JP2016517618A5 - - Google Patents
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Claims (15)
- 電極活性材料層を備える電極群と、対電極活性材料層を備える対電極群とを備える電極構造体であって、
前記電極群は、第1の方向に沿って、前記対電極群と交互に配列され、
前記電極群の各要素は、底部と、上部と、長さLEと、幅WEと、高さHEと、当該要素の前記底部から前記上部へ前記第1の方向に対して交差する方向に延在する長手軸AEとを有し、前記電極群の各要素の前記長さLEはその長手軸AEの方向に測定され、前記電極群の各要素の前記幅WEは前記第1の方向に測定され、かつ前記電極群の各要素の前記高さHEは当該要素の前記長手軸AE及び前記第1の方向に対して垂直方向に測定され、前記電極群の各要素のLEとWE及びHEとの比はそれぞれ少なくとも5:1であり、前記電極群の各要素のHEとWEとの比はそれぞれ0.4:1から1000:1までの間であり、
前記電極群の各要素の前記長手軸AEは電気絶縁性セパレータ層で包囲され、かつ、
前記電極群の要素と前記対電極群の要素との間で、前記電気絶縁性セパレータ層は少なくとも20体積%のボイド率を有するマイクロポーラスセパレータ材料を備え、
前記マイクロポーラスセパレータ材料は、粒子状材料と結合剤とを含むように構成され、
もしくは、前記構成に加えてさらに、
前記対電極群の各要素は、底部と、上部と、長さL CE と、幅W CE と、高さH CE と、当該要素の前記底部から前記上部へ前記第1の方向に対して交差する方向に延在する長手軸A CE とを含み、前記電極群の各要素の前記長さL CE はその長手軸A CE の方向に測定され、前記電極群の各要素の前記幅W CE は前記第1の方向に測定され、かつ前記電極群の各要素の前記高さH CE は当該要素の前記長手軸A CE 及び前記第1の方向に対して垂直方向に測定され、前記電極群の各要素のL CE とW CE 及びH CE のそれぞれとの比はそれぞれ少なくとも5:1であり、前記電極群の各要素のH CE とW CE との比はそれぞれ0.4:1から1000:1までの間であるように構成される、電極構造体。 - 前記電極群の要素と前記対電極群の要素との間で、前記マイクロポーラスセパレータ材料は、
(1)前記電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも80体積%を構成するか、
(2)前記電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも90体積%を構成するか、
(3)前記電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも95体積%を構成するかの
いずれかである、請求項1に記載の電極構造体。 - 前記マイクロポーラスセパレータ材料は、電極群の各要素の前記長手軸AEを包囲するように構成され、
もしくは、前記構成に加えてさらに、
(1)前記マイクロポーラスセパレータ材料は、電極群の各要素の前記長手軸A E を、前記電極群の各要素の前記長さL E の少なくとも80%にわたって包囲するか、
(2)前記マイクロポーラスセパレータ材料は、電極群の各要素の前記長手軸A E と、前記電極群の各要素の前記上部とを包囲するか
のいずれかである、請求項1又は2に記載の電極構造体。 - 前記電気絶縁性セパレータ材料層は、前記マイクロポーラスセパレータ材料と、別の電気絶縁性材料とを含む、請求項1から請求項3までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。
- 前記電極群の各要素の前記上部は、前記電気絶縁性セパレータ材料層で被覆され、かつ前記電気絶縁性セパレータ層は、前記電極群の要素と前記対電極群の要素との間の前記電気絶縁性セパレータ材料層の少なくとも70体積%を構成するマイクロポーラスセパレータ材料を含む、請求項1から請求項4までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。
- (1)前記電極群は、N個の要素を有し、前記対電極群は、N+1個の要素を有し、かつNは、少なくとも5であることと、
(2)前記対電極群は、N個の要素を有し、前記電極群は、N+1個の要素を有し、かつNは、少なくとも5であることと、
(3)前記電極群及び前記対電極群はそれぞれ、少なくとも50個の要素を含むことと
の少なくとも1つである、請求項1から請求項5までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - (1)LEは、約10mmから約250mmまでの範囲内の値を有することと、
(2)W E は、約0.01mmから約2.5mmまでの範囲内の値を有することと、
(3)L CE は、約10mmから約250mmまでの範囲内の値を有すことと、
(4)W CE は、約0.01mmから2.5mmまでの範囲内の値を有することと、
(5)H CE は、約0.05mmから約10mmまでの範囲内の値を有することと
の少なくとも1つである、請求項1から請求項6までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - (1)前記電極群の各要素において、LEとWE及びHEのそれぞれとの比はそれぞれ少なくとも10:1であることと、
(2)前記電極群の各要素の断面は外周P E を有し、かつ前記電極群の各要素において、L E とP E との比はそれぞれ少なくとも1.25:1であることと、
(3)前記電極群の各要素において、L CE とW CE 及びH CE のそれぞれとの比はそれぞれ少なくとも10:1であることと、
(4)前記対電極群の各要素の断面は外周P CE を有し、かつ前記対電極群の各要素において、L CE とP CE との比はそれぞれ少なくとも1.25:1であることと
の少なくとも1つである、請求項1から請求項7までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - 前記電極群の各要素はさらに、電極基幹部を備えるように構成され、
または、前記構成に加えてさらに、
(1)前記電極群の各要素において、前記電極集電体層は前記電極活性材料と前記電極基幹部との間に存在し、かつ前記電極活性材料は前記マイクロポーラスセパレータと前記電極集電体層との間に存在することと、
(2)前記電極群の各要素において、前記電極集電体層はイオン透過性導体材料を含み、かつ前記電極活性材料と前記マイクロポーラスセパレータとの間に位置し、かつ前記電極活性材料は前記電極集電体層と前記電極基幹部との間に存在することと
のうちの少なくとも1つであるように構成され、
もしくは、前記構成に加えてさらに、
前記電極群の各要素において、前記電極集電体層は電導性及びキャリアイオンに対するイオン伝導性を有しており、前記電極構造体内にエネルギーを蓄積するための印加電流が存在する場合、又は前記電極構造体を放電するための印加負荷が存在する場合の、前記電極集電体層の電導率と前記電極集電体層のキャリアイオンに対するイオン伝導率との比はそれぞれ少なくとも1,000:1である、請求項1から請求項8までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - (1)前記電極群の各要素において、前記電極集電体層及び前記電極活性材料層は電導性を有し、かつ前記電極集電体層の電導率と前記電極活性材料層の電導率との比はそれぞれ少なくとも100:1であることと、
(2)前記対電極群の各要素において、前記対電極集電体層及び前記対電極活性材料層は電導性を有し、かつ前記対電極集電体層の電導率と前記対電極活性材料層の電導率との比はそれぞれ少なくとも100:1であることと、
(3)前記電極群の各要素は、当該要素に含まれる前記電極集電体層の長さL E−C の少なくとも60%である長さと、当該要素に含まれる前記電極集電体層の電導率の少なくとも200%である電導率とを有する補助電極集電体層をさらに備えることと、
(4)前記対電極群の各要素は、当該要素に含まれる前記対電極集電体層の長さL E−C の少なくとも60%である長さと、当該要素に含まれる前記対電極集電体層の電導率の少なくとも200%である電導率とを有する補助対電極集電体層をさらに備えることと
の少なくとも1つである、請求項1から請求項9までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - 前記対電極群の各要素はさらに、電極基幹部を備えるように構成され、
または、前記構成に加えてさらに、
(1)前記対電極群の各要素において、前記対電極集電体層は前記対電極活性材料と前記対電極基幹部との間に存在し、かつ前記電極活性材料は前記マイクロポーラスセパレータと前記対電極集電体層との間に存在するか、
(2)前記対電極群の各要素において、前記対電極集電体層はイオン透過性導体材料を含み、かつ前記対電極活性材料と前記マイクロポーラスセパレータとの間に位置し、かつ前記対電極活性材料は前記対電極集電体層と前記対電極基幹部との間に存在するか
のいずれかであり、
もしくは、前記構成に加えてさらに、
前記対電極群の各要素において、前記対電極集電体層は電導性及びキャリアイオンに対するイオン伝導性を有しており、前記電極構造体内にエネルギーを蓄積するための印加電流が存在する場合、又は前記電極構造体を放電するための印加負荷が存在する場合の、前記対電極集電体層の電導率と前記対電極集電体層のキャリアイオンに対するイオン伝導率との比はそれぞれ少なくとも1,000:1である、請求項1から請求項10までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - (1)前記電極構造体は、前記電極群の各要素が直に付着される表面を有する電極基板と、前記対電極群の各要素が付着される表面を有する対電極基板とをさらに備え、前記電極基板の表面及び前記対電極基板の表面は、前記第1の方向に対して略平行な対向する表面であることと、
(2)前記電極群は一群の負極であり、前記対電極群は一群の正極であり、前記電極活性材料層は負極活性材料層であり、かつ前記電極電流導体層は負極電流導体層であることと
の少なくとも1つであるように構成され、
もしくは、前記構成に加えてさらに、
(1)前記負極活性材料層は、炭素、アルミニウム、錫、シリコン又はこれらの合金を含むか、
(2)前記負極活性材料層は、シリコンもしくはその合金のナノワイヤ、又は多孔性シリコンもしくはその合金のナノワイヤを含むか
のいずれかである、請求項1から請求項11までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - (1)前記電極群は一群の負極であり、前記対電極群は一群の正極であり、前記負極群の各要素は負極活性材料層と負極電流導体層とを含み、前記負極群の各要素は、底部と、上部と、長さLNEと、幅WNEと、高さHNEとを有し、前記長さLNEは当該各負極の前記底部から前記上部まで測定され、前記幅WNE及び前記高さHNEは互いに垂直方向に、かつ前記長さLNEの前記測定方向に対して垂直方向に測定され、LNEとWNE及びHNEのそれぞれとの比はそれぞれ少なくとも5:1であり、HNEとWNEとの比は0.4:1から1000:1までの間であり、前記群の各要素の前記負極集電体層はLNEと同じ方向に測定されかつLNEの少なくとも50%である長さLNCを有するか、
(2)前記電極群は一群の正極であり、前記対電極群は一群の負極であり、前記正極群の各要素は正極活性材料層と正極電流導体層とを含み、前記正極群の各要素は、底部と、上部と、長さL PE と、幅W PE と、高さH PE とを有し、前記長さL PE は当該各正極の前記底部から前記上部まで測定され、前記幅W PE 及び前記高さH PE は互いに垂直方向に、かつ前記長さL PE の前記測定方向に対して垂直方向に測定され、L PE とW PE 及びH PE のそれぞれとの比はそれぞれ少なくとも5:1であり、H PE とW PE との比は0.4:1から1000:1までの間であり、前記正極群の各要素の前記正極集電体層はL PE と同じ方向に測定されかつL PE の少なくとも50%である長さL PC を有するか
のいずれかである、請求項1から請求項12までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体。 - 請求項1から請求項13までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体を少なくとも2つ備えるように構成される、電極積層体であって、
もしくは、前記構成に加えてさらに、
前記電極構造体は垂直に積層され、これにより、前記電極積層体における第1の電極構造体に含まれる前記正極群及び負極群は、前記電極積層体における第2の電極構造体に含まれる前記正極群及び負極群とは異なる平面に存在する、電極積層体。 - 電池筐体と、非水電解質と、請求項1から請求項13までのいずれか1つの請求項に記載の電極構造体、もしくは請求項14に記載の電極積層体を備える二次電池。
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