CN107851831B - 用于狭窄、低轮廓微电池的全硅密封封装和处理 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于密封微电池的微电池结构(101)。所述微电池结构(101)包括第一硅衬底(1001)，所述第一硅衬底(1001)包含容纳微电池的阴极材料(1601)的至少一个基座和容纳微电池的第一密封材料(1301)的至少一个凹陷(1003，1004)。所述结构还包括第二硅衬底(201)，所述第二硅衬底包含容纳所述微电池的阳极材料(601)的至少一个基座和容纳所述微电池的第二密封材料(801)的至少一个凹陷(202，204)。绝缘中心件(1401)被结合到存在于所述第一硅衬底(1001)上的至少两个凹陷(202，204)中的第一密封材料(1301)。通过以榫眼和榫头方式在第一硅衬底(1001)上对准和叠加第二硅衬底(201)并且用强力密封这两个衬底(1001，201)来形成互锁结构。

Description

用于狭窄、低轮廓微电池的全硅密封封装和处理

背景技术

本发明涉及电池技术，更具体地涉及用于提供密封微电池的微电池结构。

存在一系列的新兴应用(例如生物医学、物联网IoT、遥感)需要非常小巧、低轮廓、100μAh或更小容量的电源。然而这个尺寸的功能电源相对容易制造，小尺寸和低轮廓(远远小于现在市场上任何已有的金属纽扣电池)的需求使完全密封这种电池变得非常困难。一般地，金属罐或纽扣电池是圆柱形对称的并且在外部金属和聚合物垫圈之间采样卷曲密封，但是如果整个电池的宽度为1mm或更小、厚度为0.2mm并且具有任意形状例如矩形或弧形，那么这种卷曲密封是极其困难甚或不可能的。

不使用金属罐而是使用柔性聚合物外壳的典型柔性电池结构通常是邮票的尺寸并且在其边缘处需要非常大的、宽度为几毫米的密封区域。如果这些聚合物/粘合剂密封件更狭小，那么密封寿命将受到相当大的影响。在这种系统中，尝试实现小于1mm的密封宽度将是非常不切实际的。因此，当试图制造总宽度为1mm或更小的非常小、薄和窄的电池时出现严重的密封问题。

现有的商业解决方案是具有卷曲密封的圆柱形对称的金属罐型封装，或者具有几毫米的非常宽的密封宽度的柔性聚合物封装。某些长寿命锂离子电池使用玻璃对金属密封，以确保充分的密封性，因为锂不能暴露在潮湿环境中。然而，考虑到上面给出的非常小的物理尺寸的限制以及对于诸如具有碱性或酸性电解质的MnO₂-Zn系统的非Li电池化学物质的期望，几乎不存在封装选项来产生100微米或更小宽度的优质密封。

Shul等人专利号No.6,432,577 B1的美国专利公开了使用硅作为结构部件、封装部件和半导体来制造微电池的方法和设备。Shul等人公开的方法使用四个硅晶片来形成平面微电池结构，其中两个硅晶片用作结构框架，并且两个硅晶片分别用作阳极和阴极。外部硅框架每个厚度为425微米。Shul等人使用环氧密封材料将两个外部硅框架粘合在一起。该技术采用O形环将两个硅晶片与环氧材料粘合在一起以形成密封。使用O形圈可以大大增加密封宽度。

发明内容

本发明使用先进的3D硅处理技术包括光刻、深硅反应离子蚀刻(D-RIE)、临时晶圆结合/变薄/脱粘等的组合，以产生精确蚀刻的锁和钥匙电池封装硅结构。这些将充分和可靠地包住微型电池，并提供具有大约100μm或更小的密封宽度并且其总厚度不大于400μm的非常轻薄和狭窄的电池的可能性

在本发明的一个方面中，提供了用于形成密封微电池的微电池结构。在本发明的一个实施例中，微电池系统包括第一硅衬底，所述第一硅衬底包含至少一个基座，该基座限定容纳阴极材料的区域和限定容纳第一密封材料的区域的至少一个凹陷。该微电池系统还包括第二硅衬底，该第二硅衬底包含至少一个基座，该基座限定容纳阳极材料的区域和限定容纳第二密封材料的区域的至少一个凹陷。所述微电池系统还包括绝缘中心件，所述绝缘中心件与所述第一硅衬底上的至少两个凹陷处存在的所述第一密封材料结合，其中通过以榫眼和榫头的方式在所述第一硅衬底上对准并叠加所述第二硅衬底来形成互锁结构。

在本发明的另一实施例中，所述微电池系统包括第一硅衬底，第一硅衬底包含至少一个基座，该基座限定容纳第一密封材料的区域和限定容纳阴极材料的区域的至少一个凹陷。所述微电池系统还包括第二硅衬底，所述第二硅衬底包含至少一个基座，所述基座限定容纳阳极材料的区域和限定容纳第二密封材料的区域的至少一个凹陷，其中通过以榫眼和榫头的方式在第一硅基板上对准并叠加第二硅基板来形成互锁结构。

在本发明的又一个实施例中，微电池系统包括第一硅衬底和第二硅衬底，所述第一硅衬底包含容纳密封材料和阳极材料的至少一个凹陷，所述第二硅衬底包含容纳阴极材料和至少一个凹陷的至少一个基座，其中通过以榫眼和榫头的方式在第一硅衬底上对准和叠加所述第二硅衬底来形成互锁结构。

附图说明

现在结合附图仅以示例的方式将对本发明的实施例进行更详细的描述，其中：

图1示出根据本发明一个实施例的微电池的互锁结构的示意性截面图，其中微电池的互锁结构包括浅阴极、浅阳极插入件和结合到阳极侧和阴极侧的绝缘中心件。

图2示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造过程中在硅中蚀刻空腔以容纳阳极材料和密封材料的示意性截面图。

图3示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造期间在图2所示的空腔中的粘附金属层之上沉积种子金属层的示意性截面图。

图4示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造期间在图3所示的空腔中的种子金属上沉积光致抗蚀剂层的示意性截面图。

图5示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造期间施加并蚀刻的聚合物可粘合密封材料暴露图4所示的种子金属和阳极集流体的示意性截面图。

图6示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造期间使用由铟、铋和锌组成的均质固体在图5所示的空腔之一上电镀种子金属以形成阳极的的示意性截面图。

图7示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造期间在图6所示的种子金属和阳极上沉积光致抗蚀剂层的示意性截面图。

图8示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造期间施加并图案化的聚合物可粘合密封材料层以及暴露图7所示的阳极表面的示意性截面图。

图9示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧制造期间在图8中包括阳极材料的空腔中沉积电解质隔离材料以产生阳极的示意性截面图。

图10示出根据本发明一个实施例在微电池的阴极侧制造期间空腔被蚀刻以容纳阴极材料的示意性截面图。

图11示出根据本发明一个实施例在微电池的阴极侧制造期间在图10所示的空腔内的粘附金属层之上的集流体金属层的示意性截面图。

图12示出根据本发明一个实施例在图11所示的分层的空腔之上沉积光致抗蚀剂层的示意性截面图。

图13示出根据本发明一个实施例在微电池的阴极侧制造期间施加并图案化的聚合物可粘合密封材料层以及暴露图12所示的分层空腔表面的示意性截面图。

图14示出根据本发明一个实施例将中心件结合到图13所示的底部硅晶片的示意性截面图。

图15示出根据本发明一个实施例在微电池的阴极侧制造期间在图14所示的空腔中的透明导电氧化物之上施加精确模板(precision stencil)的示意性截面图。

图16示出根据本发明一个实施例在微电池的阴极侧制造期间在图15所示的透明导电氧化物之上插入阴极材料的示意性截面图。

图17示出根据本发明一个实施例在去除模板材料之后的微电池的阴极侧的示意性截面图。

图18示出根据本发明一个实施例在图1所示的微电池的制造期间阳极侧和阴极侧结合在一起的方向的示意性截面图。

图19示出根据本发明一个实施例的微电池结构的俯视图，其中微电池的阳极侧和阴极侧之上的集流体延伸到微电池互锁结构的外部，从而逸出微电池的封装。

图20示出根据本发明一个实施例在微电池的阳极侧和阴极侧的空腔中蚀刻小沟槽的示意性截面图。根据本发明的实施例，绝缘中心件具有其形状与阳极侧和阴极侧中的空腔上的沟槽互补的凸起结构。

图21示出根据本发明一个实施例包括以榫眼和榫头方式结合的浅阳极和深阴极插入件的微电池的互锁结构的示意性截面图。

图22示出根据本发明一个实施例包括以榫眼和榫头方式结合的深阴极和浅阳极插入件的微电池的互锁结构的示意性截面图。

具体实施方式

在此参考附图公开了本发明的详细实施例。应该理解的是，所公开的实施例仅仅是对本发明的潜在实施例的说明，并且可以采取各种形式。另外，结合各种实施例给出的每个示例旨在是说明性的而非限制性的。此外，附图不一定按比例绘制，某些特征可能被夸大以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定是指相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其他实施例影响这种特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内，无论其他实施例是否被明确地描述。

为了下文的描述，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词应与所公开的本发明相关，如附图所示。术语“在…上面”，“在…下面”，“上面的”，“在上面”，“定位在…上面”或“定位在上面”意味着第一元件例如第一结构存在于第二元件例如第二结构之上，其中介入元件例如界面结构可以存在于第一元件和第二元件之间。术语“直接接触”是指诸如第一结构的第一元件和诸如第二结构的第二元件在两个元件的界面处没有任何中间导电层、绝缘层或半导体层的情况下连接。术语“底座”是指通过蚀刻在硅衬底上形成的凸起结构。术语“榫眼和榫头结构”是指第一元件(即蚀刻在第一硅衬底上的凹陷)与第二硅元件(即蚀刻在第二硅衬底上的基座)互锁，彼此尺寸互补。术语“纵横比”是指粘合材料的宽度与厚度之比。

在本发明的一个实施例中，呈现了包括均由硅制成的阳极侧和阴极侧的微电池。在一个实施例中，微电池是使用众所周知的工艺制造的，分成两半，插入侧和底侧，然后将两半连接在一起。每一侧都是单独制造的，之后，插入侧与底侧对准并叠置在底侧上，并且用较大的力即下文所定义的压力与底侧结合。

根据本发明的一个实施例，现在将参考附图详细描述本发明。

图1描述了微电池结构101，其中将阴极侧1702对准并叠加在阳极侧902上并以较大的力相结合以形成互锁结构。在一个实施例中，微电池的阳极侧902和阴极侧1702是并行制造的。在一个实施例中，阳极侧902是插入件并且阴极侧1702是底部件。

在一个实施例中，绝缘中心件1401在阳极侧902对准并叠加在阴极侧1702上之前结合到阴极侧。在本发明的一个实施例中，密封材料1301和801分别被施加在阴极侧1702和阳极侧902两者之上。下面将参照附图2-17更详细地描述图1所示的微电池结构101的各种其它组件(或元件)。

在一个实施例中，微电池的厚度不大于约400μm。在一个实施例中，微电池的密封宽度不大于100μm。

附图2-9描述了根据本发明的实施例在制造过程的不同步骤中图1的微电池结构101的阳极侧902。值得注意的是，图2示出了蚀刻到插入硅衬底201中的空腔(即凹陷)202、203和204。在一个实施例中，使用深硅反应离子蚀刻来蚀刻插入硅衬底201。在本发明的这个步骤期间，基座形成在插入硅衬底201中，如图2所示。

图3示出了下一个步骤，其中粘附金属层301和一层种子金属302被沉积为空腔202、203和204上的层，从而在插入硅衬底201的表面上形成层状空腔303、304和305。在一个实施例中，粘附金属层301是钛钨(TiW)，然而本领域技术人员理解可以使用钛(Ti)或钽(Ta)或其他合适的材料代替钛钨。在一个实施例中，粘附金属层301用作金属阻挡层以防止电解质从微电池的阳极流出。在一个实施例中，种子金属302是铜(Cu)，然而，本领域技术人员理解，种子金属302可以是另一种适当的材料，例如金(Au)。种子金属302用作阳极集流体。在一个实施例中，粘附金属层301用作与微电池的电接触。在一个实施例中，粘附金属层301具有不连续性，以将与粘附金属层301结合的机械密封与电池电路电隔离。

图4示出了阳极制造的下一个步骤，其中在种子金属302上沉积光致抗蚀剂层401，用光致抗蚀剂材料完全填充分层的空腔303、304和305。

图5示出了阳极制造的下一个步骤，其中将光致抗蚀剂501光学图案化为暴露作为阳极集流体的种子金属302的表面的形状。

图6示出了阳极制造的下一个步骤，其中种子金属302的暴露表面用由铟、铋和锌(In/Bi/Zn)组成的均质固体电镀以形成阳极材料601。在一个实施例中，阳极材料601是由100ppm至1000ppm的铋，100ppm至1000ppm的铟和余量为锌的均质固体金属合金，然而本领域技术人员理解，阳极材料601可以由另一种材料如锌金属组成。在一个实施例中，阳极材料601的厚度为1μm(微米)至50μm(微米)，然而本领域技术人员理解，阳极材料601可以是另一合适的厚度。在阳极材料601电镀在种子金属302的暴露表面上之后，去除光致抗蚀剂401的剩余部分。在附图所示的实施例中，阳极材料601形成在由插入硅衬底201的一对硅基座限定的区域。

图7示出阳极制造的下一个步骤，其中光致抗蚀剂层701沉积在种子金属302和阳极材料601上保护阳极材料601。光致抗蚀剂701的图案化限定了布线迹线以及种子金属302和粘附金属层301的图案。在减去蚀刻工艺中，种子金属302和粘附金属层301的未掩蔽区域被去除。

图8示出了阳极制造的下一个步骤，其中光致抗蚀剂701被完全剥离，并且聚合物可粘合密封材料801被施加在空腔303和305上并且被图案化，从而暴露出阳极材料601的表面。在暴露阳极材料601的表面之后留下的聚合物可粘合密封材料801是永久的并且没有被剥离。

电池泄漏的主要原因之一是由于电池的长时间使用，氢气蓄积在电池内部导致电池内部产生压力。电池内部形成的超压破坏了电池两端的密封性，从而导致电池物质泄漏。在本发明中，为了防止泄漏，采用宽度不大于100μm的密封件。而且，由于密封的纵横比大于10：1，因此与路径(密封材料本身)的横截面相比，水分或气体必须从外部通过密封件行进的距离非常大。在本发明中，采用仅允许氢分子通过的具有选择渗透性的聚合物密封材料。

图9示出了阳极制造的下一个步骤，其中在阳极材料601的暴露表面上沉积注入了电解质的隔离材料901，由此形成微电池的阳极侧902。在一个实施例中，用于提供注入了电解质的隔离材料901的电解质是以下物质中的一种或多种：氯化铵，含水盐溶液如KOH，氯化锌或具有添加剂如ZnO的乙酸锌。在一个实施例中，用于提供注入了电解质的隔离材料901的隔离材料包括以下材料的一种或多种：柔性多孔材料、凝胶、厚度为10μm至100μm的由纤维素、玻璃纸、聚乙酸乙烯酯(PVA)、PVA /纤维素共混物、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或PE和PP的混合物组成的片材。在一个实施例中，通过手动分配电解质材料来沉积存在于注入了电解质的隔离材料901中的电解质。在一个实施例中，通过使用喷墨方法来沉积存在于注入了电解质的隔离材料901中的电解质。在本发明中，注入了电解质的隔离材料901的隔离材料位于阳极材料和阴极材料之间。

已经描述了阳极的实施方式(其旨在是说明性的而非限制性的)，应该注意的是，根据上述教导，本领域技术人员可以进行修改和变化。因此应该理解，可以在所附权利要求所述的本发明范围内对所公开的特定实施例做出改变。

附图10-17描述了根据本发明的实施例在制造过程期间的不同步骤处微电池结构101的阴极侧1702。图10示出了在第一步骤中蚀刻到底部硅衬底1001中的空腔1002、1003和1004。通过使用D-RIE在空腔1003上图案化任意形状来将纹理添加到空腔1003。增加的纹理增加了阴极材料的可用面积并将阴极材料保持在适当位置。

图11示出了下一个步骤，其中粘附金属层1101和合适的集流体金属1102被沉积为空腔1002、1003、1004中的层，从而形成分层空腔1103、1104和1105以及在底部硅晶圆衬底1001的表面之上。在一个实施例中，粘附金属层1101是钛(Ti)，然而本领域技术人员理解可以使用钛钨(TiW)或钽(Ta)或其他合适的材料代替钛。在一个实施例中，粘附金属层1101用作金属阻挡层以防止电解质从电池的阴极流出。在一个实施例中，粘附金属层1101用作电池的电接触。在一个实施例中，粘附金属层1101具有不连续性，以将与粘附金属层1101结合的机械密封与电池电路电隔离。

在一个实施例中，用作阴极集流体的合适的集流体金属1102是氧化铟锡(ITO)，然而本领域技术人员理解可以使用其他透明导电氧化物，诸如铟锌氧化物(IZO)、Al掺杂氧化锌(AZO)或者Ga掺杂氧化锌(GZO)。在一个实施例中，可以使用ITO、IZO、AZO和GZO的组合物作为集流体金属1102。在一个实施例中，集流体金属1102可以用镍(Ni)和碳涂覆的镍代替。在一个实施例中，集流体金属1102可以是薄的并且具有20nm和200μm之间的厚度，这提供了机械柔性电池并且比要求用于阴极集流体的较厚层的材料消耗更少的空间。

图12示出了阴极制造的下一个步骤，其中在透明导电氧化物1102上沉积一层光致抗蚀剂1201，用光致抗蚀剂材料完全填充分层空腔1103、1104、1105。光致抗蚀剂1201的图案化限定了布线迹线。在减去蚀刻工艺中，去除种子金属1102和粘附金属层1101的未掩蔽区域。

图13示出了下一个步骤，其中密封材料1301被施加到分层空腔1103、1104和1105。在一个实施例中，密封材料1301是具有选择渗透性的聚合物密封。在一个实施例中，密封材料1301仅允许氢分子通过密封件。

图14示出了结合到密封材料1301的中心件1401。在一个实施例中，中心件1401由绝缘体材料制成或者由涂覆有绝缘体(例如PECVD氧化物或氮化物)的硅制成。在一个实施例中，中心件1401的宽度小于50μm并且中心件1401的长度小于150μm。

图15示出阴极制造的下一个步骤，其中将精密模板1501施加在分层空腔1103、1104和1105以及中心件1401上。实现精密模板1501以防止阴极糊剂(cathode paste)污染场区域或密封环。在一个实施例中，精密模板1501是硅。

图16示出了微电池的阴极侧1702的制造步骤，其中阴极材料1601被插入到空腔1104中。在所示的实施例中，阴极材料1601形成在位于形成为底部硅衬底1001的一对硅基座之间的区域。在一个实施例中，阴极材料1601是二氧化锰(MnO 2)，然而本领域技术人员理解可以使用其他合适的材料。阴极材料1601可以是电镀的氢氧化镍(NiOOH)或具有或不具有粘合剂的MnO 2的混合物。由于透明导电氧化物1102较薄，所以透明导电氧化物1102消耗的空间较小，为阴极材料1601留下更多空间，使得相对于阴极集流体使用较厚材料的相同尺寸的微电池而言，能够构建包含更多能量的电池。在一个实施例中，阴极材料1601与透明导电氧化物1102(集流体)直接接触。

图17示出了制造过程中的下一个步骤，其中精密模板1501被清洗掉以形成微电池的阴极侧1702。

已经描述了阴极的实施例(其旨在是说明性的而不是限制性的)，应该注意的是，本领域技术人员根据上述教导可以做出修改和变化。因此应该理解，可以在所附权利要求所述的本发明范围内对所公开的特定实施例做出改变。

图18描述了阳极侧902和阴极侧1702连接在一起的方向以形成图1所示的微电池结构。值得注意的是，互锁结构是通过以榫眼和榫头的方式在上述第一硅衬底上对准和叠加上述第二硅衬底而形成的。然后通过使用高压来实现两个基板的密封。“高压”是指对于每侧100平方毫米的密封面积所施加的压力在0.1MPa至10MPa的范围内。

图19描述了根据本发明实施例的微电池，其中阳极侧902和阴极侧1702上的集流体1902,1903延伸到微电池互锁结构的外部，从而逸出微电池的封装。

图20描述了微电池结构，其中阴极侧3702上的空腔分别包括蚀刻在其中的沟槽2005、2006、2009和2010。在一个实施例中，阳极侧2902上的空腔分别包括蚀刻在其中的沟槽2007、2008、2011和2012。在一个实施例中，绝缘中心件3401包括凸起结构3402、3403，其形状与沟槽2005、2006、2007和2008互补，从而在与阳极侧2902和阴极侧3702结合时形成互锁结构。在一个实施例中，绝缘中心件3401包括凸起结构3402、3403，其形状与沟槽2009、2010、2011和2012互补，从而在与阳极侧2902和阴极侧3702结合时形成互锁结构。

在一个实施例中，使用D-RIE来蚀刻沟槽2005、2006、2007、2008、2009、2010、2011和2012。在一个实施例中，沟槽2005、2006、2007、2008、2009、2010、2011和2012以任意形状被蚀刻。在一个实施例中，凸起结构3402和3403具有与沟槽2005、2006、2007、2008、2009、2010、2011和2012互补的形状。

图21描述了一种微电池结构，其中浅阳极2101以榫眼和榫头的方式结合到深阴极2105以形成互锁结构。在一个实施例中，阳极侧2101包括粘附层2102和集流体2103，其跟随阳极材料2104、密封材料2110和注入电解质的隔离材料2109。在一个实施例中，阴极侧2105包括粘附层2106、集流体2107和阴极材料2108。

图22描述了一种微电池结构，其中浅阳极2202对准并叠加在深阴极2201上并且被以榫眼和榫头的方式结合在一起以形成互锁结构。在一个实施例中，阳极侧2202包括粘附层2203、集流体2204、阳极材料2205、电解质分离器2206和密封材料2207。在阳极侧涂覆密封材料是非常有利的。在一个实施例中，阴极侧2201包括粘附层2208、集流体2209和阴极材料2210。集流体2209和2204保持不连续以避免电池短路。

虽然示出和描述了本发明的各种实施例，但是本领域技术人员理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上做出前述和其他改变。因此，本公开旨在不限于所描述和示出的确切形式和细节，而是落入所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于形成密封微电池的微电池结构，包括：

第一硅衬底，包含至少一个基座和至少一个凹陷，其中所述基座限定容纳阴极材料的区域，并且所述凹陷限定容纳第一密封材料的区域；

第二硅衬底，包含至少一个所述基座和至少一个凹陷，其中所述基座限定容纳阳极材料的区域，所述凹陷限定容纳第二密封材料的区域；和

绝缘中心件，与在所述第一硅衬底上的至少两个凹陷处存在的所述第一密封材料结合，其中通过以榫眼和榫头的方式在所述第一硅衬底上对准和叠加所述第二硅衬底来形成互锁结构。

2.根据权利要求1所述的微电池结构，进一步包括存在于所述第一硅衬底和所述第二硅衬底与所述绝缘中心件之间的阳极集流体和阴极集流体逃逸封装，以避免所述微电池结构短路。

3.根据权利要求1或2所述的微电池结构，其中提供具有不大于100μm的密封宽度的密封件。

4.根据权利要求3所述的微电池结构，其中所述密封件的纵横比大于10:1。

5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的微电池结构，其中所述第一密封材料和第二密封材料具有对气态物质的选择渗透性，仅允许氢分子通过。

6.根据权利要求1、2和4中任一项所述的微电池结构，其中所述微电池结构的宽度不大于400μm。

7.根据权利要求1、2和4中任一项所述的微电池结构，其中所述第一硅衬底上的所述至少一个凹陷是纹理化的。

8.根据权利要求1、2和4中任一项所述的微电池结构，其中沟槽存在于所述绝缘中心件的表面上，并且所述沟槽位于存在于所述第一硅衬底和所述第二硅衬底的所述凹陷上的凸起结构中。

9.根据权利要求中1、2和4中任一项所述的微电池结构，其中所述绝缘中心件互锁具有沟槽，其中所述沟槽以榫眼和榫头的方式与第一硅衬底和第二硅衬底的凹陷上的凸起结构互锁。

10.一种用于形成密封微电池的微电池结构，包括：

第一硅衬底，包含至少一个基座，其中所述基座限定容纳阴极材料的区域；和

第二硅衬底，包含至少一个基座和至少一个凹陷，其中所述基座限定容纳阳极材料的区域，并且所述凹陷限定容纳密封材料的区域，其中通过以榫眼和榫头的方式在所述第一硅衬底上对准并叠加所述第二硅衬底来形成互锁结构，

其中，所述微电池结构还包括位于所述第一硅衬底与所述阴极材料之间的阴极集流体和位于所述第二硅衬底与所述阳极材料之间的阳极集流体，以及所述阴极集流体和所述阳极集流体延伸通过所述互锁结构。

11.根据权利要求10所述的微电池结构，其中提供具有不大于100μm的密封宽度的密封件。

12.根据权利要求11所述的微电池结构，其中所述密封件的纵横比大于10:1。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的微电池结构，其中所述密封材料具有对气态物质的选择渗透性，仅允许氢分子通过。

14.根据权利要求10至12中任一项所述的微电池结构，其中所述微电池结构的宽度不大于400μm。

15.根据权利要求10至12中任一项所述的微电池结构，其中所述第一硅衬底上的所述至少一个凹陷是纹理化的。

16.一种用于形成密封微电池的微电池结构，包括：

第一硅衬底，其包含容纳密封材料和阳极材料的至少一个凹陷；和

第二硅衬底，其包含容纳阴极材料的至少一个基座和至少一个凹陷，其中通过以榫眼和榫头的方式在第一硅衬底上对准和叠加所述第二硅衬底来形成互锁结构，

其中所述密封材料围绕并接触所述阳极材料的侧壁。

17.根据权利要求16所述的微电池结构，其中提供具有不大于100μm的密封宽度的密封件。

18.根据权利要求17所述的微电池结构，其中所述密封件的纵横比大于10:1。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的微电池结构，其中所述密封材料具有对气态物质的选择渗透性，仅允许氢分子通过。

20.根据权利要求16至18中任一项所述的微电池结构，其中所述微电池结构的厚度不大于400μm。

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