽組裝電極限制組。
圖15A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中電極主結構用於組裝電極限制組。
圖15B說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中電極集電器用於組裝電極限制組。
圖16A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中電極集電器用於經由缺口組裝電極限制組。
圖16B說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之另一實施例及次級生長限制系統之另一實施例，其中電極集電器用於經由缺口組裝電極限制組。
圖16C說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之又一實施例及次級生長限制系統之又一實施例，其中電極集電器用於經由缺口組裝電極限制組。
圖17說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中電極集電器用於經由狹槽組裝電極限制組。
圖18A說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中一級生長限制系統與次級生長限制系統雜交且用於組裝電極限制組。
圖18B說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之另一實施例及次級生長限制系統之另一實施例，其中一級生長限制系統與次級生長限制系統雜交且用於組裝電極限制組。
圖19說明沿如圖1A中所示之線A-A'截取之電極總成之實施例的橫截面，其進一步包括電極限制組，包括一級生長限制系統之一個實施例及次級生長限制系統之一個實施例，其中一級生長限制系統與次級生長限制系統融合且用於組裝電極限制組。
圖20說明利用生長限制組之一個實施例的能量儲存器件或蓄電池組之實施例的分解視圖。
圖21說明利用生長限制組之一個實施例的能量儲存器件或蓄電池組之通用總成之一個實施例的流程圖的實施例。
圖22A至圖22C說明用於判定電極及反電極活性材料層之豎直末端表面之間的豎直偏移及/或分離距離SZ1 及SZ2 之實施例。
圖23A至圖23C說明用於判定電極及反電極活性材料層之橫向末端表面之間的橫向偏移及/或分離距離SX1 及SX2 之實施例。
圖24A至圖24B說明用於根據電極及/或反電極活性材料層之斐瑞特直徑判定其高度HE 、HC 及長度LE 、LC 之實施例。
圖25A至圖25H說明在具有或不具有豎直偏移及/或分離距離的情況下具有電極及反電極活性材料層之單元電池之實施例在Z-Y平面中的橫截面。
圖26A至圖26F說明在具有或不具有橫向偏移及/或分離距離的情況下具有電極及反電極活性材料層之單元電池之實施例在Y-X平面中的橫截面。
圖27A至圖27F說明具有電極及/或反電極母線之電極總成的實施例。圖27A'至圖27F'說明在X-Y平面中截取之圖27A至圖27F的各別橫截面。
圖28A至圖28D說明具有隔板安置在電極及反電極活性材料層之間的組態的單元電池之實施例在Y-X平面中之橫截面。
圖29A至圖29D說明電極及/或反電極集電器末端的實施例及用於附接至限制組之一部分的組態。
圖30說明具有電極及反電極結構之交替配置之蓄電池組的實施例。
圖31A至圖31B說明具有輔助電極之電極總成之實施例在Z-Y平面中的橫截面。
圖31C至圖31D說明具有開口及/或狹槽之組態的電極總成之實施例在X-Y平面中的橫截面。
圖32A至圖32B說明具有自電極總成之末端至內部的變化豎直高度之電極總成之實施例在Z-Y平面中的橫截面。
圖33A至圖33D說明具有用以使電極集電器的至少一部分與載體離子絕緣之載體離子絕緣材料層的電極總成之部分之實施例在Z-Y平面中的橫截面。
圖34A至圖34C說明用於針對具有載體離子絕緣材料層之單元電池判定電極及反電極活性材料層之豎直末端表面之間的豎直偏移及/或分離距離SZ1 及SZ2 的實施例。
圖35A至35C說明用於針對具有載體離子絕緣材料層之單元電池判定電極及反電極活性材料層之橫向末端表面之間的橫向偏移及/或分離距離SX1 及SX2 的實施例。
圖36為具有呈片材形狀之2D電極的2D電極總成之實施例的分解視圖以及橫截面。
圖37A至圖37B描繪XY及/或ZY平面中之橫截面，其展示具有載體離子絕緣材料層之單元電池中的電極活性材料層及反電極活性材料層的橫向及/或豎直分離距離及/或偏移的實施例，該載體離子絕緣材料層使單元電池中之電極集電器之表面的至少一部分與載體離子絕緣。
圖38說明針對製造能量儲存器件之程序之態樣的電極總成製造裝置之實施例的示意圖。
圖39A至圖39B說明其中具有在用於製造能量儲存器件之程序中移除之子單元的片材的實施例。
圖40A至圖40C說明在製造能量儲存器件之方法的一實施例中用於堆疊負電極子單元、正電極子單元及隔板子單元之程序的實施例。
圖41A至圖41C說明根據本文中之態樣的定位於對準板上之對準板及片材之實施例的俯視圖。
圖41D說明根據本文中之態樣的用於接納已自本文中之負電極、正電極及/或隔板子單元移除的正電極、負電極及/或隔板子單元之接納單元的實施例。
圖41E說明根據本文中之態樣的堆疊於接納器件之對準銷上的單元電池之堆疊群的實施例。
圖42說明根據本文中之態樣的堆疊負電極、正電極及隔板子單元之分解示意圖，其展示如投影至平面上的質心分離距離。
圖43A說明堆疊群之單元電池的YZ平面中的示意圖。
圖43B及圖43C說明如投影至平面上(43B)及如各單元電池之圖形中所描繪(43C)之堆疊群中的單元電池之間的質心分離距離。
圖44A及圖44B說明根據本文中之態樣的具有質心之堆疊負及正電極子單元的示意性實施例。
圖45A及圖45B說明根據本文中之態樣的其中形成有對準特徵之正及負電極子單元之示意性實施例。
圖45C說明根據本文中之態樣的其中形成有對準特徵之電極子單元之剖視示意性實施例。
圖45D至圖45E說明圖45C之電極子單元之橫截面的實施例。
圖45F說明根據本文中之態樣的堆疊群之實施例，該堆疊群包含負及正電極子單元，且在正及負電極子單元之第一末端與第二末端之間具有偏移。
圖46A至圖46C說明根據本文中之態樣的其中具有弱化區之電極子單元的實施例，及在弱化區處移除電極子單元的至少一部分。
圖47A至圖47B說明根據本文中之態樣的用於針對製造方法之對準及/或堆疊程序饋送材料片材之複數個饋送線的實施例。
圖48A至圖48M說明根據本文中之態樣的其中具有一或多個弱化區及/或對準特徵之正及負電極子單元的實施例。
圖49說明根據本文中之態樣的對準特徵組態及組合的實施例。
圖50A至圖50B說明根據本文中之態樣的對準特徵之形狀及組態的實施例。
圖51A至圖51E說明根據本文中之態樣的其中具有弱化區之不同組態及/或配置之電極子單元的實施例。
圖52A至圖52C說明根據本文中之態樣的在電極子單元中形成之不同類型的弱化區。
圖53A至圖53D說明根據本文中之態樣的電極子單元的實施例，該電極子單元具有藉由在其弱化區處移除子單元之部分而暴露之集電器末端，且描繪用於電連接至母線之經暴露集電器的不同形狀及組態之實施例。
圖54說明根據本文中之態樣的用於堆疊堆疊群中之正及/或負電極子單元之堆疊程序的實施例，該堆疊群在電極子單元周圍具有間隔元件。
圖55為在集電器末端在移除負電極子單元之末端部分後經暴露之前及之後的負電極子單元之影像的示意圖，且展示由移除集電器末端處之末端部分產生的集電器末端之部分處的塑性變形。
圖56A及圖56B說明堆疊正及負電極子單元之替代性實施例，其展示具有保留在堆疊中之對準特徵的堆疊(56A)及由凹槽型對準特徵對準之堆疊(56B)。
圖57A至圖57I說明根據本文中之態樣的用於製造諸如蓄電池組之能量儲存器件的程序的實施例。
圖58說明具有單元電池之電極總成之實施例，該單元電池具有單元電池體積，且具有鄰近帶第一空隙分率之隔板的第一區及鄰近帶第二空隙分率之負電極層之中心線的第二區。
圖59A至59E說明其上具有突起之不同組態的負電極及/或隔板層子單元的實施例。
當結合隨附圖式考慮時，本發明主題之其他態樣、實施例及特徵將自以下詳細描述變得顯而易見。隨附圖式為示意圖且並不意欲按比例繪製。出於清楚起見，並非每一元件或組件均標記在每一圖式中，所示之本發明主題之每一實施例的每一元件或組件亦如此，其中圖解說明對於使一般熟習此項技術者理解本發明主題而言並非必需的。

Claims (52)

  1. 一種用於在一充電狀態與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體及一電極總成、載體離子，及用於自該電池組殼體內之該電極總成收集電流的電極母線及反電極母線，其中： (a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ， (b)該電極總成進一步包含一電極結構群、一電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的一隔板群、一反電極結構群、一反電極集電器群，及一單元電池群，其中 (i)該電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以一交替序列配置， (ii)該電極結構群之各部件包含一電極活性材料之一層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在豎直方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，及對應於如在縱向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，且該反電極結構群之各部件包含一反電極活性材料之一層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在豎直方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ，及對應於如在縱向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ， (iii)各單元電池包含該電極集電器群之該電極集電器之一第一部件的一單元電池部分、該電極群之一個部件之一第一電極活性材料層、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該反電極群之一個部件之一第一反電極活性材料層，及該反電極集電器群之該反電極集電器之一第一部件的一單元電池部分，其中(aa)該第一電極活性材料層接近該隔板之一第一側，且該第一反電極材料層接近該隔板之一相對第二側，及(bb)該隔板使該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層之間交換，(cc)該電極集電器群之該第一部件在橫向方向上至少部分地沿該電極活性材料層之該長度LE 延伸，且包含延伸經過各此類單元電池之該反電極活性材料層之該第一橫向末端表面的一電極集電器末端，及(dd)該反電極集電器在橫向方向上至少部分地沿該反電極活性材料層之該長度LC 延伸，且包含在橫向方向上延伸經過各此類單元電池之該電極活性材料層之該第二橫向末端表面的一反電極集電器末端，及 (c) (i)該電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該電極集電器群，且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該等反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該電極母線之該導電區段相對於該等電極集電器末端經配置，使得該等電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測，及 (c) (ii)該反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該反電極集電器群，且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該等電極活性材料層之該等第二橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該反電極母線之該導電區段相對於該等反電極集電器末端經配置，使得該等反電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測。
  2. 如請求項1之蓄電池組，其進一步包含一電極限制組，其中該電極限制組包含：一一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，其中該一級限制系統限制該電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經該蓄電池組20次連續循環，該電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
  3. 如前述請求項中任一項之蓄電池組，其中該單元電池群之每一單元電池包含一載體離子絕緣材料層，其具有在該電池組循環期間並不超過該隔板對載體離子之離子傳導率的10%之一離子傳導率，且其中該載體離子絕緣材料層使該電極集電器層之一表面與電解質絕緣。
  4. 一種用於在一充電與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體、一電極總成，及該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中 (a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ， (b)該電極總成進一步包含一電極結構群、一電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的一隔板群、一反電極結構群、一反電極集電器群，及一單元電池群，其中 (i)該電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以一交替序列配置， (ii)該電極結構群之各部件包含一電極活性材料層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在豎直方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，及對應於如在縱向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，且該反電極結構群之各部件包含一反電極活性材料層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在豎直方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ，及對應於如在縱向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ， (iii)各單元電池包含該電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該電極群之一個部件之一第一電極活性材料層、該反電極集電器群之第一部件的一單元電池部分，及該反電極群之一個部件的一第一反電極活性材料層，其中(aa)該第一電極活性材料層接近該隔板之一第一側，且該第一反電極材料層接近該隔板之一相對第二側，及(bb)該隔板使該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內， a.該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該高度HE 描出一第一橫向末端表面曲線ETP1 ，該反電極之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第一橫向末端表面曲線CETP1 ，其中對於該反電極活性材料層之該高度HC 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之該等曲線ETP1 與CETP1 之間的一分離距離SX1 之絕對值為1000 µm≥|SX1 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面之間，該反電極活性材料層之該第一橫向末端表面相對於該電極活性材料層之該第一橫向末端表面向內安置， b.該電極及反電極活性材料層之該等第二橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該高度HE 描出一第二橫向末端表面曲線ETP2 ，該反電極之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第二橫向末端表面曲線CETP2 ，其中對於該反電極活性材料層之該高度Hc 的至少60%，(i)在橫向方向上量測之該等曲線ETP2 與CETP2 之間的一分離距離SX2 之絕對值為1000 µm≥|SX2 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第二橫向末端表面之間，該反電極活性材料層之該第二橫向末端表面相對於該電極活性材料層之該第二橫向末端表面向內安置， c.該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第一豎直末端表面曲線EVP1 ，該反電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，其中對於該第一反電極活性材料層之該長度Lc 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之該等曲線EVP1 與CEVP1 之間的一分離距離SZ1 之絕對值為1000 µm≥|SZ1 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面之間，該反電極活性材料層之該第一豎直末端表面相對於該電極活性材料層之該第一豎直末端表面向內安置， d.該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第二豎直末端表面曲線EVP2 ，該反電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，其中對於該反電極活性材料層之該長度LC 的至少60%，(i)在豎直方向上量測之該等曲線EVP2 與CEVP2 之間的一分離距離SZ2 之絕對值為1000 µm≥|SZ2 |≥5 µm，及(ii)如在該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面之間，該反電極活性材料層之該第二豎直末端表面相對於該電極活性材料層之該第二豎直末端表面向內安置， (c)該電極限制組包含一一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，其中該一級限制系統限制該電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經該蓄電池組20次連續循環，該電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
  5. 如請求項4之蓄電池組，其包含： (a)一電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該電極集電器群且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該電極母線之該導電區段關於該等電極集電器末端經配置，使得該等電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測，及 (b)該反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該反電極集電器群且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該電極活性材料層之該等第二橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該反電極母線之該導電區段關於該等反電極集電器末端經配置，使得該等反電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測。
  6. 如請求項4之蓄電池組，其中該單元電池群之每一單元電池包含一載體離子絕緣材料層，其具有在該電池組循環期間並不超過該隔板對載體離子之離子傳導率的10%之一離子傳導率，且其中該載體離子絕緣材料層使該電極集電器層之一表面與電解質絕緣。
  7. 一種用於在一充電與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體、一電極總成，及該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中 (a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ， (b)該電極總成進一步包含一電極結構群、一電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的一隔板群、一反電極結構群、一反電極集電器群、一載體離子絕緣材料層，及一單元電池群，其中 (i)該群之各電極集電器與該群之各反電極活性材料層電隔離，且該群之各反電極集電器與該群之各電極活性材料層電隔離， (ii)該電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以一交替序列配置， (iii)該電極結構群之各部件包含一電極活性材料之一層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在縱向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，及對應於如在豎直方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，且該反電極結構群之各部件包含一反電極活性材料之一層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在縱向方向上在該反電極活性材料層之第一及第二相對縱向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ，及對應於如在豎直方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ， (iv)各單元電池包含該電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該電極群之一個部件之一第一電極活性材料層、該反電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分，及該反電極群之一個部件的一第一反電極活性材料層，其中(aa)該第一電極活性材料層接近該隔板之一第一側，且該第一反電極材料層接近該隔板之一相對第二側，及(bb)該隔板使該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內， a.該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該高度HE 描出一第一橫向末端表面曲線ETP1 ，該反電極之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第一橫向末端表面曲線CETP1 ，且其中一分離距離之一絕對值|SX1 |為如在橫向方向上在該等曲線ETP1 與CETP1 之間所量測的距離 b.該電極及反電極活性材料層之該等第二橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之高度HE 描出一第二橫向末端表面曲線ETP2 ，該反電極之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第二橫向末端表面曲線CETP2 ，且其中一分離距離之一絕對值|SX2 |為如在橫向方向上在該等曲線ETP2 與CETP2 之間所量測的距離， c.該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第一豎直末端表面曲線EVP1 ，該反電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，且其中一分離距離之一絕對值|SZ1 |為如在橫向方向上在該等曲線EVP1 與CEVP1 之間所量測的距離， d.該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第二豎直末端表面曲線EVP2 ，該反電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，且其中一分離距離之一絕對值|SZ2 |為如在橫向方向上在該等曲線EVP2 與CEVP2 之間所量測的距離， e.該載體離子絕緣材料層具有在該電池組循環期間不超過該隔板對載體離子之離子傳導率之10%的一載體離子離子傳導率，且使該電極集電器層之一表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)該電極活性材料層之該第一橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX1 |之總和；及/或(ii)該電極活性材料層之第二橫向末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SX2 |之總和；及/或(iii)該電極活性材料層之該第一豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ1 |之總和；(iv)該電極活性材料層之該第二豎直末端表面，其中DCC 等於2×WE 與|SZ2 |之總和。
  8. 一種用於在一充電與一放電狀態之間循環的蓄電池組，該蓄電池組包含一電池組殼體、一電極總成，及該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中 (a)該電極總成具有分別對應於一虛三維笛卡爾座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向軸線、縱向軸線及豎直軸線；在縱向方向上彼此分離之一第一縱向末端表面及一第二縱向末端表面；及包圍一電極總成縱向軸線AEA 且連接該第一及第二縱向末端表面之一側表面，該側表面具有在縱向軸線之相對側上且在與縱向軸線正交之一第一方向上分隔開的相對第一及第二區，該電極總成具有在縱向方向上量測之一最大寬度WEA 、藉由該側表面限定且在橫向方向上量測之一最大長度LEA ，及藉由該側表面限定且在豎直方向上量測之一最大高度HEA ， (b)該電極總成進一步包含一電極結構群、一電極集電器群、對載體離子為離子可滲透的一隔板群、一反電極結構群、一反電極集電器群、一載體離子絕緣材料層，及一單元電池群，其中 (i)該群之各電極集電器與該群之各反電極活性材料層電隔離，且該群之各反電極集電器與該群之各電極活性材料層電隔離， (ii)該電極及反電極結構群之部件在縱向方向上以一交替序列配置， (iii)該電極結構群之各部件包含一電極活性材料之一層，該電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LE ，及對應於如在縱向方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WE ，及對應於如在豎直方向上在該電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HE ，且該反電極結構群之各部件包含一反電極活性材料之一層，該反電極活性材料層具有對應於如在橫向方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對橫向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一長度LC ，及對應於如在縱向方向上在該反電極活性材料層之第一及第二相對縱向末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一寬度WC ，及對應於如在豎直方向上在該反電極活性材料層之第一與第二相對豎直末端表面之間所量測的該反電極活性材料層之斐瑞特直徑的一高度HC ， (iv)各單元電池包含該電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板群之一部件、該電極群之一個部件之一第一電極活性材料層、該反電極集電器群之一第一部件的一單元電池部分，及該反電極群之一個部件的一第一反電極活性材料層，其中(aa)該第一電極活性材料層接近該隔板之一第一側，且該第一反電極材料層接近該隔板之一相對第二側，及(bb)該隔板使該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板主要在該第一電極活性材料層與該第一反電極活性材料層之間交換，及(cc)在各單元電池內， a.該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該高度HE 描出一第一橫向末端表面曲線ETP1 ，該反電極之該第一相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第一橫向末端表面曲線CETP1 ，且其中一分離距離之一絕對值|SX1 |為如在橫向方向上在該等曲線ETP1 與CETP1 之間所量測的距離 b.該電極及反電極活性材料層之該等第二橫向末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之高度HE 描出一第二橫向末端表面曲線ETP2 ，該反電極之該第二相對橫向末端表面之中間橫向位置在X-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該高度HC 描出一第二橫向末端表面曲線CETP2 ，且其中一分離距離之一絕對值|SX2 |為如在橫向方向上在該等曲線ETP2 與CETP2 之間所量測的距離， c.該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，該電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第一豎直末端表面曲線EVP1 ，該反電極活性材料層之該第一相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第一豎直末端表面曲線CEVP1 ，且其中一分離距離之一絕對值|SZ1 |為如在橫向方向上在該等曲線EVP1 與CEVP1 之間所量測的距離， d.該電極及反電極活性材料層之該等第二豎直末端表面在該電極總成之相同側面上，且分別與該電極及反電極活性材料層之該等第一豎直末端表面相對，該電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該電極活性材料層之該長度LE 描出一第二豎直末端表面曲線EVP2 ，該反電極活性材料層之該第二相對豎直末端表面之中間豎直位置在Y-Z平面中的一2D圖沿該反電極活性材料層之該長度LC 描出一第二豎直末端表面曲線CEVP2 ，且其中一分離距離之一絕對值|SZ2 |為如在橫向方向上在該等曲線EVP2 與CEVP2 之間所量測的距離， e.該載體離子絕緣材料層具有在該電池組循環期間不超過該隔板對載體離子之離子傳導率之10%的一載體離子離子傳導率，且使該電極集電器層之一表面與接近於及在距離DCC 內之電解質離子絕緣，該距離為：(i)該電極活性材料層之該第一橫向末端表面，其中(a)在該電極活性材料層之該第一橫向末端表面相對於該反電極活性材料之該第一橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SX1 |，及(b)在該反電極活性材料層之該第一橫向末端表面相對於該電極活性材料之該第一橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SX1 |；及/或(ii)該電極活性材料層之該第二橫向末端表面，其中(a)在該電極活性材料層之該第二橫向末端表面相對於該反電極活性材料之該第二橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SX2 |，及(b)在該反電極活性材料層之該第二橫向末端表面相對於該電極活性材料之該第二橫向末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SX2 |；及/或(iii)該電極活性材料層之該第一豎直末端表面，其中(a)在該電極活性材料層之該第一豎直末端表面相對於該反電極活性材料之該第一豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SZ1 |，及(b)在該反電極活性材料層之該第一豎直末端表面相對於該電極活性材料之該第一豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SZ1 |；及/或(iv)該電極活性材料層之該第二豎直末端表面，其中(a)在該電極活性材料層之該第二豎直末端表面相對於該反電極活性材料之該第二豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE +|SZ2 |，及(b)在該反電極活性材料層之該第二豎直末端表面相對於該電極活性材料之該第二豎直末端表面向內安置的情況下，DCC 等於2×WE -|SZ1 |，其中DCC 等於2×WE 與|SZ2 |的總和。
  9. 如請求項7之蓄電池組，其進一步包含一電極限制組，其中該電極限制組包含：一一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，其中該一級限制系統限制該電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經該蓄電池組20次連續循環，該電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%。
  10. 如請求項7之蓄電池組，其中該單元電池群之每一單元電池包含一載體離子絕緣材料層，其具有在該電池組循環期間並不超過該隔板對載體離子之離子傳導率的10%之一離子傳導率，且其中該載體離子絕緣材料層使該電極集電器層之一表面與電解質絕緣。
  11. 如請求項7之蓄電池組，其包含： (a)一電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該電極集電器群且在縱向方向上在該電極總成之該第一及第二縱向末端表面之間延伸，該導電區段包含具有面向該反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該電極母線之該導電區段關於該等電極集電器末端經配置，使得該等電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測，及 (b)該反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該反電極集電器群且在縱向方向上在該電極總成之該第一及第二縱向末端表面之間延伸，該導電區段包含具有面向該電極活性材料層之該等第二橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該反電極母線之該導電區段關於該等反電極集電器末端經配置，使得該等反電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測。
  12. 一種用於製造一電極總成之方法，該電極總成包含用於經組態以在一充電與一放電狀態之間循環的一蓄電池組之一限制，該方法包含： 形成一片材結構； 將該片材結構切割成片件； 堆疊該等片件；及 將一限制組應用於該等經堆疊片件， 其中該片材結構包含一單元電池及一單元電池之一組件中的至少一者， 其中該等片件包含一電極活性材料層、一電極集電器、一反電極活性材料層、一反電極集電器，及一隔板， 其中該電極限制組包含一一級限制系統，其包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在縱向方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，其中該一級限制系統限制該電極總成在縱向方向上之生長，使得歷經該蓄電池組20次連續循環，該電極總成之在縱向方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，及 其中該第一及第二一級生長限制中之一或多者附接至該電極活性材料層、電極集電器、反電極活性材料層、反電極集電器及隔板中的至少一者。
  13. 如請求項12之方法，其中該單元電池群之每一單元電池包含一載體離子絕緣材料層，其具有在該電池組循環期間並不超過該隔板對載體離子之離子傳導率的10%之一離子傳導率，且其中該載體離子絕緣材料層使該電極集電器層之一表面與電解質絕緣。
  14. 如請求項12之方法，其包含提供電極及反電極母線作為用於製造該電極總成之該方法之一部分，其中 (a)一電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該電極集電器群且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該等反電極活性材料層之該等第一橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該電極母線之該導電區段關於該等電極集電器末端經配置，使得該等電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測，及 (b)該反電極母線包含至少一個導電區段，其經組態以電連接至該反電極集電器群且在該電極總成之縱向方向上延伸，該導電區段包含具有面向該電極活性材料層之該等第二橫向末端表面之一內表面的一第一側及具有一外表面之一相對第二側，該導電區段視情況包含沿縱向方向間隔開之複數個孔隙，該反電極母線之該導電區段關於該等反電極集電器末端經配置，使得該等反電極集電器末端至少部分地延伸經過該導電區段之一厚度以電連接至其，該導電區段之該厚度在該內表面與外表面之間經量測。
  15. 如請求項1之蓄電池組及/或方法，其中|SZ1 |、|SZ2 |、|SX1 |及|SX2 |中之至少一者為≥5 µm、≥10 µm、≥15 µm、≥20 µm、≥35 µm、≥45 µm、≥50 µm、≥75 µm、≥100 µm、≥150 µm及/或≥200 µm中的任一者。
  16. 如請求項1之蓄電池組及/或方法，其中|SZ1 |、|SZ2 |、|SX1 |及|SX2 |中的至少一者具有為≤1000微米、≤500 µm，諸如≤475 µm、≤425 µm、≤400 µm、≤375 µm、≤350 µm、≤325 µm、≤300 µm及/或≤250 µm中之任一者的一值。
  17. 如請求項1之蓄電池組及/或方法，其中該電極限制組進一步包含一次級限制系統，該次級限制系統包含在一第二方向上分隔開且藉由至少一個次級連接部件連接的第一及第二次級生長限制，其中該次級限制系統在該蓄電池組循環之後至少部分地限制該電極總成在第二方向上的生長，該第二方向與該縱向方向正交。
  18. 如請求項1之蓄電池組及/或方法，其中當該蓄電池組自一放電狀態充電至一充電狀態時，該電極活性材料具有接收每莫耳電極活性材料超過一莫耳載體離子之容量，該充電狀態為該蓄電池組之一額定容量的至少75%，且該放電狀態小於該蓄電池組之該額定容量的25%。
  19. 一種用於製造一電極總成之方法，該方法包含： 自一負電極片材移除一負電極子單元群，該負電極片材包含一負電極片材邊沿及在該負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區，該至少一個負電極片材弱化區將該負電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該負電極片材內，該負電極子單元群之每一部件之該負電極子單元具有一負電極子單元質心， 自一隔板片材移除一隔板層子單元群，該隔板片材包含一隔板片材邊沿及在該隔板片材邊沿內部之至少一個隔板片材弱化區，該至少一個隔板片材弱化區至少部分地限定該隔板層子單元群之一邊界，該隔板層子單元群之每一部件具有相對表面， 自一正電極片材移除一正電極子單元群，該正電極片材包含一正電極邊沿及在該正電極片材邊沿內部之至少一個正電極片材弱化區，該至少一個正電極片材弱化區將該正電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該正電極片材內，該正電極子單元群之每一部件之該正電極子單元具有一正電極子單元質心， 在一堆疊方向上堆疊該負電極子單元群、該隔板層子單元群及該正電極子單元群之部件以形成單元電池之一堆疊群，該堆疊群中之每一單元電池至少包含該負電極子單元之一單元電池部分、該隔板層子單元群之一堆疊部件的隔板層，及該正電極子單元之一單元電池部分，其中(i)該負電極子單元及正電極子單元面向此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層的相對表面，及(ii)此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元的部分與該正電極子單元的部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元與正電極子單元之間的載體離子之一交換。
  20. 如請求項19之方法，其中該負電極子單元群之部件各自包含在一負電極集電器層之至少一個側面上具有一負電極活性材料層的一多層負電極子單元。
  21. 如請求項19之方法，其中該正電極子單元群之部件各自包含在一正電極集電器層之至少一個側面上具有一正電極活性材料的一多層正電極子單元。
  22. 如請求項19之方法，其中單元電池之該堆疊群的每一部件具有一質心分離距離，其中該群之一個別部件的該質心分離距離為投影至與堆疊方向正交之一虛平面上的此類個別部件所包含的負電極子單元之該單元電池部分的該質心與該正電極子單元之該單元電池部分的該質心之間的距離，且該質心距離在一預定極限內。
  23. 如請求項19之方法，其中該群之一個別部件中之負電極及正電極子單元之單元電池部分的該質心分離距離SD 的絕對值在對應於小於500微米之一預定極限內，或在該負電極子單元之最大尺寸的2%小於500微米的情況下，則在小於該負電極子單元之最大尺寸之2%的一預定極限內。
  24. 如請求項19之方法，其中針對該堆疊群中之至少10個單元電池、至少15個單元電池、至少20個單元電池及/或至少25個單元電池，平均質心分離距離在該預定極限內。
  25. 如請求項19之方法，其中平均質心分離距離在關於單元電池之該堆疊群之該等單元電池部件的至少75%、至少80%、至少90%及/或至少95%的該預定極限內。
  26. 如請求項19之方法，其中該負電極片材包含具有形成於其中之該等負電極子單元的一連續網，及/或其中該正電極片材包含具有形成於其中之該等正電極子單元的一連續網，及/或其中該隔板片材包含具有形成於其中之該等隔板層子單元的一連續網。
  27. 如請求項19之方法，其中藉由在與該片材之一平面正交之該子單元上施加一力而自其各別負電極片材、隔板片材及/或正電極片材移除該等負電極子單元、隔板層子單元及/或正電極子單元，從而在弱化區處使子單元與片材分離。
  28. 如請求項19之方法，其中該片材包含片材對準特徵，且其中該方法包含使用該等對準特徵使該等片材關於彼此對準，以提供該等片材中之該等子單元中之一或多者關於彼此的對準。
  29. 如請求項19之方法，其中在該堆疊群中，(i)該負電極子單元具有一第一組兩個相對末端表面，及鄰近該第一組相對末端表面中之每一者的相對末端邊沿，(ii)該正電極子單元具有一第二組相對末端表面及鄰近該第二組相對末端表面中之每一者的相對末端邊沿，(iii)該負電極子單元及正電極子單元中之一或多者在該等其相對末端邊沿中的至少一者中具有至少一個弱化區， 其中該方法進一步包含在拉緊方向上將拉力施加至該負電極子單元及正電極子單元中之一或多者之該等相對末端邊沿中的至少一者，以移除該負電極子單元及正電極子單元中之一或多者的鄰近該至少一個相對末端邊沿中之該弱化部位的一部分，使得該負電極子單元之該第一組相對末端表面及該正電極子單元之該第二組相對末端表面中之一或多者包含藉由移除該部分暴露的至少一個末端表面。
  30. 如請求項19之方法，其中在該堆疊群中，該負電極子單元及該正電極子單元之該等相對末端邊沿至少部分地彼此疊置，且 其中在移除該負電極子單元及該正電極子單元中之一或多者的該部分之後，該負電極子單元之該第一組相對末端表面中的該等相對末端表面中之一或多者的至少一部分在拉緊方向及與拉緊方向及堆疊方向兩者正交之一第三方向中之一或多者上相對於該正電極子單元之該第二組相對末端表面中的該等相對末端表面中之一或多者的至少一部分偏移。
  31. 如請求項19之方法，其中該對準藉由將該堆疊群中之複數個電極集電器及/或正電極集電器附接至在堆疊方向之一平面中的該堆疊群之一表面上的一或多個限制部件來維持。
  32. 如請求項19之方法，其中藉由在拉緊方向中之相對方向上同時拉動該負電極子單元及/或正電極子單元之相對末端上之對準特徵中的對準銷而施加拉力，以移除鄰近該至少一個末端邊沿中之該弱化區的該負電極子單元及/或正電極子單元之該等部分。
  33. 如請求項19之方法，其中對準特徵形成於該負電極子單元及正電極子單元兩者之一相同側面上具有該至少一個子單元弱化區之末端邊沿中，且經由對準銷施加拉力引起包含該等負電極子單元及正電極子單元中之該相同側上之該等對準特徵的該等末端邊沿之該等部分的移除。
  34. 一種能量儲存器件，其具有一電極總成，該電極總成包含呈一堆疊配置之一負電極子單元、一隔板層及一正電極子單元，該電極總成包含： 一電極堆疊，其包含在一堆疊方向上堆疊之一負電極子單元群及一正電極子單元群，該堆疊負電極子單元中之每一者在與該堆疊方向正交之一橫向方向上具有該負電極子單元之一長度L，且在與至橫向方向及該堆疊方向兩者正交之一方向上具有該負電極子單元之高度H，其中(i)該負電極子單元群之每一部件包含沿該橫向方向間隔開之一第一組兩個相對末端表面，(ii)該正電極子單元群之每一部件包含沿該橫向方向間隔開之一第二組兩個相對末端表面， 其中該負電極子組及/或正電極子單元之該等相對末端表面中的至少一者包含圍繞該負電極子組及正電極子單元中之一或多者之該等相對末端表面的區，歸因於該負電極子單元及/或正電極子單元之橫截面的延伸及窄化，該等區展現以該橫向方向定向之塑性變形及斷裂。
  35. 如請求項34之能量儲存器件，其中該負電極子單元及/或正電極子單元包含多層單元，該等多層單元包含用於該負電極子單元之一負電極活性材料層及一負電極集電器，及用於一正電極集電器之一正電極活性材料層及該正電極集電器。
  36. 如請求項34之能量儲存器件，其中該等負電極子單元及/或正電極子單元具有至少5:1，諸如至少8:1且甚至至少10:1之長度尺寸L與高度H及寬度尺寸W兩者的比率，且具有在0.4:1至1000:1範圍內，諸如在2:1至10:1範圍內之H與W的比率。
  37. 如請求項34之能量儲存器件，其進一步包含電極限制之限制組，該限制組包含一一級限制系統，該一級限制系統包含第一與第二一級生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在該堆疊方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制，其中該一級限制陣列限制該電極總成在該堆疊方向上之生長，使得歷經該蓄電池組20次連續循環，該電極總成在該堆疊方向上之斐瑞特直徑之任何提高均小於20%，其中該充電狀態為該蓄電池組之一額定容量的至少75%，且該放電狀態小於該蓄電池組之該額定容量的25%。
  38. 如請求項19之方法，其中重複該等子單元之移除以形成具有複數個單元電池之該堆疊群。
  39. 一種蓄電池組，其包含一殼體、一電極總成、該電池組殼體內之載體離子，及一電極限制組，其中 該電極總成包含在一堆疊方向堆疊以形成堆疊群之一系列層，該堆疊群包含一負電極層群、一正電極層群、一隔板材料層群，及一單元電池群，其中 (i)每一單元電池包含該等負電極層之一第一部件的一單元電池部分、對載體離子為離子可滲透的該隔板材料層群之一部件，及該等正電極層之一第一部件的一單元電池部分，其中該負電極層接近該隔板材料層之一第一側，且該正電極層接近該隔板材料層之一相對第二側，且該隔板使該負電極層與該正電極層電隔離，且載體離子在該電池組於該充電與放電狀態之間循環期間經由每一此類單元電池之該隔板材料層主要在該負電極層之該第一部件與該正電極層之該第一部件之間交換， 該電極限制組包含一一級限制系統及一次級限制系統，其中 (i)該一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在該堆疊方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制以至少部分地限制該電極總成在該堆疊方向上之生長，及 (ii)該次級限制系統包含在一第二方向上分隔開且藉由包含該等負電極層之至少一部分的次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中該次級限制系統至少部分地限制該電極總成在該第二方向上之生長，該第二方向與該堆疊方向正交，及 (iii)該一級限制系統在該堆疊方向上在該電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於該堆疊方向之兩個方向中之每一者上在該電極總成上維持之壓力的一壓力， 每一單元電池包含該單元電池所定位之一電池體積，該電池體積由該負電極層之一中心線限定，該中心線包含位於與該堆疊方向正交之一平面中的一參考平面，且由面向該負電極層之該隔板材料層的一表面限定，以及由藉由該負電極層彼此連接之該第一及第二次級生長限制限定， 其中該電池體積包含鄰近該隔板表面之一第一區，及鄰近該中心線之一第二區，且其中該第一區包含至少10%該電池體積且具有大於85%之一空隙分率，且該第二區包含至少10%該電池體積且具有低於60%之一空隙分率。
  40. 如請求項39之蓄電池組，其中該電池體積包含在該第一與第二區之間的一第三區，其具有在該第一及第二區之該空隙分率之間的一空隙分率。
  41. 如請求項39之蓄電池組，其中負電極層包含安置在該負電極集電器之至少一個表面上的一負電極集電器層及一負電極活性材料層，其中該負電極集電器層該連接第一及第二次級生長限制。
  42. 如請求項39之蓄電池組，其中該中心線與該負電極集電器層一致。
  43. 如請求項39之蓄電池組，其中該電池體積之一空隙分率自該第二區至該第一區單調增大。
  44. 如請求項39之蓄電池組，其中該負電極層包含一負電極活性材料層，且其中該負電極活性材料之一密度自該第二區至該第一區減小。
  45. 如請求項39之蓄電池組，其中該第二區中之該空隙分率低於55%、低於50%、低於45%、低於40%，及/或低於35%。
  46. 如請求項39之蓄電池組，其中該第一區中之該空隙分率大於90%、大於95%、大於98%，及/或大於99%。
  47. 如請求項39之蓄電池組，其中該負電極層包含具有該電極活性材料之複數個突起的一負電極活性材料層，該複數個突起在該堆疊方向上朝向該隔板材料層延伸。
  48. 一種用於製造一電極總成之方法，該方法包含： 自一負電極片材移除一負電極子單元群，該負電極片材包含一負電極片材邊沿及在該負電極片材邊沿內部之至少一個負電極片材弱化區，該至少一個負電極片材弱化區將該負電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該負電極片材內，該負電極子單元群之每一部件之該負電極子單元具有一負電極子單元質心， 自一隔板片材移除一隔板層子單元群，該隔板片材包含一隔板片材邊沿及在該隔板片材邊沿內部之至少一個隔板片材弱化區，該至少一個隔板片材弱化區至少部分地限定該隔板層子單元群之一邊界，該隔板層子單元群之每一部件具有相對表面， 自一正電極片材移除正一電極子單元群，該正電極片材包含一正電極邊沿及在該正電極片材邊沿內部之至少一個正電極片材弱化區，該至少一個正電極片材弱化區將該正電極子單元群之一邊界至少部分地限定在該正電極片材內，該正電極子單元群之每一部件之該正電極子單元具有一正電極子單元質心，及 在一堆疊方向上堆疊該負電極子單元群、該隔板層子單元群及該正電極子單元群之部件以形成單元電池之一堆疊群，該堆疊群中之每一單元電池至少包含該負電極子單元之一單元電池部分、該隔板層子單元群之一堆疊部件的隔板層，及該正電極子單元之一單元電池部分，其中(i)該負電極子單元及正電極子單元面向此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層的相對表面，及(ii)此類堆疊單元電池群部件所包含之該隔板層適用於電隔離此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元的該部分與該正電極子單元的該部分，同時准許此類堆疊單元電池所包含之該負電極子單元與該正電極子單元之間的載體離子之一交換， 將一電極限制組附著至單元電池之該堆疊群，該電極限制組包含一一級限制系統及一次級限制系統，其中 (i)該一級限制系統包含第一與第二生長限制及至少一個一級連接部件，該第一及第二一級生長限制在該堆疊方向上彼此分離，且該至少一個一級連接部件連接該第一及第二一級生長限制以至少部分地限制該電極總成在該堆疊方向上之生長，及 (ii)該次級限制系統包含在一第二方向上分隔開且藉由包含該負電極子單元之至少一部分的次級連接部件連接之第一及第二次級生長限制，其中該次級限制系統至少部分地限制該電極總成在該第二方向上之生長，該第二方向與該堆疊方向正交，及 (iii)該一級限制系統在該堆疊方向上在該電極總成上維持超過在相互垂直且垂直於該堆疊方向之兩個方向中之每一者上在該電極總成上維持之壓力的一壓力， 對於該單元電池群之每一部件，提供該單元電池中由該負子單元之一中心線限定的一電池體積，該中心線包含位於與該堆疊方向正交之一平面中的一參考平面，且由面向該負電極子單元之該隔板材料子單元之一表面限定，以及由藉由該負電極子單元彼此連接之該第一及第二次級生長限制限定，且 其中該電池體積包含鄰近該隔板子單元之該表面之一第一區，及鄰近該中心線之一第二區，且其中該第一區包含至少10%該電池體積且具有大於85%之一空隙分率，且該第二區包含至少10%該電池體積且具有低於60%之一空隙分率。
  49. 如請求項48之方法，該方法進一步包含： 自該負電極片材移除在其至少一個表面上具有突起之一負電極子單元群；及 將該負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之該堆疊群中，使得該等突起安置在該等負電極子單元與該等隔板層子單元之間。
  50. 如請求項48之方法，該方法進一步包含： 自該負電極片材移除其相對末端邊沿處具有突起的一負電極子單元群； 將該負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之該堆疊群中，使得該等突起安置在該等負電極子單元與該等隔板層子單元之間。
  51. 如請求項48之方法，該方法進一步包含： 自一隔板片材移除在其至少一個表面上具有突起之一隔板子單元群；及 將該負電極子單元群之部件堆疊在單元電池之該堆疊群中，使得該等突起安置在該等負電極子單元與該等隔板層子單元之間。
  52. 如請求項48之方法，該方法進一步包含： 自一間隔物片材移除一間隔物子單元群，及 將該間隔物子單元群之部件堆疊在單元電池之該堆疊群中，使得該間隔物子單元群之部件安置在該等負電極子單元與該等隔板層子單元之間。
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