CN106663841A - 三维薄膜电池 - Google Patents

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Abstract

一种薄膜电池可以包含：包含基板表面的基板；形成在所述基板表面上的第一集电器(FCC)层，所述FCC层具有第一FCC表面和第二FCC表面，并且其中所述第一FCC表面与所述基板接触，而且所述第二FCC表面为第一三维表面；沉积在所述第一集电器上的第一电极层，以及沉积在所述第一电极层上的电解质层；其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为第二三维表面，所述第二三维表面大致与所述第一三维表面一致。在实施方式中，所述基板表面为第三三维表面，而且所述第一三维表面大致与所述第三三维表面一致。所述第一三维表面或所述第三三维表面的其中之一可以经由激光剥蚀图案化工艺形成。

Description

三维薄膜电池
本申请主张2014年8月27日提出申请的美国临时申请第62/042,557号的权益。
技术领域
本公开内容的实施方式一般涉及薄膜电池及其制造方法，更具体言的、但并不排他的，是涉及其中一个基板的表面和集电器是经由激光处理三维重建的薄膜电池。
背景技术
薄膜电池(TFBs)可以包含多个层的薄膜堆叠，这些层包括集电器、阴极(正极)、固态电解质及阳极(负极)。薄膜电池通常被制造成二维(2D)装置，而且电池的性能(例如倍率性能和容量利用率)会受限于Li在嵌入/脱嵌工艺期间必须扩散通过的阴极-电解质和阳极-电解质界面的表面积。此外，已知的薄膜电池会在各个界面及制造和操作的各个阶段出现剥离/脱层，这些阶段例如阴极退火之后、电解质沉积之后、阳极沉积之后、封装沉积之后、或在电池循环测试期间。
明显地，需要有在薄膜电池堆叠的层之间诱发更大粘合强度并在阴极与电解质及/或阳极与电解质之间提供更大界面表面积以提高电池性能的薄膜电池结构及制造方法。
发明内容
本公开内容的一些实施方式是关于薄膜电池(TFBs)，所述薄膜电池的其中一个基板的表面和集电器是在电池薄膜堆叠制造期间经由激光处理三维重建的，随后沉积后续的层，使得阴极/阳极与电解质之间的界面接触区域为与基板/集电器的三维重建表面大致一致的三维表面。当与具有平面界面层的薄膜电池堆叠相比时，在阴极/阳极层与电解质层之间生成的三维结构界面预期可改良薄膜电池性能(例如倍率性能和容量利用率)，并提高薄膜电池堆叠内的层间的粘合强度从而足以减少剥离/脱层。
依据一些实施方式，一种薄膜电池可以包含：包含基板表面的基板；形成在所述基板表面上的第一集电器(FCC)层，所述FCC层具有第一FCC表面和第二FCC表面，并且其中所述第一FCC表面与所述基板接触，而且所述第二FCC表面为第一三维表面；沉积在所述第一集电器上的第一电极层，以及沉积在所述第一电极层上的电解质层；其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为第二三维表面，所述第二三维表面大致与所述第一三维表面一致。此外，在实施方式中，所述基板表面为第三三维表面，而且所述第一三维表面大致与所述第三三维表面一致。
依据一些实施方式，一种制造薄膜电池的方法可以包含：提供基板；三维重建所述基板的表面以形成重建基板表面；在所述重建基板表面上沉积第一集电器(FCC)层；在所述FCC层上沉积电极层；以及在所述电极层上沉积电解质层；其中所述电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建基板表面一致。
依据一些进一步的实施方式，一种制造薄膜电池的方法可以包含：提供基板；在所述基板的表面上沉积第一集电器(FCC)层；三维重建所述FCC层的表面以形成重建FCC表面；在所述重建FCC表面上沉积第一电极层；以及在所述第一电极层上沉积电解质层；其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建FCC表面一致。
依据一些实施方式，一种依据一些实施方式用于制造薄膜电池的设备可以包括：第一系统，用于三维重建所述基板的表面以形成重建基板表面；第二系统，用于在所述重建基板表面上沉积第一集电器(FCC)层；第三系统，用于在所述FCC层上沉积电极层；以及第四系统，用于在所述电极层上沉积电解质层；其中所述电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建基板表面一致。所述第一系统可以包含例如激光剥蚀图案化系统，在实施方式中所述第一系统可以包含离子溅射系统，而且在实施方式中所述第一系统可以包含机械粗糙化系统(例如珠击机(beadblaster))。
依据一些进一步的实施方式，一种依据一些实施方式用于制造薄膜电池的设备可以包括：第一系统，用于在所述基板的表面上沉积第一集电器(FCC)层；第二系统，用于三维重建所述FCC层的表面以形成重建FCC表面；第三系统，用于在所述重建FCC表面上沉积第一电极层；以及第四系统，用于在所述第一电极层上沉积电解质层；其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建FCC表面一致。所述第二系统可以包含例如激光剥蚀图案化系统，在实施方式中所述第二系统可以包含离子溅射系统，而且在实施方式中所述第二系统可以包含机械粗糙化系统(例如珠击机)。
附图说明
对于熟悉所属技术领域中的普通技术人员而言，在结合附图参阅以下具体实施方式的描述之后，本公开内容的这些和其他构思及特征将变得显而易见，在附图中：
图1A为依据一些实施方式的包括具有三维重建基板表面的重建基板的薄膜电池的剖面图；
图1B表示图1A的重建基板的立体图；
图2为依据一些实施方式的用于制造具有含有三维重建表面的重建基板的薄膜电池的流程图；
图3为依据一些实施方式的包括具有三维重建集电器表面的重建阴极集电器的薄膜电池的剖面图；
图4为依据一些实施方式的用于制造包括具有三维重建集电器表面的重建阴极集电器的薄膜电池的流程图；
图5为依据一些实施方式的用于薄膜电池制造的集群工具的示意图；
图6为依据一些实施方式的具有多个在线工具的薄膜电池制造系统的图像；以及
图7为依据一些实施方式的图6的在线工具的图像。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本公开内容的实施方式，提供这些附图作为本公开内容的说明性实例，以便使熟悉所属技术领域的普通技术人员能够实施本公开内容。值得注意的是，附图和以下的实例无意将本公开内容的范围限制于单一实施方式，而是通过交换一些或全部的描述或图示元件，其他实施方式也是可能的。此外，当本公开内容的某些元件可以使用已知元件来部分或完全实施时，将只描述这种已知元件的那些用于理解本公开内容所必需的部分，而且将省略这种已知元件的其他部分的详细描述，以免混淆本公开内容。在本说明书中，显示单个元件的实施方式不应被视为是限制性的；相反地，本公开内容意图涵盖其他包括多个相同元件的实施方式，反之亦然，除非本文中另有明确的陈述。此外，申请人无意将说明书或保护范围中的任何术语归于罕见或特殊的含义，除非明确阐述为如此。此外，本公开内容涵盖本文中以说明的方式指称的已知元件的目前和未来的已知的等同物。
本公开内容的一些实施方式是关于薄膜电池(TFBs)的，所述薄膜电池的其中一个基板的表面和阴极集电器(CCC)在电池薄膜堆叠制造期间经由激光处理三维重建，随后沉积后续的层，使得阴极与电解质之间的界面接触区域为与基板/CCC的三维重建表面大致一致的三维表面。此外，在一些实施方式中，电解质-阳极和阳极-ACC的界面也可以是大致与重建基板/CCC的三维重建表面一致的三维表面。当与具有平面界面层的薄膜电池堆叠相比时，在阴极层与电解质层和电解质层与阳极层之间生成的三维结构界面预期可改良薄膜电池的性能(例如倍率性能和容量利用率，尤其是在较高的充/放电速率下)，并提高薄膜电池堆叠内的层的界面粘合从而足以减少剥离/脱层。(层间的界面的粗糙化会在界面诱生“机械包装”，以得到更大的粘合强度。)此外，在阴极层与电解质层之间的三维结构界面预期可在界面处增加对LiCoO2阴极层中的多晶晶粒结构的(003)平面的存取，从而降低在电池使用期间对锂嵌入/脱嵌的阻力。
图1A和图1B表示具有依据本公开内容的实施方式制造的垂直堆叠的薄膜电池的实例，所述垂直堆叠具有三维重建基板表面。在图1A中，所述垂直堆叠包含：重建基板110，基板表面已经由激光处理三维重建；沉积在所述重建基板的表面上的阴极集电器120；沉积在所述阴极集电器上的阴极层130；沉积在所述阴极层上的电解质层140；沉积在所述电解质层上的阳极层150；以及沉积在所述阳极层上的阳极集电器(ACC)160。应当指出的是，CCC与所述阴极层之间的界面及所述阴极层与所述电解质层之间的界面为大致与所述重建基板的三维重建表面一致的三维表面。本文中的术语“大致与…一致”是用以具体指明沉积层的表面再现所述三维重建表面的大致形状，因为所述三维重建表面与讨论中的表面之间的单个层或多个层每层均提供完全的覆盖，但具有覆盖所述三维重建表面中的特征的侧壁和底部表面的层厚度，该层厚度小于覆盖原始表面和场区的残存部分的层厚度。此外，在一些实施方式中，电解质-阳极和阳极-ACC的界面也可以是与重建基板的三维重建表面大致一致的三维表面-如图1A所示。薄膜电池还可以包括例如保护涂层和电触点。图1A的透视图表示在基板110的重建表面上的圆锥形特征115(例如截头圆锥)的阵列，然而重建基板表面的特征可以在大小、形状、间距及配置上与图中所示不同。所述特征可以包括例如圆柱形特征、梯形特征、球状特征、通孔、沟槽、及圆形凹部；为了在通孔和沟槽中实现令人满意的阶梯覆盖，可以利用正凹形(特征顶部的宽度或直径大于底部的宽度或直径)。特征尺寸(如在平行于基板原始表面的平面中测得的)可以是几微米到几十微米。此外，这些特征可被定位在规则的阵列中-例如正方格-而且在实施方式中，这些特征可以被随机定位。特征的密度可以广泛地变化-最高密度对应于紧密堆积的阵列。在实施方式中，50％以上的基板或CC表面是经由形成本文所述的特征来重建的。特征的深度(在垂直于基板的原始表面的方向上量测)将受限于基板的厚度-75％基板厚度的限值是合理的上限，然而这可以视需要而改变，以保持基板的机械完整性。此外，在实施方式中，特征的深度大于或等于基板厚度的25％。另外，在实施方式中，特征的深度大于或等于5微米。例如，在实施方式中，20微米厚的基板可以具有深度在大于或等于5微米且小于15微米的范围内的特征。
图2提供依据一些实施方式的用于制造如图1A和图1B所示的薄膜电池的工艺流程，所述薄膜电池包括三维重建基板表面。用于制造薄膜电池的工艺流程可以包括：提供基板(201)；经由激光处理三维重建所述基板的表面(202)以形成重建基板；在所述重建基板上沉积阴极集电器(203)；在所述阴极集电器上沉积阴极层(204)；以及在所述阴极层上沉积电解质层(205)；其中所述阴极层与所述电解质层之间的界面为大致与所述重建基板的三维重建表面一致的三维表面。电池的制造可以以沉积例如阳极、阳极集电器(ACC)、保护涂层及电触点来完成(206)。如以上参照图1A提到的，当电解质和阳极的沉积是到它们被沉积到的层上时，电解质-阳极和阳极-ACC的界面也可以是大致与所述重建基板的三维重建表面一致的三维表面。
强烈吸收激光能量的基板材料可适用于以上参照图2描述的工艺；一些示例的基板材料为Si、Al、不锈钢等。对于这些基板，使用激光能量源来重建名义上平面的基板表面，以在表面上形成三维特征。使用的激光处理通量(根据CCC的材料通常<2J/cm2)低于材料的剥蚀阈值但高于材料的熔化阈值-通常将小于0.4J/cm2的通量使用于Au。使用这种通量水平的激光照射基板表面导致三维特征的形成，所述三维特征例如锥形表面结构，然而这些三维特征的形状、高度、及密度可以通过调整激光处理参数来控制，激光处理参数例如波长、通量、脉冲频率、照射次数等。通常将高功率(例如>100W)的纳秒脉冲激光、或甚至微秒脉冲激光使用于此表面重建工艺。用于此工艺的激光系统可以是具有光束均化器的激光投影系统，光束均化器通常被设计用于准分子激光。在其他的实施方式中，激光系统可以是配置有光束整形器的激光扫描系统，所述光束整形器将激光能量均匀地递送到样品表面上。依据一些实施方式可以使用类型和操作波长范围广泛的激光(例如IR(红外光)、绿光及UV)。除了其他因素之外，适当的激光波长和操作参数将取决于正在进行激光表面重建的材料的光学性质(吸收率vs.波长)。例如，可以使用绿光激光来切割/塑形陶瓷基板、金属、云母、Si等，可以使用CO2激光来分割玻璃基板，而且预期的是，UV激光也可以能够对这些基板进行标记/塑形。
图3表示具有依据本公开内容的实施方式制造的垂直堆叠的薄膜电池的实例，所述垂直堆叠具有三维重建CCC表面。在图3中，所述垂直堆叠包含：基板310；形成在所述基板的表面上的重建CCC 320，CCC的表面已被三维重建；沉积在所述重建CCC上的阴极层330；沉积在所述阴极层上的电解质层340；沉积在所述电解质层上的阳极层350；以及沉积在所述阳极层上的ACC360。应当指出的是，在所述阴极层与所述电解质层之间的界面是大致与重建基板的三维重建表面一致的三维表面。此外，在一些实施方式中，电解质-阳极和阳极-ACC的界面也可以是大致与三维重建CCC表面一致的三维表面。所述薄膜电池还可以包括例如保护涂层和电触点。上述图1A的透视图表示CCC的三维重建表面；CCC的重建表面的特征在图3中被表示为圆锥形特征，然而重建基板表面的特征可以在大小、形状、间距及配置上与图中所示不同，而且可以包括例如圆柱形特征、梯形特征、球形特征及随机放置的特征。
图4提供依据一些实施方式用于制造如图3图示的薄膜电池的工艺流程，所述薄膜电池包括三维重建的CCC表面。用于制造薄膜电池的工艺流程可以包括：提供基板(401)；在重建基板上沉积CCC(402)；三维重建CCC的表面(403)以形成重建CCC；在所述重建CCC上沉积阴极层(404)；以及在所述阴极层上沉积电解质层(405)；其中所述阴极层与所述电解质层之间的界面为大致与所述重建CCC的三维重建表面一致的三维表面。电池的制造可以以沉积例如阳极、阳极集电器(ACC)、保护涂层及电触点来完成(406)。如以上参照图3所提到的，电解质-阳极和阳极-ACC的界面也可以是大致与所述重建CCC的三维重建表面一致的三维表面。
CCC的表面可以通过本文中更详细描述的激光处理而重建，或者可以使用另一种处理，例如机械粗糙化(例如喷珠(bead blasting))、等离子体处理及离子轰击。注意到的是，这些非热的其他处理中的一些处理可适用于三维重建阴极及/或电解质的相(phase)和结晶度(crystallinity)需要被保留的阴极及/或电解质表面。
阴极集电器通常是由被沉积到厚度约0.5微米或更厚的金属层形成，并强烈吸收激光能量，而且适用于以上参照图4描述的工艺；一些示例的CCC材料是具有一些粘合层的Au或Pt等。对于这些基板，使用激光能量源来重建名义上平面的CCC表面，以在表面上形成三维特征。使用的激光处理通量(根据CCC的材料通常<2J/cm2)低于材料的剥蚀阈值但高于材料的熔化阈值-通常将小于2J/cm2的通量使用于Ti和Au。使用这种通量水平的激光照射基板表面导致三维特征的形成，所述三维特征例如锥形表面结构，然而这些三维特征的形状、高度、及密度可以通过调整激光处理参数来控制，激光处理参数例如波长、通量、脉冲频率、照射次数等。通常将高功率(例如>100W)的纳秒脉冲激光、或甚至微秒脉冲激光使用于此表面重建处理。注意到的是，这个实施方式非常适合形成在透明基板(例如玻璃、石英、云母等)上的薄膜电池，然而本实施方式并不限于使用这些基板，而且对于例如非透明基板也同样有用。
应当指出的是，基板和CCC表面可以使用传统的掩膜成像，并在随后通过湿及/或等离子体蚀刻来重建。然而，当与本文揭示的实施方式的工艺相比时，这种作法只能容易地用于有限数量的材料，例如硅，而且涉及多个步骤，并对薄膜电池产品的制造增加了显着的成本。此外，发明人已评估了在沉积电解质之前激光重建LiCoO2阴极层，而且确定LiCoO2阴极层的激光重建会导致LiCoO2层相分离(phase separation)成高温(HT)LCO和Co3O4，此举整体负面地影响了电池的性能，因此对于薄阴极薄膜电池是非常不理想的。(杂质相Co3O4对电池充电容量不利，而且也对循环寿命不利。)
阴极层的实例是LiCoO2层，阳极层的实例是Li金属层，电解质层的实例是LiPON层。然而，可以预期的是，可以使用范围广泛的阴极材料，例如NMC(NiMnCo氧化物)、NCA(NiCoAl氧化物)、LMO(LixMnO2)、LFP(LixFePO4)、LiMn尖晶石等，可以使用范围广泛的阳极材料，例如Si、Sn、C等，而且可以使用范围广泛的含锂电解质材料，例如LLZO(LiLaZr氧化物，例如Li7La3Zr2O12)、LiSiCON、Ta2O5等。用于这些层的沉积技术可以是任何能够提供所需成分、相及结晶度的沉积技术，而且可以包括诸如PVD(物理气相沉积)、反应溅射(reactivesputtering)、不反应溅射(non-reactive sputtering)、RF(射频)溅射、多频溅射(multi-frequency sputtering)、蒸镀、CVD(化学气相沉积)、ALD(原子层沉积)等沉积技术，而且当可以应用非真空技术时，沉积技术还可以包括狭缝式涂布(slot die coating)、等离子体喷涂、喷雾热解(spray pyrolysis)、电镀、基于浆料的遮蔽(slurry based screening)等。
为5依据一些实施方式的用于制造薄膜电池的处理系统500的示意图。处理系统500包括到集群工具502的标准机械接口(standard mechanicalinterface,SMIF)501，集群工具502配备有可在上述工艺步骤中利用的反应等离子体清洗(reactive plasma clean,RPC)腔室503及处理室C1-C4(504、505、506及507)。也可以将手套箱(glovebox)508附接于所述群集工具。手套箱可以将基板保存在惰性环境中(例如在诸如He、Ne或Ar等稀有气体的下)，此举在碱金属/碱土金属沉积之后是有用的。若有需要还可以使用到手套箱的前置腔室509–该前置腔室是气体交换腔室(惰性气体到空气，反之亦然)，该前置腔室允许基板被传送进入和离开手套箱而不污染手套箱中的惰性环境。(请注意，手套箱可被置换成露点足够低的干燥室内环境，因此由锂箔制造商使用。)腔室C1-C4可被设置用于制造薄膜电池的工艺步骤，这些工艺步骤可以包括例如：在基板上沉积CCC，接着通过激光处理三维重建CCC的表面，接着在重建的CCC表面上沉积阴极层，接着如上所述，在所述阴极层上沉积电解质层(例如在N2中RF溅射Li3PO4靶材而得的LiPON)。(请注意，所述三维重建可以在本文所述的群集工具中完成，或者可以在独立的工具中完成。)适当的群集工具平台的实例包括显示器群集工具。应当理解的是，虽然已图示出群集布置的处理系统500，但也可以使用线性系统，在该线性系统中处理室被布置在没有移送室的生产线中，使得基板从一个腔室连续移动到下一个腔室。
图6表示依据一些实施方式的具有多种在线工具601至699(包括工具630、640、650)的在线制造系统600的图像。在线工具可以包括用于沉积薄膜电池的所有层的工具、及用于三维重建基板和CCC其中之一的表面的工具。此外，在线工具可以包括预处理和后处理腔室。例如，工具601可以是抽真空腔室，用于在基板移动通过真空气锁602进入沉积工具之前建立真空。一些或全部的在线工具都可以是由真空气锁分隔的真空工具。应注意的是，工艺生产线中的工艺工具和特定工艺工具的顺序将基于所使用的具体薄膜电池制造方法来决定，例如，如上述工艺流程中指定的那样。此外，可以将基板移动通过方向为水平或垂直的在线制造系统。
为了说明基板通过例如图6所示的在线制造系统的移动，在图7中将基板输送带701表示为只有一个在线工具630在适当位置。如所指出的那样，将包含基板703的基板托架702(基板托架被表示为部分剖开的形式，使得基板可以被看见)安装在输送带701或等效装置上，用于将托架和基板移动通过在线工具630。在一些实施方式中，用于处理工具630的在线平台可被构造以用于垂直基板，而且在一些实施方式中可被构造以用于水平基板。
依据某些实施方式的用于制造薄膜电池的设备的一些实例如下。依据一些实施方式的用于制造薄膜电池的设备可以包括：第一系统，用于三维重建基板的表面以形成重建基板表面；第二系统，用于在所述重建基板表面上沉积第一集电器(FCC)层；第三系统，用于在所述FCC层上沉积电极层；以及第四系统，用于在所述电极层上沉积电解质层；其中所述电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建基板表面一致。所述第一系统可以包含例如激光剥蚀图案化系统，在实施方式中所述第一系统可以包含离子溅射系统，而且在实施方式中所述第一系统可以包含机械粗糙化系统(例如珠击机)。此外，在实施方式中，所述设备可以进一步包含：第五系统，用于在所述电解质层上沉积第二电极层；其中所述第四系统沉积所述电解质层，而且其中所述电解质层与所述第二电极层之间的界面为大致与重建基板表面一致的第二三维表面。所述系统可以是群集工具、在线工具、独立的工具、或上述工具中的单个或多个的组合。此外，所述系统可以包括一种或多种其他系统通用的一些工具。
依据一些实施方式的用于制造薄膜电池的另一种设备可以包括：第一系统，用于在基板的表面上沉积第一集电器(FCC)层；第二系统，用于三维重建所述FCC层的表面以形成重建FCC表面；第三系统，用于在所述重建FCC表面上沉积第一电极层；以及第四系统，用于在所述第一电极层上沉积电解质层；其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建FCC表面一致。所述第二系统可以包含例如激光剥蚀图案化系统，在实施方式中所述第二系统可以包含离子溅射系统，而且在实施方式中所述第二系统可以包含机械粗糙化系统(例如珠击机)。此外，在实施方式中，所述设备可以进一步包含：第五系统，用于在所述电解质层上沉积第二电极层；其中所述电解质层与所述第二电极层之间的界面为大致与重建FCC表面一致的第二三维表面。所述系统可以是群集工具、在线工具、独立的工具、或上述工具中的单个或多个的组合。此外，所述系统可以包括一种或多种其他系统通用的一些工具。
虽然已经参照基板或CCC表面的重建具体描述了本公开内容的实施方式，但进一步的实施方式包括在电解质沉积之后应用相同的方法来直接重建薄膜电池的阳极侧上的一个或多个不同的界面。(此工艺也可与基板或CCC表面的重建组合来完成)。例如，电解质层的表面可以是三维重建的-此工艺可适用于结晶电解质材料，例如LLZO。
虽然已经参照将CCC沉积在基板上后，接着沉积阴极、电解质、阳极、然后沉积ACC的薄膜电池堆叠具体描述了本公开内容的实施方式，但进一步的实施方式包括将相同的作法使用于将ACC沉积在基板上后，接着沉积阳极、电解质、阴极、及CCC的薄膜电池堆叠，其中基板及/或ACC是如上所述三维重建的，而且一个或多个后续沉积的层的表面也将是大致与三维重建基板及/或CCC表面一致的三维表面。
虽然已经参照薄膜电池具体描述了本公开内容的实施方式，但本公开内容的原理和教学还可被应用于其他的电化学装置(通常包括能量存储装置)，而且也可被应用于电致变色(electrochromic)装置。应当指出的是，在电致变色装置的情况下，界面粗糙化可能会导致不期望的漫散射及具有不理想的“朦胧”外观的装置，然而粗糙化的界面可以提高装置速度；对于某些应用来说，在视觉品质与装置速度之间的权衡可能是值得的，此外，可以设计界面粗糙度来提供速度上的改良，同时不会过度劣化视觉外观。
虽然已经参照在基板表面上具有第一集电器层的薄膜电池具体描述了本公开内容的实施方式，但本公开内容的原理和教学也可被应用于某些在基板表面上没有集电器层的薄膜电池-例如具有导电基板的薄膜电池。在实施方式中，薄膜电池可以包含：包含基板表面的基板，其中所述基板表面为第一三维表面；沉积在所述基板上的第一电极层，及沉积在所述第一电极层上的电解质层；其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为大致与所述第一三维表面一致的第二三维表面。依据一些实施方式，一种制造薄膜电池的方法可以包含：提供基板；三维重建所述基板的表面以形成重建基板表面；在所述重建基板表面上沉积电极层；以及在所述电极层上沉积电解质层；其中所述电极层与所述电解质层之间的界面为大致与所述重建基板表面一致的第一三维表面。依据一些实施方式，一种依据一些实施方式的用于制造薄膜电池的设备可以包括：第一系统，用于三维重建基板的表面以形成重建基板表面；第二系统，用于在所述重建基板表面上沉积电极层；及第三系统，用于在所述电极层上沉积电解质层；其中所述电极层与所述电解质层之间的界面为大致与所述重建基板表面一致的第一三维表面。
虽然已经参照本公开内容的某些实施方式具体描述了本公开内容的实施方式，但对于熟悉所属技术领域的普通技术人员而言应显而易见的是，在不偏离本公开内容的精神和范围下可以做出形式和细节的变化和修改。

Claims (15)

1.一种薄膜电池，包含：
基板，包含基板表面；
第一集电器(FCC)层，形成在所述基板表面上，所述FCC层具有第一FCC表面和第二FCC表面，并且其中所述第一FCC表面与所述基板接触，而且所述第二FCC表面为第一三维表面；
第一电极层，沉积在所述第一集电器上；以及
电解质层，沉积在所述第一电极层上；
其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为第二三维表面，所述第二三维表面大致与所述第一三维表面一致。
2.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述第一三维表面包含图案化形状的阵列。
3.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述基板表面为第三三维表面，而且所述第一三维表面大致与所述第三三维表面一致。
4.如权利要求1所述的薄膜电池，进一步包含：
第二电极层，沉积在所述电解质层上；以及
第二集电器(SCC)层，沉积在所述第二电极层上；
其中所述电解质层沉积在所述第一电极层上，并且其中所述第二电极层与所述电解质层之间的界面为第四三维表面，所述第四三维表面大致与所述第一三维表面一致。
5.如权利要求4所述的薄膜电池，其中所述第二电极层与所述SCC层之间的界面为第五三维表面，所述第五三维表面大致与所述第四三维表面一致。
6.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述FCC层为阴极集电器层，并且所述第一电极层为阴极层。
7.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述FCC层为阳极集电器层，并且所述第一电极层为阳极层。
8.如权利要求4所述的薄膜电池，其中所述FCC层为阴极集电器层，并且所述第一电极层为阴极层，而且其中所述第二电极层为阳极，并且所述SCC层为阳极集电器层。
9.如权利要求4所述的薄膜电池，其中所述FCC层为阳极集电器层并且所述第一电极层为阳极层，而且其中所述第二电极层为阴极并且所述SCC层为阴极集电器层。
10.一种制造薄膜电池的方法，包含：
提供基板；
三维重建所述基板的表面以形成重建基板表面；
在所述重建基板表面上沉积第一集电器(FCC)层；
在所述FCC层上沉积电极层；以及
在所述电极层上沉积电解质层；
其中所述电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建基板表面一致。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包含：
在所述电解质层上沉积第二电极层；
其中所述电解质层与所述第二电极层之间的界面为第二三维表面，所述第二三维表面大致与所述重建基板表面一致。
12.一种制造薄膜电池的方法，包含以下步骤：
提供基板；
在所述基板的表面上沉积第一集电器(FCC)层；
三维重建所述FCC层的表面以形成重建FCC表面；
在所述重建FCC表面上沉积第一电极层；以及
在所述第一电极层上沉积电解质层；
其中所述第一电极层与所述电解质层之间的界面为第一三维表面，所述第一三维表面大致与所述重建FCC表面一致。
13.如权利要求10或12所述的方法，其中所述三维重建包含激光剥蚀图案化工艺。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述三维重建包含机械粗糙化工艺。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包含：
在所述电解质层上沉积第二电极层；
其中所述电解质层与所述第二电极层之间的界面为第二三维表面，所述第二三维表面大致与所述重建第一集电器表面一致。
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