[發明專利]具有導電包裝層的鋰微型電池

無效

• 申請號: 201010524584.4
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102055016A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 梅薩奧德·貝德喬伊;史蒂夫·馬丁;拉斐爾·薩洛特
• 申請（專利權）人: 原子能和代替能源委員會
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/66
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 宋莉

技術領域

本發明涉及包括陽極集流體以及由聚合物材料制成的包裝薄層的鋰微型電池。

背景技術

鋰微型電池通常包括通過微電子領域中使用的常規沉積技術相繼沉積在基底上的固體薄層疊層。鋰微型電池疊層具體包括：

-金屬集流體，其例如由鈦、鉑或鎢制成，

-正極(或陰極)，其既是電子導體又是離子導體，其例如由氧硫化鈦(TiOS)、TiS₂或V₂O₅制成，

-??固體電解質，例如LiPON，

-和負極(或陽極)。

取決于陽極的性質，鋰微型電池通常按照兩種電池類型分類：

-對于由金屬鋰構成的負極，稱為“鋰金屬”電池，

-和對于由鋰嵌入材料例如硅或鍺形成的負極，稱為“鋰離子”電池。

此外，微型電池通常至少被保護上述薄層疊層的密封包裝薄層所覆蓋。實際上公知的是，鋰對空氣和濕氣非常敏感。因此，必須在鋰微型電池中提供包裝薄層以保護鋰微型電池的活性薄層不受可能的外界環境污染物(水、空氣等)。通常，該包裝薄層還抵消微型電池在充電和放電循環期間所發生的體積膨脹。不存在該包裝薄層時，微型電池部件的膨脹和/或收縮可實際上對含鋰的電極造成機械破壞，這可導致循環容量的迅速損失。

用于微型電池的這樣的包裝薄層通常為有機材料的薄的單層形式，以便一方面限制與其上布置有薄層疊層的基底的粗糙度有關的缺陷，和另一方面有利于適應在進行該微型電池的循環時陽極的變形。

根據鋰微型電池的構造，包裝薄層可直接布置在陽極上或在陽極集流體上或者在陽極和陽極集流體之間進行電連接的等效的金屬層上。在所有情況下，其完全覆蓋鋰微型電池的薄層疊層。

此外，形成包裝薄層的有機材料通常選擇成例如能夠滿足其如下功能：包裝，對于外界污染物的密封性，適應微型電池的變形等。因此，該材料必須至少呈現以下性質：

-良好的耐熱性(高于260℃)，

-非常良好的機械柔性，

-與微型電池的活性組分以及與鋰的化學相容性和強的粘附。

此外，其它層例如介電材料(Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄...)薄層或金屬層(Ti、Cu、Al...)可與由有機材料制成的包裝薄層聯合以保護鋰微型電池。于是該薄層組件形成包裝系統。

出于實例目的并且如圖1中所示，在專利申請WO-A-2008/011061中，在基底1上通過相繼層疊陰極集流體2、陰極3、固體電解質4和陽極集流體5形成鋰電池。在一些實施方式中，可最初在所述層5和固體電解質4之間沉積陽極，而在另外的實施方式中，在電池的首次充電期間原位產生所述陽極。在專利申請WO-A-2008/011061中，集流體層5進一步被形成包裝薄層的包裝材料6和被金屬層7所覆蓋。放置金屬層7經由穿過包裝材料6的通孔或孔8與陽極集流體5接觸以確保陽極接觸連接。其例如由鋁或銅制成并且其防止外界污染物遷移到電池的活性結構中。用于其部分的包裝材料6使得能夠消除表面缺陷和粗糙度。其例如由有機材料例如硅樹脂、聚酰亞胺或環氧樹脂的一個或多個層形成。

在專利申請WO-02/47187中并且如圖2中所示，鋰微型電池由形成于基底1上并且相繼包括集流體2和5、陰極3、固體電解質4和陽極9的薄層疊層形成。該疊層薄層進一步被下列覆蓋：延伸到陽極集流體5的金屬層10，分別為鋁氧化物和硅氧化物的兩個薄層11和12，和構成包裝薄層的環氧樹脂薄層13。

發明內容

本發明的目的是提出與根據現有技術的微型電池相比改進的鋰微型電池。

具體而言，本發明的目的是提出微型電池，與現有技術狀態相比其制造簡化且制造成本低廉，同時被恰當地保護。

根據本發明，該目的通過如下事實實現：通過其中分散有金屬顆粒的聚合物材料基體形成包裝薄層；和所述包裝薄層構成鋰微型電池的陽極集流體的至少一部分。

附圖說明

由僅出于非限制性實例目的而給出并且示于附圖中的本發明具體實施方式的以下描述，其它優點和特征將變得更明顯地明晰，其中：

-圖1和2示意性地表示根據現有技術的第一種和第二種鋰微型電池。

-圖3以橫截面圖示根據本發明的鋰微型電池的具體實施方式。

具體實施方式

根據圖3中所示的實施方式，鋰微型電池包括基底1，其一個表面被形成微型電池活性部分的多層疊層和至少一個保護該微型電池活性部分的薄層所覆蓋。