DIMENSIONAL CONSTRAINTS FOR THREE-DIMENSIONAL BATTERIESA secondary battery is provided for cycling between a charged and a discharged state, the secondary battery including a battery enclosure, an electrode assembly, carrier ions, a non-aqueous liquid electrolyte within the battery enclosure, and a set of electrode constraints. The set of electrode constraints includes a primary constraint system having first and second primary growth constraints and at least one primary connecting member, the first and second primary growth constraints separated from each other in the longitudinal direction, wherein the primary constraint array restrains growth of the electrode assembly in the longitudinal direction such that any increase in the Feret diameter of the electrode assembly in the longitudinal direction over 20 consecutive cycles of the secondary battery is less than 20%. The set of electrode constraints further includes a secondary constraint system having first and second secondary growth constraints connected by at least one secondary connecting member, wherein the secondary constraint system at least partially restrains growth of the electrode assembly in a second direction upon cycling of the secondary battery.A secondary battery for cycling between a charged and a discharged state, the secondary battery comprising a battery enclosure, an electrode assembly, carrier ions, a non-aqueous liquid electrolyte within the battery enclosure, and a set of electrode constraints, wherein the electrode assembly has mutually perpendicular longitudinal, transverse, and vertical axes, a first longitudinal end surface and a second longitudinal end surface separated from each other in the longitudinal direction, and a lateral surface surrounding an electrode assembly longitudinal axis AEA and connecting the first and second longitudinal end surfaces, the lateral surface having opposing first and second regions on opposite sides of the longitudinal axis and separated in a first direction that is orthogonal to the longitudinal axis, the electrode assembly having a maximum width WEA measured in the longitudinal direction, a maximum length LEA bounded by the lateral surface and measured in the transverse direction, and a maximum height HEA bounded by the lateral surface and measured in the vertical direction, the ratio of each of LEA and WEA to HEA being at least 2: 1 , respectively, the electrode assembly further comprises a population of electrode structures, a population of counter-electrode structures, and an electrically insulating microporous separator material electrically separating members of the electrode and counter- electrode populations, members of the electrode and counter-electrode structure populations being arranged in an alternating sequence in the longitudinal direction, each member of the population of electrode structures comprises a layer of an electrode active material and each member of the population of counter-electrode structures comprises a layer of a counter-electrode active material, wherein the electrode active material has the capacity to accept more than one mole of carrier ion per mole of electrode active material when the secondary battery is charged from a discharged state to a charged state, the set of electrode constraints comprises a primary constraint system comprising first and second primary growth constraints and at least one primary connecting member, the first and second primary growth constraints separated from each other in the longitudinal direction, and the at least one primary connecting member connecting the first and second primary growth constraints, wherein the primary constraint system restrains growth of the electrode assembly in the longitudinal direction such that any increase in the Feret diameter of the electrode assembly in the longitudinal direction over 20 consecutive cycles of the secondary battery is less than 20%, the set of electrode constraints further comprising a secondary constraint system comprising first and second secondary growth constraints separated in a second direction and connected by at least one secondary connecting member, wherein the secondary constraint system at least partially restrains growth of the electrode assembly in the second direction upon cycling of the secondary battery, the second direction being orthogonal to the longitudinal direction, the charged state is at least 75% of a rated capacity of the secondary battery, and the discharged state is less than 25% of the rated capacity of the secondary battery.
3차원 배터리들에 대한 치수 구속부들충전된 상태와 방전된 상태 사이에서 사이클링하는 이차 배터리가 제공되고, 이차 배터리는 배터리 인클로저, 전극 어셈블리, 캐리어 이온들, 배터리 인클로저 내의 비-수성 액체 전해질, 및 전극 구속부들의 세트를 포함한다. 전극 구속부들의 세트는 제1 및 제2 1차 확장 구속부들 및 적어도 하나의 1차 연결 부재를 포함하는 1차 구속 시스템을 포함하며, 제1 및 제2 1차 확장 구속부들은 종방향으로 서로 분리되고, 1차 구속 어레이는 이차 배터리의 20번의 연속적인 사이클에 걸쳐 종방향에서의 전극 어셈블리의 페렛 직경의 임의의 증가가 20% 미만이도록 종방향에서의 전극 어셈블리의 확장을 저지한다. 전극 구속부들의 세트는 적어도 하나의 2차 연결 부재에 의해 연결되는 제1 및 제2 2차 확장 구속부들을 포함하는 2차 구속 시스템을 추가로 포함하며, 2차 구속 시스템은 이차 배터리의 사이클링 시에 제2 방향에서의 전극 어셈블리의 확장을 적어도 부분적으로 저지한다.충전된 상태와 방전된 상태 사이에서 사이클링하는 이차 배터리로서, 상기 이차 배터리는 배터리 인클로저(battery enclosure), 전극 어셈블리, 캐리어 이온들, 상기 배터리 인클로저 내의 비-수성 액체 전해질, 및 전극 구속부들(electrode constraints)의 세트를 포함하며,상기 전극 어셈블리는 상호 수직인 종축, 횡축, 및 수직축, 상기 종방향으로 서로 분리된 제1 종방향 단부 표면 및 제2 종방향 단부 표면, 그리고 전극 어셈블리 종축 AEA를 둘러싸고 상기 제1 및 제2 종방향 단부 표면들을 연결시키는 측방 표면을 갖고, 상기 측방 표면은 상기 종축의 양측에(on opposite sides) 있고 상기 종축에 직교하는 제1 방향으로 분리된 대향하는 제1 및 제2 영역들을 가지며, 상기 전극 어셈블리는 상기 종방향으로 측정되는 최대 폭 WEA, 상기 측방 표면에 의해 경계지어지고 상기 횡방향으로 측정되는 최대 길이 LEA, 및 상기 측방 표면에 의해 경계지어지고 상기 수직 방향으로 측정되는 최대 높이 HEA를 갖고, LEA 및 WEA 각각 대 HEA의 비는, 제각기, 2:1 이상이며,상기 전극 어셈블리는 전극 구조체들의 집단(population), 상대 전극 구조체들(counter-electrode structures)의 집단, 그리고 상기 전극 및 상대 전극 집단들의 멤버들을 전기적으로 분리시키는 전기 절연성 미세다공성 분리막 재료(electrically insulating microporous separator material)를 추가로 포함하고, 상기 전극 및 상대 전극 구조체 집단들의 멤버들은 상기 종방향으로 교대하는 시퀀스로(in an alternating sequence) 배열되며,상기 전극 구조체들의 집단의 각각의 멤버는 전극 활성 재료의 층을 포함하고, 상기 상대 전극 구조체들의 집단의 각각의 멤버는 상대 전극 활성 재료의 층을 포함하며, 상기 전극 활성 재료는 상기 이차 배터리가 방전된 상태로부터 충전된 상태로 충전될 때 전극 활성 재료 1 몰당(per mole of electrode active material) 1 몰 초과의 캐리어 이온을 수용하는 용량을 가지며,상기 전극 구속부들의 세트는 제1 및 제2 1차 확장 구속부들(primary growth constraints) 및 적어도 하나의 1차 연결 부재(primary connecting member)를 포함하는 1차 구속 시스템(primary constraint system)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 1차 확장 구속부들은 상기 종방향으로 서로 분리되고, 상기 적어도 하나의 1차 연결 부재는 상기 제1 및 제2 1차 확장 구속부들을 연결시키며, 상기 1차 구속 시스템은 상기 이차 배터리의 20번의 연속적인 사이클에 걸쳐 상기 종방향에서의 상기 전극 어셈블리의 페렛 직경(Feret diameter)의 임의의 증가가 20% 미만이도록 상기 종방향에서의 상기 전극 어셈블리의 확장을 저지(restrain)시키며,상기 전극 구속부들의 세트는 제2 방향으로 분리되고 적어도 하나의 2차 연결 부재(secondary connecting member)에 의해 연결되는 제1 및 제2 2차 확장 구속부들(secondary growth constraints)을 포함하는 2차 구속 시스템(secondary constraint system)을 추가로 포함하며, 상기 2차 구속 시스템은 상기 이차 배터리의 사이클링 시에 상기 제2 방향에서의 상기 전극 어셈블리의 확장을 적어도 부분적으로 저지하며, 상기 제2 방향은 상기 종방향에 직교하고,상기 충전된 상태는 상기 이차 배터리의 정격 용량의 75% 이상이고, 상기 방전된 상태는 상기 이차 배터리의 상기 정격 용량의 25% 미만인, 이차 배터리.