JP2022535996A - リチウムイオン電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
電池は、平面アノード集電体基板、アノード層、電解質材料又は電解質を含浸させたセパレーターの層、カソード層、及び平面カソード集電体基板を続けて含む基本セルを含み、該電池はまた、長手部縁部、アノード接続領域を含む第1側部縁部、及びカソード接続領域を含む第2側部縁部を含む。各基本セルは、1次本体、2次本体、及び3次本体を含み、該2次本体及び該3次本体は、該1次本体の両側に配置される。該2次本体は切欠きによって1次本体から隔てられ、該切欠きは電池の長手部縁部から対向する長手部縁部まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びる。該3次本体は凹部によって1次本体から隔てられ、該凹部は電池の長手部縁部から対向する長手部縁部まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びる。【選択図】図7
Description
本発明は電池の分野、さらに具体的にはリチウムイオン電池に関する。本発明は、寿命を向上させる新たな構造を有するリチウムイオン電池に関する。また、本発明は、そうした電池を製造するための新たな方法にも関する。
全固体リチウムイオン充電式電池が知られている。特許文献1(I-TEN)は、順にアノード層及び電解質層で覆った導体基板を含むアノード箔、並びに順にカソード層及び電解質層で覆った導体基板を含むカソード箔から製造したリチウムイオン電池を記載しており、これらの箔は、堆積の前又は後に、U字状パターンに切断される。その後、これらの箔は、いくつかの基本セルのスタックを構成するように交互に積み重ねられる。アノード箔及びカソード箔の切断パターンは、カソード及びアノードのスタックが横方向にオフセットされるように、「ヘッド・トゥ・テイル」の構成に配置される。積み重ねるステップの後、約10ミクロン厚の層を有する封入システムを、スタック上及びスタック内に存在する空隙に堆積する。これにより、一方で、切断平面における構造の剛性を確保し、他方で、大気に対する電池セルの保護を確実にすることができる。スタックは、作製されて封入されると、電池のカソード接続領域及びアノード接続領域の切断平面のそれぞれを露出させるように、単一の電池を得るために切断平面において切断される。この切断時に、封入システムが引っぱられて取れ、電池の締まりがなくなることになるということが起こる。また、これらのカソード及びアノード接続領域が現れている位置において終端部(すなわち、電気的接触部)を追加することも知られている。
しかしながら、この既知の解決手段には所与の不利点があると認められる。実際に、電極の位置、特に多層電池における電極の縁部の近接性及び切断部の清浄性に対応して、典型的に激しいショートの形態で端部に漏れ電流が認められ得る。この激しいショートは、電池周囲に、並びにカソード及びアノード接続領域への進入部において、封入システムを使用するにもかかわらず、電池の性能を低下させる。さらに、電池において、特に、電池縁部における電極の横方向オフセットによってもたらされる空間における電池の縁部において、封入システムの不十分な堆積が見受けられることがある。
さらに、それぞれアノード及びカソードの終端部がそれぞれ隣接するカソード及びアノード箔から引っ込んで位置する場合、大きい寸法の切断を行う必要がある。そうした切断部は絶縁材料を用いて充填する必要がある。この切断部は、実質的な寸法を考えると、厳密に言えば、電池をなす有用な材料を実質的に失わせることとなる。さらに、スタック内に存在する空隙に大きな厚みの絶縁体を堆積させることになる。厚みのある絶縁体は、電池の封入システム全体を脆弱にするリスクがある。切断時に、厚い層として堆積した封入システムは離層しやすい。したがって、先行技術にかかる構成は技術的不利点だけでなく経済的な不利点がある。
本発明は、本明細書において上述した先行技術における所与の不利点を少なくとも部分的に克服すること、特に高エネルギー密度及び高出力密度を備えた充電式リチウムイオン電池を得ることを目的とする。
本発明は、特に、高エネルギー密度及び高出力密度を備えた充電式リチウムイオン電池の製造量を高めること、及び最少のコストでより効率的な封入を行うことを目的とする。
本発明は、特に、激しい又は偶発的なショートのリスクを下げ、自然放電の少ない電池を製造することを可能にする方法を提示することを目的とする。
本発明は、特に、簡単、確実、及び迅速に、極めて長寿命の電池を製造することを可能にする方法を提示することを目的とする。
また、本発明は、特に先行技術よりも良好な、優れた特性の切断ステップを使用するそうした方法を提示することを目的とする。
また、本発明は、材料の損失を少なくする電池の製造のための方法を提示することを目的とする。
本発明の第1の目的は、少なくとも1つの基本セル100を含む電池1000であり、該基本セル100は、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含み、
該電池1000は、長手部縁部1011、1012、少なくとも1つのアノード接続領域1002を含む第1側部縁部1001、及び少なくとも1つのカソード接続領域1006を含む第2側部縁部1005を含み、該アノード接続領域1002及びカソード接続領域1006は好ましくは横方向に反対になっており、
各基本セル100は、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113を含み、該2次本体及び該3次本体は、該1次本体の両側に配置され、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113のそれぞれが、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含み、
該2次本体112は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びアノード集電体基板材料も有しない切欠き120によって1次本体111から隔てられ、該切欠きは、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延び、
該3次本体113は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びカソード集電体基板材料も有しない凹部130によって1次本体111から隔てられ、該凹部130は、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びる。
該電池1000は、長手部縁部1011、1012、少なくとも1つのアノード接続領域1002を含む第1側部縁部1001、及び少なくとも1つのカソード接続領域1006を含む第2側部縁部1005を含み、該アノード接続領域1002及びカソード接続領域1006は好ましくは横方向に反対になっており、
各基本セル100は、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113を含み、該2次本体及び該3次本体は、該1次本体の両側に配置され、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113のそれぞれが、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含み、
該2次本体112は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びアノード集電体基板材料も有しない切欠き120によって1次本体111から隔てられ、該切欠きは、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延び、
該3次本体113は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びカソード集電体基板材料も有しない凹部130によって1次本体111から隔てられ、該凹部130は、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びる。
有利には、本発明における電池は複数の基本セルを含み、該基本セルのそれぞれにおけるすべての切欠きは、各平面カソード集電体基板がカソード接続領域を介して基本セルのカソード電流を集電するように、電池の主平面に対して垂直の方向に重なっており、該基本セルのそれぞれにおけるすべての凹部は、各平面アノード集電体基板がアノード接続領域を介して基本セルのアノード電流を集電するように、電池の主平面に対して垂直の方向に重なっている。
好ましい実施形態において、該電池はリチウムイオン電池である。有利には、本発明における電池は、該電池の6面のうちの4面を全体的に覆う封入システムを含み、残りの2面はアノード接続領域及びカソード接続領域を含む。有利には、該封入システムは、
- 電池に堆積される、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1被覆層、
- 該少なくとも第1被覆層に原子層堆積によって堆積される、電気絶縁材料から構成される少なくとも1つの第2被覆層を含み、
少なくとも1つの第1被覆層と少なくとも1つの第2被覆層とのこのシーケンスはz回繰り返すことができ、z≧1である。
- 電池に堆積される、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1被覆層、
- 該少なくとも第1被覆層に原子層堆積によって堆積される、電気絶縁材料から構成される少なくとも1つの第2被覆層を含み、
少なくとも1つの第1被覆層と少なくとも1つの第2被覆層とのこのシーケンスはz回繰り返すことができ、z≧1である。
有利には、アノード接続領域及びカソード接続領域は、終端部によって覆われる。
有利には、終端部は、
- 少なくともカソード接続領域及び/又は少なくともアノード接続領域に配置した、グラファイトを添加した材料の、好ましくはグラファイトを添加したエポキシ樹脂基材を含む第1層、
- 終端システムの第1層に配置した、金属銅の第2緻密層、
- 任意で、第2層に配置した、スズ-スズ亜鉛合金基材を含む第3層、
- 任意で、終端システムの第3層に配置した、スズ基材、又は銀、パラジウム及び銅の合金基材を含む第4層を含む。
- 少なくともカソード接続領域及び/又は少なくともアノード接続領域に配置した、グラファイトを添加した材料の、好ましくはグラファイトを添加したエポキシ樹脂基材を含む第1層、
- 終端システムの第1層に配置した、金属銅の第2緻密層、
- 任意で、第2層に配置した、スズ-スズ亜鉛合金基材を含む第3層、
- 任意で、終端システムの第3層に配置した、スズ基材、又は銀、パラジウム及び銅の合金基材を含む第4層を含む。
有利には、切欠きの幅は0.01mm~0.5mmの間に含まれる。
有利には、凹部の幅は0.01mm~0.5mmの間に含まれる。
有利には、2次本体の幅は0.5mm~20mmの間に含まれる。本発明の第2の目的は、電池1000を製造する方法であり、該電池は少なくとも1つの基本セル100を含み、該基本セル100は、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含み、製造の該方法は、
(a)アノード層20で覆った、及び任意で電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の層で覆った、平面アノード集電体基板10の少なくとも1つの箔を提供することであって、該泊を以下、アノード箔2と呼び、該アノード箔は、少なくとも1つのアノードスロット80を含み、該アノードスロット80は、垂直且つ平行の2つの主アノード空隙82を含み、これらは、垂直の2つの主アノード空隙82に対して実質的に垂直である水平のアノードチャネル84によってその上方部分において接続され、これらの垂直の主アノード空隙は、電池の長手部縁部を画定するために用いられること、
(b)カソード層50で覆った、及び任意で電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の層で覆った、平面カソード集電体基板40の少なくとも1つの箔を提供することであって、該泊を以下、カソード箔5と呼び、該カソード箔は、少なくとも1つのカソードスロット70を含み、該カソードスロットは、垂直且つ平行の2つの主カソード空隙72を含み、これらは、垂直の2つの主カソード空隙72に対して実質的に垂直である水平のカソードチャネル74によってその上方部分において接続され、これらの垂直の主カソード空隙は、電池の長手部縁部を画定するために用いられること、
(c)電池の主平面に対して垂直の方向、並びにそれぞれアノードスロット80の水平のアノードチャネル84に対して平行の方向、及びカソードスロット70の水平のカソードチャネル74に対して平行の方向に、それぞれアノードトレンチ86、88、及びカソードトレンチ76、78を形成するように、それぞれステップ(a)及びステップ(b)において提供した少なくとも箔における、各アノードスロット80及びカソードスロット70の近傍に、第1切欠き及び第2切欠きを作製することであって、
〇第1切欠き及び第2切欠きは、それぞれアノード箔2及びカソード箔5の両側に作製され、
〇第2切欠きは、第1切欠きの延長上に作製され、
〇第1切欠き及び第2切欠きから得た、それぞれのアノードトレンチ86、88及びカソードトレンチ76、78は、それぞれ、いずれの電解質材料又は電解質を含浸させたセパレーター、及びいずれのアノード材料も有さず、及びいずれの電解質材料又は電解質を含浸させたセパレーター、及びいずれのカソード材料も有さず、
〇それぞれの該アノードトレンチ86、88及びカソードトレンチ76、78は、それぞれ、各アノードスロット80における垂直且つ平行の2つの主アノード空隙を接続し、各カソードスロット70における垂直且つ平行の2つの主カソード空隙を接続するように、電池の主平面に対して垂直の方向に、電池における対向する長手部縁部1011、1012の間に延び、これらの切欠きを作製した後に得られる箔を以下、それぞれ切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eと呼ぶこと、
(d)それぞれ、少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔2eの各アノードスロット80において、及び少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔5eの各カソードスロット70において、それぞれ少なくとも切欠きを有するアノード箔2eのアノードトレンチ86、88、及び少なくとも切欠きを有するカソード箔5eのカソードトレンチ76、78が、電池の主平面に対して垂直の方向に、それぞれ隣接する切欠きを有するカソード箔5eのカソードスロット70の水平のカソードチャネル74、及び隣接する切欠きを有するアノード箔2eのアノードスロット80の水平のアノードチャネル84の延長上に配置されるように、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて得るように、少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔2eと、少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔5eとの交互のスタックIを作製すること、
(e)統合したスタックを形成するように、ステップ(d)において得られた交互の箔のスタックの熱処理及び/又は機械的圧縮を行うこと、
(f)それぞれ水平のアノードチャネル84及び水平のカソードチャネル74に対して平行の平面にしたがって、それぞれ該アノードスロット80、及びカソードスロット70内に少なくとも部分的に延びる2つの切断部Dn、D’nを作製することであって、少なくともアノード接続領域及びカソード接続領域を露出させる切断したスタックを形成するように、第1切断部は、アノードスロット80の水平のアノードチャネル84と長手部縁部に面する端部との間に延びる一方、第2切断部は、カソードスロット70の水平のカソードチャネル74と長手部縁部に面する端部との間に延びること、を含む。
(a)アノード層20で覆った、及び任意で電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の層で覆った、平面アノード集電体基板10の少なくとも1つの箔を提供することであって、該泊を以下、アノード箔2と呼び、該アノード箔は、少なくとも1つのアノードスロット80を含み、該アノードスロット80は、垂直且つ平行の2つの主アノード空隙82を含み、これらは、垂直の2つの主アノード空隙82に対して実質的に垂直である水平のアノードチャネル84によってその上方部分において接続され、これらの垂直の主アノード空隙は、電池の長手部縁部を画定するために用いられること、
(b)カソード層50で覆った、及び任意で電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の層で覆った、平面カソード集電体基板40の少なくとも1つの箔を提供することであって、該泊を以下、カソード箔5と呼び、該カソード箔は、少なくとも1つのカソードスロット70を含み、該カソードスロットは、垂直且つ平行の2つの主カソード空隙72を含み、これらは、垂直の2つの主カソード空隙72に対して実質的に垂直である水平のカソードチャネル74によってその上方部分において接続され、これらの垂直の主カソード空隙は、電池の長手部縁部を画定するために用いられること、
(c)電池の主平面に対して垂直の方向、並びにそれぞれアノードスロット80の水平のアノードチャネル84に対して平行の方向、及びカソードスロット70の水平のカソードチャネル74に対して平行の方向に、それぞれアノードトレンチ86、88、及びカソードトレンチ76、78を形成するように、それぞれステップ(a)及びステップ(b)において提供した少なくとも箔における、各アノードスロット80及びカソードスロット70の近傍に、第1切欠き及び第2切欠きを作製することであって、
〇第1切欠き及び第2切欠きは、それぞれアノード箔2及びカソード箔5の両側に作製され、
〇第2切欠きは、第1切欠きの延長上に作製され、
〇第1切欠き及び第2切欠きから得た、それぞれのアノードトレンチ86、88及びカソードトレンチ76、78は、それぞれ、いずれの電解質材料又は電解質を含浸させたセパレーター、及びいずれのアノード材料も有さず、及びいずれの電解質材料又は電解質を含浸させたセパレーター、及びいずれのカソード材料も有さず、
〇それぞれの該アノードトレンチ86、88及びカソードトレンチ76、78は、それぞれ、各アノードスロット80における垂直且つ平行の2つの主アノード空隙を接続し、各カソードスロット70における垂直且つ平行の2つの主カソード空隙を接続するように、電池の主平面に対して垂直の方向に、電池における対向する長手部縁部1011、1012の間に延び、これらの切欠きを作製した後に得られる箔を以下、それぞれ切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eと呼ぶこと、
(d)それぞれ、少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔2eの各アノードスロット80において、及び少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔5eの各カソードスロット70において、それぞれ少なくとも切欠きを有するアノード箔2eのアノードトレンチ86、88、及び少なくとも切欠きを有するカソード箔5eのカソードトレンチ76、78が、電池の主平面に対して垂直の方向に、それぞれ隣接する切欠きを有するカソード箔5eのカソードスロット70の水平のカソードチャネル74、及び隣接する切欠きを有するアノード箔2eのアノードスロット80の水平のアノードチャネル84の延長上に配置されるように、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて得るように、少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔2eと、少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔5eとの交互のスタックIを作製すること、
(e)統合したスタックを形成するように、ステップ(d)において得られた交互の箔のスタックの熱処理及び/又は機械的圧縮を行うこと、
(f)それぞれ水平のアノードチャネル84及び水平のカソードチャネル74に対して平行の平面にしたがって、それぞれ該アノードスロット80、及びカソードスロット70内に少なくとも部分的に延びる2つの切断部Dn、D’nを作製することであって、少なくともアノード接続領域及びカソード接続領域を露出させる切断したスタックを形成するように、第1切断部は、アノードスロット80の水平のアノードチャネル84と長手部縁部に面する端部との間に延びる一方、第2切断部は、カソードスロット70の水平のカソードチャネル74と長手部縁部に面する端部との間に延びること、を含む。
有利には、ステップ(e)の後、及び好ましくはステップ(f)の前に、統合したスタックの封入のステップ(g)を、
- 電池における、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1被覆層、並びにその後、
- 該少なくとも第1被覆層に原子層堆積によって堆積される、電気絶縁材料から構成される少なくとも1つの第2被覆層を堆積させることによって行い、
少なくとも1つの第1被覆層と少なくとも1つの第2被覆層とのシーケンスはz回繰り返すことができ、z≧1である。
- 電池における、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1被覆層、並びにその後、
- 該少なくとも第1被覆層に原子層堆積によって堆積される、電気絶縁材料から構成される少なくとも1つの第2被覆層を堆積させることによって行い、
少なくとも1つの第1被覆層と少なくとも1つの第2被覆層とのシーケンスはz回繰り返すことができ、z≧1である。
有利には、セパレーターを本発明における電池に使用するとき、セパレーターは、電解質によって、好ましくはリチウム塩を含有する液体電解質又はイオン性液体などのリチウムイオン担体相によって、含浸する。
有利には、ステップ(f)の後、電池の終端部は、少なくともアノード接続領域及びカソード接続領域に、
- グラファイトを添加した材料の、好ましくはグラファイトを添加したエポキシ樹脂基材を含む第1層、
- 終端システムの第1層に配置した、金属銅の第2緻密層、及び
- 任意で、終端システムの第2層に配置した、スズ-亜鉛合金基材を含む第3層、
- 任意で、終端システムの第3層に配置した、スズ基材、又は銀、パラジウム及び銅の合金基材を含む第4層を、連続的に堆積させることによって作製する。
- グラファイトを添加した材料の、好ましくはグラファイトを添加したエポキシ樹脂基材を含む第1層、
- 終端システムの第1層に配置した、金属銅の第2緻密層、及び
- 任意で、終端システムの第2層に配置した、スズ-亜鉛合金基材を含む第3層、
- 任意で、終端システムの第3層に配置した、スズ基材、又は銀、パラジウム及び銅の合金基材を含む第4層を、連続的に堆積させることによって作製する。
有利には、トレンチ76、78、86、88を形成するステップ(d)において作製する2つの切欠きは、レーザーアブレーションによって作製される。
有利には、各切断部はレーザーによって作製される。
有利には、各基本セルは、第1面において、平面アノード集電体基板の連続領域、及び現れている切欠き120、並びに対向する面において、平面カソード集電体基板の連続領域、及び現れている凹部130を画定する。
有利には、平面アノード集電体基板の連続領域は、電池の平面に対して垂直の方向に、切欠き120に面して位置し、平面カソード集電体基板の連続領域は、凹部130に面して位置する。
有利には、本発明における電池は、
〇平面アノード集電体基板が、2つの隣接する基本セルのアノード集電体基板であること、及び
〇平面カソード集電体基板が、2つの隣接する基本セルのカソード集電体基板であること、によって特徴づけられる。
〇平面アノード集電体基板が、2つの隣接する基本セルのアノード集電体基板であること、及び
〇平面カソード集電体基板が、2つの隣接する基本セルのカソード集電体基板であること、によって特徴づけられる。
非限定的な例として提示される添付の図面は、本発明の種々の態様及び実施形態を表す。
以下の符号は、これらの図面及び以下の記載に使用される。
表1は、本願に使用する英数字符号を示す。
表1は、本願に使用する英数字符号を示す。
本発明における方法は、まず、交互の箔のスタックIを作製するステップを含み、これらの箔を、場合によって以下で「アノード箔」2又は「カソード箔」5と呼ぶ。さらに詳細に理解されるように、各アノード箔2は複数の電池のアノードを形成するために用いられ、各カソード箔5は複数の電池のカソードを形成するために用いられる。図1に示す例において、切欠きを有する2つのカソード箔5eと、切欠きを有する2つのアノード箔2eとを示す。実際には、このスタックは、典型的には10~1,000の間に含まれる、より大きい数の箔によって形成される。切欠きを有するカソード箔5eの数は、反対の極性である交互の箔のスタックIを構成するために用いられる、切欠きを有するアノード箔2eの数と同一である。
有利な実施形態において、これらの箔のそれぞれはその4つの端部に穿孔7を有し、これらの穿孔7が重なるとき、これらの箔のすべてのカソードとすべてのアノードとが、以下にさらに詳細に説明するように、厳密に配置されるようになる(図1及び図2参照)。箔の4つの端部におけるこれらの穿孔7は、特に、製造後のアノード箔2及びカソード箔5に、又は、カソード層50若しくはアノード層20で覆った、及び任意で電解質材料30若しくはセパレーター31の層が反対の極性である2つの箔の間、すなわちアノード箔2とカソード箔5との間に挿入されるように電解質材料30若しくはセパレーター31の層で覆った基板箔10、40に、任意の適切な手段で作製することができる。
各アノード箔2は、以下アノード層20と呼ぶ、アノード材料の活性層20で覆った、平面アノード集電体基板10を含む。各カソード箔5は、以下カソード層50と呼ぶ、カソード材料の活性層50で覆った、平面カソード集電体基板40を含む。これらの活性層のそれぞれは固体、より具体的には緻密性又は多孔性であり得る。さらに、反対の極性である2つの活性層間の任意の電気的接触を防ぐため、電解質30又は電解質を含浸させたセパレーター31の層を、予め活性層で覆ったこれらの平面カソード集電体基板の少なくとも1つの活性層上に、対向する活性層に接触させて、配置する。電解質30又はセパレーター31の層を、アノード層20及び/又はカソード層50上に配置することができ、電解質又はセパレーターの層は、それを含むアノード箔2及び/又はカソード箔5の一体的な部分である。
有利には、それぞれ平面アノード集電体基板10及び平面カソード集電体基板40の2面を、それぞれアノード層20及びカソード層50で覆い、及び任意でそれぞれアノード層20及びカソード層50上に配置した電解質30又はセパレーター31の層で覆う。この場合、それぞれ平面アノード集電体基板10及び平面カソード集電体基板40を、2つの隣接する基本セルの集電体として使用することができる。電池にこれらの基板を使用することで、高エネルギー密度及び高出力密度を備えた充電式電池の製造量を高めることができる。
アノード箔2の1つの機械的構造を以下に記載し、他のアノード箔2は同一の構造を有する。さらに、以下で理解されるように、カソード箔5はアノード箔2のものと近い構造を有する。
図2に見受けられるように、切欠きを有するアノード箔2eは、実質的に正方形型の四辺形形状を有する。これは、以下に記載する梯子形状溝部が作製される、いわゆる穿孔中心領域4を画定する。これらの梯子形状溝部の位置に対して、これら梯子形状溝部の垂直方向に対応する、箔のいわゆる垂直方向YYが規定され、方向YYに対して垂直の、箔のいわゆる水平方向XXが規定される。中心領域4は、固体である、すなわち溝部を有しない、周囲枠6に隣接する。この枠の機能は、特に各箔を確実に容易に扱えるということである。
梯子形状溝部は、互いに上下に配置された行L1~Lyに沿って、且つ互いに隣接して設けられた列R1~Rxに沿って分布する。非限定的な例として、表面実装部品(以下CMS)型のマイクロ電池を製造するという文脈において、使用するアノード箔及びカソード箔は100mm×100mmプレートであるとすることができる。典型的に、これらの箔の行の数は10~500の間に含まれ、列の数は10~500間に含まれる。求められる電池容量に応じて、その寸法は変わり得、アノード箔及びカソード箔あたりの行の数及び列の数はしたがって適応させることができる。使用するアノード箔及びカソード箔の寸法は、要求に応じて調整することができる。図2に示すように、2つの隣接する行は材料のブリッジ8によって隔てられ、H8は、0.05mm~5mmの間に含まれる高さを示す。2つの隣接する列は材料のストリップ9によって隔てられ、L9は、0.05mm~5mmの間に含まれる幅を示す。アノード箔及びカソード箔におけるこれらの材料のブリッジ8及びストリップ9は、これらを容易に扱うことができるために十分な機械的剛性をこれらの箔に与える。
梯子形状溝部60、61は、切欠き76、78、86、88及びH字形状スロット70、80を含む。これらのH字形状スロットは貫通スロットであり、すなわち箔の対向するそれぞれ上面及び下面において開放する。
H字形状スロット70、80は、化学エッチング、電気鋳造、レーザー切断、微小穿孔法、又はプレス加工によって、アノード材料又はカソード材料を堆積させる前に、平面集電体基板に直接的に、それ自体既知の方法で作製することができる。また、これらのH字形状スロット70、80は、例えば、レーザー切断(若しくはレーザーアブレーション)、フェムト秒レーザー切断、微小穿孔法、又はプレス加工によって、それ自体既知の方法で、アノード材料又はカソード材料の層で覆った平面カソード集電体基板に、予めアノード材料又はカソード材料の層で覆い、電解質又はセパレーターの層で覆った平面カソード集電体基板に、すなわちアノード箔又はカソード箔に、作製することができる。カソード箔すべてに作製したH字形状スロット70は重なっている。アノード箔すべてに作製したH字形状スロット80は重なっている。
図3に示すような梯子形状溝部60の1つをここで記載し、アノード箔の切断部すべてが同一である。各梯子形状溝部60はH字形状貫通スロット80を含み、該H字形状貫通スロット80は垂直且つ平行の2つの主空隙82によって形成され、これらは、好ましくは垂直且つ平行の2つの主空隙82に対して垂直である水平チャネル84によってその上方部分において接続されている。各溝部は、H字形状スロットの下部部分において、第1水平アノードトレンチ86及び第2水平アノードトレンチ88をさらに含む。特に図3に示すように、第2水平アノードトレンチ88が第1水平アノードトレンチ86の延長上に作製されるように、第1水平アノードトレンチ86及び第2水平アノードトレンチ88をアノード箔2の両側に作製する。
第1アノードトレンチ86及び第2アノードトレンチ88は、いずれの電解質材料又はセパレーター、及びいずれのアノード材料も有しない。これらの第1アノードトレンチ86及び第2アノードトレンチ88は、いずれの電解質材料又はセパレーター、及びいずれのアノード材料も取り除き、平面アノード集電体基板の連続領域を規定する平面アノード集電体基板の少なくとも一部を残すように作製される。第1アノードトレンチ86及び第2アノードトレンチ88は、レーザーアブレーションによって作製することができる。
第1アノードトレンチ86及び第2アノードトレンチ88は、以下アノードスロットと呼ぶ各スロット80の垂直且つ平行の2つの主空隙82を接続するように、電池の主平面に対して垂直の方向に、電池における対向する長手部縁部1011、1012の間に延びる。
一方の水平チャネル84と、他方の第1水平アノードトレンチ86及び第2水平アノードトレンチ88とは、XHとして示すHの中央軸に対して上部から見て互いに対称である。
スロット80と、第1水平アノードトレンチ86及び第2水平アノードトレンチ88を形成する切欠きとを作製した後に得られるアノード箔2は、以下、切欠きを有するアノード箔2eと呼ぶ。
注
・H80 典型的に0.25mm~10mmの間に含まれる、スロット全体の高さである。
・L80 典型的に0.25mm~10mmの間に含まれる、その幅である。
・L82 典型的に0.02mm~5mmの間に含まれる、垂直の各主空隙の幅である。
・H84 典型的に0.01mm~0.5mmの間に含まれる、各チャネルの高さである。
・D84 典型的に0.05mm~2mmの間に含まれる、垂直且つ平行の主空隙82の上部と水平チャネル84の上部との間の高さの差である。
・H86 典型的に0.01mm~0.5mmの間に含まれる、各第1水平アノードトレンチ86の高さである。
・D86 典型的に0.05mm~2mmの間に含まれる、垂直且つ平行の主空隙82の底部と各水平アノードトレンチ86の底部との間の高さの差である。
注
・H80 典型的に0.25mm~10mmの間に含まれる、スロット全体の高さである。
・L80 典型的に0.25mm~10mmの間に含まれる、その幅である。
・L82 典型的に0.02mm~5mmの間に含まれる、垂直の各主空隙の幅である。
・H84 典型的に0.01mm~0.5mmの間に含まれる、各チャネルの高さである。
・D84 典型的に0.05mm~2mmの間に含まれる、垂直且つ平行の主空隙82の上部と水平チャネル84の上部との間の高さの差である。
・H86 典型的に0.01mm~0.5mmの間に含まれる、各第1水平アノードトレンチ86の高さである。
・D86 典型的に0.05mm~2mmの間に含まれる、垂直且つ平行の主空隙82の底部と各水平アノードトレンチ86の底部との間の高さの差である。
また、各カソード箔5には、梯子形状溝部60と同じ数で設けられた、種々の行及び列の梯子形状溝部61が設けられている。特に図4に示すように、各梯子形状溝部61の構造は、実質的に各梯子形状溝部60のものと同様であり、すなわち、この梯子形状溝部61は水平チャネル74によって接続された垂直の2つの主カソード空隙72を含む。垂直の主カソード空隙72の寸法は垂直の主アノード空隙82のものと同一であり、同様に、チャネル74の寸法はチャネル84のものと同様である。
上部から見ると、垂直の主カソード空隙72は、垂直の主アノード空隙82と重なる。梯子形状溝部60と梯子形状溝部61との間の唯一の違いは、チャネル74が下方部分に設けられ、第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78が上方部分に設けられるということにある。第2水平カソードトレンチ78が第1水平カソードトレンチ76の延長上に作製されるように、第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78をカソード箔5の両側に作製する。
第1カソードトレンチ76及び第2カソードトレンチ78は、いずれの電解質材料又はセパレーター、及びいずれのカソード材料も有しない。これらの第1カソードトレンチ76及び第2カソードトレンチ78は、いずれの電解質又はセパレーター材料、及びいずれのカソード材料も取り除き、平面カソード集電体基板の連続領域を規定するカソード集電体基板の少なくとも一部を残すように作製される。第1カソードトレンチ76及び第2カソードトレンチ78は、それ自体既知の方法でレーザーアブレーションによって作製することができる。第1カソードトレンチ76及び第2カソードトレンチ78は、以下カソードスロット70と呼ぶ各スロット70の垂直且つ平行の2つの主空隙72を接続するように、電池の主平面に対して垂直の方向に、電池における対向する長手部縁部1011、1012の間に延びる。
特に図4に示すように、一方の水平チャネル74と、他方の第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78とは、XHとして示すHの中央軸に対して上部から見て互いに対称である。
スロット70と、第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78を形成する切欠きとを作製した後に得られるカソード箔5は、以下、切欠きを有するカソード箔5eと呼ぶ。
その後、少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔2e、及び少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔5eの交互のスタックIを、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて得るように作製する。
交互のスタックIは、
- 少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔2eの各アノードスロット80において、少なくとも切欠きを有するアノード箔2eのアノードトレンチ86、88を、電池の主平面に対して垂直の方向に、隣接する切欠きを有するカソード箔5eのカソードスロット70の水平カソードチャネル74の延長上に配置し、
- 少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔5eの各カソードスロット70において、少なくとも切欠きを有するカソード箔5eのカソードトレンチ76、78を、電池の主平面に対して垂直の方向に、隣接する切欠きを有するアノード箔2eのアノードスロット80の水平アノードチャネル84の延長上に配置するように作製される。
- 少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔2eの各アノードスロット80において、少なくとも切欠きを有するアノード箔2eのアノードトレンチ86、88を、電池の主平面に対して垂直の方向に、隣接する切欠きを有するカソード箔5eのカソードスロット70の水平カソードチャネル74の延長上に配置し、
- 少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔5eの各カソードスロット70において、少なくとも切欠きを有するカソード箔5eのカソードトレンチ76、78を、電池の主平面に対して垂直の方向に、隣接する切欠きを有するアノード箔2eのアノードスロット80の水平アノードチャネル84の延長上に配置するように作製される。
上述のスタックにはその全体的な機械的安定性を確保することを目的とするステップを行うということが考えられる。それ自体既知のタイプのこれらのステップは、特に種々の層のサーモプレスを含む。以下において理解されるように、このスタックが個々の電池の形成を可能にし、その数は行の数Y及び列の数Xの間の製品と等しい。
この目的で、図5に関して、3つの行Ln-1~Ln+1及び3つの列Rn-1~Rn+1を示している。本発明において、スロットの行において2つの切断部Dn及びD’nを作製する。貫通するようになされる、すなわちスタックの高さ全体に延びる各切断部を、それ自体既知の方法で作製する。非限定的な例として、ソーイングによる切断、特に、ダイシング、ギロチンによる切断、又はレーザーによる切断が言及され得る。
図5における溝部の1つの拡大図である図6において特に示すように、各チャネルとH字形状スロットに面する端部との間で、各切断部を作製する。この条件において、この図6に関して、非限定的な例として、以下が留意される。
・切断部Dnと水平チャネル84に面する面との間の距離D85は、0.05mm~2mmの間に含まれ、この距離D85はD84以下である。
・切断部D’nと第1水平アノードトレンチ86に面する面との間の距離D87は、0.05mm~2mmの間に含まれ、この距離D87はD86以下である。
・切断部Dnと水平チャネル84に面する面との間の距離D85は、0.05mm~2mmの間に含まれ、この距離D85はD84以下である。
・切断部D’nと第1水平アノードトレンチ86に面する面との間の距離D87は、0.05mm~2mmの間に含まれ、この距離D87はD86以下である。
また図5に関して、各最終電池は、2つの切断部Dn及びD’nによって上部及び下部において、垂直且つ平行の主空隙の内部面によって右部及び左部において、画定される。
この図5は、切断線Dn及びD’nに沿って切断したときの電池1000を斜線で示す。さらに、電池を形成しない、スタックにおける箔の領域90を網掛けで示す一方、スロットの容積は白色で示す。
図7及び図8は、電池を通過する切断線VII~VIIにおける断面図である。図7において、互いに対する切欠きを有するアノード箔2eと切欠きを有するカソード箔5eとの配置のみが示される。図8において、2つの、切欠きを有するアノード箔2eと、2つの、切欠きを有するカソード箔5eとの交互の配置が示される。同じ図において、図5にも示される部分90を示し、これは廃材、特にアノード、カソード、及び電解質材料又はセパレーターの廃物に対応する。
切欠きを有するアノード箔2eは、それ自体任意で電解質30又は電解質を含浸させたセパレーター31の層で覆った、アノード層20で覆った平面アノード集電体基板10を含む。各切欠きを有するカソード箔5eは、それ自体任意で電解質30又は電解質を含浸させたセパレーター31の層で覆った、カソード材料の活性層50で覆った平面カソード集電体基板40を含む。反対の極性である2つの活性層間、すなわちアノード層20とカソード層50との間の任意の電気的接触を防ぐため、電解質30又は電解質を含浸させた若しくは後に含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層を、アノード層20とカソード層50との間に配置する。図7において、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含む、基本セル100を示す。
各基本セル100は、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113を含む。2次本体112及び3次本体113は、1次本体111の両側に配置される。1次本体111、2次本体112、及び3次本体113のそれぞれは、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含む。連続した様々な層は、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113において同じであり、1次本体のアノード層は2次本体のアノード層及び3次本体のアノード層に面しており、1次本体のカソード層は2次本体のカソード層及び3次本体のカソード層に面しており、1次本体の電解質又はセパレーターの層は2次本体の電解質又はセパレーターの層及び3次本体の電解質又はセパレーターの層に面している。2次本体112は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びアノード集電体基板材料も有しない切欠き120によって1次本体111から隔てられ、該切欠きは、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びるようになっている。
3次本体113は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びカソード集電体基板材料も有しない凹部130によって1次本体111から隔てられ、該凹部130は、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びるようになっている。
さらに、各切欠きを有するアノード箔及び切欠きを有するカソード箔のそれぞれは、梯子形状溝部を有する。各溝部60、61は、図7に示すもののような水平チャネル84、74、第1水平トレンチ86、76及び第2水平トレンチ88、78を含む。第2水平トレンチ88、78が第1水平トレンチ86、76の延長上に作製されるように、第1水平トレンチ86、76及び第2水平トレンチ88、78をアノード箔/カソード箔の両側に作製する。さらに、各切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eは、
- 第1水平アノードトレンチ86及び第2水平アノードトレンチ88を、隣接する切欠きを有するカソード箔5eに存在する梯子形状溝部61の水平カソードチャネル74の延長上に配置する、並びに
- 第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78を、隣接する切欠きを有するアノード箔2eに存在する梯子形状溝部60の水平アノードチャネル84の延長上に配置するように、配置される。
- 第1水平アノードトレンチ86及び第2水平アノードトレンチ88を、隣接する切欠きを有するカソード箔5eに存在する梯子形状溝部61の水平カソードチャネル74の延長上に配置する、並びに
- 第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78を、隣接する切欠きを有するアノード箔2eに存在する梯子形状溝部60の水平アノードチャネル84の延長上に配置するように、配置される。
これは、電池の側部縁部においてショートを防ぐことができ、漏れ電流を防ぐことができ、アノード接続領域1002及びカソード接続領域1006における電気的接触を容易にすることができるので、本発明の特に有利な特徴である。
断面図のように、垂直の主カソード空隙72は、垂直の主アノード空隙82と重なる。梯子形状溝部60と梯子形状溝部61との間の唯一の違いは、チャネル74が下方部分に設けられ、第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78が上方部分に設けられるということにある。第2水平カソードトレンチ78が第1水平カソードトレンチ76の延長上に作製されるように、第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78をカソード箔5の両側に作製する。
第1カソードトレンチ76及び第2カソードトレンチ78は、いずれの電解質材料又はセパレーター、及びいずれのカソード材料も有しない。第1カソードトレンチ76及び第2カソードトレンチ78は、以下カソードスロット70と呼ぶ各スロット70の垂直且つ平行の2つの主空隙72を接続するように、電池の主平面に対して垂直の方向に、電池における対向する長手部縁部1011、1012の間に延びる。
特に図4に示すように、一方の水平チャネル74と、他方の第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78とは、XHとして示すHの中央軸に対して上部から見て互いに対称である。
スロット70と、第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78を形成する切欠きとを作製した後に得られるカソード箔5は、以下、切欠きを有するカソード箔5eと呼ぶ。
図7及び図8において、切断部D’nを、切欠きを有するアノード箔及び切欠きを有するカソード箔の両方において、すなわち、切欠きを有するアノード箔2eに存在する梯子形状溝部60の第1水平アノードトレンチ86及び第2水平アノードトレンチ88からの距離D87にも対応する、切欠きを有するカソード箔5eに存在する梯子形状溝部61のチャネルからの距離D75において、作製するということが留意される。切断部Dnを、切欠きを有するアノード箔及び切欠きを有するカソード箔の両方において、すなわち、切欠きを有するカソード箔5eに存在する梯子形状溝部61の第1水平カソードトレンチ76及び第2水平カソードトレンチ78からの距離D77にも対応する、切欠きを有するアノード箔2eに存在する梯子形状溝部60のチャネルからの距離D85において、作製するということが留意される。切欠きを有するアノード箔及び切欠きを有するカソード箔において切断部Dn及びD’nを作製することは、以下にさらに詳細に説明するように先行技術に対して切断品質を向上させることができるので、本発明の特に有利な特徴である。
特許文献1は、交互に積み重ねられるとともに横方向にオフセットされたアノード箔2’及びカソード箔5’からなり(図13参照)、大気に対して電池セル2000を確実に保護するため封入システム2095に封入された、複数の基本セルのスタックを記載している。アノード接続領域2002及びカソード接続領域2006を露出させて、単一の電池を得ることを可能にするこれらの封入スタックの切断は、交互に連続する電極と封入システムとを通過する切断平面において行われる。先行技術の電池における電極と封入システムとの間に存在する密度の差によって、この切断平面に沿ってなされる切断が、切断平面への進入部において封入システムを引っぱり取って、ゆえにショートを発生させるリスクをもたらす。特許文献1において、封入時に、封入層はU字形状切断部を有する箔のスタックの間隙を埋める。これらの間隙に導入されるこの封入層は厚く、スタックにあまり良好に接着せず、その後の切断時に封入システム2095を引っぱり取るリスクをもたらす。
本発明において、このリスクは、梯子形状溝部を有する箔を使用することによって抑えられ、これは、カソード箔とアノード箔とを交互に重ねることで、梯子形状のサーモプレスした機械的構造が切断部への進入部において極めて剛性となるためである。梯子形状の切断部を有する箔を使用する、そうした剛性構造の使用により、切断時の不具合の数を少なくし、切断速度を高め、ゆえに電池製造量を高めることができる。
本発明において、切断部D’n及びDnを、同等の密度である、切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eにおいて作製し、よりよい品質の良好な切断を得る。さらに、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びアノード集電体基板材料も有しない切欠き120、並びにいずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びカソード集電体基板材料も有しない凹部130があることで、ショート及び漏れ電流のいずれのリスクも防ぐ。
図9に関して、非限定的例として3つの基本セル100、100’、100’’を含む本発明における電池1000の1つを分解して示す。各基本セル100は、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113を含む。2次本体112及び3次本体113は、1次本体111の両側に配置される。1次本体111、2次本体112、及び3次本体113のそれぞれは、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含む。2次本体112は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びアノード集電体基板材料も有しない切欠き120によって1次本体111から隔てられる。切欠き120は、図9に示すように、以下84’’とするチャネル84の部分及び第1カソードトレンチ76、又は以下84’とするチャネル84の部分及び第2カソードトレンチ78のいずれかを含む。水平チャネル84の部分84’及び84’’は、アノード集電体基板の中央軸AAに対して対称である。各基本セルにおける切欠き120の閉止端部は、カソード接続領域1006における電気的接触を可能にするようにカソード集電体の連続領域を画定する。
同様に、3次本体113は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びカソード集電体基板材料も有しない凹部130によって1次本体111から隔てられる。凹部130は、図9に示すように、以下74’’とするチャネル74の部分及び第1アノードトレンチ86、又は以下74’とするチャネル74の部分及び第2アノードトレンチ88のいずれかを含む。水平チャネル74の部分74’及び74’’は、カソード集電体基板の中央軸CCに対して対称である。各基本セルにおける凹部130の閉止端部は、アノード接続領域1002における電気的接触を可能にするようにアノード集電体の連続領域を画定する。
図9に示すように、各基本セルはそれぞれ上面及び下面を含み、各面は電池の主平面に対して平行である。各基本セルが凹部130及び切欠き120を含むということが留意される。凹部130は、ここで基本セル100の下面である第1面に開放し、平面アノード集電体基板10の連続領域を残す閉止端部を有する。切欠き120は、ここで基本セル100の上面である第2面に開放し、平面カソード集電体基板40の連続領域を残す閉止端部を有する。アノード接続領域1002及びカソード接続領域1006は、好ましくは横方向に反対になっている。
図9に示すように、基本セル100の凹部130は、電池の主平面に対して垂直の方向に、基本セル100の下方に位置する隣接する基本セル100’に作製した凹部130の延長上に延びる。同様に、基本セル100’の切欠き120は、電池の主平面に対して垂直の方向に、基本セル100’の下方に位置する隣接する基本セル100’’に作製した切欠き120の延長上に延びる。
図9に示すように、基本セル100’の平面アノード集電体基板10は、隣接する基本セル100’’の平面アノード集電体基板10の隣に配置することができる。同様に、基本セル100の平面カソード集電体基板40は、隣接する基本セル100’の平面カソード集電体基板40の隣に配置することができる。
有利な実施形態において、それぞれ平面アノード集電体基板10及び平面カソード集電体基板40を、特に図7に示すように、2つの隣接する基本セルの集電体として使用することができる。上述で説明したように、それぞれ平面アノード集電体基板10及び平面カソード集電体基板40の2面を、それぞれアノード層20及びカソード層50で覆い、及び任意でそれぞれアノード層20及びカソード層50上に配置した電解質30又はセパレーター31の層で覆う。これにより、製造量を高めることができる。ここで図10~図12に関して、本発明における電池1000の1つを示す。1001及び1005がこの電池の側部縁部、1011及び1012が長手部縁部であることが留意される。
各電池は少なくとも1つの基本セル100を含む。基本セル100は、1次本体111、2次本体112、及び3次本体113を含む。2次本体112及び3次本体113は、1次本体111の両側に配置される。1次本体111、2次本体112、及び3次本体113のそれぞれは、少なくとも1つの平面アノード集電体基板10、少なくとも1つのアノード層20、電解質材料30又は電解質を含浸させたセパレーター31の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層50、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板40を続けて含む。2次本体112は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びアノード集電体基板材料も有しない切欠き120によって1次本体111から隔てられる。切欠き120は、幅L120が上述するスロット80(又は梯子形状溝部60)のチャネル84のものと対応しており、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びる。切欠き120は、図7に示すように、チャネル84の部分84’’及び第1カソードトレンチ76、又はチャネル84の部分84’及び第2カソードトレンチ78のいずれかを含む。
3次本体113は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びカソード集電体基板材料も有しない凹部130によって1次本体111から隔てられる。凹部130は、幅L130が上述するスロット70(又は梯子形状溝部61)のチャネル74のものと対応しており、電池の長手部縁部1011から対向する長手部縁部1012まで、電池の主平面に対して垂直の方向に延びる。凹部130は、図7に示すように、チャネル74の部分74’’及び第1アノードトレンチ86、又はチャネル74の部分74’及び第2アノードトレンチ88のいずれかを含む。
各2次本体112の幅は、図6、図7、又は図8に関して記載するような距離D85/D77に対応する。各3次本体113の幅は、図6、図7、又は図8に関して記載するような距離D87/D75に対応する。有利な実施形態において、距離D85/D77はD87/D75と等しい。
本発明における電池の個々の構造により、電池の側部縁部においてショートを防ぐことができ、漏れ電流を防ぐことができ、アノード接続領域1002及びカソード接続領域1006における電気的接触を容易にすることができる。実際に、本発明における電池の切欠き120及び凹部130の存在により、リチウムイオンの横方向の漏れを防ぎ、電池のバランスを可能にする。互いに接触し、切欠き120及び凹部130によって画定した有効な電極面は実質的に同一である。
本発明における各基本セルの有効な電極面は、切欠き120及び凹部130が各基本セルの1次本体111における側部縁部を画定するように、互いに対向する。各基本セルにおける凹部130の閉止端部は、アノード接続領域1002における電気的接触を可能にするようにアノード集電体の連続領域を画定する。各基本セルにおける切欠き120の閉止端部は、カソード接続領域1006における電気的接触を可能にするようにカソード集電体の連続領域を画定する。基本セル内における切欠き120及び凹部130の存在により、電池の側部縁部においてショートを防ぐことができ、漏れ電流を防ぐことができ、アノード接続領域1002及びカソード接続領域1006のみにおける電気的接触を容易にすることができる。
有利には、切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eのスタックの作製後、電池の組み立てを可能にする後者の熱処理を、50℃~500℃の間に含まれる温度、好ましくは350℃未満の温度で行う、並びに/又は、組み立てられる、切欠きを有するアノード箔及び切欠きを有するカソード箔のスタックの機械的圧縮を、10Mpa~100Mpa、好ましくは20Mpa~50MPaの間に含まれる圧力で行う。特定の実施形態において、スタックの作製、及び後者の熱処理のステップの後、大気に対して電池セルを確実に保護するため封入システムを堆積させることによってスタックを封入する。封入システムは、バリア層として機能するため、化学的に安定的し、高温に耐え、大気を通さない必要がある。有利には、本発明における切欠きを有するアノード箔及び切欠きを有するカソード箔のスタックは、以下を含む封入システムのシーケンス、好ましくはzシーケンスによって覆うことができる。
- 切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eのスタックに堆積された、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1緻密絶縁被覆層、並びに
- 該第1被覆層に原子層堆積によって堆積された、電気絶縁材料から構成される第2被覆層。
- 切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eのスタックに堆積された、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1緻密絶縁被覆層、並びに
- 該第1被覆層に原子層堆積によって堆積された、電気絶縁材料から構成される第2被覆層。
このシーケンスをz回繰り返すことができ、z≧1である。この多層シーケンスはバリア効果を有する。封入システムのシーケンスがさらに繰り返されると、このバリア効果が大きくなる。
典型的に、第1被覆層は、シリコーン(例えば含浸によって若しくはヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)からプラズマ支援化学気相堆積によって堆積)、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリパラキシリレン(ポリ(p-キシリレン)とも呼ばれる、パリレンとしてよく知られている)、及び/又はそれらの混合物によって構成される群から選択される。この第1被覆層は、電池の感応成分をその環境から保護することができる。この第1被覆層の厚みは、好ましくは0.5μm~3μmの間に含まれる。
パリレンの種々の変異体を使用することができる。有利には、第1被覆層は、パリレンC、パリレンD、パリレンN(CAS1633-22-3)、パリレンF、又はパリレンC、D、N、及び/若しくはFの混合物から作製することができる。パリレンは、高い熱力学的安定性、溶剤に対する優れた耐性、及び極めて低い浸透性を有する、誘電性で、透明、半結晶性の材料である。また、パリレンは、電池をその外的環境から保護することができるバリア特性を有する。この第1被覆層をパリレンFから作製すると、電池がより保護される。この第1被覆層は、有利には、化学気相堆積(CVD)によって表面に堆積させたガス状モノマーを凝縮させることによって得られ、これは、スタックの利用可能な表面すべてにおいて、コンフォーマルで、薄く、均一の被覆部を有することを可能にする。この第1被覆層は有利には剛性であり、可撓性面であるとは考えられない。
第2被覆層は、好ましくは無機の電気絶縁材料から構成される。これは、これ以前に第1被覆層で覆ったスタックの利用可能な表面すべてにおいてコンフォーマルな被覆部を得るように原子層堆積(ALD)によって堆積される。ALDによって堆積させた層は機械的に極めて脆弱であり、その保護的役割を確実にするため剛性のささえ面を必要とする。可撓性面に脆弱層を堆積させることで亀裂を形成し得、この保護層の完全性を喪失させ得る。さらに、ALDによって堆積させた層の成長は基板の特性によって影響を受ける。様々な化学特性の領域を有する基板にALDによって堆積させた層は、不均質に成長することになり、この保護層の完全性を喪失させ得る。
ALD堆積技術は、完全に封止してコンフォーマルになるように、極めて粗い表面を覆うことに特に適している。これは、穴などの欠陥のない(「ピンホールなし」、すなわち穴がないとして言及される層)、コンフォーマルな層を作製することができ、極めて良好なバリアに相当する。このWVTR係数は極めて低い。WVTR係数(水蒸気透過率)は、封入システムの水蒸気に対する浸透性を評価することを可能にする。WVTR係数がより低いと、封入システムはより密着している。
第2被覆層は、例えば、酸化物、Al2O3型、窒化物、ホスフェート、酸窒化物、又はシロキサンの形態の、セラミック材料、ガラス状材料、又はガラスセラミック材料から作製することができる。この第2被覆層は、好ましくは、10nm~50nmの間に含まれる厚みを有する。
第1被覆層上にALDによって堆積されるこの第2被覆層は、一方で、構造の締まりを保持する、すなわち、物体内の水の移動を防ぐこと、他方で、分解を防ぐため、大気から、特に空気や湿度から、熱暴露から、好ましくはパリレンFから作製した第1被覆層を保護することを可能にする。ゆえに、この第2被覆層は封入電池の寿命を向上させる。
この封入システムのシーケンスで、好ましくはzシーケンスで、こうして封入した切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eのスタックは、その後、こうして封入したスタックを機械的に保護するとともに、場合によっては美的要素を与えるように、最後の被覆層で覆うことができる。この最後の被覆層は、電池の寿命を守り、向上させる。有利には、この最後の被覆層はまた、高温に耐えるように選択され、その後の使用時に電池を保護するために十分な機械的耐性を有する。有利には、この最後の被覆層の厚みは、1μm~50μmの間に含まれる。理想的には、この最後の被覆層の厚みは約10μm~15μmであり、そうした厚みの範囲により、電池を機械的損傷から保護することができる。
この最後の被覆層は、好ましくは、エポキシ樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン、シリコーン、ゾルゲルシリカ、又は有機シリカの基材を含む。有利には、この最後の被覆層は浸漬によって堆積させる。
こうしてコーティングした切欠きを有するアノード箔2e及び切欠きを有するカソード箔5eのスタックは、その後、アノード接続領域及びカソード接続領域を露出させるとともに、単一の電池を得るように、切断線D’n及びDnに沿って任意の適切な手段によって切断される。
それぞれカソード接続領域及びアノード接続領域が現れている部分において終端部(電気的接触部)を追加する。この接触領域は、好ましくは、集電するため電池のスタックの対向する側部に配置する(側方集電体)。終端部は、少なくともカソード接続領域及び少なくともアノード接続領域に、好ましくは、少なくともカソード接続領域を含むコーティングして切断したスタックの面、及び少なくともアノード接続領域を含むコーティングして切断したスタックの面に、配置される。
接続領域は、当業者に既知の技術を使用して、好ましくは導電性エポキシ樹脂及び/又は溶融スズ浴に浸漬させることによって、金属化される。好ましくは、終端部は、カソード接続領域及びアノード接続領域の進入部において、グラファイトを添加した材料の、好ましくはグラファイトを添加したエポキシ樹脂から作製する第1層と、第1層に堆積される、銅ナノ粒子を添加したインクから得た金属銅を含む第2層とを続けて含む層の第1スタックからなる。この終端部の第1スタックは、その後、金属銅の層でカソード及びアノード接続部の被覆部を得るように、赤外線フラッシュランプによって焼結される。
電池の最終使用に対応して、終端部は、最小のコストで電池の締まりを確実にするように好ましくは溶融スズ-亜鉛浴に浸漬することによって堆積させたスズ-亜鉛合金の第1層と、第2スタックのこの第1層に堆積される、電気溶着によって堆積させた純スズ基材を含む第2層、又は銀、パラジウム及び銅基材の合金を含む第2層とを続けて含む、終端部の第1スタックに配置される層の第2スタックをさらに含むことができる。
終端部は、端部のそれぞれにおいて交互の正負の電気的接続部をなすことができる。この終端部は、種々の電池素子同士の間での並列の電気的接続部をなすことができる。このため、カソード接続部のみが一端から出ており、アノード接続部が他端において利用可能である。
本発明における方法は、特に、全固体電池、すなわち電極及び電解質が固体であり、固相に含浸させた液相すら含まない電池の製造に適する。
本発明における方法は、特に、電解質を含浸させた少なくとも1つのセパレーター31を含む疑似固体と考えられる電池の製造に適する。セパレーターは、好ましくは、
- 30%を超える、好ましくは35%~50%の間に含まれる、より好ましくは40%~50%の間に含まれる気孔率、好ましくはメソ孔気孔率、
- 50nm未満の平均径D50の孔を有する、多孔性無機層である。
- 30%を超える、好ましくは35%~50%の間に含まれる、より好ましくは40%~50%の間に含まれる気孔率、好ましくはメソ孔気孔率、
- 50nm未満の平均径D50の孔を有する、多孔性無機層である。
セパレーターの厚みは、有利には、特性を狭めることなく電池の最終厚を小さくするように、10μm未満であり、好ましくは2.5μm~4.5μmの間に含まれる。セパレーターの孔は、電解質、好ましくは、リチウム塩を含有する液体電解質又はイオン性液体などのリチウムイオン担体相によって、含浸させる。孔、特にメソ孔における「ナノ拘束した」又は「ナノ捕捉した」液体は出ることができない。これは、ここでは「メソ孔構造の吸収」と呼ぶ現象に関連しており(リチウムイオン電池の文脈では文献に記載されているとは認められない)、セルを真空内に配置したときでも出ることができない。このように、電池は疑似固体であると考えられる。
Claims (18)
- 少なくとも1つの基本セル(100)を含む電池(1000)であって、前記基本セル(100)は、少なくとも1つの平面アノード集電体基板(10)、少なくとも1つのアノード層(20)、電解質材料(30)又は電解質を含浸させたセパレーター(31)の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層(50)、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板(40)を続けて含み、
前記電池(1000)は、長手部縁部(1011、1012)、少なくとも1つのアノード接続領域(1002)を含む第1側部縁部(1001)、及び少なくとも1つのカソード接続領域(1006)を含む第2側部縁部(1005)を含み、前記アノード接続領域(1002)及び前記カソード接続領域(1006)は好ましくは横方向に反対になっており、
それぞれの前記基本セル(100)は、1次本体(111)、2次本体(112)、及び3次本体(113)を含み、前記2次本体及び前記3次本体は、前記1次本体の両側に配置され、前記1次本体(111)、前記2次本体(112)、及び前記3次本体(113)のそれぞれが、少なくとも1つの平面アノード集電体基板(10)、少なくとも1つのアノード層(20)、電解質材料(30)又は電解質を含浸させたセパレーター(31)の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層(50)、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板(40)を続けて含み、
前記2次本体(112)は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びアノード集電体基板材料も有しない切欠き(120)によって前記1次本体(111)から隔てられ、前記切欠きは、前記電池の長手部縁部(1011)から対向する長手部縁部(1012)まで、前記電池の主平面に対して垂直の方向に延び、
前記3次本体(113)は、いずれのアノード、電解質、電解質を含浸させたセパレーター、カソード及びカソード集電体基板材料も有しない凹部(130)によって前記1次本体(111)から隔てられ、前記凹部(130)は、前記電池の長手部縁部(1011)から対向する長手部縁部(1012)まで、前記電池の主平面に対して垂直の方向に延びる、電池(1000)。 - 複数の基本セルを含み、前記基本セルのそれぞれにおけるすべての前記切欠きは、それぞれの前記平面カソード集電体基板が前記カソード接続領域を介して前記基本セルのカソード電流を集電するように、前記電池の主平面に対して垂直の方向に重なっており、前記基本セルのそれぞれにおけるすべての前記凹部は、それぞれの前記平面アノード集電体基板が前記アノード接続領域を介して前記基本セルのアノード電流を集電するように、前記電池の主平面に対して垂直の方向に重なっている、請求項1に記載の電池(1000)。
- 前記電池の6面のうちの4面を全体的に覆う封入システムを含み、残りの2面はアノード接続領域及びカソード接続領域を含む、請求項1又は2に記載の電池。
- 前記封入システムは、
- 前記電池に堆積される、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1被覆層、
- 前記少なくとも第1被覆層に原子層堆積によって堆積される、電気絶縁材料から構成される少なくとも1つの第2被覆層を含み、少なくとも1つの第1被覆層と少なくとも1つの第2被覆層とのこのシーケンスはz回繰り返すことができ、z≧1である、請求項1~3のいずれかに記載の電池。 - 前記アノード接続領域及び前記カソード接続領域は、終端部によって覆われる、請求項1~4のいずれかに記載の電池。
- 前記終端部は、
- 少なくとも前記カソード接続領域及び/又は少なくとも前記アノード接続領域に配置した、グラファイトを添加した材料の、好ましくはグラファイトを添加したエポキシ樹脂基材を含む第1層、
- 前記終端システムの前記第1層に配置した、金属銅の第2緻密層、
- 任意で、前記第2層に配置した、スズ-スズ亜鉛合金基材を含む第3層、
- 任意で、前記終端システムの前記第3層に配置した、スズ基材、又は銀、パラジウム及び銅の合金基材を含む第4層を含む、請求項1~5のいずれかに記載の電池。 - 前記切欠きの幅は0.01mm~0.5mmの間に含まれる、請求項1~6のいずれかに記載の電池。
- 前記凹部の幅は0.01mm~0.5mmの間に含まれる、請求項1~7のいずれかに記載の電池。
- 前記2次本体の幅は0.5mm~20mmの間に含まれる、請求項1~8のいずれかに記載の電池。
- リチウムイオン電池である、請求項1~9のいずれかに記載の電池。
- 電池(1000)を製造する方法であって、前記電池は少なくとも1つの基本セル(100)を含み、前記基本セル(100)は、少なくとも1つの平面アノード集電体基板(10)、少なくとも1つのアノード層(20)、電解質材料(30)又は電解質を含浸させたセパレーター(31)の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層(50)、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板(40)を続けて含み、製造の前記方法は、
(a)アノード層(20)で覆った、及び任意で電解質材料(30)又は電解質を含浸させたセパレーター(31)の層で覆った、平面アノード集電体基板(10)の少なくとも1つの箔を提供することであって、前記泊を以下、アノード箔(2)と呼び、前記アノード箔は、少なくとも1つのアノードスロット(80)を含み、前記アノードスロット(80)は、垂直且つ平行の2つの主アノード空隙(82)を含み、これらは、前記垂直の2つの主アノード空隙(82)に対して実質的に垂直である水平のアノードチャネル(84)によってその上方部分において接続され、これらの垂直の主アノード空隙は、前記電池の長手部縁部を画定するために用いられること、
(b)カソード層(50)で覆った、及び任意で電解質材料(30)又は電解質を含浸させたセパレーター(31)の層で覆った、平面カソード集電体基板(40)の少なくとも1つの箔を提供することであって、前記泊を以下、カソード箔(5)と呼び、前記カソード箔は、少なくとも1つのカソードスロット(70)を含み、前記カソードスロットは、垂直且つ平行の2つの主カソード空隙(72)を含み、これらは、前記垂直の2つの主カソード空隙(72)に対して実質的に垂直である水平のカソードチャネル(74)によってその上方部分において接続され、これらの垂直の主カソード空隙は、前記電池の長手部縁部を画定するために用いられること、
(c)前記電池の主平面に対して垂直の方向、並びにそれぞれ前記アノードスロット(80)の前記水平のアノードチャネル(84)に対して平行の方向、及び前記カソードスロット(70)の前記水平のカソードチャネル(74)に対して平行の方向に、それぞれアノードトレンチ(86、88)、及びカソードトレンチ(76、78)を形成するように、それぞれステップ(a)及びステップ(b)において提供した少なくとも前記箔における、それぞれの前記アノードスロット(80)及び前記カソードスロット(70)の近傍に、第1切欠き及び第2切欠きを作製することであって、
〇前記第1切欠き及び前記第2切欠きは、それぞれ前記アノードスロット(2)及び前記カソードスロット(5)の両側に作製され、
〇前記第2切欠きは、前記第1切欠きの延長上に作製され、並びに
〇前記第1切欠き及び前記第2切欠きから得た、それぞれの前記アノードトレンチ(86、88)及び前記カソードトレンチ(76、78)は、それぞれ、いずれの電解質材料又は電解質を含浸させたセパレーター、及びいずれのアノード材料も有さず、及びいずれの電解質材料又は電解質を含浸させたセパレーター、及びいずれのカソード材料も有さず、並びに
〇それぞれの前記アノードトレンチ(86、88)及び前記カソードトレンチ(76、78)は、それぞれ、それぞれの前記アノードスロット(80)における前記垂直且つ平行の2つの主アノード空隙を接続し、及びそれぞれの前記カソードスロット(70)における前記垂直且つ平行の2つの主カソード空隙を接続するように、前記電池の主平面に対して垂直の方向に、前記電池における対向する前記長手部縁部(1011、1012)の間に延び、これらの切欠きを作製した後に得られる前記箔を以下、それぞれ切欠きを有するアノード箔(2e)及び切欠きを有するカソード箔(5e)と呼ぶこと、
(d)それぞれ、少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔(2e)のそれぞれの前記アノードスロット(80)において、及び少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔(5e)のそれぞれの前記カソードスロット(70)において、それぞれ少なくとも前記切欠きを有するアノード箔の前記アノードトレンチ(86、88)、及び少なくとも前記切欠きを有するカソード箔(5e)の前記カソードトレンチ(76、78)が、前記電池の主平面に対して垂直の方向に、それぞれ隣接する切欠きを有するカソード箔(5e)の前記カソードスロット(70)の前記水平のカソードチャネル(74)、及び隣接する切欠きを有するアノード箔(2e)の前記アノードスロット(80)の前記水平のアノードチャネル(84)の延長上に配置されるように、少なくとも1つの平面アノード集電体基板(10)、少なくとも1つのアノード層(20)、電解質材料(30)又は電解質を含浸させたセパレーター(31)の少なくとも1つの層、少なくとも1つのカソード層(50)、及び少なくとも1つの平面カソード集電体基板(40)を続けて得るように、少なくとも1つの、切欠きを有するアノード箔(2e)と、少なくとも1つの、切欠きを有するカソード箔(5e)との交互のスタック(1)を作製すること、
(e)統合したスタックを形成するように、ステップ(d)において得られた交互の箔の前記スタックの熱処理及び/又は機械的圧縮を行うこと、
(f)それぞれ前記水平のアノードチャネル(84)及び前記水平のカソードチャネル(74)に対して平行の平面にしたがって、それぞれ前記アノードスロット(80)、及び前記カソードスロット(70)内に少なくとも部分的に延びる2つの切断部(Dn、D’n)を作製することであって、少なくともアノード接続領域及びカソード接続領域を露出させる切断したスタックを形成するように、第1切断部は、前記アノードスロット(80)の前記水平のアノードチャネル(84)と前記長手部縁部に面する端部との間に延びる一方、第2切断部は、前記カソードスロット(70)の前記水平のカソードチャネル(74)と前記長手部縁部に面する端部との間に延びることを含む、方法。 - ステップ(e)の後、前記統合したスタックの封入のステップ(g)を、
- 前記電池における、好ましくはパリレン、パリレンF、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ、及び/又はそれらの混合物から選択される少なくとも1つの第1被覆層、並びにその後、
- 前記少なくとも第1被覆層に原子層堆積によって堆積される、電気絶縁材料から構成される少なくとも1つの第2被覆層を堆積させることによって行い、
少なくとも1つの第1被覆層と少なくとも1つの第2被覆層とのシーケンスはz回繰り返すことができ、z≧1である、請求項11に記載の方法。 - ステップ(f)の後、前記電池の終端部を、少なくとも前記アノード接続領域及び前記カソード接続領域に、
- グラファイトを添加した材料の、好ましくはグラファイトを添加したエポキシ樹脂基材を含む第1層、
- 前記終端システムの前記第1層に配置した、金属銅の第2緻密層、及び
- 任意で、前記終端システムの前記第2層に配置した、スズ-スズ亜鉛合金基材を含む第3層、
- 任意で、前記終端システムの前記第3層に配置した、スズ基材、又は銀、パラジウム及び銅の合金基材を含む第4層を続けて堆積させることによって作製する、請求項11又は12に記載の方法。 - トレンチ(76、78、86、88)を形成するステップ(d)において作製する2つの前記切欠きは、レーザーアブレーションによって作製される、請求項11~13のいずれかに記載の方法。
- それぞれの前記切断部は、レーザーによって作製される、請求項10~14のいずれかに記載の方法。
- それぞれの前記基本セルは、第1面において、前記平面アノード集電体基板の連続領域、及び現れている切欠き(120)、並びに対向する面において、前記平面カソード集電体基板の連続領域、及び現れている凹部(130)を画定する、請求項11~15のいずれかに記載の方法。
- 前記平面アノード集電体基板の連続領域は、前記電池の平面に対して垂直の方向に、前記切欠き(120)に面して位置し、前記平面カソード集電体基板の連続領域は、前記凹部(130)に面して位置する、請求項11~16のいずれかに記載の方法。
- 〇前記平面アノード集電体基板が、2つの隣接する基本セルの前記アノード集電体基板であり、
〇前記平面カソード集電体基板が、2つの隣接する基本セルの前記カソード集電体基板である、請求項11~17のいずれかに記載の方法。
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