ELECTRODE ASSEMBLY, SECONDARY BATTERY, AND METHOD OF MANUFACTURESecondary batteries and methods of manufacture thereof are provided. A secondary battery can comprise an offset between electrode and counter-electrode layers in a unit cell. Secondary batteries can be prepared by removing a population of negative electrode subunits from a negative electrode sheet, the negative electrode sheet comprising a negative electrode sheet edge margin and at least one negative electrode sheet weakened region that is internal to the negative electrode sheet edge margin, removing a population of separator layer subunits from a separator sheet, and removing a population of positive electrode subunits from a positive electrode sheet, the positive electrode sheet comprising a positive electrode edge margin and at least one positive electrode sheet weakened region that is internal to the positive electrode sheet edge margin, and stacking members of the negative electrode subunit population, the separator layer subunit population and the positive electrode subunit population.A secondary battery for cycling between a charged and a discharged state, the secondary battery comprising a battery enclosure and an electrode assembly, carrier ions, and electrode and counter-electrode busbars for collecting current from the electrode assembly within the battery enclosure, wherein:(a) the electrode assembly has mutually perpendicular transverse, longitudinal and vertical axes corresponding to the x, y and z axes, respectively, of an imaginary three-dimensional cartesian coordinate system, 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,(b) the electrode assembly further comprises a population of electrode structures, a population of electrode current collectors, a population of separators that are ionicaiiy permeable to carrier ions, a population of counter-electrode structures, a population of counter-electrode collectors, and a population of unit cells wherein(i) members of the electrode and counter-electrode structure populations are arranged in an alternating sequence in the longitudinal direction,(ii) each member of the population of electrode structures comprises a layer of an electrode active material having a length LE that corresponds to the Feret diameter of the electrode active material layer as measured in the transverse direction between first and second opposing transverse end surfaces of the electrode active material layer, and a height HE that corresponds to the Feret diameter of the electrode active material layer as measured in the vertical direction between first and second opposing vertical end surfaces of the electrode active material layer, and a width WE that corresponds to the Feret diameter of the electrode active material layer as measured in the longitudinal direction between first and second opposing surfaces of the electrode active material layer, and each member of the population of counter-electrode structures comprises a layer of a counter-electrode active material having a length Lc that corresponds to the Feret diameter of the counter-electrode active material layer as measured in the transverse direction between first and second opposing transverse end surfaces of the counter-electrode active material layer, and a height Hc that corresponds to the Feret diameter of the counter-electrode active material layer as measured in the vertical direction between first and second opposing vertical end surfaces of the counter-electrode active material layer, and a width Wc that corresponds to the Feret diameter of the counter- electrode active material layer as measured in the longitudinal direction between first and second opposing surfaces of the counter-electrode active material layer(lii) each unit cell comprises a unit cell portion of a first member of the electrode current collector of the electrode current collector population, a first electrode active material layer of one member of the electrode population, a member of the separator population that is ionically permeable to the carrier ions, a first counter-electrode active material layer of one member of the counter- electrode population, and a unit ceil portion of a first member of the counter- electrode current collector of the counter-electrode current collector population, wherein (aa) the first electrode active material layer is proximate a first side of the separator and the first counter-electrode material layer is proximate an opposing second side of the separator, and (bb) the separator electrically isolates the first electrode active material layer from the first counter-electrode active material layer, and carrier ions are primarily exchanged between the first electrode active material layer and the first counter-electrode active material layer via the separator of each such unit cell during cycling of the battery between the charged and discharged state, (cc) the first member of the electrode current collector population extends at least partially along the length LE of the electrode active material layer in the transverse direction and comprises an electrode current collector end that extends past the first transverse end surface of the counter- electrode active material layer of each such unit cell, and (dd) the counter- electrode current collector extends at least partially along the length Lc of the counter-electrod...
전극 어셈블리 및 2차 배터리전극 어셈블리들을 갖는 2차 배터리들의 실시예들이 제공된다. 2차 배터리는 적층된 일련의 층들을 갖는 전극 어셈블리를 포함할 수 있고, 적층된 일련의 층들은 적층된 일련의 단위 셀 멤버에서의 전극과 상대 전극 층들 사이의 오프셋을 갖는다. 제약들의 세트에는 세로 방향으로 서로로부터 분리되는, 그리고 적어도 하나의 1차 연결 멤버에 의해 연결되는 제1 및 제2 1차 성장 제약들이 있는 1차 제약 시스템이 제공될 수 있고, 2차 제약 시스템은 제2 방향으로 분리되는 그리고 적층된 일련의 층들의 멤버들에 의해 연결되는 제1 및 제2 2차 성장 제약들을 포함한다. 1차 제약 시스템은 세로 방향에서의 전극 어셈블리의 성장을 적어도 부분적으로 억제할 수 있고, 2차 제약 시스템은 세로 방향에 직교하는 제2 방향에서의 성장을 적어도 부분적으로 억제할 수 있다.충전 및 방전 상태 사이에 사이클링하기 위한 2차 배터리로서, 상기 2차 배터리는 배터리 인클로저, 전극 어셈블리, 및 상기 배터리 인클로저 내의 리튬 이온들, 및 전극 제약들의 세트를 포함하고, (a) 상기 전극 어셈블리는 가상의 3차원 데카르트 좌표계의 x, y 및 z 축들에, 각각, 대응하는 상호 수직인 가로, 세로 및 수직 축들, 상기 세로 방향으로 세로로부터 분리되는 제1 세로 단부 표면 및 제2 세로 단부 표면, 및 전극 어셈블리 세로 축 AEA를 둘러싸는 그리고 상기 제1 및 제2 세로 단부 표면들을 연결하는 측방향 표면을 갖고, 상기 측방향 표면은 상기 세로 축의 반대 측들 상의 대향 제1 및 제2 영역들을 갖고 상기 세로 축에 직교하는 제1 방향으로 분리되고, 상기 전극 어셈블리는 상기 세로 방향으로 측정되는 최대 폭 WEA, 상기 측방향 표면에 의해 경계가 정해지는 그리고 상기 가로 방향으로 측정되는 최대 길이 LEA, 및 상기 측방향 표면에 의해 경계가 정해지는 그리고 상기 수직 방향으로 측정되는 최대 높이 HEA를 갖고, 상기 최대 길이 LEA 및 최대 폭 WEA 대 상기 최대 높이 HEA의 비율은 적어도 2:1이고(b) 상기 전극 어셈블리는 상기 전극 어셈블리 내에서 상기 세로 축과 평행한 적층 방향으로 적층되는 일련의 층들을 포함하고, 상기 적층된 일련의 층들은 음극 활성 재료 층들의 집단, 음극 전류 수집기 층들의 집단, 분리기 재료 층들의 집단, 양극 활성 재료 층들의 집단, 및 양극 전류 수집기 재료 층들의 집단을 포함하고, (i) 상기 음극 활성 재료 층들의 집단의 각각의 멤버는 상기 음극 활성 재료 층의 제1 및 제2 대향 가로 단부 표면들 사이에 가로 방향으로 측정되는 바와 같은 상기 음극 활성 재료 층의 Feret 직경에 대응하는 길이 LE, 및 상기 음극 활성 재료 층의 제1 및 제2 대향 수직 단부 표면들 사이에 수직 방향으로 측정되는 바와 같은 상기 음극 활성 재료 층의 Feret 직경에 대응하는 높이 HE, 및 상기 음극 활성 재료 층의 제1 및 제2 대향 표면들 사이에 세로 방향으로 측정되는 바와 같은 상기 음극 활성 재료 층의 Feret 직경에 대응하는 폭 WE를 갖고, LE 대 HE 및 WE의 비율은 적어도 5:1이고; (ii) 상기 양극 활성 재료 층들의 집단의 각각의 멤버는 상기 양극 활성 재료 층의 제1 및 제2 대향 가로 단부 표면들 사이에 가로 방향으로 측정되는 바와 같은 상기 양극 활성 재료 층의 Feret 직경에 대응하는 길이 LC, 및 상기 양극 활성 재료 층의 제1 및 제2 대향 수직 단부 표면들 사이에 수직 방향으로 측정되는 바와 같은 상기 양극 활성 재료 층의 Feret 직경에 대응하는 높이 HC, 및 상기 양극 활성 재료 층의 제1 및 제2 대향 표면들 사이에 세로 방향으로 측정되는 바와 같은 상기 양극 활성 재료 층의 Feret 직경에 대응하는 폭 WC를 갖고, LC 대 HC 및 WC의 비율은 적어도 5:1이고 (iii) 상기 음극 활성 재료 층 집단의 멤버들은 적어도 60 wt%의 음극 활성 재료, 20 wt% 미만의 도전성 보조제, 및 결합제 재료를 갖는 미립자 재료를 포함하고, 상기 음극 활성 재료는 실리콘 함유 재료를 포함하고, (c) 상기 전극 제약들의 세트는 1차 제약 시스템 및 2차 제약 시스템을 포함하고, (i) 상기 1차 제약 시스템은 제1 및 제2 성장 제약들 및 적어도 하나의 1차 연결 멤버를 포함하고, 상기 제1 및 제2 1차 성장 제약들은 상기 세로 방향으로 서로로부터 분리되고, 상기 적어도 하나의 1차 연결 멤버는 상기 제1 및 제2 1차 성장 제약들을 연결하여 상기 세로 방향에서의 상기 전극 어셈블리의 성장을 적어도 부분적으로 억제하고, (ii) 상기 2차 제약 시스템은 제2 방향으로 분리되는 그리고 상기 적층된 일련의 층들의 멤버들에 의해 연결되는 제1 및 제2 2차 성장 제약들을 포함하고, 상기 2차 제약 시스템은 상기 2차 배터리의 사이클링 시에 상기 제2 방향에서의 상기 전극 어셈블리의 성장을 적어도 부분적으로 억제하고, 상기 제2 방향은 상기 세로 방향에 직교하고, (iii) 상기 1차 제약 시스템은 상호 수직인 그리고 상기 적층 방향에 수직인 2개의 방향들 각각으로 상기 전극 어셈블리 상에 유지되는 압력을 초과하는 상기 적층 방향에서의 상기 전극 어셈블리 상의 압력을 유지하고, (d) 상기 전극 어셈블리는 단위 셀들의 집단을 포함하고, 각각의 단위 셀은 전극 전류 수집기 층 집단의 제1 멤버의 단위 셀 부분, 캐리어 이온들에 이온적 투과성인 분리기 집단의 멤버, 전극 활성 재료 층 집단의 제1 멤버, 상대 전극 전류 수집기 집단의 제1 멤버의 단위 셀 부분 및 상대 전극 활성 재료 층 집단의 제1 멤버를 포함하고, (aa) 상기 전극 활성 재료 층 집단의 제1 멤버는 분리기의 제1 측에 근접하고 상기 상대 전극 재료 층 집단의 제1 멤버는 상기 분리기의 대향 제2 측에 근접하고, (bb) 상기 분리기는 상기 상대 전극 활성 재료 층 집단의 제1 멤버로부터 상기 전극 활성 재료 층 집단의 제1 멤버를 전기적으로 격리시키고, 충전 및 방전 상태 사이의 상기 배터리의 사이클링 동안 각각의 상기 단위 셀의 분리기를 통해 상기 전극 활성 재료 층 집단의 제1 멤버와 상기 상대 전극 활성 재료 층 집단의 제1 멤버 사이에 캐리어 이온들이 주로 교환되고, (cc) 각각의 단위 셀 내에서, a. 상기 전극 및 상기 상대 전극 활성 재료 층들의 제1 수직 단부 표면들은 상기 전극 어셈블리의 동일 측 상에 있고, X-Z 평면에서의 상기 전극 활성 재료의 제1 대향 수직 단부 표면의 중간 수직 위치의 2D 맵은, 상기 전극 활성 재료 층의 길이 LE을 따라, 제1 수직 단부 표면 플롯, EVP1를 추적하고, X-Z 평면에서의 상기 상대 전극 활성 재료 층의 제1 대향 수직 단부 표면의 중간 수직 위치의 2D 맵은, 상기 상대 전극 활성 재료 층의 길이 LC을 따라, 제1 수직 단부 표면 플롯, CEVP1를 추적하고, 상기 제1 상대 전극 활성 재료 층의 길이 Lc의 적어도 60%에 대해, (i) 상기 수직 방향으로 측정되는 플롯들 EVP1 및 CEVP1 사이의 분리 거리, SZ1의 절대값은 1000 ㎛ ≥ |SZ1| ≥ 5 ㎛이고, (ii) 상기 전극 및 상대 전극 활성 재료 층들의 제1 수직 단부 표면들 사이와 같이, 상기 상대 전극 활성 재료 층의 제1 수직 단부 표면은 상기 전극 활성 재료 층의 제1 수직 단부 표면에 대하여 내측으로 배치되고,b. 상기 전극 및 상대 전극 활성 재료 층의 제2 수직 단부 표면들은 상기 전극 어셈블리의 동일 측 상에 있고, 각각, 상기 전극 및 상대 전극 활성 재료 층들의 제1 수직 단부 표면들에 대향하고, X-Z 평면에서의 상기 전극 활성 재료의 제2 대향 수직 단부 표면의 중간 수직 위치의 2D 맵은, 상기 전극 활성 재료 층의 길이 LE을 따라, 제2 수직 단부 표면 플롯, EVP2를 추적하고, X-Z 평면에서의 상기 상대 전극 활성 재료 층의 제2 대향 수직 단부 표면의 중간 수직 위치의 2D 맵은, 상기 상대 전극 활성 재료 층의 길이 LC을 따라, 제2 수직 단부 표면 플롯, CEVP2를 추적하고, 상기 상대 전극 활성 재료 층의 길이 LC의 적어도 60%에 대해, (i) 상기 수직 방향으로 측정되는 바와 같은 플롯들 EVP2 및 CEVP2 사이의 분리 거리, SZ2의 절대값은 1000 ㎛ ≥ |SZ2| ≥ 5 ㎛이고, (ii) 상기 전극 및 상대 전극 활성 재료 층의 제2 수직 단부 표면들 사이와 같이, 상기 상대 전극 활성 재료 층의 제2 수직 단부 표면은 상기 전극 활성 재료 층의 제2 수직 단부 표면에 대하여 내측으로 배치되는 2차 배터리.