[發(fā)明專利]通過基板表面處理提高電池性能的薄膜電池及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280062301.6
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN104040759B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹泳晉;高在煥
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M6/40;H01M10/0585
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄膜電池制造技術(shù)，更詳細(xì)地，涉及在具有陰極活性物質(zhì)與基板相接觸的結(jié)構(gòu)的薄膜電池中，能夠以抑制陰極活性物質(zhì)與基板的副反應(yīng)的方式提高電池性能的薄膜電池及其制造方法。

背景技術(shù)

薄膜電池為以將基本的電池的結(jié)構(gòu)要素薄膜化的方式使厚度變薄的電池。

在薄膜電池中，陽極/電解質(zhì)/陰極的所有結(jié)構(gòu)要素呈固體狀態(tài)，并通過化學(xué)氣相蒸鍍(CVD)、物理氣相蒸鍍(PVD)等蒸鍍方法以數(shù)微米(μm)左右的厚度形成于薄的基板上。

薄膜電池由于使用了固體電解質(zhì)，因而具有爆炸危險(xiǎn)少，高溫條件下的穩(wěn)定性優(yōu)秀，自放電率低等多種優(yōu)點(diǎn)。

圖1簡要表示普通的薄膜電池的結(jié)構(gòu)。

參照圖1，薄膜電池包括陽極電流集電體(Cathode Current Collector)110、陽極活性物質(zhì)120、陰極電流集電體(Anode Current Collector)130、電解質(zhì)140及陰極活性物質(zhì)150。

并且，在薄膜電池中，為了防止水分向電池內(nèi)部滲透，通常以覆蓋除了陽極電流集電體110和陰極電流集電體130的端子部之外的剩余要素的方式形成封裝部(encap)。

此時(shí)，在普通的薄膜電池的情況下，陰極電流集電體130與電解質(zhì)140相互重疊(overlap)。并且，陰極活性物質(zhì)150不直接與基板100相接觸。

但如上所述，在陰極電流集電體130與電解質(zhì)140相重疊的情況下，在重疊的部分產(chǎn)生鋰(Li)被捕集的現(xiàn)象。

這種鋰的捕集會(huì)引起封裝膜的龜裂，而水分可借助這種封裝膜的龜裂而滲透。陰極電流集電體130的端子部側(cè)的鋰因所滲透的水分而被氧化，這種鋰的氧化會(huì)成為使薄膜電池的壽命下降的因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于，提供在具有陰極活性物質(zhì)直接與基板相接觸的結(jié)構(gòu)的薄膜電池中，能夠抑制陰極活性物質(zhì)與基板進(jìn)行副反應(yīng)的現(xiàn)象的薄膜電池及其制造方法。

并且，本發(fā)明的目的在于，提供能夠防止水分從基板的背面滲透的薄膜電池及其制造方法。

技術(shù)方案

用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明實(shí)施例的薄膜電池，其特征在于，具有陰極活性物質(zhì)與基板相接觸的結(jié)構(gòu)；在上述基板的表面中，至少在上述陰極活性物質(zhì)與基板相接觸的部分形成第一表面處理層，上述第一表面處理層包含與上述陰極活性物質(zhì)具有非反應(yīng)性的物質(zhì)。

此時(shí)，上述陰極活性物質(zhì)能夠包含鋰(Li)，上述第一表面處理層可包含氧化鋁等無機(jī)材料或丙烯酸類樹脂等有機(jī)材料。

并且，本發(fā)明的薄膜電池還能包括第二表面處理層，上述第二表面處理層形成于上述基板的背面，用于防止水分從上述基板的背面滲透。

并且，優(yōu)選地，本發(fā)明的薄膜電池包括：陽極電流集電體，位于形成上述第一表面處理層的基板上的一側(cè)區(qū)域；陽極活性物質(zhì)，形成于上述陽極電流集電體上；陰極電流集電體，以與上述陽極電流集電體相分隔的方式形成于上述基板的另一側(cè)區(qū)域；電解質(zhì)，呈覆蓋上述陽極活性物質(zhì)的形態(tài)，并呈不與上述陰極電流集電體重疊(non-overlap)，使上述第一表面處理層露出的形態(tài)；以及陰極活性物質(zhì)，形成于上述陰極電流集電體、上述電解質(zhì)及上述第一表面處理層上。

并且，用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明實(shí)施例的薄膜電池的制造方法，其特征在于，包括：利用與陰極活性物質(zhì)具有非反應(yīng)性的物質(zhì)在基板的表面中，至少在與陰極活性物質(zhì)相接觸的部分形成第一表面處理層的步驟；在形成有上述第一表面處理層的基板上的一側(cè)形成陽極電流集電體的步驟；在上述陽極電流集電體上形成陽極活性物質(zhì)的步驟；以與上述陽極電流集電體相分隔的方式在上述基板上的另一側(cè)形成陰極電流集電體的步驟；以覆蓋上述陽極活性物質(zhì)且不與上述陰極電流集電體重疊，使上述第一表面處理層露出的方式形成電解質(zhì)的步驟；以及形成位于上述陰極電流集電體、上述第一表面處理層及上述電解質(zhì)上的陰極活性物質(zhì)的步驟。