CN106463659A - 包括片状不连续元件的蓄电系统、片状不连续元件及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括至少一个不连续的片状元件的蓄电系统及其制造，该片状元件对于优选在200至400nm波长范围内的高能量的电磁辐射具有特别低的透射度；本发明还涉及一种不连续的片状元件及其制造，该片状元件对于优选在200至400nm波长范围内的高能量的电磁辐射具有特别低的透射度。
Description
背景技术
蓄电系统已是现有技术许久并且特别包括电池，但也包括所谓的超级电容器(Supercaps)。特别是所谓的锂离子电池由于通过其能够实现的高能量密度而在例如电动汽车(electromobility)的新型应用范围中进行讨论，但是近些年来也已经应用在可携带的设备中，例如智能电话或笔记本电脑。该种传统的可充电的锂离子电池在此的特点尤其在于使用了有机的基于溶剂的液体电解质。但是该电解质可燃并且在所述锂离子电池的应用方面造成安全隐患。避免有机电解质的一种方法在于使用固体电解质。然而，这种固体电解质的电导率一般显著低于相应液体电解质的电导率，例如低出多个数量级。尽管如此，为了获得可接受的电导率并且能够利用可充电的锂离子电池的优势，如今将这种固体电池特别制造成所谓的薄膜电池(TFB)或薄膜存储元件的形式。该薄膜电池或薄膜存储元件特别应用在移动领域中，例如应用在所谓的智能卡中、医药技术和传感技术中以及智能电话和其他应用中，这些应用要求智能、小型甚至可能灵活的能量源。
一种示例性的锂基薄膜存储元件在US2008/0001577中描述并且一般由衬底组成，在第一涂布步骤中在该衬底上涂覆用于两个电极的导电的集电极(collector)。随后在另外的制造工序中，首先将阴极材料沉积在阴极的集电极上，通常为锂-钴氧化物LCO。在下一步骤中，进行固体电解质的沉积，该固体电解质通常是包括材料锂、氧、氮和磷的非结晶材料并且称为LiPON。在下一步骤中，沉积阳极材料，使得其与衬底、阳极的集电极以及固体电解质相接触。金属锂特别适合用作阳极材料。当两个集电极以导电方式连接，则锂离子在充满电的状态下从阳极穿过固态离子导体迁移到阴极，这导致了从阴极到阳极的穿过两个集电极的导电连接的电流。反之，在未充满电的状态下，通过施加外部电压而迫使离子从阴极迁移到阳极，由此对电池进行充电。
另一种薄膜存储元件在US2001/0032666A1中示例性地描述并且也包括了一种衬底，在该衬底上沉积不同的功能层。
对于这种薄膜存储元件沉积的层一般具有20μm或更小，通常小于10μm或者甚至小于5μm的层厚；层结构的总厚度在此可以实现为100μm或更小。
在该申请的范围内，薄膜存储元件例如是指可充电的锂基薄膜存储元件和超级电容器；但是该发明不局限于该系统，而是也可以应用在其他的薄膜存储元件中，例如可充电的和/或印刷的薄膜电池。
在此通常通过复杂的涂布方法进行薄膜存储元件的制造，该涂层方法也包括各种材料的图案化沉积。在此，对很薄(exact thin)的薄膜存储元件的特别复杂的图案化是可行的，例如可以参照US7494742B2。此外，在锂基的薄膜存储元件中特别的难点在于使用金属锂作为阳极材料，因为其具有高的反应性。由此必须在尽可能无水的条件下进行金属锂的操作，因为否则的话会反应生成氢氧化锂并且不再确保阳极的功能。锂基的薄膜存储元件也必须相应地通过包覆而受到保护以防湿气。
US7494742B2描述了用于保护薄膜存储元件的不稳定组成部分、例如锂或特定的锂化合物的这样一种包覆。在此通过一个涂层或者不同涂层的系统而提供该包覆功能，这些不同的涂层作为电池的整体结构的一部分可以满足更多的功能。
此外，在锂基的薄膜存储元件的制造条件下，特别在对于形成适合于锂嵌入的晶体结构所需的退火或热处理步骤过程中，会产生移动的锂离子与衬底的不期望的副反应，因为锂具有高的活动性并且能够容易地扩散到常见的衬底材料中，例如在文献US2010/0104942中示例性描述。
薄膜存储元件内的另一个问题在于采用的衬底材料。现有技术描述了大量不同的衬底材料，例如硅、云母、各种金属以及陶瓷材料。也经常提到玻璃的使用，但是基本上没有进一步指出特定的组成或者确切的特性。
US2001/0032666A1描述了一种电容器类型的能量存储器，该能量存储器例如可以是锂离子电池。除此之外，提及作为衬底材料的半导体。
US6906436B2描述了一种固态电池，其中例如金属或金属涂层、半导体材料或者塑料膜可以作为衬底材料。
US6906436B2描述了可选衬底材料的许多可能性，例如金属或金属涂层、有半导体特性的材料或者诸如蓝宝石、陶瓷或塑料的绝缘体。在此，衬底的不同几何形状也是可行的。
US7494742B2除此之外还描述了金属、半导体、硅酸盐和玻璃以及无机或有机的聚合物作为衬底材料。
US7211351B2提到金属、半导体或者绝缘材料以及它们的结合作为衬底。
US2008/0001577A1提到半导体、金属或塑料膜作为衬底。
EP2434567A2提到导电材料(例如金属)、绝缘材料(例如陶瓷或塑料)和具有半导体特性的材料(例如硅)，以及半导体和导体的组合或用于调节热膨胀系数的复杂结构作为衬底。这些或类似的材料也在文献US2008/0032236A1、US8228023B2以及US2010/0104942A1中提到。
相比之下，US2010/0104942A1描述了，仅由具有高熔点的金属或金属合金以及电介质材料、例如高石英、硅晶片、氧化铝等制成的衬底作为在实践中相关的衬底材料。这是由于这样的情况，即对于由通常使用的锂-钴氧化物(LCO)生产阴极来说，需要在高于400℃、或者甚至高于500℃的温度下的温度处理，以便获得特别有利于将Li+离子保存在该材料中的晶体结构，由此不能够使用像聚合物或无机材料那样具有低的软化温度的材料。但是金属或金属合金以及电解质材料都具有不同的缺点。例如，电解质材料通常为脆性的并且不能用于成本有效的卷对卷工艺中，而另一方面金属或金属合金在阴极材料的高温处理过程中容易氧化。为了克服这些问题，在US2010/0104942A1中提出了一种由不同的金属或硅制成的衬底，其中组合材料的氧化还原电势彼此协调，从而导致受控的氧化物形成。
许多地方也讨论了如何克服例如在上述的US2010/0104942A1中要求的衬底的耐高温性的情况。由此例如能够通过调节工艺条件而使用具有450℃或更低的耐高温性的衬底。但是对此的前提是沉积工艺，其中进行衬底的加热和/或由O2和Ar组成的溅射气体混合物的优化和/或偏置电压的施加和/或第二溅射等离子体在衬底附近的施加。对此例如在US2014/0030449 A1中，在Tintignac et al.，Journal pf Power Sources 245(2014)，76-82中或者也在Ensling，D.，Photoelektronische Untersuchung der elektronischenStruktur dünner Lithiumkobaltoxidschichten(薄的锂钴氧化层的电子结构的光电研究)，博士论文，technischeDarmstadt 2006中具有说明。但是一般来说这种工艺工程学上的调节很昂贵并且根据操作、特别是当应进行晶片的连续涂布时几乎不能以成本可接受的方式实施。
US2012/0040211A1描述了一种玻璃膜作为衬底，该玻璃膜最大300μm厚并且具有不大于的表面粗糙度。这种低的表面粗糙度是需要的，因为薄膜存储元件的层通常具有非常低的厚度。在此，表面的小的不平整性对薄膜存储元件的功能层具有关键的负面影响并且因此可能造成电池的故障。
在WO 2014 062676 A1中描述了一种薄膜电池，其包括由热膨胀系数在25至800℃范围内为7和10ppm/K之间的玻璃或陶瓷构成的衬底，由此确保了特别是这种电池的阴极即使在阴极层厚增大的情况下也具有特别无裂纹的结构。在该文件中对于衬底的粗糙度、其透过性以及厚度偏差没有进行说明。
因此综合来说，传统的薄膜存储元件的问题在于：所使用材料的腐蚀性，特别是涉及金属锂的使用时，这造成复杂的层构造并且因此引起高的成本；以及衬底的种类，该衬底特别是不可传导的、但是灵活的、耐高温的以及相对于采用的存储元件功能层尽可能惰性的并且应当实现将尽可能无缺陷的层以良好的层粘附而沉积到衬底上。但是在此显示出，即使包括具有特别低的表面粗糙度的衬底，例如在US 2012/0040211 A1中提出的玻璃膜，或者包括类似WO 2014 062676 A1的具有与阴极层相适应的热膨胀系数的衬底，也会由于裂纹和/或层的分离而产生层损坏，例如在US 2014/0030449 A1中描述的。但是在该文献中提出的通过在制造锂-钴氧化层的过程中施加偏置电压从而避免高的退火温度的方法也像之前所描述的，该方法很难整合在用于制造薄膜存储元件的传统的线上操作中，由此在操作技术方面更有利的是，使用具有相应高的耐温性的衬底。
此外，在制造中在薄膜存储元件通过分离法或切割法分割之前通常将各个薄膜蓄电元件沉积在一个大的晶片上，对此使用复杂的遮盖技术。
为了在涂覆过程中沉积的存储元件的分割或者为了内层连接例如可以通过激光法进行衬底的加工，例如在DE 102011084128 A1中对于特别在能量技术中使用的材料、例如薄玻璃所描述的。在此获得具有非常光滑且不含微观裂纹的表面的、特定形成的切割边。所使用的玻璃根据其组成涉及不含碱金属和钛的玻璃。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在耐久性和设计灵活性方面改善的蓄电元件。
本发明的另一个目的在于，提供一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其实现了通过光学能量源的加工，特别是甚至是在光束方向上看位于片状不连续元件后方的区域的加工。
该目的通过具有权利要求14特征的片状不连续的元件实现。另外，通过光学能量源的相应加工在具有权利要求1的特征的蓄电系统的制造过程中也是有益的。
本发明的目的还在于，提供一种蓄电元件、特别是薄膜存储元件，其减少了目前现有技术的缺陷并且实现了成本有利且有效地制造薄膜存储元件。本发明的另一个目的在于提供一种用在蓄电元件中的片状元件及其制造方法和用途。
令人意外地，通过根据权利要求1的蓄电系统以及通过根据权利要求14的片状不连续元件而轻松地实现根据本发明的目的。
因为令人惊讶地发现，当蓄电元件具有至少一个片状不连续元件，该片状不连续元件对于优选在200至400nm波长范围中的高能量的电磁辐射具有特别低的透射度时，能够实现该蓄电元件的特别好的特性。这是因为，这样的材料特别好地吸收了高能激光提供的能量。以这种方式获得优异的切割边，该切割边基本上不含微裂纹。
此外，片状不连续元件的降低的透射度导致了，即使是在涂覆功能层之后进行的对层组合(Schichtpaketes)的加工也可以以简单的方式实现。
例如随后可以通过采用聚焦的或二维的紫外射束选择性地处理各个层。随后引入的能量导致薄膜存储元件的整体构造的特别好的层结构并且以令人惊讶的简单的方式提高了能量存储装置的耐久性。
基于该原因，本发明的另一个方面在于一种用于制造根据本发明的薄膜存储元件的方法。
在本发明的上下文中，对高能量的电辐射具有降低的透射度的这样的衬底通过一种片状不连续的元件提供。
作为片状的，在本发明的范围中理解为一种成型体，其中该元件在一个空间方向上的尺寸比在另两个空间方向中的尺寸小至少半个数量级。作为不连续的，在本发明的范围中理解为一种成型体，其能够与相关的蓄电系统分离，即特别是也能够单独存在。
在此优选在使用高能量的光学能量源、例如准分子激光器的条件下进行蓄电元件的光学处理或者通过高能量电磁辐射的处理。
该片状不连续元件的特征优选在于在表征所谓的准分子激光的至少一个波长下的较低的透射度。
作为较低的透射度，在本发明的意义中理解为在片状不连续元件的厚度为30μm的条件下低于50％的透过率。
典型的准分子激光的特征性波长列表如下：
但是传统的紫外灯，例如水银蒸汽灯也可以作为另外的紫外(UV)光源。
此外，该片状元件的特征在于，相对于使用的晶片或衬底尺寸，其总厚度偏差(TTV)在<25μm、优选<15μm、更优选<10μm以及最优选<5μm范围内，所述的晶片或衬底尺寸在直径>100mm，特别横向尺寸100mm*100mm的范围内；优选所述的晶片或衬底尺寸在直径>200mm，特别横向尺寸200mm*200mm的范围内；以及特别优选所述的晶片或衬底尺寸在直径>400mm，特别横向尺寸400mm*400mm的范围内。因此，这些规定是指涉及在>100mm直径或100mm*100mm大小、优选>200mm直径或200mm*200mm大小、特别优选>400mm直径或400mm*400mm大小范围内的晶片或衬底尺寸。
根据本发明的片状不连续的部件的厚度不大于2mm、优选小于1mm、特别优选小于500μm并且非常特别优选小于或等于200μm。最优选的衬底厚度为不大于100μm，对此10μm或特别是5μm的厚度在接下来进行的处理期间需要极其复杂的操作并且在本发明的范围中需要避免，因此不连续片状元件厚度为至少5μm。
在本发明的一个实施方式中，该片状不连续元件具有<10-3g/(m2·d)、优选<10-5g/(m2·d)以及特别优选<10-6g/(m2·d)的水蒸汽透过率(WVTR)。
在另一个实施方式中，该片状不连续元件在350℃的温度下和频率为50Hz的交变电流下的比电阻大于1.0*106Ω·cm。
该片状不连续元件的特征还在于，具有至少300℃、优选至少400℃、特别优选至少500℃的最大负荷温度θMax；以及具有在2.0*10-6/K至10*10-6/K、优选2.5*10-6/K至9.5*10-6/K以及特别优选3.0*10-6/K至9.5*10-6/K范围内的线性热膨胀系数α。已经发现，当最大负荷温度θMax和线性热膨胀系数α之间具有下述关系时：600*10-6≤θMax*α≤8000*10-6、特别优选为800*10-6≤θMax*α≤5000*10-6，能够由此在薄膜存储元件中获得特别好的层品质。
在本申请的上下文中，最大负荷温度θMax应理解为在该温度下还能完全确保材料的功能完整性并且尚未发生材料的分解和/或降解反应的温度。当然，该温度根据使用的材料而限定为不同。对于含氧化物的结晶材料来说通常由熔融温度给出该最大负荷温度；对于玻璃来说通常采用玻璃化转变温度Tg，其中在有机玻璃的情况下分解温度也可以在Tg以下；并且对于金属或合金来说，该最大负荷温度近似地由熔点给出，除非金属或合金在熔点以下会在降解反应中进行反应。
在此，除非另有说明，线性热膨胀系数α规定在20至300℃的范围内。在本发明的范围内同义地使用符号α和α(20-300)。给定的数值为根据ISO 7991的、以静态测量确定的标准化的平均线性热膨胀系数。
根据本发明的片状不连续元件由至少一种氧化物或多种氧化物的混合物或复合物组成。
在本发明的另一个实施方式中，该至少一种氧化物为SiO2。
在本发明的另一个实施方式中，该片状元件由玻璃制成。在本发明的范围内术语玻璃是指这样的材料，该材料基本为无机的并且主要由金属和/或半金属与元素周期表的VA、VIA和VIIA族的元素、优选与氧的化合物构成，并且其特征在于非结晶态的、即没有周期性排列的三维状态以及在350℃的温度下和频率为50Hz的交变电流下大于1.0*106Ω·cm的比电阻。因此特别是固态离子导体的非结晶材料LiPON不应当视为在本发明的意义上的玻璃。
通过当以5K/min的加热速度测量时膨胀曲线的两个分支的切线的交点确定玻璃化转变温度Tg。这分别对应于根据ISO 7884-8或DIN 52324的测量。
根据本发明的另一个实施方式，通过熔融工艺获得根据本发明的片状元件。
优选地，该片状元件在熔融工艺之后的成型工艺中形成为片状。该成型可以紧随在熔融之后进行(所谓的热成型)。但是也可行的是，首先获得固体的、基本上未成型体，该未成型体仅在进一步的步骤中通过重新加热而转变成片状的状态。
如果通过热成型工艺进行片状元件的成型，那么在本发明的一个实施方式中，包括拉伸工艺，例如下拉法、上拉法或溢流熔融法。但是其他的热成型工艺也是可行的，例如在浮法工艺中的成型。
实施例
在下面的表格中总结了根据本发明的片状元件的一些示例性的组成。
示例性实施例1
作为示例，片状不连续元件的组成由下述以重量％表示的组成给出：
示例性实施例2
作为示例，另一片状不连续元件由下述以重量％表示的组成给出：
通过该组成获得片状不连续元件的下述特性：
α(20/300) 7.2*10-6/K
Tg 557℃
密度 2.5g/cm3。
示例性实施例3
作为示例，另一片状不连续元件由以重量％表示的下述组成给出：
示例性实施例4
作为示例，另一片状不连续元件由以重量％表示的下述组成给出：
通过该组成获得片状不连续元件的下述特性：
α(20/300) 4.0*10-6/K
Tg 690℃。
示例性实施例5
作为示例，另一片状不连续元件由以重量％表示的下述组成给出：
具体实施方式
在图1中示意性地示出了根据本发明的蓄电系统1。该蓄电系统包括片状不连续元件2，该片状不连续元件用作衬底。在衬底上涂覆有一系列不同的层。示例性地并且并不局限于本实施例，在片状不连续元件2上首先涂覆两个集电极层、即阴极的集电极层3和阳极的集电极层4。这种集电极层一般为几微米厚并且由金属，例如由铜、铝或钛制成。叠置在集电极层3上的是阴极层5。如果该蓄电系统1是锂基的薄膜电池，那么该阴极由锂-过渡金属化合物、优选锂-过渡金属氧化物制成，例如由LiCoO2、LiMnO2或LiFePO4制成。另外，电解质6涂覆在衬底上并且与阴极层5至少部分重叠。该电解质在锂基薄膜电池的情况下大多为LiPON，锂与氧、磷和氮的化合物。此外，该蓄电系统1包括阳极7，该阳极可以例如由锂/钛氧化物或者金属锂制成。阳极层7至少部分地与电解质层6以及集电极层4重叠。另外，该蓄电系统1包括包覆层8。
在本发明中，阻止或大幅降低流体或其他腐蚀性材料对蓄电系统1的攻击的任何材料可以考虑作为该蓄电系统1的包覆或密封材料。
图2示出了本发明的片状不连续元件的示意图，这里形成为片状的成型体10。在本发明的范围中，当成型体一个空间方向上的尺寸不大于另两个空间方向中的一半时，则该成型体称为片状的或者片。在本发明中，如果成型体的长度、宽度和厚度之间满足如下关系：长度比其宽度大至少十倍并且宽度又至少为厚度的两倍时，则该成型体称为带。
图3示出了本发明的根据实施例2的组成的片状不连续元件在三个不同厚度下的透过率数据。在较长的波长下出现明显可见的干扰效果，这是测量技术造成的并且因此不代表不连续片状元件的特性。
图4示出了本发明的根据实施例4的组成的片状不连续元件在两个不同厚度下的透过率数据。在较长波长下出现明显可见的干扰效果，这是测量技术造成的并且因此不代表不连续片状元件的特性。
因此在该公开文本的范围中也描述了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其特别在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内20％或更小的透过率和/或特别优选在222nm时2.0％或更小的透过率，特别优选在248nm时1.0％或更小的透过率，特别优选在282nm时50％或更小的透过率，特别优选在308nm时85％或更小的透过率，以及特别优选在351nm时92％或更小的透过率；并且特别在100μm的厚度下具有这样的透过率：在200至270nm范围内为3％或更小，和/或特别优选在222nm时为3.0％或更小，特别优选在248nm时为3.0％或更小，特别优选在282nm时为20％或更小，特别优选在308nm时为75％或更小，并且特别优选在351nm时为92％或更小。
还公开了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其特别在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内15％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时为2.0％或更小，特别优选在248nm时为1.0％或更小，特别优选在282nm时为10％或更小，特别优选在308nm时为80％或更小，以及特别优选在351nm时为92％或更小。
还公开了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其中该至少一个片状不连续元件的总厚度偏差相对于晶片或衬底尺寸为不大于25μm、优选不大于15μm、特别优选不大于10μm以及非常特别优选不大于5μm，所述晶片或衬底尺寸在直径>100mm，特别横向尺寸100mm*100mm的范围内，优选在直径>200mm，特别横向尺寸200mm*200mm的范围内，并且特别优选在直径>400mm，特别横向尺寸400mm*400mm的范围内。
还公开了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其中该至少一个片状不连续元件具有<10-3g/(m2·d)、优选<10-5g/(m2·d)以及特别优选<10-6g/(m2·d)的水蒸汽透过率(WVTR)。
还公开了一种蓄电系统，在该蓄电系统中片状不连续元件具有小于2mm、优选小于1mm、特别优选小于500μm、非常特别优选小于或等于200μm、以及最优选小于或等于100μm的厚度。
还公开了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其中至少一个片状不连续元件在350℃的温度下和频率为50Hz的交变电流下的比电阻为大于1.0*106Ω·cm。
还公开了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其中至少一个片状不连续元件具有至少300℃、优选至少400℃、特别优选至少500℃的最大负荷温度θMax。
还公开了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其中至少一个片状不连续元件具有在2.0*10-6/K至10*10-6/K、优选为2.5*10-6/K至9.5*10-6/K以及特别优选为3.0*10-6/K至9.5*10-6/K的范围内的线性热膨胀系数α。
还公开了一种蓄电系统，其包括至少一个片状不连续元件，其中至少一个片状不连续元件的最大负荷温度θMax(℃)和线性热膨胀系数α的乘积适用以下关系：600*10-6≤θMax*α≤8000*10-6，特别优选为800*10-6≤θMax*α≤5000*10-6。
还公开了一种蓄电系统，在该蓄电系统中至少一个片状不连续元件包括至少一种氧化物或氧化物的混合物或复合物。
还公开了一种蓄电系统，在该蓄电系统中至少一个片状不连续元件包含SiO2作为氧化物。
还公开了一种蓄电系统，在该蓄电系统中至少一个片状不连续元件为玻璃。
还公开了一种蓄电系统，在该蓄电系统中至少一个片状不连续元件通过熔融工艺以及后续的成型工艺而形成为片状。
还公开了一种蓄电系统，其中所述至少一个片状不连续元件借助于成型工艺来成形，所述成型工艺为拉伸工艺。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其特别在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内20％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时为2.0％或更小，特别优选在248nm时为1.0％或更小，特别优选在282nm时为50％或更小，特别优选在308nm时为85％或更小，以及特别优选在351nm时为92％或更小；并且特别在100μm的厚度下具有这样的透过率：在200至270nm范围内为3％或更小，和/或特别优选在222nm时为3.0％或更小，特别优选在248nm时为3.0％或更小，特别优选在282nm时为20％或更小，特别优选在308nm时为75％或更小，并且特别优选在351nm时为92％或更小。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其特别在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内15％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时为2.0％或更小，特别优选在248nm时为1.0％或更小，特别优选在282nm时为10％或更小，特别优选在308nm时为80％或更小，以及特别优选在351nm时为92％或更小。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其厚度偏差相对于晶片或衬底尺寸为不大于25μm、优选不大于15μm、特别优选不大于10μm以及非常特别优选不大于5μm，所述晶片或衬底尺寸在直径>100mm，特别横向尺寸100mm*100mm的范围内，优选在直径>200mm，特别横向尺寸200mm*200mm的范围内，并且特别优选在直径>400mm，特别横向尺寸400mm*400mm的范围内。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，具有<10-3g/(m2·d)、优选<10- 5g/(m2·d)以及特别优选<10-6g/(m2·d)的水蒸汽透过率(WVTR)。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，具有小于2mm、优选小于1mm、特别优选小于500μm、非常特别优选小于或等于200μm、以及最优选最大100μm的厚度。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，在350℃的温度下和频率为50Hz的交变电流下的比电阻为大于1.0*106Ohmcm。
以及一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，具有至少300℃、优选至少400℃、特别优选至少500℃的最大负荷温度θMax。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，具有在2.0*10-6/K至10*10-6/K、优选为2.5*10-6/K至9.5*10-6/K以及特别优选为3.0*10-6/K至9.5*10-6/K的范围内的线性热膨胀系数α。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中至少一个片状不连续元件的最大负荷温度θMax(℃)和线性热膨胀系数α的乘积适用下述关系：600*10-6≤θMax*α≤8000*10-6，特别优选为800*10-6≤θMax*α≤5000*10-6。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中包括至少一种氧化物或多种氧化物的混合物或复合物。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中至少一种氧化物为SiO2。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中该元件由玻璃制成。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中该元件通过熔融工艺以及后续的成型工艺而形成为片状。
还公开了一种用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中后续的成型过程包括拉伸法。
还公开了一种用于制造包括至少一个片状不连续元件的薄膜存储元件的方法，该方法包括
-提供片状不连续元件，
-涂覆薄膜存储元件的至少一个功能层，
-这样加工该至少一个功能层，使得紫外(UV)光聚焦到片状不连续元件上，所述片状不连续元件由此吸收紫外(UV)射束并将其转化为热能，其中热能用于至少一个功能层的热学后处理。
更厚或更薄的不连续片状元件也在本发明的范围中，只要该更厚或更薄的不连续片状元件换算成30μm的厚度时符合独立权利要求的值。
更厚的衬底可以为了确定其是否处在保护区域中而削薄至30μm的厚度。
更薄的不连续元件可以通过堆叠以及可能的需要的削薄而也变为30μm的厚度，由此替代换算也可以进行透过率的物理测量，从而确定该更薄的衬底是否处于保护范围中。
附图标记列表
1-蓄电系统
2-用作衬底的片状不连续元件
3-用于阴极的集电极层
4-用于阳极的集电极层
5-阴极
6-电解质
7-阳极
8-包覆层
10-片状成型体形式的片状不连续元件
Claims (29)
1.一种蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，所述片状不连续元件特别在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内20％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时2.0％或更小的透过率，特别优选在248nm时1.0％或更小的透过率，特别优选在282nm时50％或更小的透过率，特别优选在308nm时85％或更小的透过率，以及特别优选在351nm时92％或更小的透过率；并且特别在100μm的厚度下具有这样的透过率：在200至270nm范围内为3％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时为3.0％或更小的透过率，特别优选在248nm时为3.0％或更小的透过率，特别优选在282nm时为20％或更小的透过率，特别优选在308nm时为75％或更小的透过率，并且特别优选在351nm时为92％或更小的透过率。
2.特别根据权利要求1所述的蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，所述片状不连续元件特别在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内15％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时2.0％或更小的透过率，特别优选在248nm时1.0％或更小的透过率，特别优选在282nm时10％或更小的透过率，特别优选在308nm时80％或更小的透过率，以及特别优选在351nm时92％或更小的透过率。
3.特别根据权利要求1或2所述的蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，其中，所述至少一个片状不连续元件呈现的总厚度偏差相对于晶片或衬底尺寸为不大于25μm、优选不大于15μm、特别优选不大于10μm以及非常特别优选不大于5μm，所述晶片或衬底尺寸在直径>100mm，特别横向尺寸100mm*100mm的范围内；优选在直径>200mm，特别横向尺寸200mm*200mm的范围内；以及特别优选在直径>400mm，特别横向尺寸400mm*400mm的范围内。
4.特别根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，其中，所述至少一个片状不连续元件的水蒸汽透过率(WVTR)为<10-3g/(m2·d)、优选<10-5g/(m2·d)以及特别优选<10-6g/(m2·d)。
5.根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，其中，所述片状不连续元件的厚度为小于2mm、优选小于1mm、特别优选小于500μm、非常特别优选小于或等于200μm以及最优选小于或等于100μm。
6.特别根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，其中，所述至少一个片状不连续元件在350℃的温度下和频率为50Hz的交变电流下的比电阻为大于1.0*106Ω·cm。
7.特别根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，其中，所述至少一个片状不连续元件的最大负荷温度θMax为至少300℃、优选至少400℃、特别优选至少500℃。
8.特别根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，其中，所述至少一个片状不连续元件的线性热膨胀系数α为在2.0*10-6/K至10*10-6/K、优选2.5*10-6/K至9.5*10-6/K以及特别优选3.0*10-6/K至9.5*10-6/K范围内。
9.特别根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，所述蓄电系统包括至少一个片状不连续元件，其中，所述至少一个片状不连续元件的以℃表示的最大负荷温度θMax和线性热膨胀系数α的乘积满足下述关系：
600*10-6≤θMax*α≤8000*10-6，
特别优选为800*10-6≤θMax*α≤5000*10-6。
10.根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，其中，所述至少一个片状不连续元件包括至少一种氧化物或多种氧化物的混合物或复合物。
11.根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，其中，所述至少一个片状不连续元件包含SiO2作为氧化物。
12.根据前述权利要求之一所述的蓄电系统，其中，所述至少一个片状不连续元件为玻璃。
13.根据权利要求12所述的蓄电系统，其中，所述至少一个片状不连续元件通过熔融工艺以及后续的成型工艺而形成为片状。
14.根据权利要求13所述的蓄电系统，其中，所述至少一个片状不连续元件借助于成型工艺而成型，所述成型工艺为拉伸工艺。
15.用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，特别地在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内20％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时2.0％或更小的透过率，特别优选在248nm时1.0％或更小的透过率，特别优选在282nm时50％或更小的透过率，特别优选在308nm时85％或更小的透过率，以及特别优选在351nm时92％或更小的透过率；并且特别地在100μm的厚度下具有这样的透过率：在200至270nm范围内为3％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时为3.0％或更小的透过率，特别优选在248nm时为3.0％或更小的透过率，特别优选在282nm时为20％或更小的透过率，特别优选在308nm时为75％或更小的透过率，并且特别优选在351nm时为92％或更小的透过率。
16.特别根据权利要求15所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，特别在30μm的厚度下具有这样的透过率：在200nm至270nm的范围内15％或更小的透过率，和/或特别优选在222nm时2.0％或更小的透过率，特别优选在248nm时1.0％或更小的透过率，特别优选在282nm时10％或更小的透过率，特别优选在308nm时80％或更小的透过率，以及特别优选在351nm时92％或更小的透过率。
17.特别根据权利要求15和16中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述片状不连续元件呈现的厚度偏差相对于晶片或衬底尺寸为不大于25μm、优选不大于15μm、特别优选不大于10μm以及非常特别优选不大于5μm，所述晶片或衬底尺寸在直径>100mm，特别横向尺寸100mm*100mm的范围内；优选在直径>200mm，特别横向尺寸200mm*200mm的范围内；以及特别优选在直径>400mm，特别横向尺寸400mm*400mm的范围内。
18.特别根据权利要求15至17中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述片状不连续元件的水蒸汽透过率(WVTR)为<10-3g/(m2·d)、优选<10-5g/(m2·d)以及特别优选<10-6g/(m2·d)。
19.特别根据权利要求15至18中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述片状不连续元件的厚度为小于2mm、优选小于1mm、特别优选小于500μm、非常特别优选小于或等于200μm以及最优选小于或等于100μm。
20.特别根据权利要求15至19中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述片状不连续元件的在350℃的温度下和频率为50Hz的交变电流下的比电阻为大于1.0*106Ω·cm。
21.特别根据权利要求15至20中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述片状不连续元件的最大负荷温度θMax为至少300℃、优选至少400℃、特别优选至少500℃。
22.特别根据权利要求15至21中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述片状不连续元件的线性热膨胀系数α为在2.0*10-6/K至10*10-6/K、优选2.5*10-6/K至9.5*10-6/K以及特别优选3.0*10-6/K至9.5*10-6/K范围内。
23.特别根据权利要求15至22中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述至少一个片状不连续元件的以℃表示的最大负荷温度θMax和线性热膨胀系数α的乘积满足下述关系：
600*10-6≤θMax*α≤8000*10-6，
特别优选为800*10-6≤θMax*α≤5000*10-6。
24.特别根据权利要求15至23中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述片状不连续元件包括至少一种氧化物或多种氧化物的混合物或复合物。
25.特别根据权利要求15至24中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述至少一种氧化物为SiO2。
26.特别根据权利要求15至25中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述元件由玻璃制成。
27.特别根据权利要求15至26中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，所述元件通过熔融工艺以及后续的成型工艺而形成为片状。
28.特别根据权利要求15至27中任一项所述的用在蓄电系统中的片状不连续元件，其中，后续的成型工艺包括拉伸工艺。
29.用于制造包括至少一个片状不连续元件的薄膜存储元件的方法，所述方法包括：
-提供片状不连续元件，
-涂覆薄膜存储元件的至少一个功能层，
-这样加工所述至少一个功能层，使得紫外光聚焦到所述片状不连续元件上，所述片状不连续元件由此吸收紫外辐射并将其转化为热能，其中，热能用于所述至少一个功能层的热学后处理。
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