TW202324821A - 用於提供電化學電池殼體保護的間隔物及其系統與方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種包括置放在約束件內之電極組的二次電池。該電極組包含單位電池群，該單位電池群包含依次堆疊之電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層。單位電池群之子集包括電極集電器層與相對電極集電器層之間的延伸間隔物部件。該等間隔物部件中之一者在橫向上與另一延伸間隔物部件隔開，該相對電極層之至少一部分相對電極活性材料位於間隔物部件之間，使得該部分對立電極活性材料及間隔物部件處於由x軸及z軸界定的共同平面內，其中該等延伸間隔物部件中之各者在x軸方向上自約束件的x軸邊緣延伸出距離SD。
Description
本發明之領域大體上係關於能量儲存技術，諸如電池技術。更具體而言，本發明之領域係關於用於提供電池殼體保護之間隔物及其系統與方法。
鋰基二次電池由於其相對較高之能量密度、功率及貯藏壽命而成為理想的能量源。鋰二次電池之實例包括非水性電池，諸如鋰離子及鋰聚合物電池。
諸如電池、燃料電池及電化學電容器之已知儲能裝置典型地具有二維層狀架構，諸如平面或螺旋捲繞(亦即，凝膠捲)層壓結構，其中各層壓物之表面積大致等於其幾何佔據面積(忽略孔隙率及表面粗糙度)。
相比於層狀二次電池，三維二次電池可提供增加的容量及壽命。然而，生產此類三維二次電池在製造及成本上具有挑戰。
在一些二次電池之製造過程期間，將殼體置放於內部組件上。在一些情況下，殼體與內部組件之邊緣接觸，引起殼體之磨損或破裂，其可降低電池的效能，或在最嚴重之情況下造成電池失效或短路的情況。因此，將需要生產二次電池，同時解決已知技術中之問題。
在一個實施例中，揭示用於在充電狀態與放電狀態之間循環的二次電池。電池包含約束件及置放在約束件內之電極組，其中電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統(three-dimensional Cartesian coordinate system)之x、y及z軸的互相垂直之橫向、縱向及垂直軸，電極組包含單位電池群，該單位電池群包含沿縱向依次堆疊之電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，單位電池群之子集進一步包含一對延伸間隔物部件，其以依次堆疊的方式位於電極集電器層與相對電極集電器層之間，其中該等間隔物部件中之一者在橫向上與另一延伸間隔物部件隔開，相對電極層之相對電極活性材料之至少一部分位於間隔物部件之間，使得該部分相對電極活性材料及間隔件處於由x軸及z軸界定之共同平面內，其中該等延伸間隔物部件中之各者在x軸方向上自約束件的x軸邊緣延伸出距離SD。
在另一實施例中，揭示用於與二次電池一起使用之電池組的製造方法。電池組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸的互相垂直之橫向、縱向及垂直軸。該方法包含：藉由在縱向方向上依次堆疊電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層來製備單位電池，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，且在電極集電器層與相對電極集電器層之間以依次堆疊的方式置放延伸間隔物部件之群，其中該等延伸間隔物部件中之一者在y軸方向上與另一間隔物部件隔開，延伸間隔物部件之x軸範圍比單位電池之x軸範圍大出距離SD。
在另一實施例中，用於二次電池之電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸的相互垂直之橫向、縱向及垂直軸。電極組包含：單位電池，其在縱向方向上依次包含電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，以及在電極集電器層與相對電極集電器層之間的延伸間隔物部件之群，其中該等延伸間隔物部件中之一者在y軸方向上與另一間隔物部件隔開，延伸間隔物部件之x軸範圍比單位電池之x軸範圍大出距離SD。
在另一實施例中，揭示用於二次電池之電極組的製造方法。電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸的互相垂直之橫向、縱向及垂直軸。該方法包含：藉由在縱向方向上依次堆疊電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層來製備單位電池，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，且在電極集電器層與相對電極集電器層之間置放延伸間隔物部件之群，其中該等延伸間隔物部件中之一者在y軸方向上與另一間隔物部件隔開；將單位電池置放在約束件內，使得延伸間隔物部件之x軸範圍比約束件之x軸範圍大出距離SD。
定義
除非上下文另外明確指示，否則「一(a/an)」及「該」(亦即，單數形式)係指複數個指示物。舉例而言，在一種情況下，對「電極」之提及包括單個電極及複數個類似電極兩者。
如本文中所使用之「約」及「大致」係指加上或減去所陳述值之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。作為另一實例，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使用之表示數量(例如，量測值及其類似物)等之所有數字應理解為在所有情況下皆經術語「約」修飾。因此，除非有相反指示，否則在以下說明書及隨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。
在二次電池之情形中，如本文中所使用的「陽極」係指二次電池中之負電極。
如本文中所使用之「陽極材料」或「陽極活性」意謂適用作二次電池之負電極的材料。
在二次電池之情形中，如本文中所使用的「陰極」係指二次電池中之正電極。
如本文中所使用之「陰極材料」或「陰極活性」意謂適用作二次電池之正電極的材料。
「轉化化學活性材料」或「轉化化學材料」係指在二次電池之充電及放電循環期間經歷化學反應的材料。
除非上下文另外明確指示，否則如本文中所使用之「相對電極」可指二次電池之與電極相對的負電極或正電極(陽極或陰極)。
在二次電池在充電與放電狀態之間循環的情形中，如本文中所使用之「循環」係指使電池充電及/或放電以使循環中之電池自第一狀態(亦即，充電或放電狀態)轉換成與第一狀態相對的第二狀態(亦即，若第一狀態為放電，則為充電狀態，或若第一狀態為充電，則為放電狀態)，且接著使電池轉換回第一狀態以完成循環。舉例而言，二次電池在充電狀態與放電狀態之間的單一循環可包括，當在充電循環中時，使電池自放電狀態充電至充電狀態，且隨後放電回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，電池自充電狀態放電至放電狀態，且隨後充電回充電狀態以完成循環。
如本文中所使用之「電化學活性材料」意謂陽極活性或陰極活性材料。
除非上下文另外明確指示，否則如本文中所使用之「電極」可指二次電池之負或正電極(陽極或陰極)。
如本文中所使用之「電極集電器層」可指陽極(例如，負)集電器層或陰極(例如，正)集電器層。
除非上下文另外明確指示，否則如本文中所使用之「電極材料」可指陽極材料或陰極材料。
除非上下文另外明確指示，否則如本文中所使用之「電極結構」可指適用於電池中之陽極結構(例如，負電極結構)或陰極結構(例如，正電極結構)。
如本文中所使用之「縱軸」、「橫軸」及「垂直軸」係指互相垂直之軸(亦即，各自彼此正交)。舉例而言，如本文中所使用之「縱軸」、「橫軸」及「垂直軸」類似於用於界定三維態樣或定向之笛卡耳座標系統。因此，本文中所揭示之標的物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。換言之，當提及所揭示之標的物之三維態樣時，軸可為可互換的。「弱化區」係指幅材之已經受諸如劃刻、切割、穿孔或其類似操作之處理操作之部分，使得弱化區域之局部斷裂強度低於非弱化區域之斷裂強度。
本申請案主張在2021年6月15日申請之美國臨時專利申請案第63/210,773號之優先權，該申請案以全文引用之方式併入本文中。
本發明之實施例係關於用於電池(諸如，二次電池)之組件的保護層，該等保護層係用於減少組件損壞的發生以維持電池之功能性、安全性及/或輸出。
參考圖1描述電池組之一個合適的實施例，該電池組通常指示為100。如圖1中所說明，電池組100包括相鄰的電極子單元102之群。各電極子單元102分別具有在X軸、Y軸及Z軸上之尺寸。X、Y及Z軸各自互相垂直，類似於笛卡耳座標系統。如本文中所使用，各電極子單元102在Z軸上之尺寸可稱為「高度」，在X軸上之尺寸可稱為「長度」，且在Y軸上之尺寸可稱為「寬度」。各電極子單元102包含至少一個陽極活性材料層104及至少一個陰極活性材料層106。陽極活性材料層104及陰極活性材料層106藉由隔板層108彼此電隔離。應瞭解，在本發明之適合的實施例中，可在單個電池組100中使用任何數目之電極子單元102，諸如1至200個或更多個子單元。
仍參考圖1，電池組100包括匯流排110及112，其經由電極凸片114分別與各電極子單元102之陽極活性層104及陰極活性層106電接觸。因此，圖1中所見之匯流排110可稱為陽極匯流排，且匯流排112可稱為陰極匯流排。在一個實施例中，可在電池組100之一或兩個X-Y表面上施加約束件116。在圖1中所示之實施例中，在電池組100已完全組裝後，約束件116包括穿孔118之群以促進電解質溶液之分佈或流動。
在一個實施例中，陽極活性層104及陰極活性層106中之各者可為多層材料，其包括例如電極集電器層(亦即，陽極集電器層或陰極集電器層)及在其至少一個主要表面上之電化學活性材料層(亦即，陽極活性材料層或陰極活性材料層)，且在其他實施例中，陽極活性層及陰極活性層中之一或多者可為適當材料之單層。
參考圖2A-圖2C，描述電極子單元102之各個層。在一些實施例中，對於各電極子單元102，隔板層為適用作二次電池中之隔板的離子可滲透聚合編織材料。圖2A顯示單位電池200之一個實施例的橫截面圖，其可包含一或多個子單元102。在此實施例中，電極單位電池200包含呈堆疊形式之在中心之陽極集電器層206、陽極活性材料層104、隔板108、陰極活性材料層106及陰極集電器層210。在替代實施例中，可交換陰極活性材料層106及陽極活性材料層104之置放，使得陰極活性材料層106朝向中心且陽極活性材料層位於陰極活性材料層106之遠端。在一個實施例中，單位電池200A (在圖2A之說明中自右至左)包括依次堆疊之陰極集電器210、陰極活性材料層106、隔板108、陽極活性材料層104及陽極集電器206。在替代實施例中，單位電池200B (在圖2A之說明中自左至右)包括依次堆疊的隔板108、陰極活性材料層106之第一層、陰極集電器210、陰極活性材料層106之第二層、隔板108、陽極活性材料層104之第一層、陽極集電器206、陽極活性材料層104之第二層及隔板108。
在一個實施例中，陽極集電器層206可包含導電金屬，諸如銅、銅合金或適用作陽極集電器層之任何其他材料。陽極活性材料層104可形成為陽極集電器層206之第一表面上的第一層及陽極集電器層206之第二相對表面上的第二層。在另一實施例中，陽極集電器層206與陽極活性材料層104可互混。第一表面及第二相對表面可稱為層之主要表面或前表面及後表面。如本文中所使用，主要表面係指由藉由材料在X軸方向(圖2A中未示)上之長度及材料在Z軸方向上之高度形成的平面界定的表面。
在一個實施例中，陽極活性材料層104可各自具有至少約10 μm之厚度。舉例而言，在一個實施例中，陽極活性材料層104將(各自)在Y軸方向上具有至少約40 μm之寬度。作為另一實例，在一個此類實施例中，陽極活性材料層將(各自)具有至少約80 μm之寬度。作為另一實例，在一個此類實施例中，陽極活性材料層104將各自具有至少約120 μm之寬度。然而，典型地，陽極活性材料層104將各自具有小於約60 μm或甚至小於約30 μm的寬度。如本文中所使用，術語厚度及寬度可互換地使用以表示在Y軸方向上之量測結果。
一般而言，負電極活性材料(例如陽極活性材料)可選自由以下組成之群：(a)矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈷(Co)及鎘(Cd)；(b) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd與其他元素之合金或金屬間化合物；(c) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V或Cd之氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物及碲化物，及其混合物、複合物或含鋰複合物；(d) Sn之鹽及氫氧化物；(e)鈦酸鋰、錳酸鋰、鋁酸鋰、含鋰氧化鈦、鋰過渡金屬氧化物、ZnCo2O4；(f)石墨及碳之顆粒；(g)鋰金屬；及(h)其組合。
例示性陽極活性材料包括碳材料，諸如石墨及軟性或硬性碳，或石墨烯(例如，單壁或多壁碳奈米管)，或能夠嵌入鋰或與鋰形成合金之一系列金屬、半金屬、合金、氧化物、氮化物及化合物中之任一者。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複合物、Si/石墨摻合物、氧化矽(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或其合金或氧化物。
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數，從而適應在充電及放電過程期間鋰離子(或其他載體離子)併入負電極活性材料或離開負電極活性材料時的體積膨脹及收縮。一般而言，陽極活性材料層104中之各者的空隙體積分數為至少0.1。然而，典型地，陽極活性材料層中之各者的空隙體積分數不大於0.8。舉例而言，在一個實施例中，陽極活性材料層104中之各者的空隙體積分數為約0.15至約0.75。作為另一實例，在一個實施例中，陽極活性材料層104 (中之各者)之空隙體積分數為約0.2至約0.7。作為另一實例，在一個實施例中，陽極活性材料層104中之各者的空隙體積分數為約0.25至約0.6。
取決於微結構化陽極活性材料之組成及其形成方法，微結構化陽極活性材料可包含大孔、微孔或中孔材料層或其組合，諸如微孔與中孔之組合或中孔與大孔之組合。微孔材料之特徵典型地在於小於10 nm之孔隙尺寸、小於10 nm之壁尺寸、1至50微米之孔隙深度及通常由「多孔」及不規則外觀、不光滑壁及分支孔隙表徵之孔隙形態。中孔材料之特徵典型地在於10-50 nm之孔隙尺寸、10-50 nm之壁尺寸、1-100微米之孔隙深度以及通常由在某種程度上良好界定之分支孔隙或樹枝狀孔隙表徵之孔隙形態。大孔材料之特徵典型地在於大於50 nm之孔隙尺寸、大於50 nm之壁尺寸、1至500微米之孔隙深度以及可為不同直鏈、分支或樹枝狀及具有光滑或粗糙壁之孔隙形態。另外，空隙體積可包含開放或閉合的空隙或其組合。在一個實施例中，空隙體積包含開放空隙，亦即，負電極活性材料含有在負電極活性材料之側向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陽極活性材料；舉例而言，鋰離子可在離開陰極活性材料之後經由空隙開口進入陽極活性材料。在另一實施例中，空隙體積包含閉合空隙，亦即，陽極活性材料含有由陽極活性材料圍封之空隙。一般而言，開放的空隙可為載體離子提供更大的界面表面積，而閉合的空隙傾向於不易受固體電解質界面影響，同時各自為載體離子進入後的陽極活性材料之膨脹提供空間。因此，在某些實施例中，陽極活性材料較佳包含開放及閉合的空隙之組合。
在一個實施例中，陽極活性材料包含多孔鋁、錫或矽或其合金、氧化物或氮化物。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，多孔陽極活性材料將通常具有至少約0.1但小於0.8之孔隙度分數，且具有約1至約100微米的厚度。舉例而言，在一個實施例中，陽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之孔隙度分數。作為另一實例，在一個實施例中，陽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之孔隙度分數。作為另一實例，在一個此類實施例中，陽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之孔隙度分數。作為另一實例，在一個實施例中，陽極活性材料包含多孔矽合金(諸如，矽化鎳)，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙度分數。
在另一實施例中，陽極活性材料包含鋁、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)及通常對應於陽極活性材料之厚度的長度。矽之纖維(奈米線)可例如藉由此項技術中已知之化學氣相沈積或其他技術，諸如氣相液體固體(VLS)生長及固體液體固體(SLS)生長來形成。此外，陽極活性材料將通常具有至少約0.1但小於0.8之孔隙度分數，且具有約1至約200微米的厚度。舉例而言，在一個實施例中，陽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之孔隙度分數。作為另一實例，在一個實施例中，陽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之孔隙度分數。作為另一實例，在一個此類實施例中，陽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之孔隙度分數。作為另一實例，在一個實施例中，陽極活性材料包含矽合金(諸如，矽化鎳)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之孔隙度分數。
在另一實施例中，負電極(亦即，電極或相對電極，取決於上下文)或陽極活性材料層104塗佈有選自由以下組成之群的粒狀鋰材料：穩定鋰金屬顆粒，例如碳酸鋰穩定鋰金屬粉末、矽酸鋰穩定鋰金屬粉末，或穩定鋰金屬粉末或墨水之其他來源。粒狀鋰材料可藉由以約0.05至5 mg/cm
2，例如約0.1至4 mg/cm
2，或甚至約0.5至3 mg/cm
2之裝載量將鋰粒狀材料噴射、裝載或以其他方式置於負電極活性材料層上而施加至陽極活性材料層104 (例如，負電極)上。鋰粒狀材料之平均粒度(D
50)可為5至200 μm，例如約10至100 μm、20至80 μm，或甚至約30至50 μm。平均粒度(D
50)可定義為對應於基於累積體積之粒度分佈曲線中之50%的粒度。可例如使用雷射繞射法量測平均粒度(D
50)。
一般而言，陽極集電器206將具有至少約10
3西門子/公分之電導率。舉例而言，在一個此類實施例中，陽極集電器將具有至少約10
4西門子/公分之電導率。作為另一實例，在一個此類實施例中，陽極集電器將具有至少約10
5西門子/公分之電導率。適用作陽極集電器206之例示性導電材料包括金屬，諸如銅、鎳、鈷、鈦及鎢，及其合金。
再次參考圖2A-圖2C，在另一合適的實施例中，單位電池200包括一或多個陰極集電器層210及一或多個陰極活性材料層106。陰極材料之陰極集電器層210可包含鋁、鋁合金、鈦或任何其他適用作陰極集電器層210之材料。陰極活性材料層106可形成為陰極集電器層210之第一表面上的第一層及陰極集電器層210之第二相對表面上的第二層。陰極活性材料層106可塗佈至陰極集電器層210之一或兩側上。類似地，陰極活性材料層106可塗佈至陰極集電器層210之一或兩個主要表面上。在另一實施例中，陰極集電器層210可與陰極活性材料層106互混。
在一個實施例中，陰極活性材料層106將各自具有至少約20 μm之厚度。舉例而言，在一個實施例中，陰極活性材料層106將各自具有至少約40 μm之厚度。作為另一實例，在一個此類實施例中，陰極活性材料層將各自具有至少約60 μm之厚度。作為另一實例，在一個此類實施例中，陰極活性材料層將各自具有至少約100 μm之厚度。然而，典型地，陰極活性材料層將各自具有小於約90 μm或甚至小於約70 μm之厚度。
在一個實施例中，正電極(例如，陰極)材料可包含或可為嵌入型化學活性材料、轉化化學活性材料或其組合。
適用於本發明之例示性轉化化學材料包括(但不限於) S (或呈鋰化狀態之Li
2S)、LiF、Fe、Cu、Ni、FeF
2、FeO
dF
3 . 2d、FeF
3、CoF
3、CoF
2、CuF
2、NiF
2，其中0≤d≤0.5，及其類似物。
例示性陰極活性材料亦包括廣泛範圍之嵌入型陰極活性材料中之任一者。舉例而言，對於鋰離子電池，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、過渡金屬氮化物之陰極活性材料，可選擇性地使用鋰-過渡金屬氧化物、鋰-過渡金屬硫化物及鋰-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-殼層(d-shell)或f-殼層(f-shell)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LiCoO
2、LiNi
0 . 5Mn
1 . 5O
4、Li(Ni
xCo
yAl
z)O
2、LiFePO
4、Li
2MnO
4、V
2O
5、氧硫化鉬、磷酸鹽、矽酸鹽、釩酸鹽、硫、含硫化合物、氧(空氣)、Li(Ni
xMn
yCo
z)O
2及其組合。
一般而言，陰極集電器將具有至少約10
3西門子/公分之電導率。舉例而言，在一個此類實施例中，陰極集電器210將具有至少約10
4西門子/公分之電導率。作為另一實例，在一個此類實施例中，陰極集電器210將具有至少約10
5西門子/公分之電導率。例示性陰極集電器包括金屬，諸如鋁、鎳、鈷、鈦及鎢，及其合金。
再次參考圖2A-圖2C，在一個實施例中，電絕緣隔板層108適用於使陽極活性材料層104之各部件與陰極活性材料層106之各部件電隔離。電絕緣隔板層108將典型地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之範圍內之直徑的孔隙，及在約25%至約75%的範圍內，更典型地在約35%-55%的範圍內之孔隙率。
在一個實施例中，電絕緣隔板材料層108將各自具有至少約4 μm之厚度。舉例而言，在一個實施例中，電絕緣隔板材料層108將各自具有至少約8 μm之厚度。作為另一實例，在一個此類實施例中，電絕緣隔板材料層將各自具有至少約12 μm之厚度。作為另一實例，在一個此類實施例中，電絕緣隔板材料層108將各自具有至少約15 μm之厚度。然而，典型地，電絕緣隔板材料層108將各自具有小於約12 μm或甚至小於約10 μm之厚度。
一般而言，用於隔板層108之隔板材料可選自具有在單位電池之正活性材料與負活性材料之間傳導載體離子之能力的廣泛範圍之隔板材料。舉例而言，隔板材料可包含可由液體非水性電解質滲透的微孔隔板材料。或者，隔板材料可包含能夠在單位電池之正電極與負電極之間傳導載體離子的凝膠或固體電解質。
在一個實施例中，隔板材料可包含基於聚合物之電解質。例示性聚合物電解質包括基於PEO之聚合物電解質及聚合物-陶瓷複合物電解質。
在另一實施例中，隔板材料可包含基於氧化物之電解質。例示性基於氧化物之電解質包括鈦酸鋰鑭(Li
0 . 34La
0 . 56TiO
3)、Al摻雜的鋯酸鋰鑭(Li
6 . 24La
3Zr
2Al
0 . 24O
11 . 98)、Ta摻雜的鋯酸鋰鑭(Li
6 . 4La
3Zr
1 . 4Ta
0 . 6O
12)及磷酸鋰鋁鈦(Li
1 . 4Al
0 . 4Ti
1 . 6(PO
4)
3)。
在另一實施例中，隔板材料可包含固體電解質。例示性固體電解質包括基於硫化物之電解質，諸如硫化鋰錫磷(Li
10SnP
2S
12)、硫化鋰磷(β-Li
3PS
4)及氯化鋰磷硫碘化物(Li
6PS
5Cl
0 . 9I
0 . 1)。
在一個實施例中，隔板材料包含微孔隔板材料，該微孔隔板材料包含粒狀材料及黏結劑且具有至少約20體積%之孔隙率(空隙分數)。微孔隔板材料之孔隙將具有至少50 Å之直徑，且將典型地處於約250至2,500 Å的範圍內。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體積%之孔隙率(空隙分數)。在一個實施例中，微孔隔板材料將具有約35%至55%之孔隙率。
用於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，黏結劑係選自由以下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、四氟丙烯及其類似物之單體之氟聚合物。在另一實施例中，黏結劑為具有一系列不同分子量及密度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，黏結劑係選自由以下組成之群：乙烯-二烯-丙烯三元聚合物、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，黏結劑係選自由以下組成之群：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、聚甲基丙烯酸及聚氧化乙烯。在另一實施例中，黏結劑係選自由以下組成之群：丙烯酸酯、苯乙烯、環氧樹脂及聚矽氧。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粒狀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電導率且不在接觸微孔隔板材料之電池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，粒狀材料具有小於1×10
- 4S/cm之載體離子(例如鋰)之電導率。作為另一實例，在一個實施例中，粒狀材料具有小於1×10
− 5S/cm之載體離子之電導率。作為另一實例，在一個實施例中，粒狀材料具有小於1×10
− 6S/cm之載體離子之電導率。例示性粒狀材料包括粒狀聚乙烯、聚丙烯、TiO
2-聚合物複合物、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，粒狀材料包含粒狀氧化物或氮化物，諸如TiO
2、SiO
2、Al
2O
3、GeO
2、B
2O
3、Bi
2O
3、BaO、ZnO、ZrO
2、BN、Si
3N
4、Ge
3N
4。參見例如P. Arora及J. Zhang, 「Battery Separators」, Chemical Reviews 2004, 104, 4419-4462。在一個實施例中，粒狀材料將具有約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，粒狀材料將具有約500 nm至1微米之平均粒度。
在替代性實施例中，微孔隔板材料所包含之粒狀材料可藉由諸如燒結、黏結、固化等之技術結合，同時維持電解質進入所需之空隙分數以提供電池功能之離子電導率。
在組裝的儲能裝置(諸如，電池組100)中，微孔隔板材料由適用作二次電池電解質之非水性電解質滲透。典型地，非水性電解質包含溶解於有機溶劑及/或溶劑混合物中之鋰鹽及/或鹽的混合物。例示性鋰鹽包括無機鋰鹽，諸如LiClO
4、LiBF
4、LiPF
6、LiAsF
6、LiCl及LiBr；及有機鋰鹽，諸如LiB(C
6H
5)
4、LiN(SO
2CF
3)
2、LiN(SO
2CF
3)
3、LiNSO
2CF
3、LiNSO
2CF
5、LiNSO
2C
4F
9、LiNSO
2C
5F
11、LiNSO
2C
6F
13及LiNSO
2C
7F
15。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伸丙酯、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。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。
在一個實施例中，微孔隔板層108可由包括鋰鹽與高純度有機溶劑之混合物的非水性有機電解質滲透。此外，電解質可為使用聚合物電解質或固體電解質之聚合物。
進一步參考圖1、圖2A-圖2C，在一個實施例中，匯流排110及112係經由各別電極或相對電極(例如，陽極或陰極，視具體情況而定)集電器凸片120之匯流排開口置放，以將陽極集電器206彼此連接(在包含多個電極單位電池之電池中)，且匯流排中之另一者在包含多個電極單位電池200之電池中將陰極集電器210彼此連接。在一個實施例中，匯流排110、112焊接或以其他方式電耦接至在焊接之前分別向下摺疊之集電器凸片120。在一個實施例中，匯流排110為銅匯流排且焊接至陽極集電器層206之陽極凸片，且匯流排112為鋁匯流排且焊接至陰極集電器層210之陰極凸片。然而，在其他實施例中，匯流排110、112可為允許電池組100發揮如本文中所描述之功能的任何合適之導電材料。焊接可使用雷射焊機、摩擦焊接、超音波焊接或用於將匯流排110及112焊接至電極凸片120的任何合適之焊接方法進行。在一個實施例中，匯流排110及112中之各者分別與陽極及陰極的所有電極凸片120電接觸。
如本文中所提及，陽極群之部件至少包含陽極集電器206及陽極活性材料層104。在一些實施例中，陽極群之部件包含陽極集電器206及置於陽極集電器206之各主要表面上之陽極活性材料層104。陽極群部件之部件長度將視儲能裝置及其預期用途而變化。然而，一般而言，陽極群之部件將典型地具有在約5 mm至約500 mm範圍內之長度。舉例而言，在一個此類實施例中，陽極群之部件具有約10 mm至約250 mm之長度。作為另一實例，在一個此類實施例中，陽極群之部件具有約25 mm至約100 mm之長度。
陽極群之部件的寬度(Y軸範圍)亦將視儲能裝置及其預期用途而變化。然而，一般而言，陽極群之各部件將典型地具有在約0.01 mm至2.5 mm範圍內之寬度。舉例而言，在一個實施例中，陽極群之各部件的寬度將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。作為另一實例，在一個實施例中，陽極群之各部件的寬度將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
陽極群之部件的高度(Z軸範圍)亦將視儲能裝置及其預期用途而變化。然而，一般而言，陽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。舉例而言，在一個實施例中，陽極群之各部件之高度將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。作為另一實例，在一個實施例中，陽極群之各部件之高度將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。根據一個實施例，陽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與第一高度不同的第二高度之第二電極部件。在另一實施例中，可選擇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以容納電極組之預定形狀，諸如沿縱向及/或橫向軸中之一或多者具有不同高度的電極組形狀，及/或以提供二次電池之預定效能特徵。
一般而言，陽極群之部件具有實質上大於其寬度及其高度中之各者的長度(X軸範圍)。舉例而言，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，長度與寬度及高度中之各者的比率分別為至少5:1 (亦即，長度與寬度的比率分別為至少5:1，且長度與高度的比率分別為至少5:1)。作為另一實例，在一個實施例中，長度與寬度及高度中之各者的比率為至少10:1。作為另一實例，在一個實施例中，長度與寬度及高度中之各者的比率為至少15:1。作為另一實例，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，長度與寬度及高度中之各者的比率為至少20:1。
在一個實施例中，陽極群之部件之高度與寬度的比率分別為至少0.4:1。舉例而言，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，高度與寬度之比率將分別為至少2:1。作為另一實例，在一個實施例中，高度與寬度的比率將分別為至少10:1。作為另一實例，在一個實施例中，高度與寬度的比率將分別為至少20:1。然而，典型地，高度與寬度之比率將通常分別小於1,000:1。舉例而言，在一個實施例中，高度與寬度的比率將分別小於500:1。作為另一實例，在一個實施例中，高度與寬度之比率將分別小於100:1。作為另一實例，在一個實施例中，高度與寬度之比率將分別小於10:1。作為另一實例，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，高度與寬度之比率將分別在約2:1至約100:1的範圍內。
如本文中所提及，陰極群之部件至少包含陰極集電器210及陰極活性材料層106。陰極群之部件的長度將視儲能裝置及其預期用途而變化。然而，一般而言，陰極群之各部件將典型地具有在約5 mm至約500 mm範圍內之長度。舉例而言，在一個此類實施例中，陰極群之各部件具有約10 mm至約250 mm之長度。作為另一實例，在一個此類實施例中，陰極群之各部件具有約25 mm至約100 mm之長度。
陰極群之部件之寬度(Y軸範圍)亦將視儲能裝置及其預期用途而變化。然而，一般而言，陰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。舉例而言，在一個實施例中，陰極群之各部件的寬度將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。作為另一實例，在一個實施例中，陰極群之各部件的寬度將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
陰極群之部件的高度(Z軸範圍)亦將視儲能裝置及其預期用途而變化。然而，一般而言，陰極群之部件將典型地具有在約0.05 mm至約10 mm範圍內之高度。舉例而言，在一個實施例中，陰極群之各部件的高度將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。作為另一實例，在一個實施例中，陰極群之各部件的高度將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。根據一個實施例，陰極群之部件包括一或多個具有第一高度之第一陰極部件及一或多個具有與第一高度不同的第二高度之第二陰極部件。在另一實施例中，可選擇一或多個第一陰極部件及一或多個第二陰極部件之不同高度以容納電極組之預定形狀，諸如沿著縱向及/或橫向軸中之一或多者具有不同高度之電極組形狀，及/或以提供二次電池的預定效能特徵。
一般而言，陰極群之各部件具有實質上大於其寬度且實質上大於其高度之長度(X軸範圍)。舉例而言，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，長度與寬度及高度中之各者的比率分別為至少5:1 (亦即，長度與寬度的比率分別為至少5:1，且長度與高度的比率分別為至少5:1)。作為另一實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，長度與寬度及高度中之各者的比率為至少10:1。作為另一實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，長度與寬度及高度中之各者的比率為至少15:1。作為另一實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，長度與寬度及高度中之各者的比率為至少20:1。
在一個實施例中，陰極群之部件之高度與寬度的比率分別為至少0.4:1。舉例而言，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，高度與寬度之比率將分別為至少2:1。作為另一實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，高度與寬度之比率將分別為至少10:1。作為另一實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，高度與寬度之比率將分別為至少20:1。然而，典型地，對於陽極群之各部件，高度與寬度之比率將通常分別小於1,000:1。舉例而言，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，高度與寬度之比率將分別小於500:1。作為另一實例，在一個實施例中，高度與寬度之比率將分別小於100:1。作為另一實例，在一個實施例中，高度與寬度之比率將分別小於10:1。作為另一實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，高度與寬度之比率將分別在約2:1至約100:1的範圍內。
在一個實施例中，陽極集電器206亦具有實質上大於負電極活性材料層104之電導率的電導率。應注意，負電極活性材料層104可與陰極活性材料層106相同或類似。舉例而言，在一個實施例中，當存在用以將能量儲存於裝置中之所施加電流或用以使裝置放電的所施加負載時，陽極集電器206之電導率與陽極活性材料層104之電導率的比率為至少100:1。作為另一實例，在一些實施例中，當存在用以將能量儲存於裝置中之所施加電流或用以使裝置放電的所施加負載時，陽極集電器206之電導率與陽極活性材料層104之電導率的比率為至少500:1。作為另一實例，在一些實施例中，當存在用以將能量儲存於裝置中之所施加電流或用以使裝置放電的所施加負載時，陽極集電器206之電導率與負電極活性材料層之電導率的比率為至少1000:1。作為另一實例，在一些實施例中，當存在用以將能量儲存於裝置中的所施加電流或用以使裝置放電的所施加負載時，陽極集電器206之電導率與陽極活性材料層104之電導率的比率為至少5000:1。作為另一實例，在一些實施例中，當存在用以將能量儲存於裝置中之所施加電流或用以使裝置放電的所施加負載時，陽極集電器206之電導率與陽極活性材料層104之電導率的比率為至少10,000:1。
一般而言，陰極集電器層210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「Current collectors for positive electrodes of lithium-based batteries」, A. H. Whitehead及M. Schreiber, Journal of the Electrochemical Society, 152(11) A2105-A2113 (2005))。作為另一實例，在一個實施例中，陰極集電器層210包含金或其合金，諸如矽化金。作為另一實例，在一個實施例中，陰極集電器層210包含鎳或其合金，諸如矽化鎳。
參考圖2B及圖2C，描述包括間隔物部件225之本發明之實施例。間隔物部件的其他描述揭示於2020年11月18日遞交的美國專利申請案第63/115,266號中，其全部內容以引用之方式併入本文中。在一個實施例中，間隔物部件225為連續或非連續的有機或無機材料帶狀物。間隔物部件225可在Z軸及X軸中之一或多者中為連續或非連續的。在一些實施例中，間隔物部件225包含電絕緣材料及/或離子可滲透聚合編織材料。在一個實施例中，間隔物部件225係由與隔板108相同之材料製成。在一些實施例中，間隔物部件225包含聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)或聚醯亞胺(PI)。在其他實施例中，間隔物部件225包含導電材料。應注意，儘管間隔物部件225顯示為四個間隔物部件，但可存在任何數目(1個或更多個)之間隔物部件225。
在一些實施例中，間隔物部件225包含間隔物材料，該間隔物材料包含聚合材料、諸如黏著帶之複合物、電極集電器、電極活性材料、相對電極活性材料、相對電極集電器、隔板材料或(在電池環境中)化學上惰性之材料。舉例而言，在一個實施例中，間隔物部件225包含具有接受載體離子之容量的陽極活性材料；在此實施例中，通常較佳的是，陽極活性材料包含石墨、石墨烯或具有以每莫耳間隔物材料計小於一莫耳載體離子之載體離子容量的其他陽極活性材料。作為另一實例，在一個實施例中，間隔物部件包含具有接受載體離子之容量的陰極活性材料。作為另一實例，在一個實施例中，間隔物部件可包含聚合材料(例如均聚物、共聚物或聚合物摻合物)；在此類實施例中，間隔物部件可包含衍生自含有以下之單體的氟聚合物：偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯、聚烯烴(諸如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯)、乙烯-二烯-丙烯三元聚合物、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、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯、環氧樹脂、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、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基聚三葡萄糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、聚三葡萄糖、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、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氧化乙烯、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基聚三葡萄糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、聚三葡萄糖、羧甲基纖維素、丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物、聚醯亞胺、聚對苯二甲酸伸乙酯、聚對苯二甲酸伸丁酯、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/或其組合或共聚物。
在一個實施例中，間隔物部件225呈具有基底及設置於基底之一個表面上之黏著層的黏著帶形式。黏著帶基底之組成不受特定限制，且可使用已知可用於黏著帶之各種基底。一般而言，塑膠膜為較佳的，且特定實例包括聚烯烴膜，諸如聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸伸乙酯、聚對苯二甲酸伸丁酯、聚苯硫醚、聚醯亞胺或聚醯胺膜。在一些實施例中，聚烯烴、聚對苯二甲酸伸乙酯及聚醯亞胺膜就適合於電池應用之耐熱性及耐化學性而言可為較佳的。黏著帶基底可具有介於約4 μm至200 μm之範圍內，例如介於6 μm至150 μm或甚至約25 μm至100 μm之範圍內的厚度。構成黏著帶之黏著層的黏著劑可包含例如基於橡膠之黏著劑、丙烯酸黏著劑、基於聚矽氧之黏著劑，或其組合。
間隔物部件225 (及類似延伸間隔物部件425)具有Y軸方向上的寬度W
s、X軸方向上的長度L
s及Z軸上的高度H
s(圖8)。寬度W
s可預先確定，以便在組裝電極單位電池時，間隔物部件225經由間隙227將單位電池(諸如單位電池200A、200B)的相鄰層之間的Y軸方向上的距離增加指定量。
在一個實施例中，寬度W
s大於或等於Y軸方向上之陰極活性材料層106寬度(Y軸範圍)之50%。在另一實施例中，寬度W
s大於或等於Y軸方向上之陰極活性材料層106加上陰極集電器層210寬度之寬度(Y軸範圍)之50%。
在一個實施例中，間隔物部件225為帶狀材料，其具有施加至間隔物部件225之第一表面250的黏著劑，該黏著劑將間隔物部件225固定至活性材料層或隔板中之一者。在一些實施例中，黏著劑為將間隔物部件225永久地固定至活性材料層或隔板層之強黏著劑。在其他實施例中，黏著劑為將間隔物部件225以可移除方式固定至活性材料層或隔板層之弱黏著劑。如本文中所使用，強黏著劑定義為具有足夠強度之黏著劑，其中間隔物部件225不可自活性材料層或隔板層移除而不損壞間隔物部件225及/或與其黏著的材料中之一或兩者。如本文中所使用，弱黏著劑定義為具有足夠強度以將間隔物部件225黏著至活性材料層或隔板層，但允許在不引起對至少活性材料層或隔板層之材料損害的情況下移除間隔物部件。在另一實施例中，間隔物部件225具有施加至第一表面250及第二相對表面252兩者的黏著劑。在一個實施例中，使用列印方法，諸如3D列印方法來施加間隔物部件225。在另一實施例中，藉由將間隔物部件225熔融或焊接至各別層來施加間隔物部件225。
在實施例中，間隔物部件225各自具有足夠寬度W
s，使得在隔板層108與陽極活性材料層104或陰極活性材料層106之間界定膨脹間隙227。控制寬度W
s使得膨脹間隙227具有所指定之寬度W
G。在實施例中，寬度W
G係設定為0微米(例如無間隙)至1000微米，諸如1 μm、2 μm、5 μm、10 μm、20 μm、50 μm、100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500 μm、600 μm、700 μm、800 μm、900 μm或1000 μm，或更大。
現參考圖3。圖3為電池組300 (其可與電池組100相同或類似)在其上置放殼體之前的放大的局部細節透視圖。電池組300包括電極組301，其包含在Y軸方向上以堆疊排列形式組織的電極子單元(其可與子單元102相同或類似)之群，從而形成單位電池302 (其可與單位電池200相同或類似)之群。各單位電池302至少包含電極電流導體層、包含電極活性材料之電極層(例如，陽極活性材料層)、隔板層、包含相對電極活性材料之相對電極層(例如，陰極活性材料層)，及相對電極集電器層。
在一個合適的實施例中，電極組301容納於約束件316 (在一些實施例中，其可與約束件116相同或類似)內。在一個實施例中，約束件316包含不鏽鋼，諸如SS316、440C或硬性440C。在其他實施例中，約束件包含鋁(例如，鋁7075-T6，硬性H18等)、鈦(例如，6Al-4V)、鈹、鈹銅(硬性)、銅(無O
2，硬性)、鎳、其他金屬或金屬合金、複合物、聚合物、陶瓷(例如，氧化鋁(例如，燒結型或Coorstek AD96)、氧化鋯(例如，Coorstek YZTP)、氧化釔穩定氧化鋯(例如，ENrG E-Strate®))、玻璃、強化玻璃、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%玻璃的聚醚醚酮(PEEK) (例如，Victrex 90HMF40或Xycomp 1000-04)、聚醯亞胺(例如，Kapton®)、0度E玻璃標準織物/環氧樹脂(E Glass Std Fabric/Epoxy, 0 deg)、0度E玻璃UD/環氧樹脂(E Glass UD/Epoxy, 0 deg)、0度克維拉標準織物/環氧樹脂(Kevlar Std Fabric/Epoxy, 0 deg)、0度克維拉UD/環氧樹脂(Kevlar UD/Epoxy, 0 deg)、0度碳標準織物環氧樹脂(Carbon Std Fabric/Epoxy, 0 deg)、0度碳UD/環氧樹脂(Carbon UD/Epoxy, 0 deg)、Toyobo Zylon® HM纖維/環氧樹脂、克維拉49芳綸纖維(Kevlar 49 Aramid Fiber)、S玻璃纖維、碳纖維、維克特綸UM LCP纖維(Vectran UM LCP Fiber)、迪尼瑪(Dyneema)、柴隆(Zylon)或其他合適的材料。
約束件316包含通常沿X-Y平面排列的第一覆蓋件320，及在電池組300之對側上的亦通常沿X-Y平面排列之第二覆蓋件，其具有在Z軸方向量測的厚度t1 (圖3A)。約束件316之厚度(t
1)可取決於一系列因素，包括例如約束件316之構築材料、電極組301之總體尺寸以及電極及相對電極之組成。在一些實施例中，舉例而言，約束件316將包含具有在約10至約100微米的範圍內之厚度t
1之片狀物。舉例而言，在一個此類實施例中，約束件316包含具有約30 μm之厚度的不鏽鋼片(例如，SS316)。作為另一實例，在另一實施例中，約束件316包含具有約40 μm之厚度的鋁片(例如，7075-T6)。作為另一實例，在另一實施例中，約束件316包含具有約30 μm之厚度的氧化鋯片(例如，Coorstek YZTP)。作為另一實例，在另一實施例中，約束件316包含具有約75 μm之厚度的0度E玻璃UD/環氧樹脂片。作為另一實例，在另一此類實施例中，該約束件316以＞50%裝填密度包含12 μm碳纖維。第一覆蓋件320及第二覆蓋件322中之各者可包含一或多個特徵315，其可形成為缺口、貫穿式切口、孔或其類似物。在一個實施例中，特徵315促進電池組300諸如自外部鋰箔電極(未顯示)之預鋰化。在此類實施例中，特徵315允許鋰穿過其擴散以促進預鋰化。在一個實施例中，約束件316之第三覆蓋件324及第四覆蓋件326各自通常沿X-Z軸排列。在所示實施例中，第三覆蓋件324由第一覆蓋件320之已在第一拐角328處摺疊的摺疊部分界定，且第四覆蓋件326由第二覆蓋件322之已在第二拐角329處摺疊的摺疊部分界定。第一拐角328及第二拐角329可為圓角狀或稜角狀拐角。在一個實施例中，第一拐角328及第二拐角329為90度至100度之角度。在其他實施例中，第三及第四覆蓋件可為單個覆蓋件。
在一個實施例中，外殼邊緣間隙338界定於第三覆蓋件324與第四覆蓋件326之間，其具有在Z軸方向上界定的間隙距離。在一個實施例中，第三覆蓋件324與第四覆蓋件326之間的外殼邊緣間隙338在z軸方向上的間隙距離小於或等於電池組300之z軸厚度的50%。應注意，電池組300之相對側可包括類似於第三覆蓋件324及第四覆蓋件326之約束件。第三覆蓋件324包含沿X軸及Z軸界定之蓋片邊緣330，且第四覆蓋件326包含沿X軸及Z軸界定之第二蓋片邊緣332。
第一覆蓋件320及第二覆蓋件322中之各者可包含沿通常與Y軸對準之邊緣形成的一或多個凹口334或焊盤336。在一個實施例中，凹口334或焊盤336之大小、形狀、間距及數量中之一或多者係基於製造條件或限制確定。在一個實施例中，凹口334或焊盤336可藉由易於自用於第一覆蓋件及第二覆蓋件322之製造過程的材料原料進行第一覆蓋件320或第二覆蓋件322之機械加工、衝壓過程或剝離來促進可製造性。此外，電池組300包括電耦接至單位電池302中之一者的匯流排310。歸因於用於約束件316之材料厚度t
1，約束件包含在Z軸方向上自電極組301突出之約束件邊緣340。類似地，蓋片邊緣330及332中之一或多者在Y軸方向上自電池組300突出。此外，匯流排310在匯流排邊緣342處沿X軸方向自電池之側表面344突出。在一些情況下，突出邊緣可產生可擊穿電池之封裝(例如，殼體700)的摩擦或高應力區域。舉例而言，向具有約50 μm×50 μm (亦即，表面積為約2500 μm
2)之尺寸之突出邊緣施加約18 N (2 kgf)的力可產生約50 MPa之應力。在一個實施例中，電池封裝或殼體700包含鋁聚合物層壓板，且其斷裂強度為約30 MPa至70 MPa。在其他實施例中，電池封裝700可具有1 MPa至300 MPa之斷裂強度，其取決於電池封裝700的材料組成及其厚度。此等突出區域由於其比非突出部分更高之引起擊穿外殼之可能性而可稱為潛在擊穿點。
參考圖4A，描述電池組300之拐角區域的部分細節視圖，其中殼體700包覆不包括延長間隔物部件(圖4B)之電池組300。在一個實施例中，電池組300包括集電器凸片414，其包含匯流排410 (其可與匯流排110、112相同或類似)穿過之開口480。在此實施例中，殼體700緊密包裹突出區域，諸如約束件邊緣340，及集電器凸片414 (其可與電極凸片114相同或類似)。由於殼體700與約束件邊緣340及/或集電器凸片414接觸，殼體可受到高應力區域450、451之影響，其在某些情況下可引起殼體700之磨損、撕裂或斷裂。雖然顯示具有兩個高應力區域450、451，但殼體700與電池組300之組件的尖銳邊緣接觸之任何區域皆可產生其他高應力區域，從而可產生潛在的擊穿點。
參見圖4B，利用延伸間隔物部件425以促進減少或消除高應力區域450引起殼體700之磨損、撕裂或斷裂的可能性。在此實施例中，延伸間隔物部件425可在材料組成、寬度及厚度以及Z軸方向的定位上與本文所描述之間隔物部件225等效。然而，延伸間隔物部件425經組態以在X軸方向上延伸足夠的長度，以防止高應力區域450在殼體700上傳遞足以引起殼體700磨損、撕裂或斷裂的應力。在此實施例中，延伸間隔物部件425經組態以具有在X軸方向上自約束件邊緣340延伸出距離SD
1的X軸長度。由此，與不使用延伸間隔物時殼體700之內部殼體半徑435A之殼體R
Ea的Z-X平面內的曲率半徑相比，內部殼體半徑435之殼體R
E的Z-X平面中之曲率半徑增加(圖4A)。在一個實施例中，距離SD
1為100 μm至4000 μm，諸如100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500 μm、600 μm、700 μm、800 μm、900 μm、1000 μm、1100 μm、1200 μm、1300 μm、1400 μm、1500 μm、1600 μm、1700 μm、1800 μm、1900 μm、2000 μm、2100 μm、2200 μm、2300 μm、2400 μm、2500 μm、2600 μm、2700 μm、2800 μm、2900 μm、3000 μm、3100 μm、3200 μm、3300 μm、3400 μm、3500 μm、3600 μm、3700 μm、3800 μm、3900 μm或4000 μm，但在其他實施例中可大於或小於此範圍。在實施例中，半徑R
E與距離SD
1相匹配，且相應地，半徑R
E處於100 μm至4000 μm之範圍內，諸如100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500 μm、600 μm、700 μm、800 μm、900 μm、1000 μm、1100 μm、1200 μm、1300 μm、1400 μm、1500 μm、1600 μm、1700 μm、1800 μm、1900 μm、2000 μm、2100 μm、2200 μm、2300 μm、2400 μm、2500 μm、2600 μm、2700 μm、2800 μm、2900 μm、3000 μm、3100 μm、3200 μm、3300 μm、3400 μm、3500 μm、3600 μm、3700 μm、3800 μm、3900 μm或4000 μm，但在其他實施例中可大於或小於此範圍。在另一實施例中，延伸間隔物部件425經組態以亦有利於減少高應力區域451之應力。在此實施例中，曲率半徑R
E2與不使用延伸間隔物時殼體700之內部殼體半徑437A之殼體R
E2a的曲率半徑相比亦增加(圖4A)。在一個實施例中，延伸間隔物部件425延伸足夠的距離SD
1，使得內部殼體半徑437變成無限的(例如，內部封裝表面460與匯流排410及/或集電器凸片414平行)。
在一個實施例中，延伸間隔物部件425之遠端為實質上平坦的。在其他實施例中，延伸間隔物部件425之遠端可包含邊緣細節485，諸如在Z-X軸及或X-Y軸之一或多個邊緣上具有斜面，或半徑。延伸間隔物部件425亦可包括一或多個切口487，以允許另一組件(諸如匯流排或其類似物)穿過。在此類實施例中，設定切口487之尺寸及形狀以容納組件，使得組件不在任何方向上突出超過延伸間隔物部件425。
現參考圖5-圖7。在製備電池組300之後，將電池組300置放在殼體700內，以形成完整的電池760。在實施例中，電池殼體700包含第一殼體層500及第二殼體層600。第一及第二殼體層中之各者可包含可撓性或半可撓性材料，諸如鋁、聚合物或其類似物。在一個實施例中，第一殼體層500及第二殼體層600中之一或多者包含多層鋁聚合物材料、塑膠或其類似物。在一個實施例中，第一殼體層500及第二殼體層600中之一或多者包含層壓於金屬基板(諸如鋁)上之聚合物材料。
在圖5所說明之實施例中，將電池組300置放在第一殼體層500上，使得約束件316之主面F
6(如圖5所示的底面)與第一殼體層500接觸。在一個實施例中，電池組300置放於形成在第一殼體層500內之凹槽502內。設定凹槽502之尺寸及形狀以匹配電池組300之外表面尺寸及形狀。在一個實施例中，將第二殼體層600置放於電池組300上方，使得約束件316之主面F
5與第二殼體層600接觸。第二殼體層600可經定位(諸如藉由在置放方向P
1上移動)以便覆蓋整個主面F
5及凹槽502。導電端子605及607保持未由第一殼體層500及第二殼體層600覆蓋。在適當地置放第二殼體層600之後，第一殼體層500及第二殼體層600沿著密封邊緣S
1(由圖7中之虛線表示)密封。在一個實施例中，可在密封之前或之後修整第一殼體層500及第二殼體層600之過量材料。第一及第二殼體層可藉由焊接、熱密封、黏著劑、其組合或其類似方法沿著密封邊緣S
1密封。在另一實施例中，第一殼體層500及第二殼體層600可沿著密封邊緣S
1之三個側面密封，從而在其中產生空穴。在此類實施例中，電池組300可置放於空穴內，且隨後將密封邊緣S
1之最終邊緣密封。在一個實施例中，使用熱壓將密封邊緣S
1密封，熱壓將受控溫度及壓力施加至密封邊緣S
1，使得第一殼體層500及第二殼體層600沿著密封邊緣S
1黏著或熔融在一起。在另一實施例中，在密封過程期間將真空施加至電池組300，以抽空由空氣或其他氣體佔據之任何過量體積。密封邊緣經歷熱壓之時間可被控制且取決於針對第一殼體層500及第二殼體層600而選擇之材料。一旦密封在電池組300上方，則密封的第一殼體層500及第二殼體層600形成電池封裝700。在密封後，取決於所需應用，殼體700為液密及/或氣密的。端子705、707保持暴露，且未由殼體700覆蓋，以允許使用者將端子連接至待供電之裝置，或連接至電池充電器。
在一些實施例中，在密封殼體700之前，對殼體700的內部施加真空，從而使殼體實質與電池組300之外表面相符合。在此實施例中，延伸間隔物部件425應在X軸方向上具有足夠的超出約束件邊緣340之距離SD
1，使得在施加真空及隨後密封之後，半徑Re及RE
2足夠大以減少或消除高應力區域450及451的應力，從而避免其具有足以引起殼體700之磨損、撕裂或斷裂之應力。
現參考圖1至圖9對本發明之方法進行描述。在一個實施例中，如上文所描述，藉由堆疊900一或多層單位電池200來製備電池組，諸如電池組300。為促進減少或消除高應力區域450引起殼體700之磨損、撕裂或斷裂的可能性，在電池組內的單位電池內置放910延伸間隔物部件425。在此實施例中，延伸間隔物部件(諸如延伸間隔物部件425)可在材料組成、寬度及厚度以及Z軸方向的定位上與本文描述之間隔物部件225等效。在此實施例中，延伸間隔物部件425係組裝及定位920於單位電池內，以在X軸方向上延伸足夠的長度，從而防止高應力區450在殼體700上傳遞足以引起殼體700之磨損、撕裂或斷裂的應力。在此方法之實施例中，延伸間隔物部件425係組態及定位920於單位電池內，以具有在X軸方向上自約束件邊緣340延伸出距離SD
1之X軸長度。由此，與不使用延伸間隔物時殼體700之內部殼體半徑435A之殼體R
Ea的曲率半徑相比，內部殼體半徑435之殼體R
E的曲率半徑增加(圖4A)。在一個實施例中，距離SD
1為100 μm至4000 μm，諸如100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500 μm、600 μm、700 μm、800 μm、900 μm、1000 μm、1100 μm、1200 μm、1300 μm、1400 μm、1500 μm、1600 μm、1700 μm、1800 μm、1900 μm、2000 μm、2100 μm、2200 μm、2300 μm、2400 μm、2500 μm、2600 μm、2700 μm、2800 μm、2900 μm、3000 μm、3100 μm、3200 μm、3300 μm、3400 μm、3500 μm、3600 μm、3700 μm、3800 μm、3900 μm或4000 μm，但在其他實施例中可大於或小於此範圍。在實施例中，半徑R
E與距離SD
1相匹配，且相應地，半徑R
E處於100 μm至4000 μm之範圍內，諸如100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500 μm、600 μm、700 μm、800 μm、900 μm、1000 μm、1100 μm、1200 μm、1300 μm、1400 μm、1500 μm、1600 μm、1700 μm、1800 μm、1900 μm、2000 μm、2100 μm、2200 μm、2300 μm、2400 μm、2500 μm、2600 μm、2700 μm、2800 μm、2900 μm、3000 μm、3100 μm、3200 μm、3300 μm、3400 μm、3500 μm、3600 μm、3700 μm、3800 μm、3900 μm或4000 μm，但在其他實施例中可大於或小於此範圍。在本方法之另一實施例中，延伸間隔物部件425係組態及置放910於單位電池內，以亦促進減少高應力區域451之應力。在此實施例中，與不使用延伸間隔物時殼體700之內部殼體半徑437A之殼體R
E2a的曲率半徑相比，曲率半徑R
E2亦由於置放延伸間隔物部件而增加(圖4A)。在一個實施例中，置放延伸間隔物部件425以延伸足夠的距離SD
1，使內部殼體半徑437變成無限的(例如，內部封裝表面460與匯流排410及/或集電器凸片414實質上平行)。
在方法之一個實施例中，如上文所描述，在製備電池組300後，將電池組300置放930於約束件內。隨後，將約束件內之電池組300置放940於殼體700內，以形成完整的電池760。在實施例中，電池殼體700包含第一殼體層500及第二殼體層600。在方法之一些實施例中，在密封950殼體700之前，對殼體700的內部施加真空，從而使殼體實質上與電池組300之外表面相符合。在此實施例中，延伸間隔物部件425應在X軸方向上超出約束件邊緣340足夠的距離SD
1，從而在施加真空及隨後密封950之後，半徑Re及RE
2足夠大以減少或消除高應力區域450及451的應力，從而避免其具有足以引起殼體700之磨損、撕裂或斷裂的應力。
在一個實施例中，將電池組300置放在第一殼體層500上，使得約束件316之主面F
6(如圖5所示的底面)與第一殼體層500接觸。在方法之一個實施例中，電池組300置放於形成在第一殼體層500內之凹槽502內。設定凹槽502之尺寸及形狀以匹配電池組300之外表面尺寸及形狀。在方法之一個實施例中，將第二殼體層600置放於電池組300上方，使得約束件316之主面F
5與第二殼體層600接觸。第二殼體層600經定位(諸如藉由在置放方向P
1上移動)以覆蓋整個主面F
5及凹槽502。導電端子605及607經定位以保持未由第一殼體保護層500及第二殼體保護層600覆蓋。在適當地置放第二殼體層600之後，第一殼體層500及第二殼體層600沿著密封950邊緣S
1(由圖7中之虛線表示)密封，例如藉由熱封、熱熔或其類似方式。在方法之一個實施例中，在密封之前或之後修整第一殼體層500及第二殼體層600之過量材料。在另一實施例中，第一殼體層500及第二殼體層600沿著密封邊緣S
1之三個側密封，從而在其中產生空穴。在此類實施例中，電池組300置放於空穴內，且隨後將密封邊緣S
1之最終邊緣密封。在方法之一個實施例中，使用熱壓將密封邊緣S
1密封，熱壓將受控溫度及壓力施加至密封邊緣S
1，使得第一殼體層500及第二殼體層600沿著密封邊緣S
1黏著或熔融在一起。在另一實施例中，在密封過程期間將真空施加至電池組300，以抽空由空氣或其他氣體佔據之任何過量體積。密封邊緣經歷熱壓之時間可被控制且取決於針對第一殼體層500及第二殼體層600而選擇之材料。一旦在電池組300上方密封，則密封的第一殼體層500及第二殼體層600形成電池封裝700。在密封950後，取決於所需應用，殼體700為液密及/或氣密的。端子705、707保持暴露，且未由殼體700覆蓋，以允許使用者將端子連接至待供電之裝置，或連接至電池充電器。殼體700亦可稱為電池封裝。
提供以下實施例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二次電池，該電池包含約束件及置放在約束件內的電極組，其中電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸之互相垂直的橫向、縱向及垂直軸，電極組包含單位電池之群，其包含在縱向方向上依次堆疊之電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中，電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，單位電池群之子集進一步包含一對延伸間隔物部件，其以依次堆疊的方式位於電極集電器層與相對電極集電器層之間，間隔物部件中之一者在橫向上與另一延伸間隔物部件隔開，相對電極層之相對電極活性材料之至少一部分位於間隔物部件之間，使得該部分相對電極活性材料及間隔物部件處於由x軸及z軸界定之共同平面內，其中延伸間隔物部件中之各者在x軸方向上自約束件的x軸邊緣延伸出距離SD。
實施例2. 如實施例1之二次電池，其中該距離SD為至多4 mm。
實施例3. 如任一前述實施例之二次電池，其中該電極組及約束件係置於密封式殼體內。
實施例4. 如任一前述實施例之二次電池，其中延伸間隔物部件促使殼體之內表面圍繞約束件的x軸邊緣的曲率半徑高達3 mm。
實施例5. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件具有在X軸方向上延伸之長度，該等間隔物部件之長度等於或小於3000 μm。
實施例6. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極材料為陰極活性材料，且相對電極活性材料為陽極活性材料。
實施例7. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件安置於該隔板層與該電極層之間。
實施例8. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等間隔物部件安置於該隔板層與該電極集電器層之間。
實施例9. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等間隔物部件安置於該隔板層與該相對電極層之間。
實施例10. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等間隔物部件安置於該隔板層與該相對電極集電器層之間。
實施例11. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件黏著至該電極集電器層、該電極層、該隔板層、該相對電極層及該相對電極集電器層中之至少一者。
實施例12. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等間隔物部件黏著至該電極集電器層。
實施例13. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等間隔物部件黏著至該電極層。
實施例14. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等間隔物部件黏著至該隔板層。
實施例15. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等間隔物部件黏著至該相對電極集電器層。
實施例16. 如任一前述實施例之二次電池，其中(i)該單位電池群之部件在縱向方向上依次堆疊，(ii)該單位電池群包含兩組相鄰的單位電池對，(iii)該兩組相鄰的單位電池對中之一組共用共同電極集電器層且該兩組相鄰的單位電池對中之另一組共用共同相對電極集電器層。
實施例17. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池群包含至少5個部件。
實施例18. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池群包含至少10個部件。
實施例19. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池群包含至少25個部件。
實施例20. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池群包含至少50個部件。
實施例21. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池群包含至少100個部件。
實施例22. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池群包含至少250個部件。
實施例23. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池群包含至少500個部件。
實施例24. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含電絕緣材料。
實施例25. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含陽極活性材料。
實施例26. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含陽極活性材料，該陽極活性材料具有以每莫耳間隔物材料計小於一莫耳載體離子之載體離子容量。
實施例27. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含石墨或石墨烯。
實施例28. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含陰極活性材料。
實施例29. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含聚合材料。
實施例30. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含均聚物、共聚物或聚合物摻合物。
實施例31. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含衍生自含有以下之單體的氟聚合物：偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯、諸如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯之聚烯烴、乙烯-二烯-丙烯三元聚合物、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、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯、環氧樹脂、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、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基聚三葡萄糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、聚三葡萄糖、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、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氧化乙烯、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基聚三葡萄糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、聚三葡萄糖、羧甲基纖維素、丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物、聚醯亞胺、聚對苯二甲酸伸乙酯、聚對苯二甲酸伸丁酯、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/或其組合或共聚物。
實施例32. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含氟聚合物。
實施例33. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含聚烯烴。
實施例34. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含選自由聚乙烯、聚丙烯及聚丁烯的均聚物、共聚物及聚合物摻合物組成之群之聚烯烴。
實施例35. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含聚乙烯或聚丙烯。
實施例36. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含黏著帶，該黏著帶具有基底及設置於該基底之一個表面上的黏著層。
實施例37. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含具有基底及設置於基底之一個表面上之黏著層的黏著帶，其中該黏著帶基底包含選自由以下組成之群的聚合膜：聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸伸乙酯、聚對苯二甲酸伸丁酯、聚苯硫醚、聚醯亞胺及聚醯胺膜，及其組合。
實施例38. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含具有基底及設置於基底之一個表面上之黏著層的黏著帶，其中該黏著帶基底包含選自由聚烯烴、聚對苯二甲酸伸乙酯及聚醯亞胺膜組成之群的聚合膜。
實施例39. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含具有基底及設置於基底之一個表面上之黏著層的黏著帶，其中該黏著帶基底具有介於約4至200 μm之範圍內的厚度。
實施例40. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含具有基底及設置於基底之一個表面上之黏著層的黏著帶，其中該黏著帶基底具有介於約6至150 μm之範圍內的厚度。
實施例41. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含具有基底及設置於基底之一個表面上之黏著層的黏著帶，其中該黏著帶基底具有介於約25至100 μm之範圍內的厚度。
實施例42. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含具有基底及設置於基底之一個表面上之黏著層的黏著帶，其中構成該黏著帶之黏著層的黏著劑包含基於橡膠之黏著劑、丙烯酸黏著劑、基於聚矽氧之黏著劑或其組合。
實施例43. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含與該隔板層相同的材料。
實施例44. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含導電材料。
實施例45. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含與該電極層相同的材料。
實施例46. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件部分地界定該單位電池之長度末端。
實施例47. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件之總長度大於在x軸方向上量測之該電極層的總長度。
實施例48. 如任一前述實施例之二次電池，其中該等延伸間隔物部件之總長度大於在x軸方向上量測之該相對電極層的總長度。
實施例49. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池具有在垂直方向上量測之高度，且延伸間隔物部件具有在z軸方向上量測之高度，單位電池的高度等於延伸間隔物部件之高度。
實施例50. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池具有在z軸方向上量測之高度，且延伸間隔物部件具有在z軸方向上量測之高度，單位電池的高度大於間隔物部件之高度。
實施例51. 如任一前述實施例之二次電池，其中該單位電池具有在z軸方向上量測之高度，且間隔物部件具有在z軸方向上量測之高度，單位電池的高度小於間隔物部件之高度。
實施例52. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陽極活性材料：(a)矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈷(Co)及鎘(Cd)；(b) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd與其他元素之合金或金屬間化合物；(c) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V或Cd之氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物及碲化物，及其混合物、複合物或含鋰複合物；(d) Sn之鹽及氫氧化物；(e)鈦酸鋰、錳酸鋰、鋁酸鋰、含鋰氧化鈦、鋰過渡金屬氧化物、ZnCo
2O
4；(f)石墨及碳之粒子；(g)鋰金屬；及(h)其組合。
實施例53. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陽極活性材料：矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈷(Co)及鎘(Cd)。
實施例54. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陽極活性材料：Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd與其他元素之合金及金屬間化合物。
實施例55. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陽極活性材料：Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V及Cd之氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物及碲化物。
實施例56. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陽極活性材料：Si之氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物及碲化物。
實施例57. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陽極活性材料：矽以及矽之氧化物及碳化物。
實施例58. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者係包含鋰金屬之陽極活性材料。
實施例59. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由石墨及碳組成之群的陽極活性材料。
實施例60. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含非水性有機電解質。
實施例61. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含有包含鋰鹽與有機溶劑之混合物的非水性電解質。
實施例62. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含聚合物電解質。
實施例63. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含固體電解質。
實施例64. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含選自由基於硫化物之電解質組成之群的固體電解質。
實施例65. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含選自由以下組成之群的固體電解質：硫化鋰錫磷物(Li
10SnP
2S
12)、硫化鋰磷(β-Li
3PS
4)及氯化鋰磷硫碘化物(Li
6PS
5Cl
0 . 9I
0 . 1)。
實施例66. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含基於聚合物之電解質。
實施例67. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含選自由以下組成之群的聚合物電解質：基於PEO之聚合物電解質、聚合物-陶瓷複合物電解質(固體)及聚合物-陶瓷複合物電解質。
實施例68. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含選自由基於氧化物之電解質組成之群的固體電解質。
實施例69. 如任一前述實施例之二次電池，其中在殼體內，二次電池進一步包含選自由以下組成之群的固體電解質：鈦酸鋰鑭(Li
0 . 34La
0 . 56TiO
3)、Al摻雜的鋯酸鋰鑭(Li
6 . 24La
3Zr
2Al
0 . 24O
11 . 98)、Ta摻雜的鋯酸鋰鑭(Li
6 . 4La
3Zr
1 . 4Ta
0 . 6O
12)及磷酸鋰鋁鈦(Li
1 . 4Al
0 . 4Ti
1 . 6(PO
4)
3)。
實施例70. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陰極活性材料：插層化學正電極及轉化化學正電極。
實施例71. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為包含插層化學正電極材料之陰極活性材料。
實施例72. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為包含轉化化學正電極活性材料之陰極活性材料。
實施例73. 如任一前述實施例之二次電池，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為選自由以下組成之群的陰極活性材料：S (或呈鋰化狀態之Li
2S)、LiF、Fe、Cu、Ni、FeF
2、FeO
dF
3 . 2d、FeF
3、CoF
3、CoF
2、CuF
2、NiF
2，其中0≤d≤0.5。
實施例74. 一種製造用於與二次電池一起使用之電池組的方法，其中電池組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸之互相垂直的橫向、縱向及垂直軸，該方法包含：藉由在縱向方向上依次堆疊電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層來製備單位電池，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，及在電極集電器層與相對電極集電器層之間以依次堆疊的方式置放延伸間隔物部件之群，其中延伸間隔物部件中之一者在y軸方向上與另一間隔物部件隔開，延伸間隔物部件之x軸範圍比單位電池之x軸範圍大出距離SD。
實施例75. 如實施例74之方法，其中該距離SD為至多4 mm。
實施例76. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將該單位電池置放在約束件內，使得延伸間隔物部件自約束件之邊緣延伸出距離SD。
實施例77. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將單位電池密封於密封式殼體內。
實施例78. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將約束件之x軸邊緣周圍的殼體之內表面之曲率半徑擴大高達3 mm。
實施例79. 如任一前述實施例之方法，其中該等延伸間隔物部件具有在x軸方向上延伸之長度，該等間隔物部件之長度等於或小於3000 μm。
實施例80. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將延伸間隔物部件置放於隔板層與電極層之間。
實施例81. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將延伸間隔物部件置放於隔板層與電極集電器層之間。
實施例82. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將延伸間隔物部件置放於隔板與相對電極層之間。
實施例83. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將延伸間隔物部件置放於隔板層與相對電極集電器層之間。
實施例84. 如任一前述實施例之方法，其進一步包含將延伸間隔物部件黏著至電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層中之至少一者。
實施例85. 如任一前述實施例之方法，其中延伸間隔物部件黏著至電極集電器層。
實施例86. 如任一前述實施例之方法，其中延伸間隔物部件黏著至電極層。
實施例87. 如任一前述實施例之方法，其中延伸間隔物部件黏著至隔板層。
實施例88. 如任一前述實施例之方法，其中延伸間隔物部件黏著至相對電極集電器層。
實施例89. 一種用於二次電池之電極組，該電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸之互相垂直的橫向、縱向及垂直軸，該電極組包含：單位電池，其在縱向方向上依次包含電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，及在電極集電器層與相對電極集電器層之間的延伸間隔物部件之群，其中一個延伸間隔物部件在y軸方向上與另一間隔物部件隔開，延伸間隔物部件之x軸範圍比單位電池之x軸範圍大出距離SD。
實施例90. 如實施例89之電極組，其中該距離SD為至多4 mm。
實施例91. 如任一前述實施例之電極組，其中將該單位電池置放於約束件內，使得延伸間隔物部件自約束件之邊緣延伸出距離SD。
實施例92. 一種製造用於與二次電池一起使用之電極組的方法，該電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸之互相垂直的橫向、縱向垂直軸及垂直軸，該方法包含：藉由在縱向方向上依次堆疊電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層來製備單位電池，電極層包含電極活性材料，且相對電極層包含相對電極活性材料，其中電極活性材料及相對電極材料中之一者為陰極活性材料，且電極活性材料及相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，及在電極集電器層與相對電極集電器層之間置放延伸間隔物部件之群，其中一個延伸間隔物部件在y軸方向上與另一間隔物部件隔開；將單位電池置放於約束件內，使得延伸間隔物部件之x軸範圍比約束件之x軸範圍大出距離SD。
實施例93. 如實施例92之方法，其中該距離SD為至多4 mm。
此書面說明書使用實例來揭示本發明，包括最佳模式，且亦使得熟習此項技術者能夠實踐本發明，包括製造且使用任何裝置或系統且執行任何所併入之方法。本發明之可獲專利範疇係藉由申請專利範圍所界定，且可包含熟習此項技術者所想到之其他實例。若此等其他實例具有並非不同於申請專利範圍字面語言之構成要素，或若該等其他實例包括與申請專利範圍字面語言無實質差異之等效構成要素，則該等實例意欲在申請專利範圍之範疇內。
100:電池組
102:電極子單元
104:陽極活性材料層
106:陰極活性材料層
108:隔板層
110:匯流排
112:匯流排
114:電極突片
116:約束件
118:穿孔
120:集電器凸片
200:單位電池
200A:單位電池
200B:單位電池
206:陽極集電器層
210:陰極集電器層
225:間隔物部件
227:間隙
250:第一表面
252:第二相對表面
300:電池組
301:電極組
302:單位電池
310:匯流排
315:特徵
316:約束件
320:第一覆蓋件
322:第二覆蓋件
324:第三覆蓋件
326:第四覆蓋件
328:第一拐角
329:第二拐角
330:蓋片邊緣
332:第二蓋片邊緣
334:凹口
336:焊盤
338:外殼邊緣間隙
340:約束件邊緣
342:匯流排邊緣
344:側表面
410:匯流排
414:集電器凸片
425:延伸間隔物部件
435:內部殼體半徑
437:內部殼體半徑
435A:內部殼體半徑
437A:內部殼體半徑
450:高應力區域
451:高應力區域
480:開口
485:邊緣細節
487:切口
500:第一殼體層
502:凹槽
600:第二殼體層
700:殼體/電池封裝
705:端子
707:端子
760:電池
900:方法
910:方法
920:方法
930:方法
940:方法
950:方法
D-D:剖面線
F
5:主面
F
6:主面
H
S:高度
L
S:長度
P
1:方向
R
E:殼體
R
Ea:殼體
R
E2a:曲率半徑
R
E2:曲率半徑
S
1:密封邊緣
W
S:寬度
W
G:寬度
圖1為根據本發明之在施加殼體之前的具有剖開部分之電池組的一個合適實施例之前透視圖。
圖2A為在不存在延伸間隔物之情況下，沿圖1之電極組之剖面線D-D獲得的剖面圖。
圖2B及圖2C各自為在存在根據本發明之實施例之延伸間隔物之情況下，沿圖1之電極組之剖面線D-D獲得的剖面圖。
圖3為根據本發明之在約束件內之電池組的放大部分透視圖。
圖4A為不具有延伸間隔物之電池組的局部視圖。
圖4B為根據本發明之實施例的包括延伸間隔物之電池組的局部視圖。
圖5為部分置放於電池殼體內之電池組的透視圖。
圖6為包括電池殼體之第二覆蓋件之圖5的電池組之透視圖。
圖7為在密封於電池殼體內之後的完整電池之正視圖。
圖8為根據本發明之實施例的間隔物部件之透視圖。
圖9為根據本發明之實施例的製備包括延伸間隔物部件之電池組的方法之示意圖。
104:陽極活性材料層
106:陰極活性材料層
108:隔板層
206:陽極集電器層
210:陰極集電器層
225:間隔物部件
227:間隙
250:第一表面
252:第二相對表面
Claims (30)
- 一種用於在充電狀態與放電狀態之間循環的二次電池，該電池包含約束件及安置於該約束件內之電極組，其中 該電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統(three-dimensional Cartesian coordinate system)之x、y及z軸的互相垂直之橫向、縱向及垂直軸， 該電極組包含單位電池群，其包含沿縱向依次堆疊之電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層， 該電極層包含電極活性材料，且該相對電極層包含相對電極活性材料，其中該電極活性材料及該相對電極材料中之一者為陰極活性材料且該電極活性材料及該相對電極材料中之另一者為陽極活性材料， 該單位電池群之子集進一步包含一對延伸間隔物部件，其以依次堆疊的方式位於該電極集電器層與該相對電極集電器層之間，該等間隔物部件中之一者在橫向上與另一延伸間隔物部件隔開，該相對電極層之該相對電極活性材料之至少一部分位於該等間隔物部件之間，以使得該部分相對電極活性材料及該等間隔物部件處於由x軸及z軸界定之共同平面內，其中該等延伸間隔物部件中之各者在x軸方向上自該約束件的x軸邊緣延伸出距離SD。
- 如請求項1之二次電池，其中該距離SD為至多4 mm。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件具有在x軸方向上延伸之長度，該等間隔物部件之長度等於或小於3000 μm。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件安置於該隔板層與該電極層之間。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件安置於該隔板層與該電極集電器層之間。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件安置於該隔板與該相對電極層之間。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件安置於該隔板層與該相對電極集電器層之間。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件黏著至該電極集電器層、該電極層、該隔板層、該相對電極層及該相對電極集電器層中之至少一者。
- 如請求項8之二次電池，其中該等延伸間隔物部件黏著至該電極集電器層。
- 如請求項8之二次電池，其中該等延伸間隔物部件黏著至該電極層。
- 如請求項8之二次電池，其中該等延伸間隔物部件黏著至該隔板層。
- 如請求項8之二次電池，其中該等延伸間隔物部件黏著至該相對電極集電器層。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含電絕緣材料。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含石墨或石墨烯。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含聚合材料。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含均聚物、共聚物或聚合物摻合物。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含衍生自含有以下之單體的氟聚合物：偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯、諸如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯之聚烯烴、乙烯-二烯-丙烯三元聚合物、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、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯、環氧樹脂、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、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基聚三葡萄糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、聚三葡萄糖、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、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氧化乙烯、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基聚三葡萄糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、聚三葡萄糖、羧甲基纖維素、丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物、聚醯亞胺、聚對苯二甲酸伸乙酯、聚對苯二甲酸伸丁酯、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/或其組合或共聚物。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含氟聚合物。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含聚烯烴。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含選自由聚乙烯、聚丙烯及聚丁烯的均聚物、共聚物及聚合物摻合物組成之群之聚烯烴。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件包含聚乙烯或聚丙烯。
- 如請求項1之二次電池，其中該等延伸間隔物部件之總長度大於在x軸方向上量測之該電極層的總長度。
- 一種製造用於與二次電池一起使用之電池組的方法，該電池組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸的互相垂直之橫向、縱向及垂直軸，該方法包含： 藉由在縱向方向上依次堆疊電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層來製備單位電池，該電極層包含電極活性材料，且該相對電極層包含相對電極活性材料，其中該電極活性材料及該相對電極材料中之一者為陰極活性材料且該電極活性材料及該相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，及 在該電極集電器層與該相對電極集電器層之間以依次堆疊的方式置放延伸間隔物部件之群，該等延伸間隔物部件中之一者在y軸方向上與另一間隔物部件隔開，該等延伸間隔物部件之x軸範圍比該單位電池之x軸範圍大出距離SD。
- 如請求項23之方法，其中該距離SD為至多4 mm。
- 如請求項23之方法，其進一步包含將該單位電池置放在約束件內，使得該等延伸間隔物部件自該約束件之邊緣延伸出該距離SD。
- 一種用於二次電池之電極組，該電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸的互相垂直之橫向、縱向及垂直軸，該電極組包含： 單位電池，其在縱向方向上依次包含電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層，該電極層包含電極活性材料，且該相對電極層包含相對電極活性材料，其中該電極活性材料及該相對電極材料中之一者為陰極活性材料且該電極活性材料及該相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，及 在該電極集電器層與該相對電極集電器層之間的延伸間隔物部件之群，該等延伸間隔物部件中之一者在y軸方向上與另一間隔物部件隔開，該等延伸間隔物部件之x軸範圍比該單位電池之x軸範圍大出距離SD。
- 如請求項26之電極組，其中該距離SD為至多4 mm。
- 如請求項26之電極組，其中將該單位電池置放在約束件內，使得該等延伸間隔物部件自該約束件之邊緣延伸出該距離SD。
- 一種製造用於二次電池之電極組的方法，該電極組具有分別對應於三維笛卡耳座標系統之x、y及z軸的互相垂直之橫向、縱向及垂直軸，該方法包含： 藉由在縱向方向上依次堆疊電極集電器層、電極層、隔板層、相對電極層及相對電極集電器層來製備單位電池，該電極層包含電極活性材料，且該相對電極層包含相對電極活性材料，其中該電極活性材料及該相對電極材料中之一者為陰極活性材料且該電極活性材料及該相對電極材料中之另一者為陽極活性材料，及 在該電極集電器層與該相對電極集電器層之間置放延伸間隔物部件之群，其中該等延伸間隔物部件中之一者在y軸方向上與另一間隔物部件隔開；及 將該單位電池置放在約束件內，使得該等延伸間隔物部件之x軸範圍比該約束件之x軸範圍大出距離SD。
- 如請求項29之方法，其中該距離SD為至多4 mm。
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