CN112470312A - 能量存储装置 - Google Patents

能量存储装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112470312A
CN112470312A CN201980048231.0A CN201980048231A CN112470312A CN 112470312 A CN112470312 A CN 112470312A CN 201980048231 A CN201980048231 A CN 201980048231A CN 112470312 A CN112470312 A CN 112470312A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stack
substrate
electrode
electrode layer
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980048231.0A
Other languages
English (en)
Inventor
J.霍华德
M.伦达尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dyson Technology Ltd
Original Assignee
Dyson Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dyson Technology Ltd filed Critical Dyson Technology Ltd
Publication of CN112470312A publication Critical patent/CN112470312A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/60—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for printing on both faces of the printing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8828—Coating with slurry or ink
    • H01M4/8832—Ink jet printing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/40—Printed batteries, e.g. thin film batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M2010/0495—Nanobatteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

公开了用于制造能量存储装置的方法。这样的方法包括在基底的第一侧上提供第一堆叠并且在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上提供第二堆叠。在示例中，第一凹槽和第三凹槽以彼此不同的深度形成在第一堆叠中，并且第二凹槽和第四凹槽以彼此不同的深度形成在第二堆叠中。在其他示例中，第一凹槽形成在第一堆叠中，第二凹槽形成在第二堆叠中，与第一凹槽基本对准，但是具有与第一凹槽不同的深度。

Description

能量存储装置
技术领域
本发明涉及制造能量存储装置的方法、能量存储装置以及用于制造能量存储装置的中间结构。
背景技术
诸如固态薄膜电池的能量存储装置可以通过在基底上形成层的堆叠来生产。层的堆叠通常包括第一电极层、第二电极层以及在第一电极层和第二电极层之间的电解质层。然后可以将堆叠和基底的组合切割成单独的部分以形成单独的电池。
期望提供一种比已知制造方法更简单或更有效的制造能量存储装置的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造能量存储装置的方法，该方法包括：
在基底的第一侧上提供第一堆叠，所述第一堆叠包括第一电极层、第二电极层以及在第一电极层和第二电极层之间的第一电解质层，所述第一电极层比所述第二电极层更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上提供第二堆叠，所述第二堆叠包括第三电极层、第四电极层以及在第三电极层和第四电极层之间的第二电解质层，所述第三电极层比所述第四电极层更靠近基底的第二侧；
在第一堆叠的第一侧中形成第一凹槽，第一堆叠的与第一堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第一侧接触，所述第一凹槽具有第一深度；
在第二堆叠的第一侧中形成第二凹槽，第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第二侧接触，所述第二凹槽具有第二深度；
在第一堆叠的第一侧中形成第三凹槽，所述第三凹槽具有不同于第一深度的第三深度；和
在第二堆叠的第一侧中形成第四凹槽，所述第四凹槽具有不同于第二深度的第四深度。
在第一堆叠的第一侧中形成第一和第三凹槽允许从单个方向处理第一堆叠。类似地，在第二堆叠的第一侧中形成第二凹槽和第四凹槽还允许从单个方向(例如，与处理第一堆叠的方向相反)处理第二堆叠。因此，这有利于在同一基底的相反侧上的镜像处理，该镜像处理可以同时发生或在至少部分重叠的时间间隔内发生。因此，该方法可以比其他方法更有效。例如，从多个方向处理堆叠以在堆叠中形成凹槽的其他情况可能不容易适配诸如在根据本发明的第一方面的方法中的双面处理。在这些其他情况下，基底的第二侧上的堆叠可能会干扰在基底的第一侧中形成凹槽。但是，根据本文示例的方法可以消除这种干扰，简化了双面结构中的凹槽的形成，该双面结构例如包括在同一基底的相反侧上的两个堆叠。因此，这种方法允许以有效的方式形成多堆叠能量存储装置。该方法是可扩展的，并且可以作为高效的连续制造过程(例如，卷对卷过程)的一部分来执行。
此外，通过将第一堆叠和第二堆叠设置在同一基底的相反侧上，与仅在基底的一侧上设置堆叠的示例相比，可以增加活性材料与基底的比率。能量存储制造因此可以具有增加的能量密度。
在示例中，所述第一凹槽与所述第二凹槽基本对准，并且所述第三凹槽与所述第四凹槽基本对准。通过对准第一凹槽和第二凹槽，以及第三凹槽和第四凹槽，可以更有效地形成用于能量存储装置的多堆叠电池。例如，通过沿着与第一和第二凹槽相对应的第一轴线和沿着与第三和第四凹槽对应的第二轴线切割多堆叠结构，可以将通过根据本发明的第一方面的方法形成的多堆叠结构划分为单独的电池或单独的能量存储装置。因此，与第一凹槽和第二凹槽或第三凹槽和第四凹槽彼此不对准的其他情况相比，可以减少切割操作的次数。
在示例中，在不切割基底的情况下形成第一凹槽和第二凹槽，在不切割第一电极层的情况下形成第三凹槽，并且在不切割第三电极层的情况下形成第四凹槽。但是，在其他示例中，在不切割所述第一电极层的情况下形成所述第一凹槽，在不切割所述基底的情况下形成所述第二凹槽，在不切割所述基底的情况下形成所述第三凹槽，并且在不切割第三电极层的情况下形成所述第四凹槽。在这两种情况下，都可以提高方法的效率。例如，在凹槽的形成期间可以去除较少量的材料。因此，与去除大量材料的其他情况相比，可以更快地从而更有效地形成凹槽。
在示例中，第一深度与第二深度基本相同，并且第三深度与第四深度基本相同。在这样的情况下，在随后的处理之后，可以沿着能量存储装置的同一侧暴露同一活性层的不同物质(例如第一或第二电极层的不同物质)。这允许不同堆叠中的同一层的多个物质(例如，多个阳极或多个阴极)并联连接，例如，使用布置在能量存储装置的每一层均暴露于其上的一侧的电连接器。与相同层的多个物质暴露在能量存储装置的不同的各个侧上的其他情况相比，这例如降低了短路的风险。
在其他示例中，第一深度与第四深度基本相同，并且第三深度与第二深度基本相同。通过这种布置，可以在随后的处理之后沿着能量存储装置的同一侧暴露不同的活性层。例如，可以沿着能量存储装置的一侧交替地暴露阳极(例如，其对应于第二电极层的一部分)和阴极(例如，其对应于第一电极层的一部分)。这为能量存储装置与外部电路的连接提供了更大的灵活性。例如，这允许沿着能量存储装置的同一侧的不同活性层串联连接，例如使用布置在能量存储装置的每一层均暴露于其上的一侧的电连接器。例如，如果阳极和阴极沿能量存储装置的该侧交替暴露，则一个堆叠的阳极可以在能量存储装置的那一侧连接到不同堆叠的阴极，以将堆叠串联连接。
在示例中，所述第一凹槽的第一深度、所述第二凹槽的第二深度、所述第三凹槽的第三深度或所述第四凹槽的第四深度中的至少一个基本上垂直于基底的第一侧的平面。通过以这种方式形成第一，第二，第三或第四凹槽，与其中凹槽相对于基底的表面的平面成一定角度的示例相比，可以简化在第一，第二，第三或第四凹槽内的电绝缘材料的后续沉积。例如，凹槽的这种布置可以促进或以其他方式帮助电绝缘材料移动到相应的凹槽中，并改善电绝缘材料与相应凹槽内的暴露表面(例如第一或第二电极层的暴露表面)之间的接触。这可以减少在以这种方式形成的能量存储装置的后续使用期间发生短路的风险。
在示例中，形成第一凹槽和形成第三凹槽使用导向基底的第一侧的第一至少一个激光束，形成第二凹槽和形成第四凹槽使用导向基底的第二侧的第二至少一个激光束。这允许使用激光烧蚀工艺来形成凹槽。激光烧蚀可以快速进行并且相对容易地进行控制，从而可以精确地控制凹槽的深度。
在示例中，该方法包括折叠基底以提供多堆叠布置，所述多堆叠布置包括：
在基底的第一侧的第一部分上的第一堆叠的第一部分；
在基底的第二侧的第一部分上的第二堆叠的第一部分，基底的第二侧的第一部分与基底的第一侧的第一部分相反，第二堆叠的第一部分与第一堆叠的第一部分重叠；
在基底的第一侧的第二部分上的第一堆叠的第二部分，第一堆叠的第二部分与第一堆叠的第一部分和第二堆叠的第一部分重叠；和
在基底的第二侧的第二部分上的第二堆叠的第二部分，基底的第二侧的第二部分与基底的第一侧的第二部分相反，第二堆叠的第二部分与第一堆叠的第一部分、第二堆叠的第一部分和第一堆叠的第二部分重叠。
与其中每单位基底有单个堆叠的其他示例相比，这种多堆叠布置例如具有改进的能量密度。
在示例中，在折叠基底之后，所述第一凹槽在所述第一堆叠的第一部分与所述第一堆叠的第三部分之间，所述第一堆叠的第三部分在基底的第一侧的第三部分上，在与所述第一堆叠的第一部分基本相同的平面中，所述方法包括沿着与第一凹槽基本对准的纵向轴线切割多堆叠布置。因此，切割操作的数量可以小于其他情况，从而提高了方法的效率。
在示例中，能量存储装置是第一能量存储装置，并且切割多堆叠布置将第一能量存储装置的第一前体与第二能量存储装置的第二前体分开。在这样的示例中，所述第一前体包括第一堆叠的第一部分、第二堆叠的第一部分、第一堆叠的第二部分和第二堆叠的第二部分。因此，这允许由单个多堆叠布置形成多个能量存储装置。例如，可以使用连续制造工艺来形成多个能量存储装置。因此，与一次制造单个能量存储装置的其他方法(例如分批处理)相比，能量存储装置的制造效率更高。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于制造能量存储装置的方法，该方法包括：
在基底的第一侧上提供第一堆叠，所述第一堆叠包括第一电极层、第二电极层以及在第一电极层和第二电极层之间的第一电解质层，所述第一电极层比所述第二电极层更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上提供第二堆叠，所述第二堆叠包括第三电极层、第四电极层以及在第三电极层和第四电极层之间的第二电解质层，所述第三电极层比所述第四电极层更靠近基底的第二侧；
在第一堆叠的第一侧中形成第一凹槽，第一堆叠的与第一堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第一侧接触，所述第一凹槽具有第一深度；和
在第二堆叠的第一侧中形成第二凹槽，与第一凹槽基本对准，第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第二侧接触，所述第二凹槽具有不同于第一深度的第二深度。
对于本发明的第一方面，本发明的第二方面有助于形成多堆叠布置，其中第一堆叠布置在基底的第一侧上，第二堆叠布置在基底的第二侧上。这允许第一堆叠和第二堆叠彼此同时被处理，这可以提高第一堆叠和第二堆叠的形成效率。此外，与仅在基底的一侧上设置堆叠的示例相比，可以增加活性材料与基底的比率。能量存储装置因此可以具有增加的能量密度。
此外，在第二凹槽的第二深度不同于第一凹槽的第一深度的情况下，在后续处理之后，第二凹槽内的暴露表面可以包括与第一凹槽内的暴露表面不同的层的表面。例如，可以在第一凹槽内暴露阴极(例如，其对应于第一电极层的一部分)，而可以在第二凹槽内暴露阳极(例如，其对应于第二电极层的一部分)。由于第一凹槽和第二凹槽之间的对准，在这种情况下，阴极和阳极的暴露部分可以沿着能量存储装置的同一侧对准。以这种方式，阴极和阳极可以串联连接，例如使用布置在能量存储装置的每一层均暴露于其上的一侧的电连接器。这样，第一和第二堆叠可以串联连接。
在示例中，在不切割第一电极层的情况下形成第一凹槽，并且在不切割基底的情况下形成第二凹槽。通过去除较少量的材料，这样的示例可以更有效，从而允许更快地形成凹槽。
在示例中，形成第一凹槽使用导向基底的第一侧的第一至少一个激光束，形成第二凹槽使用导向基底的第二侧的第二至少一个激光束。这允许使用激光烧蚀工艺来形成凹槽，其通常快速和精确。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于能量存储装置的多堆叠结构，该多堆叠结构包括：
在基底的第一侧上的第一堆叠，所述第一堆叠包括：
第一电极；
第二电极；和
在第一电极和第二电极之间的第一电解质，第一电极比第二电极更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上的第二堆叠，所述第二堆叠包括：
第三电极；
第四电极；和
在第三电极和第四电极之间的第二电解质，第三电极比第四电极更靠近基底的第二侧；
第一电绝缘体，与第一电极的第一暴露表面和第一电解质的第一暴露表面接触，而不接触第二电极的第一暴露表面的至少一部分；
第二电绝缘体，与第三电极的第一暴露表面和第二电解质的第一暴露表面接触，而不与第四电极的第一暴露表面的至少一部分接触；
第三电绝缘体，与第一电极的第二暴露表面、第一电解质的第二暴露表面和第二电极的第二暴露表面接触；和
第四电绝缘体，与第三电极的第二暴露表面、第二电解质的第二暴露表面和第四电极的第二暴露表面接触。
如参考本发明的第一方面和第二方面所解释的，这种多堆叠结构例如具有较大的活性材料与惰性材料的比率。能量存储装置的活性材料可以包括能量存储装置的化学活性成分，例如电极以及电解质。例如，活性材料可以包括第一和第三电极的材料，例如阴极，以及第二和第四电极的材料，例如阳极。相反，能量存储装置的惰性材料可以包括化学惰性成分，其不参与化学能的存储或传递。惰性材料可以是或包括基底的材料。通过具有较大的活性材料与惰性材料的比率，多堆叠结构的能量密度可以大于具有较小的活性材料与惰性材料的比率的其他结构。
第一、第二、第三和第四电绝缘体例如降低了短路的风险，否则，如果第一和第二电极或第三和第四电极彼此电接触，则可能发生短路。
在示例中，所述第一电绝缘体与所述第二电绝缘体基本对准，并且所述第三电绝缘体与所述第四电绝缘体基本对准。然而，在其他示例中，所述第一电绝缘体与所述第四电绝缘体基本对准，并且所述第三电绝缘体与所述第二电绝缘体基本对准。在任一情况下，可以简化多堆叠布置的进一步处理。例如，由于各个成对的电绝缘体的对准，多堆叠布置可以设置有相对平滑或平坦的表面，该表面可以例如是多堆叠布置的侧面。通过这种布置，与其中多堆叠布置装置的表面非平面的其他示例相比，随后沉积用于将电极的暴露部分连接至外部电路的导电材料可能更直接。
在示例中，所述第一电绝缘体布置在所述第一堆叠的第一侧，所述第二电绝缘体布置在所述第二堆叠的第一侧，所述第三电绝缘体布置在第一堆叠的与第一堆叠的第一侧相反的第二侧，并且所述第四电绝缘体布置在第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第二侧。因此，在第一堆叠的第一侧，第一电绝缘体可以使第一电极的第一暴露表面(也可以在堆叠的第一侧)与第二电极的第一暴露表面绝缘。类似地，在堆叠的第二侧，第二电绝缘体可以使第二电极的第二暴露表面(也可以在堆叠的第二侧)与第一电极的第二暴露表面绝缘。第三和第四电绝缘体可以类似地使第三和第四电极的暴露表面彼此绝缘。这样，可以有效地防止或减少短路。
在替代示例中，所述第一电绝缘体布置在所述第一堆叠的第一侧，所述第四电绝缘体布置在所述第二堆叠的第一侧，所述第三电绝缘体布置在第一堆叠的与第一堆叠的第一侧相反的第二侧，并且所述第二电绝缘体布置在第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第二侧。这样的示例还可以防止或减少短路。
在示例中，至少以下一项：
所述第三电绝缘体与第一电极的第二暴露表面重叠，并且第一电极的第二暴露表面的平面基本上平行于基底的第一侧的平面；或
所述第四电绝缘体与第三电极的第二暴露表面重叠，并且第三电极的第二暴露表面的平面基本上平行于基底的第二侧的平面。
通过这种布置，第一电极的第二暴露表面和第三电极的第二暴露表面可各自形成各自的搁架或壁架，可在其上直接沉积形成第三和第四电绝缘体的电绝缘材料。
在示例中，在垂直于所述基底的第一侧的平面的方向上的所述基底的厚度基本上等于或大于以下中的至少一个：在垂直于基底的第一侧的平面的方向上的第一堆叠的第一厚度或第二堆叠的第二厚度。在这种情况下，可以例如使用根据本发明的第一或第二方面的方法直接地制造多堆叠结构。例如，可以更容易地控制凹槽的深度(其随后可以至少部分地填充有电绝缘材料，例如以形成电绝缘体)。与其中通过从同一基底的不同侧处理同一堆叠来形成凹槽的其他方法相比，使用根据本发明的第一方面或第二方面的方法(其中同一堆叠中的每个凹槽均从基底的同一侧形成)，可以更容易地控制凹槽的深度。这些其他方法可能易于使凹槽深度偏离期望的深度，其中基底的厚度与要在其中形成凹槽的堆叠的厚度基本相同或更大。然而，通过从同一侧形成凹槽，可以减小凹槽深度的这种偏差。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于能量存储装置的多堆叠结构，该多堆叠结构包括：
在基底的第一侧上的第一堆叠，所述第一堆叠包括：
第一电极；
第二电极；和
在第一电极和第二电极之间的第一电解质，第一电极比第二电极更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上的第二堆叠，所述第二堆叠包括：
第三电极；
第四电极；和
在第三电极和第四电极之间的第二电解质，第三电极比第四电极更靠近基底的第二侧；
第一电绝缘体，与第一电极的暴露表面、第一电解质的暴露表面和第二电极的暴露表面接触；和
第二电绝缘体，与第三电极的暴露表面和第二电解质的暴露表面接触，而不与第四电极的暴露表面的至少一部分接触。
如参考本发明的第三方面所解释的，这种多堆叠结构例如具有比单堆叠结构更大的能量密度。
在示例中，第一电绝缘体与第二电绝缘体基本对准。在这样的情况下，例如由于多堆叠布置的更平坦的表面，可以简化多堆叠布置的进一步处理。
在示例中，所述第三电绝缘体与第一电极的暴露表面重叠，并且第一电极的暴露表面的平面基本上平行于基底的第一侧的平面。通过这种布置，第一电极的暴露表面可以形成搁架或壁架，可在其上直接沉积形成第一电绝缘体的电绝缘材料。
在示例中，在垂直于所述基底的第一侧的平面的方向上的所述基底的厚度基本上等于或大于以下中的至少一个：在垂直于基底的第一侧的平面的方向上的第一堆叠的第一厚度或第二堆叠的第二厚度。这样的多堆叠结构可以例如使用根据本发明的第一或第二方面的方法以提高的精度制造。
根据本发明的第五方面，提供了一种设备，包括：第一喷墨材料沉积部件，其布置成在用于能量存储装置的堆叠的第一侧上沉积材料；第二喷墨材料沉积部件，其布置成在堆叠的第二侧上沉积材料，所述第二侧与第一侧相反；和多个辊，其布置成引导堆叠在第一喷墨材料沉积部件和第二喷墨材料沉积部件之间的运动，使得堆叠的第一侧呈现为用于材料从第一喷墨材料沉积部件到堆叠上的自上而下的喷墨材料沉积，并且使得堆叠的第二侧呈现为用于材料从第二喷墨材料沉积部件到堆叠上的自上而下的喷墨材料沉积。
自上而下进行喷墨材料沉积，例如喷墨打印，可以允许将材料准确且有效地沉积到堆叠上。即使在堆叠在基底的两侧上都包括层的情况下，确保堆叠的两侧都呈现为自上而下的打印可以允许将材料准确且有效地沉积到堆叠上。
在示例中，该设备被布置为执行根据第一方面的方法。
其他特征将从下面仅以举例的方式给出的描述中变得显而易见，所述描述是参照附图进行的。
附图说明
图1是根据示例的用于能量存储装置的堆叠的示意图；
图2是根据示例的用于加工图1的堆叠以制造能量存储装置的示例的示意图；
图3a至图3e是示出根据示例的制造能量存储装置的方法的示意图；
图4a至图4f是示出根据另外的示例的制造能量存储装置的方法的示意图；
图5是根据示例的用于制造能量存储装置的中间结构的示意图；
图6是根据另外的示例的用于制造能量存储装置的中间结构的示意图；
图7是示出卷对卷工艺中的中间结构的处理的示例的示意图；
图8是示出卷对卷工艺中的中间结构的处理的另一示例的示意图；
图9是示出根据示例的用于能量存储装置的折叠的中间结构的示意图；
图10是示出图9的折叠的中间结构的切割的示意图；
图11是示出通过切割图9所示的折叠的中间结构而形成的多堆叠结构的示意图，如图10所示；和
图12是示出能量存储装置的前体的一部分的示例的示意图。
具体实施方式
根据示例，参考附图，根据示例的方法，结构和设备的细节将变得显而易见。在本说明书中，出于解释的目的，阐述了某些示例的许多具体细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合该示例描述的特定特征，结构或特性至少包括在一个示例中，但不一定包括在其他示例中。还应当注意，示意性地描述了某些示例，其中某些特征被省略和/或必须被简化，以便于解释和理解示例基础的概念。
图1示出了用于能量存储装置的层的堆叠100。例如，图1的堆叠100可以用作具有固体电解质的薄膜能量存储装置的一部分。
在图1中，堆叠100在基底102上。基底102例如是玻璃或聚合物，并且可以是刚性的或柔性的。基底102通常是平面的。尽管在图1中堆叠100被示为直接接触基底102，但是在其他示例中，在堆叠100与基底102之间可以存在一个或多个另外的层。因此，除非另有说明，否则本文中提及的元件在另一元件“上”应理解为包括直接或间接接触。换句话说，另一个元件上的一个元件可能正在接触另一个元件，或者不与另一个元件接触，而是通常由一个或多个中间元件支撑，但仍然位于另一个元件之上或重叠。
图1的堆叠100包括第一电极层104、电解质层106和第二电极层108。在图1的示例中，第二电极层108比第一电极层104离基底102更远，电解质层106位于第一电极层104和第二电极层108之间。
第一电极层104可以用作正集流层。在这样的示例中，第一电极层104可以形成正电极层(即，可以对应于包括堆叠100的能量存储装置的电池的放电期间的阴极)。第一电极层104可以包括适于通过稳定的化学反应来存储锂离子的材料，例如氧化钴锂、磷酸铁锂或碱金属多硫化物盐。
在替代示例中，可以存在单独的正集流层，其可以位于第一电极层104和基底102之间。在这些示例中，单独的正集流层可以包括镍箔；但是应当理解，可以使用任何合适的金属，例如铝，铜或钢，或包括金属化塑料的金属化材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上的铝。
第二电极层108可以用作负集流层。在这种情况下，第二电极层108可以形成负电极层(其可以对应于包括堆叠100的能量存储装置的电池的放电期间的阳极)。第二电极层108可以包括锂金属、石墨、硅或铟锡氧化物(ITO)。对于第一电极层104，在其他示例中，堆叠100可以包括单独的负集流层，其可以在第二电极层108上，并且第二电极层108在负集流层和基底102之间。在负集流层是单独的层的示例中，负集流层可以包括镍箔。但是，应当理解，任何合适的金属可以用于负集流层，例如铝，铜或钢，或包括金属化塑料的金属化材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上的铝。
第一和第二电极层104、108通常是导电的。因此，由于离子或电子流过第一电极层104和第二电极层108，因此电流可以流过第一电极层104和第二电极层108。
电解质层106可以包括离子导电的任何合适的材料，但是它也是电绝缘体，例如氮氧化锂磷(LiPON)。如上所述，电解质层106例如是固体层，并且可以被称为快速离子导体。固体电解质层可以具有介于液体电解质和晶体固体之间的结构，液体电解质例如缺乏规则结构并且包含可以自由移动的离子。晶体材料例如具有规则结构，其具有原子的有序排列，其可以排列为二维或三维晶格。晶体材料的离子通常不可移动，因此可能无法在整个材料中自由移动。
例如，可以通过在基底102上沉积第一电极层104来制造堆叠100。随后将电解质层106沉积在第一电极层104上，然后将第二电极层108沉积在电解质层106上。堆叠100的每一层可以通过溢流沉积，其提供了产生高度均匀层的简单且有效的方式，尽管其他沉积方法也是可能的。
图1的堆叠100还可以经过处理以制造能量存储装置。在图2中示意性地示出了可以应用于图1的堆叠100的处理示例。
在图2中，堆叠100和基底102一起形成用于制造能量存储装置的中间结构110。在该示例中，中间结构110是柔性的，允许其围绕辊112缠绕，作为卷对卷制造过程(有时被称为轴对轴制造过程)的一部分。可以从辊112逐渐解开中间结构110并对其进行进一步处理。
在图2的示例中，可以使用第一激光器114穿过中间结构110(例如，穿过堆叠100)形成凹槽。第一激光器114布置成将激光束116施加到中间结构110以去除中间结构100的部分，从而形成堆叠100中的凹槽。该过程可以称为激光烧蚀。
在形成凹槽之后，可以使用材料沉积系统118将电绝缘材料沉积在至少一些凹槽中。材料沉积系统118例如用诸如有机悬浮液体材料之类的液体120填充至少一些凹槽。然后可以在凹槽中固化液体120以在凹槽中形成电绝缘塞。电绝缘材料可以被认为是非导电的，因此当受到电场作用时可以传导相对少量的电流。通常，电绝缘材料(有时称为绝缘体)传导的电流小于半导体材料或导电材料。然而，仍然有少量电流在电场的影响下流过电绝缘材料，因为即使绝缘体也可能包括少量载流电流的电荷载流子。在本文的示例中，可以将这样的材料视为电绝缘的，其中该材料足够电绝缘以执行绝缘体的功能。例如，在材料将一个元件与另一个元件充分绝缘以免发生短路的情况下，可以执行此功能。
参照图2，在沉积电绝缘材料之后，沿着至少一些凹槽切割中间结构110以形成用于能量存储装置的单独的电池。在如图2所示的示例中，可以从中间结构110的卷中切割成数百个甚至可能成千上万个电池，从而允许以有效的方式制造多个电池。
在图2中，使用第二激光器122执行切割操作，第二激光器被布置为将激光束124施加到中间结构110。每个切口可以例如穿过绝缘塞的中心，使得塞被分成两部分，每个部分在其已附接到的包括边缘的暴露表面上形成保护性覆盖物。以这种方式切穿整个堆叠形成了第一和第二电极层104、108的暴露表面。
尽管未在图2中示出(仅是示意性的)，但是应当理解，在沉积电绝缘材料之后，中间结构110可以在其自身上折回以形成z形折叠结构，其具有至少十层，可能是数百层，甚至可能是数千层，其中每个绝缘塞对准。然后，由第二激光器122执行的激光切割处理可以用于在单个切割操作中针对对准的塞组中的每个切割z形折叠结构。
在切割电池之后，可以沿着电池的相反侧设置电连接器，使得电池的一侧上的第一电连接器接触第一电极层104(在电池已经从中间结构110的其余部分分离之后，其可以被认为形成第一电极)，但是通过电绝缘材料防止接触其他层。类似地，可以将电池的相反侧上的第二电连接器布置成与第二电极层108接触(在电池已经与中间结构110的其余部分分离之后，可以将其视为形成第二电极)，但是通过绝缘材料防止接触其他层。因此，绝缘材料可以减少第一和第二电极层104、108以及每个电池中的其他层之间发生短路的风险。第一和第二电连接器可以例如是通过溅射施加到堆叠110的边缘(或者到中间结构110的边缘)的金属材料。因此，可以有效地和容易地将电池并联连结。
图3a至图3e(统称为图3)是示出制造能量存储装置的示例方法的特征的示意图。与图1的相应特征相同的图3的特征用相同的附图标记标记。应采用相应的描述。在图3a至3e的每一个中，相同的附图标记用于表示相同的元件。然而，为了清楚起见，在图3a至3e的每一个中并非所有元件都被标记。然而，由于可以将图3a至3e的处理顺序地应用于同一堆叠，因此可以存在在图3a至3e的一个中但未在图3a至3e的另一个中标记的元件。
在图3a之前，根据图3的方法包括在基底102的表面126上提供堆叠100。在该示例中，堆叠100和表面102如图1所示。但是，在其他示例中，可以将根据图3的方法应用于具有与图1所示结构或层不同的其他堆叠。
堆叠100的层(在这种情况下，第一电极层104、电解质层106和第二电极层108)可以顺序地设置。然而，在其他示例中，可以提供部分组装的基底。例如，包括第一电极层、电解质层和第二电极层的堆叠可以在提供基底之前已经被布置在基底上。
在图3a中，第一凹槽128a、第二凹槽128b和第三凹槽128c形成在堆叠100的第一侧130中。第一、第二和第三凹槽128a-128c可以使用附图标记128共同地指代。堆叠100的第一侧130与堆叠100的第二侧相反，该第二侧在基底102的表面126上。因此，堆叠100的第一侧130例如是堆叠100的暴露表面，该暴露表面不与另一部件接触或被另一部件遮盖。在该示例中，堆叠100的第一侧130是堆叠100的上表面，尽管在其他示例中不必如此。
凹槽是例如可以是连续的或不连续的通道、槽或沟槽。在一些示例中，凹槽可以是细长的。凹槽可以部分地延伸穿过堆叠100的层，或者延伸穿过堆叠100的所有层以暴露基底102的一部分。凹槽例如提供了用于随后沉积诸如液体或其他流体的其他材料的通道。
在图3a中，第一凹槽128a具有第一深度d1，第二凹槽128b具有第二深度d2，并且第三凹槽128c具有第三深度d3。第一深度d1与第三深度d3基本相同，而第一深度d1与第二深度d2不同。沿基本垂直于图3a中的基底102的表面126的平面的方向截取凹槽128的每个深度d1，d2，d3。可以认为一个方向基本上垂直于一个平面，其中该方向完全垂直于该平面或近似垂直于该平面，例如在测量公差之内或与垂直方向的夹角偏差在正负5、10或20度之内。在这种情况下，可以认为凹槽128在该方向上延伸或以其他方式伸长。在这些情况下，凹槽128可以另外在不同的方向上伸长，例如在垂直于该方向的方向上伸长(例如，参照图3a进入或离开页面的方向)。例如，从凹槽的口部或开口朝向凹槽的基部延伸的凹槽的中心轴线可以在基本垂直于基底102的表面126的平面的方向上。
然而，在其他示例中，一些或所有凹槽128可以沿着相对于基底102的表面126的平面以与基本垂直的角度不同的角度的轴线延伸。例如，一些或所有凹槽128可具有相对于基底102的表面126的平面成锐角(例如小于90度的角度)的内表面。然而，与诸如图3a的示例相比，这可能使得随后更难以在凹槽128内沉积材料，在图3a中，凹槽128的内表面基本垂直于基底102的表面126的平面。
第一、第二和第三凹槽128a，128b，128c将堆叠100的各个层分成不同的部分。在图3a中，第一凹槽128a将第一电极层108分成第一部分108a和第二部分108b。第一凹槽128a还将电解质层106分隔成第一部分106a和第二部分106b。第二凹槽128b将第一电极层108的第二部分108b与第一电极层108的第三部分108c分开。第二凹槽128b还将电解质层106的第二部分106b与电解质层106的第三部分106c分开。另外，第二凹槽128b将第二电极层104分离成第一部分104a和第二部分104b。在图3a中，第三凹槽128c将第一电极层108的第三部分108c与第一电极层108的第四部分108d分开，并且将电解质层106的第三部分106c与电解质层106的第四部分106d分开。与第二凹槽128b不同，第一凹槽128a和第三凹槽128c都没有将第二电极层104的部分分开。
在图3a中，第一凹槽128a具有第一表面，该第一表面包括第二电极层108的第一暴露表面132a。在该示例中，第二电极层108的第一暴露表面132a是第二电极层108的第一部分108a的表面。然而，第一凹槽128a的第一表面还包括第二电极层108的第二部分108b的暴露表面以及电解质层106的第一和第二部分106a，106b的暴露表面。第一凹槽128a的第一表面另外包括第一电极层104的第一部分104a的暴露表面，在该示例中，该暴露表面是第一电极层104的第一部分104a的上表面。因此，在该示例中，穿过第二电极层108和电解质层106形成第一凹槽128a。因此，第二电极层108和电解质层106的暴露表面形成第一凹槽128a的侧面，而第一电极层104的暴露表面形成第一凹槽128a的基部或底部区域。第一凹槽128a不延伸穿过第一电极层104或基底102。
凹槽的暴露表面例如是在形成凹槽之后未被覆盖或以其他方式与另一层接触的表面。如此，例如，在形成凹槽之后，暴露表面例如未被覆盖、露出或以其他方式显示。暴露表面可以例如对应于凹槽的壁、侧部、侧壁或侧面。因此，暴露表面可以是或包括凹槽内未被覆盖的任何表面。例如，暴露表面可以是或包括凹槽的竖直壁或凹槽的通常向上延伸的内表面，其相对于基底102在向上方向上延伸。在图3a中就是这种情况，其中第一凹槽128a的第一表面(例如，第一凹槽128a的暴露表面)包括第一电极层108的第一和第二部分108a，108b的侧面和电解质层106的第一和第二部分106a，106b的侧面。替代地，暴露表面可以是或包括凹槽的水平壁或凹槽的在通常平行于水平面或基底102的表面126的平面的平面中延伸的壁或其他表面。例如，暴露表面可以是或包括凹槽的水平底部表面，其例如是凹槽的最深表面，其可以最接近基底102。在其他示例中，凹槽可包括一个或多个搁架或壁架部分，其可在通常平行于水平面或基底的平面的平面中延伸。
第二凹槽128b具有第二表面，该第二表面包括第一电极层104的暴露表面134。在此示例中，第一电极层104的暴露表面134是第一电极层104的第一部分104a的表面(在此示例中为第一电极层104的第一部分104a的侧面的表面，它远离基底102的表面126的平面延伸)。然而，第二凹槽128b的第二表面还包括电解质层106的第二和第三部分106b，106c的暴露表面以及第二电极层108的第二和第三部分108b，108c的暴露表面。因此，在该示例中，第二凹槽128b穿过第二电极层108、电解质层106和第一电极层104形成，它们例如形成第二凹槽128b的侧面。尽管图3a中的基底102的表面126对应于第二凹槽128b的基部，但是第二凹槽128b不延伸穿过基底102。第二凹槽128b位于第一凹槽128a和第三凹槽128c之间。
第三凹槽128c具有第三表面，该第三表面包括第二电极层108的第二暴露表面132b。在该示例中，第二电极层108的第二暴露表面132b是第二电极层108的第三部分108c的表面。然而，第三凹槽128c的第三表面还包括电解质层106的第三部分106c的暴露表面以及第二电极层108和电解质层106的第四部分108d，106d的暴露表面。第三凹槽128c的第三表面还包括第一电极层104的第二部分104b的暴露表面，其例如对应于第三凹槽128c的基部。因此，在该示例中，第三凹槽128c穿过第二电极层108和电解质层106形成，它们例如形成第三凹槽128c的侧面。但是第三凹槽128c不延伸穿过第一电极层104和基底102。
由于第一凹槽128a的第一深度d1和第三凹槽128c的第三深度d3不同于第二凹槽128b的第二深度d2，所以第二凹槽128b延伸穿过第一电极层104，而第一凹槽128a和第三凹槽128c的深度不足以延伸穿过第一电极层104。这暴露了第二电极层108在第一凹槽128a和第三凹槽128c内的侧表面(可以认为是第一凹槽128a和第三凹槽128c的内表面或侧壁)。第一电极层104的侧表面在第一凹槽128a和第三凹槽128c内没有暴露。相反，第一电极层104的上表面形成第一凹槽128a和第三凹槽128c的基部。然而，第一电极层104的侧表面在比第一凹槽128a和第三凹槽128c深的第二凹槽128b内暴露。但是，在其他示例中，可以在每个凹槽中暴露相同层的侧表面，而在不同的凹槽中暴露相同层的不同部分的侧表面。然而，在这种情况下，第一凹槽和第三凹槽可具有彼此基本相同的深度，但是与第二凹槽的深度不同。
在图3a中，第一凹槽128a与第二凹槽128b间隔开并且基本平行于第二凹槽128b，第二凹槽128b与第三凹槽128c间隔开并且基本平行于第三凹槽128c。两个凹槽彼此完全平行或在制造公差范围内，或者在小于20度，15度，10度或5度以内的范围内彼此平行时，可以认为两个凹槽基本上彼此平行。换句话说，第一、第二和第三凹槽128在彼此大致相同的方向上延伸。这可以简化第一、第二和第三凹槽128的形成。
在图3a中，凹槽128具有基本恒定的横截面或均匀的横截面。凹槽的横截面例如在垂直于凹槽深度的方向上截取，并且因此可以与凹槽的宽度相对应。在图3a中，凹槽128是圆柱形的。然而，在其他示例中，凹槽可以具有不同的形状。例如，凹槽的横截面可以远离凹槽的基部增大或减小尺寸，或者尺寸可以不均匀。凹槽128中的一些或全部可以具有彼此基本相同的宽度，例如完全相同的宽度或在制造公差内相同的宽度，或者具有小于20％，15％，10％或5％的偏差。制造彼此具有相同宽度而不是不同宽度的凹槽128可能更直接。例如，这可以消除在相邻凹槽的形成之间调整制造设备的需要，否则可能需要形成不同宽度的凹槽。可以在与基底102的表面126的平面平行的方向上截取凹槽的宽度，该方向可以垂直于凹槽的深度。但是，在其他示例中，一个或多个凹槽可具有与另一凹槽不同的宽度和/或形状。
在例如图3a的示例中，在平行于基底102的表面126的平面的方向上第一凹槽128a和第二凹槽128b之间的第一距离D1与在相同方向上第二凹槽128b和第三凹槽128c之间的第二距离D2基本相同。例如，两个距离完全相同、在测量不确定性之内或者在彼此的20％，15％，10％或5％之内相同，则可以认为是基本相同的。通过这种布置，与以不规则间隔形成凹槽128的其他情况相比，可以更直接地制造凹槽128。此外，这可以使得更容易以z形折叠布置将凹槽彼此对准。
可以使用激光烧蚀形成一些或所有凹槽。“激光烧蚀”可以指使用基于激光的工艺从堆叠100去除材料。材料的去除可以包括多个物理过程中的任何一个。例如，材料的去除可以包括(但不限于)熔融，熔融排出，汽化(或升华)，光子分解(单光子)，光子分解(多光子)，机械冲击，热机械冲击，其他基于冲击的处理，表面等离子加工以及通过蒸发(烧蚀)去除。激光烧蚀例如涉及用激光束照射要去除的一个或多个层的表面。例如，这导致一层或多层的一部分被去除。通过激光烧蚀去除的层的量可以通过控制激光束的性质例如激光束的波长或脉冲激光束的脉冲长度来控制。激光烧蚀通常允许以直接和快速的方式控制凹槽的形成。但是，在其他示例中，可以使用替代方法来形成一些或所有凹槽，例如光刻技术。
在使用激光烧蚀的示例中，可以使用导向基底102的第一侧的至少一个激光束来形成凹槽128，其例如对应于其上布置有堆叠100的基底102的表面126。例如，至少一个激光束可以被引导朝向堆叠100的第一侧130。通过将至少一个激光束朝向堆叠100的第一侧130引导，至少一个激光束可因此被导向基底102的第一侧。为了将至少一个激光束导向基底102的第一侧，布置为产生至少一个激光束的激光器本身可以位于基底102的第一侧(例如面对堆叠100的第一侧130)。替代地，尽管至少一个激光束可以位于不同的位置，但是仍然可以使用合适的光学装置将其导向基底102的第一侧。例如，可以使用激光烧蚀系统产生至少一个激光束，该激光烧蚀系统包括激光器和光学元件，例如反射镜或其他反射器，以将由激光器产生的至少一个激光束朝向基底102的第一侧偏转。
如此，可以通过从堆叠100的单侧施加至少一个激光束来形成凹槽128。与从堆叠100的不同的各个侧面施加激光束的情况相比，这可以简化凹槽128的形成。
从图3a可以看出，可以在不切割基底102的情况下形成第一凹槽128a、第二凹槽128b和/或第三凹槽128c。在示例中，与堆叠100相比，基底102可以相对较厚。例如，在垂直于基底102的表面126的平面的方向上的基底102的厚度基本相同于或大于在相同方向上的堆叠100的厚度，其中基本相同例如指厚度完全相同、在制造公差范围内相同或大致相似，例如彼此之间在20％，15％，10％或5％之内。在这种情况下，与切割凹槽穿过基底102到堆叠100中相比，通过从堆叠100的第一侧130切割凹槽而不切割基底102来控制凹槽的深度可能更直接。
在图3a中，在不切割第一电极层108和基底102的情况下形成第一凹槽128a和第三凹槽128c。在不切割基底102的情况下形成第二凹槽128b。与其中去除了附加材料的其他示例相比，这例如提高了凹槽128的形成效率，同时仍产生具有适合于形成能量存储装置的形状或尺寸的凹槽128。
在图3b中，电绝缘材料136沉积在第一、第二和第三凹槽128中(尽管在某些情况下，电绝缘材料可以不沉积在一个或多个凹槽128中)。可以例如使用喷墨材料沉积工艺(诸如喷墨打印工艺)将电绝缘材料136提供为第一液体。这例如涉及例如从喷嘴将电绝缘材料136的液滴喷射或以其他方式推进到凹槽128中。电绝缘材料136可以是墨水，例如介电墨水。合适的介电墨水是DM-INI-7003，可从英国Unit 12Star West,Westmead IndustrialEstate,Westlea,Swindon,SN5 7SW的Dycotec Materials Ltd.获得。通常，电绝缘材料126可以是任何合适的介电材料。介电材料是例如电绝缘体，其可以在施加电场时被极化。这种介电材料通常还具有低导电率。尽管在图3b中，相同的电绝缘材料136沉积在每个凹槽128中，但是应该理解，在其他示例中，可以在一个或多个凹槽128中沉积不同的电绝缘材料。
在第一凹槽128a中沉积电绝缘材料136将第二电极层108的第一暴露表面132a与第一电极层104绝缘。类似地，在第二凹槽128b中沉积电绝缘材料136将第一电极层104的暴露表面134与第二电极层108绝缘。在第三凹槽128c中沉积电绝缘材料136将第二电极层108的第二暴露表面132b与第一电极层104绝缘。这样，可以减小第一电极层104和第二电极层108之间的短路风险。
在第二凹槽128b中提供电绝缘材料136之后，可以去除电绝缘材料136的一部分。这在图3c中示意性地示出。可以使用与用于形成凹槽128的设备或系统相同的设备或系统，或者使用仍然施加与用于形成凹槽128的处理相同的处理的不同的设备或系统，来去除电绝缘材料136的该部分。例如，可以使用激光烧蚀去除电绝缘材料136的该部分。但是，其他方法也是可能的。例如，如技术人员将理解的，可以使用不同的方法来创建凹槽128并去除电绝缘材料136的一部分。
通过去除电绝缘材料136的一部分、第二电极层108的第三暴露表面138被暴露。在图3c中，第二电极层108的第三暴露表面138是第二电极层108的第三部分108b的表面，但是这仅是示例。在图3c的示例中，除了暴露第二电极层108的第二部分108b的表面之外，第二电极层108的第三部分108c的表面也暴露(尽管不必如此)。随后可以沉积导电材料以接触第二电极层108的第三暴露表面138，以将第二电极层108连接到外部电路。
在电绝缘材料136的沉积之后，可以应用切割程序，如图3d所示。在图3d中，沿着与第一凹槽128a对准的第一轴线140a、与第二凹槽128b对准的第二轴线140b和与第三凹槽128c对准的第三轴线140c切割堆叠100和基底126的中间结构。这些轴线统一由附图标记140表示。在该示例中，轴线140每个都与相应凹槽128的中心对准，但是在其他情况下，这样的轴线可以不以此方式对准。如参考图2所指出的，切割操作可以使用激光来执行，但是这仅仅是示例。通过以这种方式切割中间结构，可以将中间结构分离成单独的电池。
如图3d所示，切割中间结构允许形成用于能量存储装置的电池142，如图3e所示。在图3e中，形成了四个电池142a-142e，但是通常可以由堆叠100形成大量的电池。第一电池142a包括第二电极层108的第一部分108a(被认为对应于第二电极)、电解质层106的第一部分106a(可以被认为对应于电解质)、第一电极层104的第一部分104a(可以被认为对应于第一电极)和第一基底102的第一部分102a。第二、第三和第四电池142b，142c，142d包括与第一电池142a相似的层。与第一电池142a的相应部件相似的第二、第三和第四电池142b，142c，142d的部件用相同的附图标记表示，但是分别附有“b”，“c”或“d”，而不是“a”。
在图3e中，第一电绝缘体与第一电极层104的一部分的暴露表面和电解质层106的一部分的暴露表面接触，而不与第二电极层108的一部分的暴露表面的至少一部分接触。第一电绝缘体在图3e中由附图标记144表示，并根据其是否分别与第一、第二、第三或第四电池142a-142d相关联而附加“a”，“b”，“c”或“d”。第二电绝缘体与第二电极层108的一部分的暴露表面和电解质层106的一部分的暴露表面接触，而不与第一电极层104的暴露表面的至少一部分接触。第二电绝缘体在图3e中由附图标记146表示，并根据其是否分别与第一，第二，第三或第四电池142a-142d相关联而附加“a”，“b”，“c”或“d”。
在图3e中，第一电池142a和第四电池142d包括第二电绝缘体146a，146d，但是缺少第一电绝缘体。然而，第一电池142a和第四电池电池142d可以经受进一步的处理以添加第一电绝缘体，其可以类似于第二和第三电池142b，142c的第一电绝缘体144b，144c。
现在将参考第二电池142b来解释第一电绝缘体144b和第二电绝缘体146b的功能。在图3e中，第二电池142b的第一电绝缘体144b接触第一电极层104b的第二部分104b的暴露表面和电解质层106的第二部分106b的暴露表面。因此，第一电绝缘体144b使第一电极层104b的第二部分104b与第二电极层108b的第二部分108b绝缘。第二电池142b的第二电绝缘体146b还将第一电极层104b的第二部分104b与第二电极层108b的第二部分108b绝缘。然而，第二电池142b的第二电绝缘体146b通过使电解质层106的第二部分106b的暴露表面与第二电极层108的第二部分108b的暴露表面接触来实现这一点。
在该示例中，第一电绝缘体144b布置在第二电池142b的第一侧，并且第二电绝缘体146b布置在第二电池142b的与第一侧相反的第二侧。电池的侧面例如对应于电池的堆叠的侧面。可以认为电绝缘体被布置在电池或堆叠的侧面，其中电绝缘体接触电池或堆叠的侧面的暴露表面的至少一部分。例如，电绝缘体可以沿着电池或堆叠的该侧面延伸(尽管不需要)。在例如图3e的示例中，电池或堆叠的第一侧和电池或堆叠的第二侧可各自基本垂直于基底102的表面126的平面。在这种情况下，电池或堆叠的第一侧或第二侧本身不必是平面的，而是可以具有非平面的表面。然而，第一或第二侧可以大体上或近似地垂直于表面126的平面，使得第一或第二侧的中心平面精确地、在制造公差内或在20度，15度，10度或5度内垂直于表面的平面。在这种情况下，第一或第二电绝缘体144b，146b可以大体上延伸远离基底102的表面126。例如，第一或第二电绝缘体144b，146b可以近似竖直地延伸，以覆盖第二电池142b的堆叠的侧面的一部分。
通过这种布置，第二电池142b的第一电极层104的第二部分104b的暴露表面保持未被第二电绝缘体146b覆盖。第二电池142b的第二电极层108的第二部分108b的暴露表面也未被第一电绝缘体144b覆盖。以此方式，第一电极层104和第二电极层108的暴露部分在第二电池142b的相反侧上。这允许通过将导电材料布置在第二电池142b的相反侧上并且与第一电极层104和第二电极层108的暴露部分接触而将第一电极层104和第二电极层108连接到外部电路。因此，这减小第一电极层104和第二电极层108之间发生短路的风险。
图3e的第三电池142c是第二电池142b的镜像。以这种方式，图3c的第二凹槽128b可以填充有电绝缘材料136，该电绝缘材料136在被切割并且分成两个部分之后形成第二和第三电池142b，142c的第一电绝缘体144b，144c。第三电池142c可以类似于第二电池142b连接到外部电路。
类似于图3e的电池142的多个电池可以并联连接以形成多电池能量存储装置。例如，第一电连接器可以用于将多个第一电极层的每一个彼此连接，第二电连接器可以用于将多个第二电极层的每一个彼此连接。因此，第一电连接器和第二电连接器可以提供用于能量存储装置的端子的接触点。例如，第一电连接器和第二电连接器可以分别为能量存储装置的负极端子和正极端子提供接触点。负极端子和正极端子可以跨负载电连接以为负载供电，从而提供多电池能量存储装置。
图4a至图4f(统称为图4)是示出根据另外的示例的制造能量存储装置的方法的示意图。与图3a至3e的相应特征相似的图4的特征用增加100的相同的附图标记标记。应采用相应的描述。在图4a至4f的每一个中，相同的附图标记用于表示相同的元件。然而，为了清楚起见，在图4a至4f的每一个中并非所有元件都被标记。然而，由于可以将图4a至4f的处理顺序地应用于同一堆叠，因此可以存在在图4a至4f的一个中但未在图4a至4f的另一个中标记的元件。
在图4a中，在基底202上提供堆叠200。堆叠200包括第一电极层204、电解质层206和第二电极层208。但是，堆叠200在第二电极层208的顶部还包括另一系列的层。在该示例中，另一系列的层包括两个另一电解质层206'，206”、另一第一电极层204'和另一第二电极层208'。第一另一电解质层206'将另一第一电极层204'与第二电极层208分开。第二另一电解质层206”将另一第二电极层208′与第一电极层204′分开。具有相同附图标记但附有撇号’或双撇号”的图4的元件可以与没有该附接的相应元件相同。应采用相应的描述。
在图4b中，第一、第二和第三前体凹槽148a，148b，148c形成在堆叠200的第一侧。第一、第二和第三前体凹槽148a，148b，148c可以被统称为前体凹槽148。类似于图3，堆叠200的第一侧例如与堆叠200的第二侧相反，该第二侧接触基底202的表面226。前体凹槽是例如形成并随后经受进一步处理(例如加宽或用其他元件部分填充)以形成后续凹槽的凹槽。可以使用与用于形成图3的凹槽128的方法相同或相似的方法来形成前体凹槽。例如，可以使用激光烧蚀或诸如光刻的替代工艺来形成前体凹槽。
图4b的前体凹槽148形成为彼此具有基本相同的深度。这可以简化前体凹槽148的形成。然而，在其他示例中，一个或多个前体凹槽可以形成为具有与其他前体凹槽不同的深度。在图4c中，每个前体凹槽148形成为穿过另一第二电极层208'、第二另一电解质206”、另一第一电极层204'、第一另一电解质层206'、第二电极层208、电解质层206和第一电极层204。然而，在其他示例中，前体凹槽148可以形成为穿过与此不同的层。此外，在某些情况下，堆叠200可以包括与图4的堆叠200不同的层。例如，可以省略第二电极层208与另一第一电极层206'之间的第一另一电解质层206'。相反，不同的层(诸如绝缘层)可以将第二电极层208与另一第一电极层206'分开。
在诸如图4b的示例中，前体凹槽148的横截面可具有阶梯形状，其中前体凹槽的宽度朝向前体凹槽的口部(例如，在远离基底202的方向上)增加。如图4d所示，这允许露出或以其他方式暴露特定层，例如用于随后连接至导电材料。然而，图4b的前体凹槽148的形状仅是示例。在其他示例中，前体凹槽148可具有不同的形状和/或尺寸。例如，类似于图3a的凹槽128，一些或所有的前体凹槽148可替代地具有恒定的横截面。
图4c示出了在前体凹槽148中提供电绝缘材料236。可以如参考图3b所描述的那样提供电绝缘材料236。
在提供电绝缘材料236之后，可以提供类似于图3的凹槽128的凹槽228。这在图4d中示意性地示出，其示出了第一凹槽228a和第二凹槽228b的形成(但是应当理解，第三凹槽可以类似于第一凹槽228a的形成而形成)。
在图4d中，第一凹槽228a穿过第一前体凹槽148a中的电绝缘材料236形成。第二凹槽228b穿过第二前体凹槽148b中的电绝缘材料形成。尽管未在图4d中示出，但是应当理解，可以以与形成第一凹槽228a类似的方式穿过第三前体凹槽148c中的电绝缘材料236形成第三凹槽。
可以以与去除电绝缘材料136以形成图3的第一和第二凹槽128a，128b相似的方式去除电绝缘材料236以形成图4d的第一和第二凹槽228a，228b的。例如，第一凹槽228a和第二凹槽228b可以通过激光烧蚀电绝缘材料236的一部分或通过使用不同的技术来去除电绝缘材料236的一部分而形成。
可以通过首先去除第一前体凹槽148a的第一区域R1中的电绝缘材料236的第一部分来形成第一凹槽228a。在去除电绝缘材料236的第一部分之后，可以将电绝缘材料分离成第一电绝缘体244a，244b，其与电解质层206a，206b的第一和第二部分的表面以及第一电极层204a，204b的第一和第二部分的表面接触。这样，第一电绝缘体244a，244b使第一和第二电极层204、208彼此电绝缘。
随后，可以通过去除第一前体凹槽148a的第二区域R2中的电绝缘材料236的第二部分来加宽第一凹槽228a。第二区域R2例如在与基底202的表面226的平面平行的方向上比第一区域R1宽。
在图4d的示例中，第二区域R2足够宽，以使得第二区域R2中的电绝缘材料236的第二部分的去除会在第一凹槽228a内暴露第二电极层208的第一和第二部分208a，208b的表面。以此方式，第一凹槽228a的第一表面包括第二电极层208的第一暴露表面，在这种情况下，其是第二电极层208的第一部分208a的暴露表面。
这样，第一凹槽228a的加宽使得第二电绝缘体246a，246b分别在第一凹槽228a内与第一另一电解质层206的第一和第二部分206a'，206b'的表面接触。第二电绝缘体246a，246b也分别在第一凹槽228a内接触另一第一电极层204的第一和第二部分204a'204b'的表面。第二电绝缘体246a，246b也在第一凹槽228a内分别保持与第二另一电解质层206”的第一和第二部分206a”，206b”的表面接触。这将另一第一电极层204'的第一和第二部分204a'，204b'与第二电极层208的第一和第二部分208a，208b电绝缘。以此方式，另一第一电极层204的第一和第二部分204a'，204b'的表面(例如与另一第一电极层204的面向第一凹槽228a的侧部或侧面相对应)与第一凹槽228a通过电绝缘材料236绝缘。类似地，另一第二电极层208的第一和第二部分208a'，208b'的表面(例如与另一第一电极层204的面对第一凹槽228a的侧面或侧部相对应)与第一凹槽228a通过电绝缘材料236绝缘。另一第二电极层208的第一部分208a'的该表面可以被称为另一第二电极层208的第一暴露表面，因为其随后可以被暴露。
在去除电绝缘材料236的第二部分之后，在第一前体凹槽148a的第三区域R3中去除电绝缘材料236的第三部分。第三区域R3例如在与基底202的表面226的平面平行的方向上比第一和第二区域R1，R2宽。通过去除电绝缘材料236的第三部分，在第一凹槽228a内暴露另一第二电极层208'的第一和第二部分208a'，208b'的表面。例如，这暴露了另一第二电极层208的第一暴露表面。这允许另一第二电极层208'例如通过沉积成与另一第二电极层208'的第一暴露表面接触的导电材料连接到外部电路。
从图4d中可以看出，在加宽第一凹槽228a之后，第一凹槽228a的第一部分(例如，在第一电极层204的第一和第二部分204a，204b之间)比第一凹槽228a的第二部分(例如在另一第一电极层204'的第一和第二部分204a'，204b'之间)窄。第一凹槽228a的第一部分例如比第一凹槽228a的第二部分更靠近基底202。因此，第一凹槽228a的横截面可例如远离基底202(或朝向第一凹槽228a的口部)加宽。这可以促进堆叠200的进一步处理，例如沉积诸如导电材料的其他部件。然而，图4d的第一凹槽148的形状仅是示例。
可将与第一凹槽228a相似的处理应用于第二凹槽228b。然而，如图4d所示，在第二凹槽228b的第一次加宽期间去除的电绝缘材料236的第一部分可以大于在第一凹槽228a的第一次加宽期间去除的电绝缘材料236的第一部分。以此方式，可以通过去除电绝缘材料236的第一部分，在第二凹槽228b内形成第一电极层204的第二部分204b和第三部分204c的暴露表面。例如，第二凹槽228b的形成可包括穿过第二前体凹槽148b中的电绝缘材料236形成第二凹槽228b，以形成具有第二表面的第二凹槽228b，该第二表面包括第一电极层204的暴露表面(例如，第一电极层204的第二部分204b的暴露表面)。相反，在形成第二凹槽228b期间，第二电极层208的第二和第三部分208b，208c的面或侧部可以保持被电绝缘材料236覆盖或以其他方式绝缘。类似地，另一第一电极层204a'的第二和第三部分204a'，204b'的面或侧部可以通过电绝缘材料236保持绝缘。以这种方式，被称为另一第一电极层204a'的暴露表面(诸如另一第一电极层204a'的第二部分204a'的表面)可以通过电绝缘材料236保持与第二凹槽228b绝缘。然而，第二凹槽228b的第二次加宽，例如通过去除电绝缘材料236的第二部分，可在第二凹槽228b内露出另一第一电极层204'的第二和第三部分204b'，204c'的暴露表面。这样，第二凹槽228b的第二表面可以包括另一第一电极层204a'的暴露表面。另一第二电极层208的第二和第三部分208b’，208c’的面或侧部可以保持被电绝缘材料236覆盖或以其他方式绝缘。
可以以与穿过第一前体凹槽228a形成第一凹槽228a相似的方式，穿过第三前体凹槽228c形成第三凹槽。因此，在诸如图4的堆叠200的堆叠200中形成第一、第二和第三凹槽之后，第一凹槽228a的第一表面可以包括另一第二电极层208'的第一暴露表面以及第二电极层208的第一暴露表面。类似地，第二凹槽228b的第二表面可以包括另一第一电极层204'的暴露表面以及第一电极层204的暴露表面。第三凹槽的第三表面可以包括另一第二电极层208'的第二暴露表面以及第二电极层208的暴露表面。
在堆叠200中形成第一、第二和第三凹槽之后，可以如图4e所示切割堆叠200基底202的中间结构。图4e中的中间结构的切割类似于图3d中的切割。例如，可以沿着分别与第一凹槽228a和第二凹槽228b对准的第一轴线240a和第二轴线240b(统一由附图标记240表示)切割中间结构。中间结构也可以沿着与第三凹槽对准的第三轴线切割。
中间结构的切割形成图4f的三个电池242a-242c，统一用附图标记242表示。电池242可类似于图3e的电池142的连接而连接在一起以形成多电池能量存储装置。
图5是根据示例的用于能量存储装置的中间结构的示意图。与图3的相应特征相似的图5的特征用增加200的相同的附图标记标记。应采用相应的描述。
图5的中间结构150包括在基底302的第一表面326上的第一堆叠300。中间结构150还包括在基底302的与第一表面326相反的第二表面326'上的第二堆叠300'。第一堆叠300与图3的堆叠100相同。第二堆叠300'与第一堆叠300相同。然而，第二堆叠300'布置在基底302的与第一堆叠300相反的一侧。为了便于参考，第二堆叠300'的第一电极层304a'可以被称为第三电极层。类似地，第二堆叠300'的第二电极层308'可以被称为第四电极层。
第一堆叠300和第二堆叠300'可各自如图3所示地制造，以在第一堆叠300和第二堆叠300'中形成凹槽152、152'。第一堆叠300和第二堆叠300'的凹槽152、152'可以类似于参照图3描述的凹槽128。然而，第二堆叠300'中的凹槽152'可以从与第一堆叠300中的凹槽152相反的方向形成。例如，可以将第一堆叠300设置在基底302的第一表面326上，该第一表面可以被认为与基底302的第一侧相对应。然后可以在第一堆叠300中形成凹槽152。以类似的方式，第二堆叠300'可以设置在基底302'的第二表面326'上，其可以被认为对应于基底302的第二侧。然后可以在第二堆叠300'中形成凹槽152'。
第一堆叠300和第二堆叠300’中的凹槽152、152'可以使用激光烧蚀(如参考图3所描述的)或用于去除材料的另一技术形成。在使用激光烧蚀形成凹槽152、152'的情况下，可以使用朝向基底302的第一侧(例如朝向第一表面326)引导的第一至少一个激光束形成第一和第三凹槽152a，152b。在这种情况下，可以使用导向基底302的与第一侧面相反的第二侧面(例如导向第二表面326')的第二至少一个激光束形成第二凹槽152a'和第四凹槽152b'。第五和第六凹槽152c，152c'也可以分别使用第一和第二至少一个激光束形成。
可以分别使用单独的激光烧蚀系统产生第一和第二至少一个激光束。例如，第一至少一个激光束可以由布置在基底302的第一侧的第一激光烧蚀系统产生。相反，第二至少一个激光束可以由布置在基底302的第二侧的第二激光烧蚀系统产生。这可能比其他布置更直接，因为这可以消除对复杂光学设备的需要，以将第一和第二至少一个激光束分别引导到基底302的第一和第二侧上的期望位置。第一和第二激光烧蚀系统可以彼此相同或不同。
但是，在其他示例中，可以使用相同的激光烧蚀系统来产生第一和第二至少一个激光束。例如，可以将激光烧蚀系统布置成产生激光脉冲并将一些激光脉冲引向基底302的第一侧，而将另一些引向基底302的第二侧。例如，可以使用例如包括分束器，或反射镜或其他反射器的光学装置来选择性地将激光束的一部分朝向第一侧或第二侧偏转。以这种方式，可以使用单个激光烧蚀装置来产生第一和第二至少一个激光束。
在图5中，中间结构包括第一凹槽152a、第二凹槽152a'、第三凹槽152b和第四凹槽152b'。第一凹槽152a和第三凹槽152b穿过第一堆叠300形成，并且可以类似于图3的第一凹槽128a和第二凹槽128b。第二凹槽152a'和第四凹槽152b'穿过第二堆叠300'形成，并且也可以类似于图3的第一凹槽128a和第二凹槽128b(但穿过第二堆叠300'而不是第一堆叠300形成)。在该示例中，中间结构还包括在第一堆叠300中的第五凹槽152c和在第二堆叠300'中的第六凹槽152c'，但是在其他示例中可以省略第五和第六凹槽。在图5中，第三凹槽152b在第一堆叠300中的第一和第五凹槽152a，152c之间，并且第四凹槽152b′在第二堆叠300′中的第二和第六凹槽152a′，152c′之间，但是这仅仅是示例。
在诸如图5的示例中，第一凹槽152a的第一深度不同于第三凹槽152b的第三深度(其中这些深度中的每一个都可以在与图3的凹槽128的深度d1，d2，d3相同的方向上获得)。类似地，第二凹槽152a'的第二深度可以不同于第四凹槽152b'的第四深度。因此，这使得在随后的处理(参照图11进一步描述)之后，不同层的表面暴露在第一堆叠300和第二堆叠300'的相反侧上。在图5中，第五凹槽152c的第五深度与第一凹槽152a的第一深度基本相同，第六凹槽152c'的第六深度与第二凹槽152a'的第二深度基本相同。但是，不必如此。
在图5的示例中，第一凹槽152a与第二凹槽152a'基本对准，并且第三凹槽152b与第四凹槽152b'基本对准。在图5中，第五凹槽152c也与第六凹槽152c'基本对准，但是不必如此。当两个凹槽沿着共同的轴线延伸或定位时，或者其中一个凹槽至少大致与另一个凹槽重叠时，可以认为这两个凹槽彼此基本对准。例如，这种凹槽的横截面可以彼此成一直线。这样的示例在图5中示出，其中第一凹槽152a和第二凹槽152a'各自在竖直方向上是细长的，并且一个在另一个的顶部上堆叠(尽管被基底302和第一和第二堆叠300、300'的第一电极层304a，304a'隔开)，使得第一凹槽152a与第二凹槽152a'重叠。
在图5中，第一堆叠300和第二堆叠300'彼此相同，并且彼此对准，但是在基底302的相反侧上。因此，第一堆叠300的第一、第三和第五凹槽152a，152b，152c的第一、第三和第五深度与第二堆叠300'的第二、第四和第六凹槽152a'，152b'，152c'的第二、第四和第六深度基本相同。然而，在其他情况下，第一堆叠300的一个或多个凹槽152可具有与第二堆叠300'的一个或多个凹槽152'不同的深度。例如，彼此对准但是在不同的相应堆叠中的凹槽可以具有彼此不同的深度。例如，第一深度可以与第四深度基本相同，并且第三深度可以与第二深度基本相同。例如，在第一凹槽和第二凹槽基本上彼此对准并且第三凹槽和第四凹槽基本上彼此对准的情况下，或者在第一堆叠的凹槽和第二堆叠的凹槽之间的对准不同于图5所示的其他示例中可以是这种情况。
图6示出了用于制造能量存储装置的中间结构450的另一示意。与图5的相应特征相似的图6的特征用以“4”而不是“1”或“3”开头的相同的附图标记标记。
图6的中间结构450类似于图5的中间结构。图6的第一堆叠400与图5的第一堆叠300相同，并且还布置在基底402的第一表面426上。然而，布置在基底402的第二表面426'上的图6的第二堆叠400'不同于图5的第二堆叠300'。
特别地，图5的第二堆叠300'是图5的第一堆叠300的镜像。因此，第一堆叠300的第一、第三和第五凹槽152a，152b，152c的第一、第三和第五深度分别与第二堆叠300'的第二、第四和第六凹槽152a'，152b'，152c'的第二、第四和第六深度基本相同。相反，图6的第一堆叠400的第一凹槽452a的第一深度不同于第二堆叠400'的第二凹槽452a'的第二深度。第一凹槽452a与第二凹槽452a'基本上对准，但是在基底402的相反侧上。
在图6的示例中，第一堆叠400的第三和第五凹槽452b，452c也与第二堆叠400的第四和第六凹槽452b'，452c'对准。在这种情况下，第一堆叠400的第三和第五凹槽452b，452c的第三和第五深度分别与第二和第六凹槽452b'，452c'的第四和第六深度不同。但是，不必如此。实际上，其他示例可以包括多个对准的凹槽对(每对凹槽包括第一堆叠中的凹槽和第二堆叠中的与第一堆叠中的凹槽对准的凹槽)。在这种情况下，一些凹槽对可以具有彼此基本相同的深度。其他对可以包括深度彼此不同的两个凹槽。
图6的第二、第四和第六凹槽452a'，452b'，452c'可以类似于图5的第二、第四和第六凹槽152a'，152b'，152c'的形成而形成，但是具有不同的深度。例如，可以在不切割第一堆叠400的第一电极层404和基底402而形成图6的第一凹槽452a，使得穿过第二电极层408和电解质层406形成第一凹槽452a，而不延伸到第一堆叠400的第一电极层404中。相反，可以在不切割基底402的情况下形成图6的第二凹槽452a'。然而，第二凹槽452a'可以穿过第二堆叠400'的第二电极层408'、电解质层406'和第一电极层404'形成。以这种方式，第二凹槽452a’可以将第二堆叠400’的第一电极层404’分离成第一部分404a’和第二部分404b’。在这种情况下，第二凹槽452a'还将电解质层406'的第一部分406a'与电解质层406'的第二部分406b'分开，并且将第二电极层408'的第一部分408a'与第二堆叠400'中的第二电极层408'的第二部分408b'分开。
类似地，图6的第三凹槽452b可以穿过第一堆叠400的第二电极层408、电解质层406和第一电极层404形成(例如不切割基底402)。然而，可以穿过第二堆叠400'的第二电极层408'和电解质层406'形成图6的第四凹槽452b'，而无需切割第二堆叠400'的第一电极层404'和基底402。以此方式，第四凹槽452b'将电解质层406'的第二部分406b'与第二堆叠400'中的电解质层406'的第三部分406c'分开。第四凹槽452b'还将第二电极层408'的第二部分408b'与第二堆叠400'中的第二电极层408c'的第三部分408c'分开。
在图6中，在不切割第一堆叠400的第一电极层404和基底402的情况下，第五凹槽452c形成为穿过第一堆叠400的第二电极层408和电解质层406。第六凹槽452c'穿过第二堆叠400'的第二电极层408'、电解质层406'和第一电极层404'形成。第六凹槽452c’因此将第一电极层404'的第二部分404b'与第二堆叠400'中的第一电极层404'的第三部分404c'分开。第六凹槽452c'还将电解质层406'的第三部分406c'与电解质层406'的第四部分406d'分开，并且将第二电极层408'的第三部分408c'与第二堆叠400'中的第二电极层408'的第四部分408d'分开。
在形成如图5或图6所示的中间结构之后，可以对中间结构进行进一步处理(如参考图2所指出的)。在一些示例中，中间结构的进一步处理可以包括在折叠中间结构之前将中间结构切割成一个或多个带。
例如，现在具体地参考图7，示意性地示出了在卷对卷类型的过程中对图5的中间结构150进一步处理的示例。如图7所示，中间结构150由卷轴154提供，以便在第一方向156上行进。中间结构150中的第一堆叠300中的凹槽152在图7中可见。然而，如图5所示，中间结构150还包括第二堆叠300'中的凹槽152'。在图7中以平面图示出了中间结构150。因此，第二堆叠300'(在第一堆叠300下方)在图7中被遮盖。图7的中间结构150还包括配准特征158。配准特征例如不同于堆叠的凹槽。例如，配准特征可以是堆叠中的凹部，其例如仅部分地延伸穿过堆叠的上层(而不是延伸穿过堆叠的至少一层)。在这种情况下，配准特征可以具有与堆叠中的凹槽不同的尺寸或形状。配准特征通常指示堆叠(或包括堆叠的中间结构)将在其处或朝向其折叠的折叠点。折叠中间结构可以允许将中间结构有效地分割成电池组电池。配准特征可以通过激光烧蚀或其他方法形成。例如，配准特征可以通过在堆叠上沉积材料，例如打印材料来形成。作为另一示例，配准特征可以通过在堆叠中划线或形成一些其他标记(例如，不必使用激光烧蚀)来形成。在图7所示的示例中，凹槽152和配准特征158(在此示例中为与凹槽152平行的凹部的形式)在垂直于第一行进方向156的方向上是细长的。但是，在其他示例中，其他配准特征也是可能的。此外，在某些情况下，可以省略配准特征。
如图7中示意性地示出的，中间结构150可以被切成多个带160(在图7中仅示出一个)。例如，可以通过沿着平行于第一行进方向156的方向激光切割中间结构150来形成带160。每个带156在垂直于凹槽152的长度的方向上是细长的。然后，每个带156可以在配准特征158处或朝向配准特征158折叠(例如，在折叠过程中和/或通过如上所述的折叠机折叠)以产生折叠的中间结构162。通过形成配准特征158，可以有效且可靠地识别出折叠带156的折叠点。例如，中间结构150可以由折叠机处理，并且配准特征158可以提供一种手段，通过该手段折叠机可以有效地配准(即，识别和/或对准)中间结构150要折叠的点，例如，无需计算每个折叠之间的凹槽数量。
应当理解，尽管在图7中仅示出了一个折叠，但是在其他示例中，可以存在许多折叠，使得折叠的中间结构162包括许多堆叠，例如数十个或数百个堆叠。
作为另一示例，现在参考图8，示意性地示出了中间结构150的进一步处理的另一示例。如图8所示，中间结构150由卷轴164提供，以便在第二方向166上行进。中间结构150例如与从图7的卷轴154提供的中间结构150相同。然而，凹槽152和配准特征158(在此示例中为与凹槽152平行的凹部的形式)在平行于第二行进方向166的方向上是细长的。以该取向形成凹槽152和/或配准特征158可以允许由此产生的激光源和/或烧蚀光束由静态的激光系统提供，中间结构150可以相对于该静态激光系统移动，例如，以基本上连续的过程形成凹槽152和/或配准特征158，其可以是有效的。类似地，第二堆叠300'的凹槽152'(在图8中不可见)可以与第一堆叠300的凹槽152重叠。第二堆叠300'的凹槽152'还可在平行于第二行进方向166的方向上是细长的。因此，用于形成第二堆叠300'中的凹槽152'的激光源或烧蚀束也可以相对于中间结构150是静止的。如参考图5所描述的，可以使用单独的或组合的激光系统来分别在第一堆叠300和第二堆叠300'中形成凹槽152、152'。
如图8中示意性地示出的，中间结构150可以被切成多个带168(在图8中仅示出一个)。例如，可以通过沿着垂直于第二行进方向166的方向激光切割中间结构150来形成带168。再次，每个带168在垂直于第一堆叠300中的凹槽152的长度的方向上是细长的。然后，每个带168可以在配准特征158处或朝向配准特征158折叠(例如，在折叠过程中和/或通过折叠机折叠)以产生折叠的中间结构170。应当理解，尽管在图8中仅示出了一个折叠，但是在其他示例中，可以存在许多折叠，使得折叠的中间结构170包括许多堆叠，例如数十个或数百个堆叠。
将理解的是，在一些示例中，图7的折叠的中间结构162可以与图8的折叠的中间结构170基本相同(例如，不可区分)。然而，根据图8，基本上平行于第二行进方向166的中间结构150的切割可以允许对所生产的每个带168进行平行处理，并且因此可以允许有效的生产过程。
可以提供布置成切割中间结构150以形成带160、168的切割设备(未示出)。切割设备可以形成用于在第一堆叠300和第二堆叠300'中形成凹槽152、152'的设备和/或折叠机的一部分，或者可以是单独的设备。例如，切割设备可以包括激光切割器，该激光切割器被布置为将中间结构150切割成带160、168。折叠机(未示出)可以包括用于识别或辨别配准特征158的装置。例如，识别装置可以包括布置为识别与第一堆叠300的凹槽152不同的中间结构150的配准特征158的照相机或其他传感器。布置为在或朝着所识别的配准标记折叠中间结构150的折叠机可以允许折叠机可靠且有效地折叠中间结构150，例如，而不必计算每个折叠之间的凹槽的数量。然而，这仅是示例，并且在其他示例中可以使用其他折叠机。
图9是示出根据示例的用于能量存储装置的折叠的中间结构172的示意图。图9的折叠的中间结构172是通过折叠基底302而获得的，该基底与图5的基底302相同。第一、第二、第三、第四、第五和第六堆叠300、300'，300”，300”'，300””，300””’被布置在图9的基底302上。第一堆叠300和第二堆叠300'与图5的第一堆叠300和第二堆叠300'相同。应采用相应的描述。实际上，图9的每个堆叠300-300””’与其他每个堆叠相同，并且仅相对于基底302的位置不同。因此，第二堆叠300'的与第一堆叠300的相应特征相同的特征由相同的附图标记加上撇号'来标记。第三堆叠300”的与第一堆叠300的相应特征相同的特征由相同的附图标记加上两个撇号”来标记。第四堆叠300”’的与第一堆叠300的相应特征相同的特征由相同的附图标记加上三个撇号”’来标记。第五堆叠300””的与第一堆叠300的相应特征相同的特征由相同的附图标记加上四个撇号””来标记。第六堆叠300””’的与第一堆叠300的相应特征相同的特征由相同的附图标记加上五个撇号””’来标记。
第一、第四和第五堆叠300、300”’，300””布置在基底302的第一表面326上。第二、第三和第六堆叠300'，300”，300””’布置在基底302的与第一表面326相反的第二表面326'上。
因此，折叠的中间结构172可以与图7和8的折叠的中间结构162、170相似或相同。如图7和图8所示，可以在将中间结构150切割成带160、168之后获得图9的折叠的中间结构172(尽管不是必须的)。例如，可以通过多次折叠中间结构150来获得折叠的中间结构172，例如如图7和8所示。
在图9的示例中，折叠的中间结构172以z形折叠的方式折叠。换句话说，第二堆叠300'被折叠在第一堆叠300下方。第三堆叠300”折叠在第二堆叠300’下方。第四堆叠300”’折叠在第三堆叠300”下方。第五堆叠300””折叠在第四堆叠300”’下方。第六堆叠300””’折叠在第五堆叠300””下方。通过这种布置，由堆叠300-300””’的每个的层限定的平面基本上彼此平行。然而，由于基底302的折叠，第二堆叠300'与第一堆叠300相比被倒置。类似地，第四堆叠300”'与第三堆叠300””相比被倒置，第六堆叠300””’与第五堆叠300””相比被倒置。第一，第三和第五堆叠300、300”，300””以彼此相同的方向布置，但是布置在例如彼此基本平行的不同的相应平面中。两个平面彼此完全平行或在制造公差范围内，或者在小于20度，15度，10度或5度以内的范围内彼此平行时，可以认为两个平面基本上彼此平行。
每个折叠之间的距离基本相同，例如完全相同，在制造公差内相同，或者具有小于20％，15％，10％或5％的偏差。例如，折叠点可以沿着包括堆叠300-300””’的中间结构的长度，例如沿着带160、168的长度等距间隔。以这种方式，堆叠300-300””’中的每一个可以具有彼此相同的宽度，使得堆叠300-300””’彼此配准或对准。
折叠的中间结构172可随后如图10所示被分段。从图10中可以看出，每个堆叠300-300””’彼此对准，例如使得堆叠之一(在图10中每个填充有绝缘材料336)中的凹槽与具有相邻堆叠的相应凹槽对准(例如，在图10的意义上垂直对准)。对应于第一堆叠300的第一凹槽152a的第一轴线174a与第一堆叠300的第一凹槽152a的中心对准，并且参照图10在垂直方向上延伸。类似地，图10的第二轴线174b对应于第一堆叠300的第三凹槽152b的中心轴线，图10的第三轴线174c对应于第一堆叠300的第五凹槽152c的中心轴线。
例如，在折叠基底302之后，第一堆叠300的第一凹槽152a在基底302的第一表面326的第一部分上的第一堆叠300的第一部分175a与在与第一堆叠300的第一部分基本相同的平面上的基底302的第一侧的第三部分上的第一堆叠的第三部分175b之间。第一堆叠300的第一部分175a包括第一堆叠300的第一电极层308a和电解质层306a的第一部分。第一堆叠300的第一部分175a还包括第一堆叠300的第一电极层304的第一部分304a的第一子部分304aa。第一子部分304aa例如是第一电极层304的第一部分304a的在图10中在第一轴线174a的左侧的部段。在图10中，第一堆叠300的第三部分175b包括第二电极层308b和电解质层306b的第二部分，以及第一堆叠300的第一电极层304的第一部分304的第二子部分304ab。
第二凹槽152b将第一堆叠300的第三部分175b与第一堆叠300的第四部分175c分开，其包括第一堆叠300的第二电极层308c和电解质层306c的第三部分。第一堆叠300的第四部分175c还包括第一堆叠300的第一电极层304的第二部分304b的第一子部分304ba。
类似地，第三凹槽152c将第一堆叠300的第四部分175c与第一堆叠300的第五部分175d分开，其包括第一堆叠300的第二电极层308d和电解质层306d的第四部分。第一堆叠300的第五部分175d还包括第一堆叠300的第一电极层304的第二部分304b的第一子部分304ba。
在图10中，沿第一轴线174a切割折叠的中间结构172，第一轴线174a可以被认为是与第一凹槽152a基本对准的纵向轴线。切割折叠的中间结构172所沿的轴线可以延伸穿过整个折叠的中间结构172，从而将折叠的中间结构分成多个多堆叠结构。多堆叠结构中的每一个可以被认为对应于相应的能量存储装置的前体。例如，沿着第一轴线174a切割折叠的中间结构172可以将到第一能量存储装置的第一前体176a与到第二能量存储装置的第二前体176b分离。在图10中，第一前体176a包括彼此基本对准的每个堆叠300-300””’的一部分。第一前体176a包括第一堆叠300的第一部分175a，以及每个其他堆叠300'-300””’的一部分，其与第一堆叠300的第一部分175a重叠。
在图10的示例中，可以看到折叠的中间结构172包括在基底302的第二表面326'的第一部分上的第二堆叠300'的第一部分。第二表面326'的第一部分例如与布置有第一堆叠300的第一部分175a的第一表面326的第一部分相反。因此，在这种情况下，第一堆叠300的第一部分175a与第二堆叠300'的第一部分相反。因此，第二堆叠300'的第一部分可以被第一堆叠300的第一部分175a重叠。在图10中，第二堆叠300’的第一部分包括第二堆叠300’的第二电极层308a’和电解质层306a’的第一部分。第二堆叠300’的第一部分还包括第二堆叠300的第一电极层304’的第一部分304a’的第一子部分304aa’。第一子部分304aa’例如是第一电极层304’的第一部分304a’的在图10中在第一轴线174a的左侧的部段。
在图10的示例中，折叠的中间结构172还包括在基底302的第一表面326的第二部分上的第一堆叠300的第二部分。第一堆叠300的第二部分被第一堆叠300的第一部分175a和第二堆叠300'的第一部分重叠。在图10中，第一堆叠300的第二部分可以被认为对应于第四堆叠300”'的一部分。第一堆叠300的第二部分因此可以被认为包括第四堆叠300”’的第二电极层308a”’和电解质层306a”’的第一部分。第一堆叠300的第二部分还可以被认为包括第四堆叠300”’的第一电极层304”’的第一部分304a”’的第一子部分304aa”’。
图10的折叠的中间结构172还包括在基底302的第二表面326’的第二部分上的第二堆叠300’的第二部分。第二堆叠300'的第二部分被第一堆叠300的第一部分175a，第二堆叠300'的第一部分和第一堆叠300的第二部分(在图10中是第四堆叠300'”的一部分)重叠。在图10中，第二堆叠300’的第二部分因此可以被认为对应于第六堆叠300””’的一部分。第二堆叠300’的第二部分因此可以被认为包括第六堆叠300””’的第二电极层308a””’和电解质层306a””’的第一部分。第二堆叠300’的第二部分还可以被认为包括第六堆叠300””’的第一电极层304””’的第一部分304a””’的第一子部分304aa””’。
折叠的中间结构172可以沿着与第一堆叠300中的每个凹槽对准的轴线切割。在图10中，沿与第三凹槽152b对准的第二轴线174b和与第五凹槽152c对准的第三轴线174c切割折叠的中间结构172。这样，折叠的中间结构172被分段成第一，第二，第三和第四前体176a-176d。
应当注意，在图10的示例中，在对折叠的中间结构172进行分段之前，每个凹槽均填充有电绝缘材料336。因此，在每个凹槽中穿过电绝缘材料336形成切口。然而，在其他示例中，可在将电绝缘材料沉积在一些或所有凹槽中之前将折叠的中间结构分段。
在图11中示意性地示出了通过图10的切割形成的第一和第二前体176a，176b。每个前体可以被认为对应于用于能量存储装置的多堆叠结构。
对应于图11中的第一前体176a的多堆叠结构包括第一堆叠300的一部分(其本身可以被认为对应于第一堆叠)。在分段之后，第一堆叠300的第二电极层308的第一部分308a可以被认为对应于第一堆叠的第二电极。第一堆叠300的电解质层306的第一部分306a可以被认为对应于第一堆叠的第一电解质。类似地，第一堆叠300的第一电极层304的第一部分304a的第一子部分304aa可以被认为对应于第一堆叠的第一电极。第一电极比第二电极更靠近基底302。
图11中的第一前体176a还包括第二堆叠300’的一部分(其本身可以被认为对应于第二堆叠)。在分段之后，第二电极层308’的第一部分308a’可以被认为对应于第二堆叠的第四电极。电解质层306’的第一部分306a’可以被认为对应于第二堆叠的第二电解质。类似地，第一电极层304’的第一部分304a’的第一子部分304aa’可以被认为对应于第二堆叠的第三电极。第三电极比第四电极更靠近基底302。
在图11中，第一电绝缘体178a与第一电极的第一暴露表面和第一电解质的第一暴露表面接触，而不接触第二电极的第一暴露表面的至少一部分。类似地，第二电绝缘体178b与第三电极的第一暴露表面和第二电解质的第一暴露表面接触，而不与第四电极的第一暴露表面的至少一部分接触。第三电绝缘体178c与第一电极的第二暴露表面，第一电解质的第二暴露表面和第二电极的第二暴露表面接触。第四电绝缘体178d与第三电极的第二暴露表面，第二电解质的第二暴露表面和第四电极的第二暴露表面接触。图11的电绝缘体178a-178d类似于参照图3e描述的电绝缘体144a-144d和146a-146c。应采用相应的描述。
图11的电绝缘体178a-178d例如通过在折叠的中间结构172的分段期间切割穿过图10所示的电绝缘材料336而形成。在图11的示例中，第一电绝缘体178a与第二电绝缘体178b基本对准。第三电绝缘体178c与第四电绝缘体178d基本对准，尽管并非必须如此。
图11的第一电绝缘体178a布置在第一堆叠的第一侧，并且第二电绝缘体178b布置在第二堆叠的第一侧。第三电绝缘体178c布置在第一堆叠的第二侧，并且第四电绝缘体178d布置在第二堆叠的第二侧。第一堆叠的第一侧与第一堆叠的第二侧相反，并且第二堆叠的第一侧与第二堆叠的第二侧相反。在图11中，第一和第二堆叠的第一侧彼此对准，并且第一和第二堆叠的第二侧彼此对准，尽管这仅仅是示例。
在图11中，第三电绝缘体178c与第一电极的第二暴露表面重叠，并且第一电极的第二暴露表面的平面基本上平行于基底302的第一侧的平面。第四电绝缘体178d被第三电极的第二暴露表面重叠，并且第三电极的第二暴露表面的平面基本上平行于基底302的第二侧的平面。以此方式，第一电极的第二暴露表面形成搁架或壁架以支撑第三电绝缘体178c。
但是，在其他示例中，第一电绝缘体178a(其将第一堆叠的第一电极和第一电解质绝缘)可以与第四电绝缘体178d(其将第二堆叠的第二电解质和第四电极绝缘)基本上对准，而不是第二电绝缘体178b。在这种情况下，第二电绝缘体178b(其将第二堆叠的第三电极和第二电解质绝缘)可以与第三电绝缘体178c(其将第一堆叠的第一电解质和第二电极绝缘)基本上对准。
在这种情况下，第一电绝缘体178a可以布置在第一堆叠的第一侧，第四电绝缘体178d可以布置在第二堆叠的第一侧，第三电绝缘体178c可以布置在第一堆叠的第二侧，第二电绝缘体178b可布置在第二堆叠的第二侧。以此方式，电绝缘体178相对于第一堆叠300和第二堆叠300'的位置可以不同于图11所示的位置，以暴露与图11中暴露的那些不同的第一，第二，第三或第四电极的暴露表面。
图12是示出能量存储装置的前体476的一部分的示例的示意图，其可以类似于图11的前体176a，176b形成。然而，尽管图11的前体176a，176b由包括图5的第一和第二堆叠300、300'的折叠的中间结构形成，但是图12的前体476由包括图6的第一和第二堆叠400、400'的折叠的中间结构形成。图12的特征用与图11的相应特征相同的附图标记标记，但是以“4”而不是“1”或“3”开头。应采用相应的描述。
在图12中，第一电绝缘体478a与第一电极的暴露表面(例如，其对应于堆叠400的第一电极层404的第一部分404a的第一子部分404aa的暴露表面)接触。在该示例中第一电绝缘体478a与第一电极的暴露表面重叠，并且第一电极的暴露表面的平面基本上平行于基底402的第一侧的平面。在这种情况下，第一电极的暴露表面可以例如是第一电极的上表面，其形成用于支撑电绝缘材料的壁架或搁板，该电绝缘材料随后形成第一电绝缘体。第一电绝缘体478a还接触第一电解质的暴露表面(例如，其对应于第一堆叠400的电解质层406的第一部分406a的暴露表面)和第二电极的暴露表面(例如，其对应于第一堆叠400的第二电极层408的第一部分408a的暴露表面)。
在图12中，第二电绝缘体478b与第一电绝缘体478a对准(尽管并非必须如此)。然而，第二电绝缘体478b接触第三电极的暴露表面(例如，其对应于第二堆叠400’的第一电极层404’的第一部分404a’的第一子部分404aa”的暴露表面)。第二电绝缘体478b还接触第二电解质的暴露部分(例如，其对应于第二堆叠400’的电解质层406’的第一部分406a’的暴露表面)但不接触第四电极的暴露表面(例如，其对应于第二堆叠400’的第二电极层408’的第一部分408a’的暴露表面)的至少一部分(在该示例中，全部)。
类似地，在图12中，第三电绝缘体478c使第一堆叠的第一电解质和第一电极绝缘，并且第四电绝缘体478d使第二堆叠的第二电解质和第四电极绝缘。在该示例中，第三电绝缘体478c和第四电绝缘体478d彼此基本对准。因此，在图12中，第一和第二电绝缘体布置在前体476的一侧，并且第三和第四电绝缘体布置在前体476的相反侧。然而，电绝缘体476a-476d通常在垂直于基底402的平面的方向上延伸，以使前体476的各个侧面的一部分绝缘，同时使某些表面暴露以用于随后通过导电材料连接到外部电路。
图11和12的前体176a，176b，478可各自被认为是多堆叠结构，并且也可各自被认为对应于能量存储装置的电池。
上述示例应被理解为说明性示例。设想了进一步的例子。例如，可以使用与图4类似的方法来形成与图3e的电池142相似的电池，其中，在随后的电绝缘材料的选择性烧蚀之前，形成至少部分填充有电绝缘材料的前体凹槽。
为了便于说明，图3d和图4e示出了未经z形折叠过程的中间结构的切割。然而，应当理解，在某些情况下，类似于图3d和图4e的中间结构可以经过z形折叠过程以形成如参照图2所描述的z形折叠结构，然后随后进行切割以分离中间结构变成电池。在这种情况下，凹槽128、228中的电绝缘材料136、236可以以z形折叠布置对准。然后可以沿着与电绝缘材料136、236对准的轴线(例如，其与与凹槽128、228对准的轴线140、240相对应)切割中间结构。与没有形成这种z形折叠布置的示例相比，这可以通过减少切割操作的次数来进一步提高该方法的效率。例如，可以使用类似于参照图7至图10描述的那些工艺来折叠和切割图3d和图4e所示的中间结构。
应当理解，在参照图7至图12描述的示例中，可以使用具有不同结构的堆叠来代替任何堆叠300-300””’。
此外，可以使用诸如参考图5至图10中的任何一个所描述的双面处理技术来制造图4的堆叠200。
在本文描述的示例中，在基底的第一侧上的第一堆叠与在基底的与第一侧相反的第二侧上的第二堆叠具有相同的层顺序。例如，第一堆叠的第一电极层可以比第一堆叠的第二电极层更靠近基底的第一侧。类似地，第二堆叠的第一电极层可以比第二堆叠的第二电极层更靠近基底的第二侧。然而，在其他示例中，第一堆叠和第二堆叠可以具有彼此不同的层顺序。例如，第二堆叠的层的沉积顺序可以与第一堆叠的层的沉积顺序相反。例如，尽管第一堆叠的第一电极层(例如，阴极)可以比第一堆叠的第二电极层(例如，阳极)更靠近基底的第一侧，但是在这样的示例中，第二堆叠的第二电极层(例如，阳极)可以比第二堆叠的第一电极层(例如阴极)更靠近基底的第二侧。这可以帮助管理涂层应力。这样的示例可以如本文的示例中阐述的那样制造，但是对于第一堆叠使用与第二堆叠不同的层顺序。
例如，在与图6类似的示例中，第二堆叠的层顺序可以与第一堆叠的层顺序相反。在这样的情况下，在随后的处理之后，相同类型的层的不同实例的一部分可以暴露在能量存储装置的同一侧。例如，第一和第二堆叠中的每一个的第一电极层的一部分(或者第一和第二堆叠中的每一个的第二电极层的一部分)可以在切割穿过第一堆叠和第二堆叠之后在能量存储装置的同一侧暴露，例如如图7、8或10所示。因此，这允许第一和第二堆叠的相应电极层并联连接。
在通过喷墨材料沉积(例如喷墨打印)进行双面沉积的情况下，即使在阳极、电解质和阴极层也形成在基底层302的第二侧302b上的情况下，例如如参照图5所描述的那样，维持用于喷墨材料沉积的自上而下布置也可能是有益的。
图13示意性地示出了沉积设备1310的示例性布置，该布置便于将墨水材料的自上而下的喷墨材料沉积(诸如喷墨打印)到堆叠上，该堆叠具有在基底302的两侧302a，302b上形成的层。
参照图13，沉积设备1310包括辊1320a，1320b，1320c，辊1320a，1320b，1320c被布置成引导堆叠的运动，使得堆叠的第一侧被呈现用于墨水材料从第一喷墨材料沉积部件(例如喷墨打印喷嘴1330’)的自上而下的喷墨材料沉积，例如喷墨打印，并且使得堆叠的第二侧被呈现用于墨水材料从第二喷墨材料沉积部件(例如喷墨打印喷嘴1330”)的自上而下的喷墨材料沉积，例如喷墨打印。
更具体地，如图13所示，例如作为卷对卷类型的过程的一部分，堆叠在第一行进方向1340上在辊1320a，1320b，1320c上行进。经过第一辊1320a和第二辊1320b并在其之间张紧的堆叠使堆叠的第一侧面朝上地朝向第一喷嘴1330'。当堆叠经过第二辊1320b时，堆叠被倒置。经过第二辊1320b和第三辊1320c并在其之间张紧的堆叠使堆叠的第二侧面朝上地朝向第二喷嘴1330”。以此方式，可以以卷对卷类型的过程提供墨水材料的自上而下的打印，该过程可以例如是基本上连续的。这可以提供有效的电池生产。自上而下执行喷墨打印可以允许准确而有效地沉积墨水材料。
应当理解，关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用或与所描述的其它特征组合使用，并且还可以与任何其他示例或其他示例的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外，在不脱离在所附权利要求的范围的情况下，也可以采用上面未描述的等同物和修改。

Claims (29)

1.一种制造能量存储装置的方法，所述方法包括：
在基底的第一侧上提供第一堆叠，所述第一堆叠包括第一电极层、第二电极层以及在第一电极层和第二电极层之间的第一电解质层，所述第一电极层比所述第二电极层更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上提供第二堆叠，所述第二堆叠包括第三电极层、第四电极层以及在第三电极层和第四电极层之间的第二电解质层，所述第三电极层比所述第四电极层更靠近基底的第二侧；
在第一堆叠的第一侧中形成第一凹槽，第一堆叠的与第一堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第一侧接触，所述第一凹槽具有第一深度；
在第二堆叠的第一侧中形成第二凹槽，第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第二侧接触，所述第二凹槽具有第二深度；
在第一堆叠的第一侧中形成第三凹槽，所述第三凹槽具有不同于第一深度的第三深度；和
在第二堆叠的第一侧中形成第四凹槽，所述第四凹槽具有不同于第二深度的第四深度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一凹槽与所述第二凹槽基本对准，并且所述第三凹槽与所述第四凹槽基本对准。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在不切割基底的情况下形成第一凹槽和第二凹槽，在不切割第一电极层的情况下形成第三凹槽，并且在不切割第三电极层的情况下形成第四凹槽。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一深度与所述第二深度基本相同，并且所述第三深度与所述第四深度基本相同。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在不切割所述第一电极层的情况下形成所述第一凹槽，在不切割所述基底的情况下形成所述第二凹槽，在不切割所述基底的情况下形成所述第三凹槽，并且在不切割第三电极层的情况下形成所述第四凹槽。
6.根据权利要求1、2或5中任一项所述的方法，其中，所述第一深度与所述第四深度基本相同，并且所述第三深度与所述第二深度基本相同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述第一凹槽的第一深度、所述第二凹槽的第二深度、所述第三凹槽的第三深度或所述第四凹槽的第四深度中的至少一个基本上垂直于基底的第一侧的平面。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，
形成第一凹槽和形成第三凹槽使用导向基底的第一侧的第一至少一个激光束；和
形成第二凹槽和形成第四凹槽使用导向基底的第二侧的第二至少一个激光束。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，包括折叠所述基底以提供多堆叠布置，所述多堆叠布置包括：
在基底的第一侧的第一部分上的第一堆叠的第一部分；
在基底的第二侧的第一部分上的第二堆叠的第一部分，基底的第二侧的第一部分与基底的第一侧的第一部分相反，第二堆叠的第一部分与第一堆叠的第一部分重叠；
在基底的第一侧的第二部分上的第一堆叠的第二部分，第一堆叠的第二部分与第一堆叠的第一部分和第二堆叠的第一部分重叠；和
在基底的第二侧的第二部分上的第二堆叠的第二部分，基底的第二侧的第二部分与基底的第一侧的第二部分相反，第二堆叠的第二部分与第一堆叠的第一部分、第二堆叠的第一部分和第一堆叠的第二部分重叠。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在折叠所述基底之后：
所述第一凹槽在所述第一堆叠的第一部分与所述第一堆叠的第三部分之间，所述第一堆叠的第三部分在基底的第一侧的第三部分上，在与所述第一堆叠的第一部分基本相同的平面中；和
所述方法包括沿着与第一凹槽基本对准的纵向轴线切割多堆叠布置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述能量存储装置是第一能量存储装置，并且切割所述多堆叠布置会分离：
第一能量存储装置的第一前体与第二能量存储装置的第二前体，所述第一前体包括第一堆叠的第一部分、第二堆叠的第一部分、第一堆叠的第二部分和第二堆叠的第二部分。
12.一种制造能量存储装置的方法，包括：
在基底的第一侧上提供第一堆叠，所述第一堆叠包括第一电极层、第二电极层以及在第一电极层和第二电极层之间的第一电解质层，所述第一电极层比所述第二电极层更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上提供第二堆叠，所述第二堆叠包括第三电极层、第四电极层以及在第三电极层和第四电极层之间的第二电解质层，所述第三电极层比所述第四电极层更靠近基底的第二侧；
在第一堆叠的第一侧中形成第一凹槽，第一堆叠的与第一堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第一侧接触，所述第一凹槽具有第一深度；和
在第二堆叠的第一侧中形成第二凹槽，与第一凹槽基本对准，第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第一侧与基底的第二侧接触，所述第二凹槽具有不同于第一深度的第二深度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在不切割第一电极层的情况下形成第一凹槽，并且在不切割基底的情况下形成第二凹槽。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中：
形成第一凹槽使用导向基底的第一侧的第一至少一个激光束；和
形成第二凹槽使用导向基底的第二侧的第二至少一个激光束。
15.一种能量存储装置，其根据权利要求1至14中任一项所述的方法形成。
16.一种用于能量存储装置的多堆叠结构，所述多堆叠结构包括：
在基底的第一侧上的第一堆叠，所述第一堆叠包括：
第一电极；
第二电极；和
在第一电极和第二电极之间的第一电解质，第一电极比第二电极更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上的第二堆叠，所述第二堆叠包括：
第三电极；
第四电极；和
在第三电极和第四电极之间的第二电解质，第三电极比第四电极更靠近基底的第二侧；
第一电绝缘体，与第一电极的第一暴露表面和第一电解质的第一暴露表面接触，而不接触第二电极的第一暴露表面的至少一部分；
第二电绝缘体，与第三电极的第一暴露表面和第二电解质的第一暴露表面接触，而不与第四电极的第一暴露表面的至少一部分接触；
第三电绝缘体，与第一电极的第二暴露表面、第一电解质的第二暴露表面和第二电极的第二暴露表面接触；和
第四电绝缘体，与第三电极的第二暴露表面、第二电解质的第二暴露表面和第四电极的第二暴露表面接触。
17.根据权利要求16所述的多堆叠结构，其中，所述第一电绝缘体与所述第二电绝缘体基本对准，并且所述第三电绝缘体与所述第四电绝缘体基本对准。
18.根据权利要求17所述的多堆叠结构，其中，所述第一电绝缘体布置在所述第一堆叠的第一侧，所述第二电绝缘体布置在所述第二堆叠的第一侧，所述第三电绝缘体布置在第一堆叠的与第一堆叠的第一侧相反的第二侧，并且所述第四电绝缘体布置在第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第二侧。
19.根据权利要求16所述的多堆叠结构，其中，所述第一电绝缘体与所述第四电绝缘体基本对准，并且所述第三电绝缘体与所述第二电绝缘体基本对准。
20.根据权利要求19所述的多堆叠结构，其中，所述第一电绝缘体布置在所述第一堆叠的第一侧，所述第四电绝缘体布置在所述第二堆叠的第一侧，所述第三电绝缘体布置在第一堆叠的与第一堆叠的第一侧相反的第二侧，并且所述第二电绝缘体布置在第二堆叠的与第二堆叠的第二侧相反的第二侧。
21.根据权利要求16至20中的任一项所述的多堆叠结构，其中，以下中的至少一个：
所述第三电绝缘体与第一电极的第二暴露表面重叠，并且第一电极的第二暴露表面的平面基本上平行于基底的第一侧的平面；或
所述第四电绝缘体与第三电极的第二暴露表面重叠，并且第三电极的第二暴露表面的平面基本上平行于基底的第二侧的平面。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的多堆叠结构，其中，在垂直于所述基底的第一侧的平面的方向上的所述基底的厚度基本上等于或大于以下中的至少一个：在垂直于基底的第一侧的平面的方向上的第一堆叠的第一厚度或第二堆叠的第二厚度。
23.一种用于能量存储装置的多堆叠结构，所述多堆叠结构包括：
在基底的第一侧上的第一堆叠，所述第一堆叠包括：
第一电极；
第二电极；和
在第一电极和第二电极之间的第一电解质，第一电极比第二电极更靠近基底的第一侧；
在基底的与基底的第一侧相反的第二侧上的第二堆叠，所述第二堆叠包括：
第三电极；
第四电极；和
在第三电极和第四电极之间的第二电解质，第三电极比第四电极更靠近基底的第二侧；
第一电绝缘体，与第一电极的暴露表面、第一电解质的暴露表面和第二电极的暴露表面接触；和
第二电绝缘体，与第三电极的暴露表面和第二电解质的暴露表面接触，而不与第四电极的暴露表面的至少一部分接触。
24.根据权利要求23所述的多堆叠结构，其中，所述第一电绝缘体与所述第二电绝缘体基本对准。
25.根据权利要求23或24所述的多堆叠结构，其中，所述第一电绝缘体与第一电极的暴露表面重叠，并且第一电极的暴露表面的平面基本上平行于基底的第一侧的平面。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的多堆叠结构，其中，在垂直于所述基底的第一侧的平面的方向上的所述基底的厚度基本上等于或大于以下中的至少一个：在垂直于基底的第一侧的平面的方向上的第一堆叠的第一厚度或第二堆叠的第二厚度。
27.一种能量存储装置，包括根据权利要求16至26中任一项所述的多堆叠结构。
28.一种设备，包括：
第一喷墨材料沉积部件，其布置成在用于能量存储装置的堆叠的第一侧上沉积材料；
第二喷墨材料沉积部件，其布置成在堆叠的第二侧上沉积材料，所述第二侧与第一侧相反；和
多个辊，其布置成引导堆叠在第一喷墨材料沉积部件和第二喷墨材料沉积部件之间的运动，使得堆叠的第一侧呈现为用于材料从第一喷墨材料沉积部件到堆叠上的自上而下的喷墨材料沉积，并且使得堆叠的第二侧呈现为用于材料从第二喷墨材料沉积部件到堆叠上的自上而下的喷墨材料沉积。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述设备被布置为执行根据权利要求1至14中的任一项所述的方法。
CN201980048231.0A 2018-07-20 2019-07-19 能量存储装置 Pending CN112470312A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1811883.6 2018-07-20
GB1811883.6A GB2575789B (en) 2018-07-20 2018-07-20 Energy storage device
PCT/GB2019/052038 WO2020016607A1 (en) 2018-07-20 2019-07-19 Energy storage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112470312A true CN112470312A (zh) 2021-03-09

Family

ID=63364376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980048231.0A Pending CN112470312A (zh) 2018-07-20 2019-07-19 能量存储装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210273266A1 (zh)
JP (1) JP7138765B2 (zh)
KR (1) KR102526042B1 (zh)
CN (1) CN112470312A (zh)
GB (1) GB2575789B (zh)
WO (1) WO2020016607A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7236424B2 (ja) * 2020-12-08 2023-03-09 本田技研工業株式会社 固体電池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004022343A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd 固体電解質型燃料電池
CN102668131A (zh) * 2009-10-22 2012-09-12 万佳雷射有限公司 用于将薄膜器件分割成分离的电池单元的方法和装置
CN104541386A (zh) * 2012-08-17 2015-04-22 株式会社Lg化学 具有通气引导部分的电池模块
US20170288272A1 (en) * 2014-09-04 2017-10-05 Applied Materials, Inc. Laser patterned thin film battery

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008011061A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Cymbet Corporation Method and apparatus for solid-state microbattery photolithographic manufacture, singulation and passivation
US7862627B2 (en) * 2007-04-27 2011-01-04 Front Edge Technology, Inc. Thin film battery substrate cutting and fabrication process
WO2014062676A1 (en) * 2012-10-15 2014-04-24 Cymbet Corporation Thin film batteries comprising a glass or ceramic substrate
US9786948B2 (en) * 2013-06-20 2017-10-10 Ying-Tsun Lin Thin film lithium-ion battery
US9748582B2 (en) * 2014-03-31 2017-08-29 X Development Llc Forming an interconnection for solid-state batteries
GB2548361B (en) * 2016-03-15 2020-12-02 Dyson Technology Ltd Method of fabricating an energy storage device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004022343A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd 固体電解質型燃料電池
CN102668131A (zh) * 2009-10-22 2012-09-12 万佳雷射有限公司 用于将薄膜器件分割成分离的电池单元的方法和装置
CN104541386A (zh) * 2012-08-17 2015-04-22 株式会社Lg化学 具有通气引导部分的电池模块
US20170288272A1 (en) * 2014-09-04 2017-10-05 Applied Materials, Inc. Laser patterned thin film battery

Also Published As

Publication number Publication date
US20210273266A1 (en) 2021-09-02
WO2020016607A1 (en) 2020-01-23
GB201811883D0 (en) 2018-09-05
KR102526042B1 (ko) 2023-04-27
KR20210031503A (ko) 2021-03-19
JP2021531624A (ja) 2021-11-18
GB2575789A (en) 2020-01-29
GB2575789B (en) 2021-11-03
JP7138765B2 (ja) 2022-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180013166A1 (en) Three-dimensional batteries and methods of manufacturing the same
CN112470312A (zh) 能量存储装置
US11990587B2 (en) Stack for an energy storage device
JP7271747B2 (ja) エネルギー貯蔵デバイス
US11476452B2 (en) Stack for an energy storage device
JP7154376B2 (ja) エネルギー貯蔵デバイス
GB2597876A (en) Energy storage device
US20210273211A1 (en) Stack for an energy storage device
KR102526048B1 (ko) 에너지 저장 디바이스

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination