CN105684200B - 具有用于附接至电子电路的框架的固态电源 - Google Patents

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Abstract

一种用于固态装置的电源包括：具有第一接触部分、第一接合部分以及位于第一接触部分和第一接合部分之间的第一延伸部分的第一框架；具有第二接触部分、第二接合部分以及位于第二接触部分和第二接合部分之间的第二延伸部分的第二框架；以及位于第一和第二接触部分之间的第一极层、电解质层和第二极层，其中，所述电解质层的第一部分位于第一延伸部和第一极之间，以及所述电解质层的第二部分位于第一延伸部和第二极之间。

Description

具有用于附接至电子电路的框架的固态电源
技术领域
本发明的实施例涉及固态电源，以及更具体而言涉及(例如)具有用于附接至电子电路的框架的固态电源。尽管本发明的实施例适合很宽范围的应用，但是其尤其适用于对将固态电源和电子电路密封到一个封装(enclosure)内的植入装置中的电子电路供电。
背景技术
一般而言，常规类型的固态电源包括围绕电化学电池的裸结构的金属电池包封(encasement)。所述金属电池包封可以包括相互绝缘的顶部和底部金属壳。所述电化学电池的各个面分别由顶部和底部金属壳之一相接触。电化学电池可以是一侧具有正阴极、另一侧具有负阳极、并且在所述阴极和阳极之间具有电解质的部件。经常将具有这样的结构的固态电源称为硬币或钮扣电池。
用于常规类型的固态电源装置的常规附接架构通常具有某种压缩接触机构以及安装在电子电路上的电池支架，以夹持硬币或钮扣电池并使其接触电子电路。但是，这样的将钮扣或硬币电池固定到金属弹簧卡子当中的电池支架又会占据宝贵的体积/空间。也就是说，包括电池支架、外部压缩接触机构和金属电池包封的用以包含电化学电池的部件的常规实现方式的体积可以达到电化学电池的裸结构的体积的两倍或三倍那么大。
密封到(例如)电子装置的外壳内的固态电源促进了可植入医疗装置的微型化的进步。希望降低装置尺寸，从而能够使总体电路更加紧凑。此外，可植入医疗装置的微型化正在推动着所有包括电子电路的可植入医疗装置部件的尺寸和成本的降低。
实现可植入封装(enclosure)的成功微型化的常规技术包括：a)使传感器、监测器和/或致动器的电子电路最小化；b)使电源最小化；和/或c)使电源对电子电路的附接架构最小化。具有常规附接架构连同所述金属电池包封的电源可以占据可植入封装的最大部分。当然，电源的体积在包含电化学电池的部件当中是最有用的。然而将宝贵的体积/空间用到弹簧卡子以及其他辅助性电池支架/包封材料上可能是不可接受的，达到了某一个点，将使得具有特定类型的电子电路的可植入封装对于诸如那些具有严格的空间或尺寸限制的具体应用(例如，医疗)而言可能变得没有意义。
发明内容
因此，本发明的实施例涉及(例如)具有用于附接至电子电路的框架的固态电源，其基本上消除了由相关领域的限制和缺陷导致的问题当中的一者或多者。
本发明的实施例的目的在于提供一种用于将电化学电池直接地电及机械附接至可植入装置的电子电路的附接架构，之后将它们都密封到一个不透气也不透液体的封装内。
本发明的实施例的另一目的在于将裸电化学电池紧挨着不受保护的电子电路放置到不透气也不透液体的封装内。
本发明的实施例的另一目的在于提供一种包括电解质的固态电化学电池，所述电解质提供了对框架上的电化学电池的包封和接合，从而使所述框架能够在环境空气条件下附接至电子电路。
本发明的实施例的另一目的在于提供一种处于具有附接架构的框架上的电化学电池，所述附接架构使其两端子都机械及电连接至位于电化学电池的一侧的电子电路。
本发明的实施例的另一目的在于通过同一附接架构提供一个以上的并联至电子电路的固态电化学电池。
在下文的描述当中将阐述本发明的实施例的额外特征和优点，以及它们部分地可由所述描述变得显而易见，或者可以通过对本发明的实施例的实践而悉知。通过在所写的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构将实现以及达到本发明的实施例的目的以及其它优点。
为了实现这些以及其他优点，根据本发明的实施例的目的，可以将所述固态电源体现及宽泛地描述为包括：具有第一接触部分、第一接合部分以及处于第一接触部分和第一接合部分之间的第一延伸部分的第一框架；具有第二接触部分、第二接合部分以及处于第二接触部分和第二接合部分之间的第二延伸部分的第二框架；以及处于第一和第二接触部分之间的第一极层、电解质层和第二极层，其中，电解质层的第一部分位于第一延伸部和第一极之间，以及电解质层的第二部分位于第一延伸部和第二极之间。
在另一方面中，一种用于固态装置的电源包括：具有第一接触部分、第一接合部分以及处于第一接触部分和第一接合部分之间的第一延伸部分的第一框架；具有第二接触部分、第二接合部分以及处于第二接触部分和第二接合部分之间的第二延伸部分的第二框架；位于第一和第二接触部分之间的第一和第二侧面包封材料区；以及处于第一和第二接触部分之间并且处于第一和第二侧面包封材料区之间的第一极层、第一电解质层和第二极层。
在另一方面中，一种用于固态装置的电源包括：具有第一接触部分、第一接合部分以及处于第一接触部分和第一接合部分之间的第一延伸部分的第一框架；具有第二接触部分、第二接合部分以及处于第二接触部分和第二接合部分之间的第二延伸部分的第二框架；处于第一和第二接触部分之间的第一极层、电解质层和第二极层；以及处于第一和第二接触部分之间的包封材料，其中，第一和第二接合部分沿第一方向对准，以及第一和第二接触部分沿所述第一方向对准。
在另一方面中，一种装置包括：具有第一面和第二面的衬底；位于衬底的第一面上的电子电路；第一框架和第二框架；位于第一和第二框架之间的第一侧面包封材料区和第二侧面包封材料区；具有位于所述第一和第二框架之间以及所述第一侧面包封材料区和所述第二侧面包封材料区之间的第一极层、第一电解质层和第二极层的第一电池，其中，所述第一框架和所述第二框架与衬底第一面上的电子电路电及机械接触。
应当理解上文的一般描述和下文的详细说明是示范性和说明性的，并且其意图提供对所要求保护的本发明的实施例的进一步解释。
附图说明
所包括的用于提供对本发明的进一步理解并且被包含到本说明书当中并构成了本说明书的部分的附图示出了本发明的各种实施例，所述附图与文字描述一起用来说明本发明的原理。
图1是根据本发明的实施例的具有框架的固态电源的顶部等角视图。
图2是根据本发明的实施例的具有框架的固态电源的底部等角视图。
图3是根据本发明的实施例的包括具有附接至电子电路的框架的固态电源的装置的顶部等角视图。
图4是根据本发明的实施例的具有附接至电子电路的框架的固态电源的装置的顶部等角视图，在其中固态电源和电子电路两者被密封在密封封装中。
图5a是具有处于框架之间的充当包封材料的电解质层的各个部分的本发明的实施例的沿图3所示的I-I'线的截面图。
图5b是具有处于框架之间的充当包封材料的周缘区的本发明的实施例的沿图3所示的I-I'线的截面图。
图6a是图5a中的截面A处的实施例的详细截面图。
图6b是图5b中的截面AA处的实施例的详细截面图。
图7a是图5a中的实施例的沿B-B’线的截面图。
图7b是图5b中的实施例的沿BB-BB'线的截面图。
图8a是图5a中的实施例的截面C处的详细截面图。
图8b是图5b中的实施例的截面CC处的详细截面图。
图9a是图5a所示的根据本发明的实施例的具有框架的固态电源的平面图。
图9b是图5b所示的根据本发明的实施例的具有框架的固态电源的平面图。
图10a是根据本发明的实施例的平行地处于相同的附接至电子电路的框架上的第一和第二固态电源的平面图。
图10b是图10a的侧视图。
图11是根据本发明的实施例的具有附接至电子电路的第一框架的第一固态电源和具有附接至同一电子电路的第二框架的第二固态电源的侧视图。
具体实施方式
本发明的实施例不限于在此描述的特定术语、化合物、材料、制造技术、功用和应用，因为这些可能存在变化。还应当理解，在此采用的术语的目的仅在于描述具体的实施例，而非意图限制本发明的实施例的范围。必须指出，如这里和所附权利要求中所采用的，单数形式的冠词包括复数，除非上下文清楚地另行指出。因而，例如，提到“元件”是指一个或多个元件，并且包括本领域技术人员已知的其等价物。类似地，作为另一个例子，提到“步骤”或“装置”是指一个或多个步骤或装置，并且可以包括子步骤或辅助性装置。应当按照尽可能宽的包含意义理解使用的所有连词。因而，应当将词语“或”理解为具有逻辑“或”的定义而不是逻辑“异或(exclusive or)”的定义，除非上下文清楚地另行要求。还应当将在此描述的结构理解为是指这样的结构的功能等效。对于能够被推断为表达近似的语言，应当做出这样的理解，除非上下文另行地进行清楚地指示。
现在将详细参考本发明的优选实施例，在附图中示出了它们的例子。但是，本发明可以通过很多不同的形式实施，并且不应将其解释为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻并且全面，以及将向本领域技术人员充分地传达本发明的原理。在附图中为了清晰起见夸大了层和区域的厚度。在附图中类似的附图标记表示类似的元件。
在此采用的所有科技术语与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同，除非另行限定。尽管描述了优选方法、技术、装置和材料，但是在本发明的实践或测试当中可以采用任何与之类似或等价的方法、技术、装置或材料。
通过引用将所讨论的所有专利和其他出版物并入在此，其目的在于描述和公开(例如)在这样的出版物中描述的与本发明联系可能有用的方法。提供这些出版物的目的仅仅是为了得到它们在本申请的提交日期之前的公开内容。就此而言不应将任何内容推断为认可本发明人没有资格由于在先发明或者出于任何其他原因而使这样的公开的日期提前。
图1和图2是根据本发明的实施例的具有框架的固态电源的顶部和底部等角视图。如图1和2所示，用于固态装置的电源100可以包括(例如)具有电化学电池的部件101，所述电化学电池一面接触顶部框架部分102a，并且另一面接触与顶部框架部分102完全隔离的底部框架部分103a。例如，可以通过位于底部框架部分103a和底部框架接合部分103c之间的底部框架延伸部分103b将底部框架部分103a连接至底部框架接合部分103c。例如，通过位于顶部框架部分102a和顶部框架接合部分102c之间的顶部框架延伸部分102b将顶部框架部分102a连接至顶部框架接合部分102c。顶部框架延伸部分102b延伸经过具有电化学电池的部件101。如图2所示，顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c两者可以(例如)处于部件101的一侧。本发明的实施例中的电源100优选是采用可再充电的基于锂的化学物质的电化学电池。
图3是根据本发明的实施例的具有附接至电子电路的框架的固态电源的顶部等角视图。如图3所示，例如，在将电源100电连接至电子电路300时制造出运算电路200。将顶部框架接合部分102c结合至电子电路300，以及将底部框架接合部分103c接合至电子电路300。顶部框架延伸部分102b和底部框架延伸部分103b中的开口110能够减少电源100和电子电路300之间的热传递。能够将有源电部件集成到电子电路300内。在Klein等的发明名称为“Minimally Invasive Implantable device for Monitoring Physiologic Events”的美国专利No.5987352中描述的装置的电路中说明了可以包含到电子电路300当中的一些示范性电部件，通过引用将其全部内容并入在此。此外，所述电部件可以包括电容器、电阻器、电感器、发射器、天线或致动器(例如，微机电装置)当中的一者或多者。
图4是根据本发明的实施例的具有附接至电子电路的框架的固态电源的顶部等角视图，在其中固态电源和电子电路两者被密封在密封封装中。如图4所示，例如，可植入装置400是处于(例如)密封封装201内的运算电路200。更具体而言，例如，可以将包括电化学电池以及框架102和103的电源100例如耦接至电子电路300，并设置到密封封装201内。可以将运算电路200插入到护套内，以及继而在对护套密封之前可以注入干燥惰性气体，以形成密封封装201。例如，这样的护套可以是能够进行热封的聚合物或者能够进行激光焊接的金属。可以采用任何类型的能够得到既具有气密性又具有防体液密封性的密封封装201的密封方法。
具有可再充电的基于锂的化学物质的电化学电池在环境空气内容易劣化，以及在含水环境空气内更是这样。此外，具有可再充电的基于锂的化学物质的电化学电池可能释放出蒸汽，这些蒸汽将对电子电路造成化学或反应性侵蚀。尽管部件101的电化学电池可以(例如)采用可再充电的基于锂的化学物质，但是由于所述电化学电池是(例如)整体密封的，因而部件101的电化学电池发出的蒸汽将不对电子电路300造成侵蚀。此外，部件101的电化学电池(例如)不易于因环境空气或含水环境空气而劣化，因为其具有从电解质到框架的整体封装。
部件101中的电化学电池的接合至框架的整体封装结构使得电源100能够被安装或者附接至周围环境内的电子电路300。在这样的接合之后，随后能够在环境空气内执行对运算电路200的测试。在将运算电路200插入到处于环境空气内的护套当中之后，可以采用惰性气体净化护套内部，之后对其密封，以形成密封封装201，从而得到示范性的密封可植入装置400。
图5a是具有处于框架之间的能够充当包封材料的电解质层的各个部分的本发明的实施例的沿图3所示的I-I'线的截面图。如图5a所示，电解质层106可以处于阳极105和阴极107之间。电解质层106连同顶部框架接触部分102a能够(例如)完全包围阳极105。电解质层106连同底部框架接触部分103a完全包围阴极107。电解质106可以是(例如)含有电解质盐的聚合物。尽管出于描述本发明的实施例的目的将层105公开为阳极，以及将层107描述为阴极，但是替代地，应理解如果与电子电路300具有适当极性的连接，那么层105可以作为阴极，同时以层107作为阳极。一般而言，层105和107可以充当电化学电池的极柱。所述电解质层可以(例如)包括发明名称为“Fabrication of a High Energy Density Battery”的美国专利申请13/661619中阐述的材料，通过引用将其全部内容并入在此。
还是如图5a所示，顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a可以处于相同的方向D1。顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c可以(例如)处于与顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a相同的方向D1。此外，顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c可以(例如)处于同一平面P1内。顶部框架延伸部分102b和底部框架延伸部分103b可以处于(例如)同一方向D2内，该方向基本上垂直于顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c两者的方向D1。顶部框架延伸部分102b和底部框架延伸部分103b的方向D2(例如)基本上垂直于顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c两者的方向D1。
图5b是具有处于框架之间的能够充当包封材料的周缘区的本发明的实施例的沿图3所示的I-I'线的截面图。如图5b所示，电解质层116位于阳极105和阴极107之间。电解质116可以是(例如)含有电解质盐的聚合物。包封材料区109能够沿周缘包围电解质层116。包封材料区109连同电解质层116和顶部框架接触部分102a一起能够(例如)完全包围阳极105。包封材料区109连同电解质层116和底部框架接触部分103a一起能够完全包围阴极107。包封材料区109是(例如)不含有电解质盐的聚合物。包封材料区109的示范性聚合物可以具有与电解质层106中的聚合物相同的成分或者具有不同的成分。
在最简单的形式下，电解质层可以包括下述优选聚合物及其衍生物中的一者或多者：聚(偏二氟乙烯)、聚(四氟乙烯)、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚、聚碳酸酯、聚砜和硅酮。为了为这些聚合物提供电解质特性，可以使所述聚合物与至少一种锂盐构成复合材料，所述锂盐优选选自由六氟磷酸锂、六氟锑酸锂、四氟硼酸锂、锂双(三氟甲磺酸)酰亚胺和锂双(氟磺酰)酰亚胺构成的集合。例如，电解质层106可以由聚丙烯腈、聚砜和四氟硼酸锂构成，而包封材料区109可以仅由聚丙烯腈和聚砜构成。在另一示例中，电解质层106可以由聚丙烯腈、聚砜和四氟硼酸锂构成，而包封材料区109可以由聚(四氟乙烯)构成。
还是如图5b所示，顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a处于相同的方向D1。顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c可以与顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a处于相同的方向D1。此外，顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c例如处于同一平面P1。顶部框架延伸部分102b和底部框架延伸部分103b处于同一方向D2，该方向基本上垂直于顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a两者的方向D1。顶部框架延伸部分102b和底部框架延伸部分103b的方向D2(例如)基本上垂直于顶部框架接合部分102c和底部框架接合部分103c两者的方向D1。
图6a是图5a中的截面A处的实施例的详细截面图。如图6a所示，上电解质层部分106a可以处于阳极面105b和顶部框架延伸部分102b之间，而下电解质层部分106b可以处于阴极面107b和顶部框架延伸部分102b之间。中间电解质层部分106c可以位于下阳极面105c和上阴极面107a之间。例如，上导电粘合剂层104可以位于顶部框架接触部分102a和上阳极面105a之间。例如，下导电粘合剂层108可以位于底部框架接触部分103a和下阴极面107c之间。在替代方案当中，可以省略上导电粘合剂层104和下导电粘合剂层108，从而使顶部框架接触部分102a附着至上阳极面105a，以及使底部框架接触部分103a附着至下阴极面107c。可以将电绝缘膜112置于顶部框架延伸部分102b和阴极面107b之间，以避免顶部框架延伸部分102b和阴极面107b之间通过下电解质层部分106b发生不希望出现的电作用。电绝缘膜112可以处于顶部框架延伸部分102b或下电解质层部分106b的至少其中之一上。例如，绝缘膜112可以是MgO。
图6b是图5b中的截面AA处的实施例的详细截面图。如图6b所示，包封材料区109a可以处于阳极面105b和顶部框架延伸部分102b之间，并且还可以(例如)在阴极层107b和顶部框架延伸部分102b之间延伸。可以将电解质层116置于下阳极面105c和上阴极面107a之间。例如，可以将上导电粘合剂层104置于顶部框架接触部分102a和上阳极面105a之间。例如，可以将下导电粘合剂层108置于底部框架接触部分103a和下阴极面107c之间。在替代方案当中，可以省略上导电粘合剂层104和下导电粘合剂层108，从而使顶部框架接触部分102a附着至上阳极面105a，以及使底部框架接触部分103a附着至下阴极面107c。
图7a是图5a中的实施例的沿B-B'线的截面图。如图7a所示，例如，将侧面电解质层部分106d和106e置于顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a之间。例如，侧面电解质层部分106d和106e可以延伸超出顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a。可以将中间电解质层部分106c置于阳极105和阴极107之间。可以采用导电连接粘合剂113a将顶部框架接合部分102c电及机械连接至电子电路300。
图7b是图5b中的实施例的沿BB-BB'线的截面图。如图7b所示，例如，可以将侧面包封材料区109b和109c置于顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a之间。例如，侧面包封材料区109a和109b可以延伸超出顶部框架接触部分102a和底部框架接触部分103a。可以将电解质层116置于阳极105和阴极107之间。可以采用导电连接粘合剂113a将顶部框架接合部分102c电及机械连接至电子电路300。
图8a是图5a中的实施例的截面C处的详细截面图。如图8a所示，上电解质层部分106d处于(例如)阳极面105d处，以及下电解质层部分106e处于(例如)阴极面107d处。可以将中间电解质层部分106c置于下阳极面105c和上阴极面107a之间。上电解质层部分106d和下电解质层部分106e可以(例如)延伸超出顶部框架接触部分102a。例如，可以采用导电连接粘合剂113b将底部框架接合部分103c电及机械连接至电子电路300。
图8b是图5b中的实施例的截面CC处的详细截面图。如图8b所示，侧面包封材料区109d处于(例如)阳极面105d和阴极面107d处。可以将电解质层116置于下阳极面105c和上阴极面107a之间。例如，侧面包封材料区109d可以延伸超出顶部框架接触部分102a。例如，采用导电连接粘合剂113b将底部框架接合部分103c电及机械连接至电子电路300。
图9a是图5a所示的根据本发明的实施例的具有框架的固态电源的平面图。如图9a所示，电解质层可以延伸超出顶部框架接触部分102a的三面。阳极105和阴极107(例如)处于顶部框架接触部分102a的各个面以内。
图9b是图5b所示的根据本发明的实施例的具有框架的固态电源的平面图。如图9b所示，整体式的包封材料区109延伸超出顶部框架接触部分102a的三面。阳极105、电解质层和阴极107(例如)处于顶部框架接触部分102a的各个面以内。
图10a是根据本发明的实施例的平行地处于相同的附接至电子电路的框架上的第一和第二固态电源的平面图。图10b是图10a的侧视图。如图10a和10b所示，用于固态装置的双电池电源500包括(例如)电化学电池X的第一裸结构和电化学电池Y的第二裸结构，它们两者都处于(例如)顶部框架接触部分121a和底部框架接触部分121c之间。例如，顶部框架接触部分121a通过顶部框架延伸部分121b连接至顶部框架接合部分121c。例如，底部框架接触部分121c通过顶部框架延伸部分123b连接至底部框架接合部分123c。
图11是根据本发明的实施例的具有附接至电子电路的第一框架的第一固态电源和具有附接至同一电子电路的第二框架的第二固态电源的侧视图。如图11所示，用于固态装置的双电源架构600包括(例如)处于电子电路301的一个表面上的第一电源100a和处于电子电路301的相反表面上的第二电源100b。尽管第一和第二电源100a和100b处于电子电路的相反的面上，但是能够使第一和第二电源100a和100b电并联。
上文所述的实施例和例子只是示范性的。本领域技术人员可以从在此具体描述的实施例认识到各种变化，这些变化意图处于本公开和本发明的范围内。因而，本发明仅由下述权利要求限定。因而，意图使本发明覆盖本发明的修改，只要其落在所附权利要求及其等价要件的范围内即可。

Claims (13)

1.一种具有固态电源的装置，包括：
第一框架，具有第一接触部分、第一接合部分以及位于所述第一接触部分和所述第一接合部分之间的第一延伸部分；
第二框架，具有第二接触部分、第二接合部分以及位于所述第二接触部分和所述第二接合部分之间的第二延伸部分；以及
位于所述第一接触部分和所述第二接触部分之间的第一极层、第一电解质层和第二极层，
其中，所述第一电解质层的第一部分位于第一延伸部和第一极之间，以及所述第一电解质层的第二部分位于所述第一延伸部和第二极之间，并且其中所述第二框架位于所述第一极层、所述第一电解质层和所述第二极层之下。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电解质层的第三部分位于所述第一极和所述第二极之间。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一接触部分被以第一导电粘合剂层附接至所述第一极层，以及所述第二接触部分被以第二导电粘合剂层附接至所述第二极层。
4.根据权利要求1或2所述的装置，还包括：
位于所述第一接触部分和所述第二接触部分之间的第三极层、第二电解质层和第四极层。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，包括所述第一部分和所述第二部分的所述第一电解质层包封所述第一极和所述第二极。
6.根据权利要求1或2所述的装置，还包括：
电子电路，其中，所述第一接合部分被以第一导电连接粘合剂电及机械接合至所述电子电路，以及所述第二接合部分被以第二导电连接粘合剂电及机械接合至所述电子电路。
7.根据权利要求6所述的装置，还包括：
第三框架，具有第三接触部分、第三接合部分以及处于所述第三接触部分和所述第三接合部分之间的第三延伸部分；
第四框架，具有第四接触部分、第四接合部分以及处于所述第四接触部分和所述第四接合部分之间的第四延伸部分；以及
位于所述第三接触部分和所述第四接触部分之间的第三极层、第二电解质层和第四极层，
其中，所述第三接合部分被以第一导电连接粘合剂电及机械接合至所述电子电路，以及所述第四接合部分被以第二导电连接粘合剂电及机械接合至所述电子电路。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，第一框架、第二框架、第三框架、第四框架、第一极层、第一电解质层、第二电解质层、第二极层和电子电路被密封到封装内。
9.根据权利要求1或2所述的装置，还包括：
位于所述第一接触部分和所述第二接触部分之间的第一侧面包封材料区和第二侧面包封材料区，以及其中，所述第一接触部分和所述第二接触部分位于所述第一侧面包封材料区和所述第二侧面包封材料区之间。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一电解质层是包括电解质盐和第一聚合物的复合材料，以及所述第一侧面包封材料区和所述第二侧面包封材料区包括第二聚合物。
11.根据权利要求9所述的装置，还包括位于所述第一接触部分和所述第二接触部分之间的第三侧面包封材料区和第四侧面包封材料区，从而使得第一、第二、第三和第四侧面包封材料区包围所述第一极和所述第二极。
12.根据权利要求1或2所述的装置，还包括：
具有第一侧面和第二侧面的衬底；
处于所述衬底的所述第一侧面上的电子电路，其中，所述第一框架和所述第二框架与处于所述衬底的所述第一侧面上的所述电子电路电及机械接触。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括：
围绕所述第一框架、第二框架、第一极层、第一电解质层、第二电解质层、第二极层和电子电路的密封封装。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5665490A (en) 1993-06-03 1997-09-09 Showa Denko K.K. Solid polymer electrolyte, battery and solid-state electric double layer capacitor using the same as well as processes for the manufacture thereof
WO1998002209A2 (en) 1996-07-11 1998-01-22 Medtronic, Inc. Minimally invasive implantable device for monitoring physiologic events
AU5095601A (en) 2000-03-24 2001-10-08 Cymbet Corp Thin-film battery having ultra-thin electrolyte and associated method
US8076021B2 (en) 2004-12-10 2011-12-13 Nissan Motor Co., Ltd. Bipolar battery
WO2007011898A2 (en) * 2005-07-15 2007-01-25 Cymbet Corporation Apparatus and method for making thin-film batteries with soft and hard electrolyte layers
WO2010010717A1 (ja) 2008-07-25 2010-01-28 パナソニック株式会社 バイポーラ型電池
KR20100098543A (ko) 2008-12-01 2010-09-07 도요타지도샤가부시키가이샤 고체 전해질 전지, 차량, 전지 탑재 기기 및 고체 전해질 전지의 제조 방법

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