CN103797627B - 具有电池的装置的制造方法，在电连接电池之前具有对电池运行的测试 - Google Patents

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Abstract

具有电池的装置的制造方法包括下面的在支撑基板(2)上进行的顺次步骤：提供包括形成主表面的第一导电层(1)的支撑基板(2)，在第一导电层(1)上同时形成多个电池(3a，3b，3c，3d)，测试电池(3a，3b，3c，3d)的运行以区分出第一组的可使用的电池(3a，3b，3d)和第二组的有缺陷的电池(3c)，形成与第一导电层(1)电绝缘的第二导电层(7)，第二导电层(7)和第一导电层(1)构造为仅并联连接可使用的电池(3a，3b，3d)。

Description

具有电池的装置的制造方法，在电连接电池之前具有对电池运行的测试
技术领域
本发明涉及电池装置的制造方法。
背景技术
一般地，电池装置包括支撑基板上成矩阵形式设置的多个电池。所有的电池并联电连接以形成电路，该电路使装置的能量存储容量最优化同时保持相同的电压。当并联连接电池时，其中的一个电池有缺陷会使整个矩阵经受巨大的效率损失，或者甚至使整个矩阵本身变为有缺陷的。
从而当制备电池矩阵时，在基板上形成不同的电池然后单独测试。然后可使用的电池从基板上移去并且然后固定到新基板上，在该新基板上可使用的电池将被并联电连接。
由于这种方法需要很多个步骤，所以实施起来花费大。此外，电池中的一个在测试之后的分离操作过程中被损坏足以使电池装置不可运行，由此导致相对低的制造产量。
发明内容
本发明的目标在于制造一种电池装置，该电池装置容易实施为降低制造成本并增加这样的装置(尤其在大表面上)的产量。
这个目标通过所附权利要求来实现。
附图说明
其它优点和特征将通过下面的对本发明具体实施例的描述变得更加明晰，本发明具体实施例仅给出用于非限制性示例目并且示出在附图中，其中：
图1示出执行本方法的在基板上沉积导电层的步骤的截面图，
图2示出多个电池的形成步骤的截面图，
图3示出图2的顶视图，
图4示出将可使用的电池与有缺陷的电池区分开的电池的电测试步骤的截面图，
图5示出在将可使用的电池并联连接的步骤之后获得的截面图，
图6到9示出可实现可使用的电池并联电连接的第一实施例，
图10示出可实现可使用的电池并联电连接的第二实施例，
图11示出第三实施例，
图12示出执行第三实施例的执行的变型。
具体实施例
本方法及其变型示出具有电池的装置的制造，制造步骤可实现在保证容易实施的同时获得最优的效率。
在图1中，该方法包括第一步骤，其中在支撑基板2上沉积第一导电层1，从而获得包括形成主表面的第一导电层1的支撑基板2。
第一导电层1设计为随后至少部分地形成电池装置的第一集流体。
在图2中，在支撑基板2上沉积第一导电层1的步骤之后，在第一导电层1上形成多个电池3a、3b、3c、3d。导电层1优选电连接多个电池3a、3b、3c、3d。电池3a、3b、3c、3d设于与支撑基板2平行的相同平面内。
每个电池3a、3b、3c、3d可以包括制作在第一导电层1上的叠层。叠层包括第一电极4a、电解质膜5、和第二电极4b，第一电极4a与第一导电层1电接触。换句话说，膜5和第二电极4b在与支撑基板2相反的方向上顺序设置在第一电极4a上方。
有利地是，在所述支撑基板2上同时执行电池3a、3b、3c、3d的形成步骤。换句话说，在设计为形成叠层的层的沉积和图案化或者采用适当的掩模进行选择性沉积之后，获得所有的电池3a、3b、3c、3d。这可以通过采用单片技术来实现。这样的制造方法的具体优点是确保电池是相同的。实际上，涉及电池的并联连接的另一个问题是电池优选是相同的并且来源于相同的制造批次以确保最终的装置的最优运行。在本情形下，由于电池来源于相同层的沉积，确保了获得相同的电池，结果产量增加且制造的电池装置的质量提高。
图3示出了具有形成叠层之后的电池的装置的顶视图。可以在此图中看到图2的电池3a、3b、3c、3d，图2是沿图3的线A-A的剖视图。有利地是，为了最优化同一基板上的电池的数量，电池形成为矩阵形式以排列成行和成列。
如图4所示，在已经形成了多个电池3a、3b、3c、3d之后，该方法包括测试电池运行的步骤。这些测试的目的是确定哪些电池是可使用的，哪个或哪些电池可能是有缺陷的，换句话说，这个测试的目的是区分出第一组的可使用电池3a、3b、3d和第二组的有缺陷电池3c。这个测试步骤优选通过采用第一电接触C1和第二电接触C2执行，第一电接触C1(用于每一个电池3a、3b、3c、3d)在第一导电层1上，第二电接触C2与执行电池3d的电测试相关的电池3d的第二电极4b相关联。如图4所示，接触C1和C2可以是电子学中广泛采用的用于测试电路的尖端的形式。可以通过测量电池3d的内电阻、通过测量开路中流经电池3d的电流(开路电压OCV)、或通过电化学阻抗光谱(EIS)方法来进行电测试。这样的测试可实现对叠层进行快速且非破坏性的测量。除了电测试之外，也可以通过光学红外热成像、AFM(原子力显微镜)、FTIR(傅里叶变换红外光谱)、XPS(X射线光电子光谱)来检测电池，取决于这些测试的结果，如果电池没有足够的质量特性，它将被丢弃并被认为是有缺陷的。
当电池不再满足要求规范(例如电压阈值、电流阈值、再充电时间等)时，该电池可以被认为是有缺陷的。
当进行测试时，第一接触C1可以是常设接触，即此接触C1将用来测试所有的电池而在不同电池的两次测试之间不移动所述第一接触C1。这是可能的，理由是：在进行测试时，第一导电层1优选与所有电池3a、3b、3c、3d的第一电极4a电接触。第二接触C2就其本身而言将能够在与对应的第二电极4b相关联的电池之间移动。
“与第二电极4b相关联”是指当进行测试时，可能将第二电极4b放置为与第二电极4b直接接触，或者具有设置于叠层的与支撑基板2相对的顶部的电池的导电中间层6(图2和4)。这个中间层6可以与第二电极4b直接接触。中间层6可实现执行两个功能：保护叠层和改进电接触以有助于电测试，这个层6优选由钛、镍、铂、或其它适当的材料制成。事实上，为了执行测试，需要满足第一接触C1与第一电极4a之间以及第二接触C2与第二电极4b之间具有电连续性(electriccontinuity)。
在已经测试了所有的电池之后，容易绘制出有缺陷的和/或将能够用来建立电池装置的进一步电路的可使用的电池的测图(mapping)。
如图5所示，在电池的测试之后，沉积与第一导电层1电绝缘的第二导电层7，从而形成其中仅可使用的电池并联连接的电路，任何的有缺陷的电池于是与电路断开。第一导电层1和第二导电层7构造为仅并联连接可使用的电池3a、3b和3c。第二导电层7于是至少部分地形成具有电池的装置的第二集流体，于是在第一和第二集流体之间形成并联连接。
获得的具有电池的装置的容量以及最大功率将是支撑基板的可用表面的填充比以及有缺陷的电池的数量的函数。
在图5的具体示例中，电池3a、3b和3d是可使用的，电池3c是有缺陷的。第一和第二导电层1、7形成并联连接可使用的电池的集流体。有缺陷的电池3c仅电连接到集流体中的一个(层7)，因此其没有包含在可使用的电池的并联电路中。
可以根据不同的实施例实现可使用的电池的并联连接电路的形成。
在图6到9示出的第一实施例中，如图6和7所示，第一导电层1的支撑有缺陷的电池3c的部分1a与第一导电层1的可使用的电池3a、3b、3d共用的另一部分1b电绝缘，图7是与剖面B-B相关联的图6的俯视图。事实上，部分1a优选至少对应于第一导电层的与有缺陷的电池的第一电极4a电接触的部分。这个部分1a的尺寸至少等于被支撑的有缺陷的电池的尺寸，从而将有缺陷的电池与可使用的电池共用的部分1b电绝缘。可以在第二导电层7的沉积步骤之前进行这个有缺陷的电池的绝缘的步骤，于是第一层1在两个相邻的电池之间仍然是可触及的。优选地，在第二导电层7的沉积之前按照这种方式将所有的有缺陷的电池绝缘。例如，通过将第一导电层1蚀刻到支撑基板2而执行有缺陷的电池3c的绝缘(图6和7)。蚀刻可以通过本领域技术人员已知的任何适当方法进行。将优选采用激光蚀刻技术，其为一种易适应并且可配置为适配需求的方法。根据可使用的和/或有缺陷的电池的测图，在每一个有缺陷的电池上重复进行激光蚀刻。在有缺陷的电池被绝缘之后，然后沉积第二导电层7，从而在第二电极4b的位置将所有的电池电连接。“在第二电极的位置”是指通过直接接触或者***诸如在前面提及的中间层6的导电层而在第二电极4b与第二导电层7之间建立电连续性。换句话说，通过将第一导电层的支撑所述有缺陷的电池的部分1a与第一导电层的与可使用的电池相关联的部分1b绝缘而执行有缺陷的电池3c与电路的断开。事实上，在图9中，第二导电层7与电池的所有第二电极4b形成电连续，仅所有可使用的电池共用的部分1b可实现所有可使用的电池的并联电连接。
在此第一实施例中，可以通过***电绝缘层8实现第一导电层1与第二导电层7之间的电绝缘。从而，如图8所示，在将所有的有缺陷的电池3c绝缘之后，在电池上和电池之间沉积电绝缘层8(图8)，优选采用共形沉积。然后将此电绝缘层8图案化为使得所有的电池3a、3b、3c、3d在第二电极4b的位置是可触及的(图9)。图案化产生的开口可实现通过将第二导电层7放置为与所有的第二电极形成电连续(直接接触或具有***的中间层6)而沉积第二导电层7。电绝缘层8可以是电介质类型的。
在第一实施例中，通过第一导电层的可使用的电池共用的部分1b形成第一集流体，通过第二导电层7形成第二集流体。
根据图10示出的第二实施例，在电绝缘层8之后沉积第二导电层7，所述的电绝缘层8覆盖所述电池。在沉积第二导电层7之前，在几个位置上使电绝缘层8局部地开口以仅让可使用的电池3a、3b、3d是可触及的，使得在沉积了第二导电层7之后，所述第二导电层7仅电连接在电绝缘层8的局部开口的位置的可使用的电池。可使用的电池3a、3b、3d通过电绝缘层8连接。可以通过激光局部切除电绝缘层8来形成开口。由于要被去除的材料的区域是较小的表面，所以此实施例比第一实施例优选。从而此实施例可实现生产率提高，单个开口是足够的，而在第一实施例中第一导电层1必须在有缺陷的电池的整个周围被切除。
在此第二实施例中，第一导电层1优选与所有的电池的第一电极4a电接触，第二导电层7仅与可使用的电池3a、3b、3d的第二电极4b电接触，电池3c于是与电路断开。第二导电层7与电极4b之间的电接触可以如前所述是直接的或通过***中间层6实现。
在第二实施例中，通过第一导电层1形成第一集流体，通过第二导电层7形成第二集流体。
根据图11示出的第三实施例，沉积第二导电层7从而与所有的电池3a、3b、3c、3d电连接。然后将第二导电层7图案化为将第二导电层的与有缺陷的电池相关联的部分7a与第二导电层的可使用的电池共用的另一部分7b电绝缘(可使用的电池于是使它们的第二电极4b电连接到共用部分7b)。例如可以按照用于实施例(其中第一导电层被图案化为几个部分)的如上所述的相同方式，对所有的有缺陷的电池进行此图案化。与有缺陷的电池相关联的部分7a优选对应于第二导电层7的与有缺陷的电池的第二电极形成电连续的部分，所述部分7a的尺寸至少由与有缺陷的电池的接触面处第二导电层7的表面所限定，从而防止有缺陷的电池3c与可使用的电池共用的部分7b之间的电接触。
按照可适用于第一和第三实施例的方式，当相邻的电池是有缺陷的时候，可以执行可实现有缺陷的电池绝缘的相关导电层的切除，使得不同于可使用的电池共用的部分的单个部分与几个有缺陷的电池相关联，这可实现在相关的导电层的位置上去除有限的材料，从而增加了装置的生产率。
在第三实施例中，通过第二导电层7的可使用的电池共用的部分7b形成第一集流体，通过第一导电层1形成第二集流体。
在图12示出的第三实施例的变型中，形成多个电池3a、3b、3c、3d的步骤优选包括沉积所有电池共用的电解质膜5，所述电解质膜5在电池之间电绝缘第一和第二导电层1、7。换句话说，在多个电池中，每个电池包括与每个电池独有地相关联的两个电极，电解质膜5形成所有电池共用的单个未图案化的层。此共用膜5的优点是能够省去用作第一和第二导电层1、7之间的电绝缘体的另外的绝缘层的沉积。实际上，在后面的情况下，通过如图11所示的覆盖电池和两个相邻的电池之间的空间的膜5本身实现第一和第二导电层1、7之间的电绝缘的作用。
根据另一个实施例，仅在可使用的电池3a、3b、3d上沉积第二导电层7，从而形成包括并联电连接的可使用的电池3a、3b、3d和与可使用的电池3a、3b、3d电绝缘的有缺陷的电池3c的电池装置。
最后，虽然这在附图中没有体现出来，但是可以将电池装置密封以保护所述装置不受外界大气的影响。可以通过堆叠薄层、通过层叠、通过添加盖层等来形成这种保护。
在不同的示例和实施例中，该装置可以由薄层所形成的基底来制备。第一导电层可以由Al、Pt、Au、Ti、W、或Mo制成。称为正电极的一个电极由LiTiOS、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、CuS、CuS2、WOySz、TiOySz、V2O5制成。取决于选择用于正电极的材料，需要进行热退火以增加相关层的结晶性以及提高其离子***性能，尤其是对于锂化氧化物、某些非晶材料、诸如钛的氧硫化物，另一方面不需要这种处理以使得能够进行高浓度的锂离子***。电解质膜优选是优良的离子导体和电绝缘体，通常由具有硼氧化物、锂氧化物或锂盐形成的基体的玻璃质材料形成。具有LiPON、LiSiPON、或LiPONB基底的膜对于它们的性能是优选的。负电极可以是Si、通过热蒸发沉积的金属锂、金属锂合金或***化合物(SiTON、SnNx、InNx、SnO2等)，也可以不存在负电极，在这种情形下，沉积阻挡锂的金属层然后在此层上电沉积锂。通常例如通过机械遮掩、光刻、激光蚀刻技术将这些层图案化以限定叠层(可以除了设计为形成所述膜的层之外)。由于诸如光刻的方法能够用小的蚀刻掩模获得大的精确度以将电池的活性表面最大化并且因此电池装置的最大容量也最大化，所以将优选诸如光刻的方法。
根据具体的代表性实施例，第一导电层由铝制成，第一电极由LiTiOS制成，膜5由LiPONB制成，第二电极由Si制成，中间层6由钛制成，第二导电层由铝、钛、镍或其它适当的材料制成。
根据未示出的变型，当探测到有缺陷的电池时，随后进行局域化的蚀刻步骤以除去有缺陷的整个叠层下至第一导电层。
在前面描述的不同实施例中，可使用的电池3a、3b、3d电连接到第一导电层1和第二导电层7，有缺陷的电池3c连接到导电层1、7中的至多一个。例如，有缺陷的电池或者仅电连接到导电层1、7中的一个，或者与第一导电层1并且与第二导电层7电绝缘。
通过构造，电池形成不透明的活性区域。在这些活性区域之外，具有电池的装置将优选是透明的。为此，第一和第二导电层1和7将优选由TCO(透明的导电氧化物)制成。在相邻的电池之间，第一和第二导电层1和7如果需要的话可以由也是透明的单个电绝缘层8隔离。在两个相邻的电池之间第一和第二导电层1和7由电解质膜5的一部分隔离的第三实施例中，电解质膜5将优选由锂化的玻璃制成以赋予其透明的性能。这种类型材料的使用可使得能够为最终的装置提供透明性能。例如，支撑基板表面10％的填充比导致大约70％的透射因数。可实现高达40％的填充比。结果可发现容量与透射性之间的折衷(trade-off)。叠层的横向尺寸将进一步优选小于100μm以对于肉眼不可见。有利地是，电池布置为获得小于或等于40％的支撑基板2的填充比，每一个电池的表面小于或等于104μm2。电池表面是指电池在支撑基板2的位置所占据的表面。电池优选以同质的方式布置在基板的表面上，例如以如前所述的矩阵的形式布置。
可以利用透明的优点例如提供具有电致变色性(需要能量来改变颜色)的活性窗口或用于光伏电池的封装。
当至少一个电池被检测出是有缺陷的时候，获得的电池装置包括多个电池，其中的第一组电池包括并联电连接的可使用的电池，第二组电池包括至少一个有缺陷的电池，该至少一个有缺陷的电池仅连接到由导电层中的一个形成的集流体中的一个。
目标应用包括大表面上的柔性电子装置的整个范围、自治传感器、智能卡以及智能标签。

Claims (13)

1.一种包含多个具有层叠结构的电池的装置的制造方法，其特征在于，该方法包括下面的顺次步骤：
提供包括形成主表面的第一导电层(1)的支撑基板(2)，
在所述第一导电层(1)上同时形成多个电池(3a，3b，3c，3d)，
测试所述多个电池(3a，3b，3c，3d)的运行以区分出第一组的可使用的电池(3a，3b，3d)和第二组的有缺陷的电池(3c)，
形成与所述第一导电层(1)电绝缘的第二导电层(7)，
其中所述可使用的电池(3a，3b，3d)电连接到所述第一导电层(1)和所述第二导电层(7)，所述有缺陷的电池(3c)电连接到所述导电层(1，7)中的至多一个，以使所述第二导电层(7)和所述第一导电层(1)构造为仅并联连接所述可使用的电池(3a，3b，3d)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有缺陷的电池(3c)与所述第一导电层(1)和所述第二导电层(7)电绝缘。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有缺陷的电池(3c)仅与所述第一导电层(1)电绝缘。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二导电层(7)的沉积步骤之前，将所述第一导电层的被所述有缺陷的电池(3c)覆盖的部分(1a)与所述第一导电层的电耦合至所述可使用的电池(3a，3b，3d)的另一部分(1b)电绝缘。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有缺陷的电池(3c)仅与所述第二导电层(7)电绝缘。
6.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述第二导电层(7)沉积为电连接所有的电池(3a，3b，3c，3d)，所述第二导电层(7)图案化为将所述第二导电层的部分(7a)与所述第二导电层的另一部分(7b)电绝缘，所述部分(7a)与所述有缺陷的电池(3c)相关联，所述另一部分(7b)为所述可使用的电池(3a，3b，3d)共用。
7.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述第二导电层(7)仅沉积在所述可使用的电池(3a，3b，3d)上从而形成包括所述可使用的电池(3a，3b，3d)和所述有缺陷的电池(3c)的电池装置，所述可使用的电池(3a，3b，3d)并联电连接，所述有缺陷的电池(3c)与所述可使用的电池(3a，3b，3d)电绝缘。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个电池(3a，3b，3c，3d)位于平行于所述支撑基板(2)的同一平面内。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池布置为获得小于或等于40％的支撑基板(2)的覆盖率，每个电池的表面小于或等于104μm2。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述多个电池的步骤包括沉积所有的所述电池共用的电解质膜(5)，所述电解质膜在所述电池之间电绝缘所述第一和第二导电层(1，7)。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个电池(3a，3b，3c，3d)包括叠层，所述叠层包括第一电极(4a)、电解质膜(5)、和第二电极(4b)，所述第一电极(4a)与所述第一导电层(1)电接触。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过采用第一电接触(C1)和第二电接触(C2)以执行所述电池的测试步骤，所述第一电接触(C1)在第一导电层(1)上用于每个电池(3a，3b，3c，3d)，所述第二电接触(C2)与相关的所述电池的第二电极(4b)相关联。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
沉积电绝缘层(8)以覆盖所有的所述电池(3a，3b，3c，3d)，
对所述电绝缘层(8)局部开口以仅形成到所述可使用的电池(3a，3b，3d)的通道，
沉积所述第二导电层(7)以穿过所述电绝缘层(8)连接所有的所述可使用电池(3a，3b，3d)。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10115994B2 (en) 2014-05-27 2018-10-30 Apple Inc. Devices and methods for reducing battery defects
FR3043496B1 (fr) * 2015-11-10 2020-05-29 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de fabrication d'un dispositif electrochimique, tel qu'un systeme electrochrome ou un systeme pour le stockage de l'energie, par exemple une microbatterie, une batterie ou une supercapacite.
KR101854294B1 (ko) 2017-03-27 2018-05-03 에이오씨이(주) 더미셀을 이용한 전지셀 스택 시험장치
US10038193B1 (en) * 2017-07-28 2018-07-31 EnPower, Inc. Electrode having an interphase structure
FR3073089B1 (fr) 2017-10-27 2021-07-23 Commissariat Energie Atomique Dispositif de stockage d'energie
US10991942B2 (en) 2018-03-23 2021-04-27 EnPower, Inc. Electrochemical cells having one or more multilayer electrodes
KR102351994B1 (ko) * 2018-08-08 2022-01-14 프로로지움 테크놀로지 코., 엘티디. 수평 복합 전기 공급 요소 그룹
US11569550B2 (en) 2019-04-05 2023-01-31 EnPower, Inc. Electrode with integrated ceramic separator
US10998553B1 (en) 2019-10-31 2021-05-04 EnPower, Inc. Electrochemical cell with integrated ceramic separator
GB2590374B (en) * 2019-12-11 2022-03-30 Dyson Technology Ltd Energy storage device
US11594784B2 (en) 2021-07-28 2023-02-28 EnPower, Inc. Integrated fibrous separator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101485031A (zh) * 2006-07-03 2009-07-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 制造薄膜电化学能源的方法和装置
CN101490895A (zh) * 2006-07-19 2009-07-22 丰田自动车株式会社 蓄电装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100590376B1 (ko) * 2003-03-20 2006-06-19 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 집합전지
JP4720083B2 (ja) * 2003-12-18 2011-07-13 日産自動車株式会社 組電池
US7553582B2 (en) * 2005-09-06 2009-06-30 Oak Ridge Micro-Energy, Inc. Getters for thin film battery hermetic package
FR2956926A1 (fr) * 2010-03-01 2011-09-02 Commissariat Energie Atomique Microbatterie et son procede de fabrication
US20130260183A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 International Business Machines Corporation Three dimensional solid-state battery integrated with cmos devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101485031A (zh) * 2006-07-03 2009-07-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 制造薄膜电化学能源的方法和装置
CN101490895A (zh) * 2006-07-19 2009-07-22 丰田自动车株式会社 蓄电装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Battery switch array system with application for JPL’S rechargeable micro-scale batteries";Mahmoud Alahmad et al.;《Journal of Power Sources》;20071123;第177卷(第2期);第566-578页 *

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