[發(fā)明專利]結(jié)合全金屬邊緣密封的電池設(shè)計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980106499.1
• 申請日: 2009-02-17
• 公開（公告）號: CN101965655A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯圖爾特·K·莎士比亞;斯坦利·J·斯塔尼斯洛斯基;德布拉·A·霍姆奎斯特;達雷恩·克勒爾斯;馬修·弗拉特蘭德;西奧多·L·弗萊默;史蒂文·J·邁克金利
• 申請（專利權(quán)）人: CYMBET公司
• 主分類號: H01M2/04
• 分類號: H01M2/04;H01M2/08;H01M2/26;H01M2/30;H01M10/04;H01M2/02;H01M10/40
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關(guān)申請的交叉參考

本申請要求于2008年2月27日提交的題為“BATTERYLAYOUT?INCORPORATING?FULL?METAL?EDGE?SEAL”的第61/067,288號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，該申請全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜固態(tài)儲能器件領(lǐng)域，更具體地，涉及薄膜固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。

背景技術(shù)

電子器件已經(jīng)結(jié)合在諸如計算機、移動電話、跟蹤系統(tǒng)、掃描儀等許多便攜式設(shè)備中。便攜式設(shè)備的一個缺陷在于需要包括該設(shè)備的供電裝置。便攜式設(shè)備通常使用電池作為供電裝置。電池必須具有足夠的容量，以至少在該設(shè)備被使用的時間長度內(nèi)對該設(shè)備進行供電。足夠的電池容量會導(dǎo)致供電裝置與該設(shè)備的其余部分相比非常的重和/或非常的大。因此，期望具有足夠能量存儲的更小且更輕的電池(即，供電裝置)。諸如超級電容器(supercapacitor)的其他儲能器件和諸如光電池和燃料電池的能量轉(zhuǎn)換器件替代電池來用作便攜式電子設(shè)備和非便攜式電力應(yīng)用中的供電裝置。

傳統(tǒng)電池的另一缺陷在于一些電池由可能泄露并受政府規(guī)章控制的潛在有毒的材料制成的事實。因此，期望提供一種安全的、固態(tài)的、并且在多次充電/放電的使用周期(life?cycles)期間是可再充電的電力能源(electrical?power?source)。

一種類型的儲能器件是固態(tài)薄膜電池。在美國專利第5,314,765、5,338,625、5,445,906、5,512,147、5,561,004、5,567,210、5,569,520、5,597,660、5,612,152、5,654,084以及5,705,293號中描述了薄膜電池的實例，其中每一個均結(jié)合在本文中作為參考。美國專利第5,338,625號中描述了一種薄膜電池(具體是一種薄膜微電池)以及一種制造該薄膜電池的方法，該薄膜電池具有作為電子設(shè)備的備用或第一集成供電裝置的應(yīng)用。美國專利第5,445,906號描述了一種用于制造薄膜電池結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)，該薄膜電池結(jié)構(gòu)以利用多個鍍膜機(deposition?station)的方法形成，在該鍍膜機處，當(dāng)網(wǎng)狀基板自動通過該鍍膜機時，在該基板上依次形成薄的電池組件膜。

美國專利申請公開第2005/0147877號描述了一種薄膜電池，諸如包括連接至電子電路的鋰或鋰化合物的一種薄膜電池。將環(huán)境阻擋層(environmental?barrier)沉積為交替層(alternating?layer)，層中至少之一提供光滑的、平坦的和/或水平物理結(jié)構(gòu)功能，而至少另一層提供擴散阻擋層功能。

需要一種可靠、具有長存儲壽命、造價低且適于大量生產(chǎn)的電池。還進一步需要具有充足能量存儲的更小且更輕的電池(即，供電裝置)，該電池能夠用電子技術(shù)進行封裝以完成至少一種功能。還需要提高敏感元件對環(huán)境的有害暴露的保護。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種薄膜電池，包括：基板，具有第一表面；在基板的第一表面上的第一集流體和具有第一表面和周界的第二集流體。第一集流體和第二集流體中的一個是陽極集流體，而另一個是陰極集流體。該電池還包括具有周界的陰極材料，該陰極材料位于陰極集流體之上；具有周界的電解質(zhì)層，該電解質(zhì)將陰極材料與陽極集流體分開；具有周界的絕緣層，該絕緣層與電解質(zhì)層一起將陽極集流體與陰極材料和陰極集流體分開。第一鈍化層通常至少覆蓋在陰極材料的周界、電解質(zhì)的周界以及絕緣層的周界之上，第一鈍化層電耦接至第一集流體并且圍繞第一集流體的限定區(qū)域形成連續(xù)的金屬對金屬密封。第一鈍化層具有通孔開口。第二鈍化層通過第一鈍化層的通孔開口電耦接至第二集流體。在該薄膜電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實施方式中，所述第一集流體是陰極集流體，而第二集流體是陽極集流體。

在本發(fā)明的另一實施方式中，薄膜電池包括具有第一表面的基板；以及在基板的第一表面上的第一集流體。第一鈍化層電耦接至第一集流體并且圍繞第一集流體的限定區(qū)域形成連續(xù)的金屬對金屬密封，第一鈍化層具有通孔開口。第一鈍化層和第一集流體限定一通常封閉區(qū)域。該電池還包括陰極材料和第二集流體，其中，第一集流體和第二集流體中的一個是陽極集流體，而另一個是陰極集流體。設(shè)置電解質(zhì)層以將陰極材料與陽極集流體分開。還設(shè)置絕緣層以使該絕緣層與電解質(zhì)層一起將陽極集流體與陰極材料和陰極集流體分開。陰極材料、第二集流體、電解質(zhì)層以及絕緣層設(shè)置在由第一鈍化層和第一集流體限定的封閉區(qū)域內(nèi)。該電池還包括通過第一鈍化層的通孔開口電耦接至第二集流體的第二鈍化層。