CN115885403A - 锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

电池(1000)包括至少一个由阳极(20)、电解质(30)和阴极(50)形成的单元电池(100)，定义一个堆叠(I)，所述堆叠(I)和所述电池具有六个面，即‑两个相对的正向面(F1、F2)，‑两个相对的侧向面(F3、F5)，‑两个相对的纵向面(F4、F6)，应当理解的是，电池的第一纵向面(F6)包括至少一个阳极连接区(1002)，电池的第二纵向面(F4)包括至少一个阴极连接区(1006)，所述阳极连接区(1002)和阴极连接区(1006)彼此横向相对，其特征在于：‑在电池的第一纵向方向(XX’)上，每个阳极集电基板(10)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或浸渍电解质的隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)突出，和‑在与所述第一纵向方向(XX’)相反的电池的第二纵向方向(XX”)上，每个阴极集电基板(40)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或浸渍电解质的隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(10)突出。

Description

锂离子电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及锂离子电池。本发明涉及寿命延长的新结构锂离子电池。本发明还涉及制造所述电池的新方法。

背景技术

可重新充电的全固态锂离子电池是人们熟悉的。国际专利文献WO 2016/001584(I-TEN)描述了一种由阳极箔和阴极箔制造的锂离子电池，所述阳极箔包括依次覆盖阳极层和电解质层的导电基板，所述阴极箔包括依次覆盖阴极层和电解质层的导电基板；这些箔在沉积之前或之后切割成U形。然后，将这些箔交替堆叠，形成多个单元电池的堆叠。阳极箔和阴极箔切割图案以“头-尾相接”配置放置，从而使阴极堆叠和阳极堆叠横向偏移。在堆叠步骤之后，在堆叠上和堆叠内存在的可用空腔中沉积大约十微米厚的厚层封装系统。这样做首先确保了切割平面处结构的刚度，其次保护电池免受大气影响。一旦制造出堆叠并封装，沿切割平面将其切割得到单元电池，电池的阴极连接区和阳极连接区暴露在每个切割平面上。当进行这些切割时，封装系统可能会被撕开，从而导致电池的不可渗透性密封破裂。据了解，还在这些阴极连接区和阳极连接区明显的地方添加端子(即电触点)。

显然这种人们熟悉的解决方案可能具有某些缺点。更具体地说，根据电极的位置，特别是与多层电池电极边缘的距离远近和切割的洁净度，可能在端部出现通常为爬电短路形式的漏电流。尽管在电池周围及阴极连接区和阳极连接区附近使用了封装系统，但爬电短路还是会降低电池性能。此外，有时会观察到电池上封装系统的沉积并不令人满意，特别是在电池边缘上由电池边缘上的电极横向偏移产生的空间处。

Suzuki提交的美国专利文献US 2018/212210也公开了一种首先包括多个单元电池的电池。将得到的堆叠放置在金属外壳中，并插入树脂。这样以机械方式固定电池，从而它们在操作期间不会移动。树脂还可以防止因电池与金属外壳接触而导致短路的风险，尤其是在可能发生的冲击或振动期间。

最后，引用了Matsushita提交的日本专利文献JP 2007/005279。该文献公开了一种通过烧结获得的全固态电池。因此，这种电池既不包括电解质材料，也不包括浸渍所述电解质的隔离层。

本发明旨在至少部分克服现有技术上述缺点中的一些缺点，特别是获得具有高能量密度和高功率密度的可充电锂离子电池。

本发明的目的特别是提高高能量密度和高功率密度的可充电锂离子电池的产量，并以更低的成本产生更有效的封装。

特别地，本发明的目的是提出一种降低爬电短路或意外短路风险，制造自放电率较低的电池的方法。

特别地，本发明的目的是提出一种可以以简单、可靠和快速的方式制造寿命非常长的电池的方法。

本发明进一步的目的是提出一种简单、快速且经济高效的电池制造方法。

发明内容

本发明首先涉及一种电池，其包括至少一个单元电池，每个单元电池依次包括阳极集电基板、阳极层、至少一层电解质材料层和/或至少一层浸渍电解质的隔离层、阴极层和阴极集电基板，

其中，在所述电池包括多个单元电池的情况下，所述单元电池一个位于另一个之下，即根据相对于电池主平面的正向方向堆叠，从而优选地：

о阳极集电基板是相邻的两个单元电池的阳极集电基板，并且其中

о阴极集电基板是相邻的两个单元电池的阴极集电基板，

所述至少一个单元电池或所述多个单元电池定义一个堆叠，

所述堆叠和所述电池具有六个面，即

·两个彼此相对的正向面，特别地两个正向面彼此平行，它们大体上平行于一个或多个阳极集电基板、一个或多个阳极层、一个或多个电解质材料层或一个或多个浸渍电解质的隔离层、一个或多个阴极层，以及一个或多个阴极集电基板，

·两个彼此相对的侧向面，特别地两个侧向面彼此平行，

·及两个彼此相对的纵向面，特别地两个纵向面彼此平行，

应当理解的是，电池的第一纵向面包括至少一个阳极连接区，电池的第二纵向面包括至少一个阴极连接区，所述阳极连接区和阴极连接区彼此横向相对，

其特征在于：

-在电池的第一纵向方向上，每个阳极集电基板从每个阳极层、每个电解质材料层或浸渍电解质的隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层突出，和

-在与所述第一纵向方向相反的电池的第二纵向方向上，每个阴极集电基板从每个阳极层、每个电解质材料层或浸渍电解质的隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层突出。

在一个具体实施例中：

-每个阳极集电基板从第一端面突出，所述第一端面由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层的第一纵向端定义，和/或

-每个阴极集电基板从第二端面突出，所述第二端面由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层的第二纵向端定义。

根据本发明的一个特别优选的实施例，本发明所述电池包括封装系统，所述封装系统至少覆盖所述堆叠外周的一部分，所述封装系统包括至少一个不可渗透的覆盖层，其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，所述封装系统在每个纵向面上至少与所述电解质材料层和/或所述浸渍电解质的隔离层直接接触。优选所述封装系统还在每个纵向面处与阳极层、阴极层和非突出集电基板直接接触。

优选所述封装系统是电绝缘的，所述封装系统的电导率优选小于10^e-11S.m^-1，特别地10^e-12S.m^-1。

优选所述封装系统覆盖所述堆叠外周的至少一部分，所述封装系统覆盖堆叠的正向面、侧向面和至少一部分纵向面，从而

-仅在电池的第一纵向方向上从每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层突出的每个阳极集电基板的每个阳极边缘与第一纵向面齐平，以及从而

-仅在电池的第二纵向方向上从每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层突出的每个阴极集电基板的每个阴极边缘与第二纵向面齐平，所述第二纵向面优选与所述第一纵向面相对且平行，

应当理解的是，每个阳极边缘定义一阳极连接区，每个阴极边缘定义一阴极连接区。

根据本发明的另一个方面，所述封装系统包括：

-任选沉积在至少部分堆叠外周上的第一覆盖层，优选选自聚对二甲苯、聚对二甲苯F、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺、溶胶-凝胶二氧化硅、有机二氧化硅和/或它们的混合物，

-任选第二覆盖层，其由电绝缘材料组成，通过原子层沉积法沉积在至少部分堆叠外周上或所述第一覆盖层上，

-至少第三不可渗透覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，所述第三覆盖层由陶瓷材料和/或低熔点玻璃、优选熔点低于600℃的玻璃制造，沉积在至少部分堆叠外周上或第一覆盖层上，

应当理解的是，当存在所述第二覆盖层时，

-所述第二覆盖层和所述第三覆盖层的序列可以重复z次，其中z≥1，并且沉积在至少第三覆盖层的外周上，并且

-所述封装系统的最后一层是不可渗透的覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，由陶瓷材料和/或低熔点玻璃制造。

根据本发明的另一个方面，至少阳极连接区，优选包括至少阳极连接区的第一纵向面，被阳极接触元件覆盖，并且至少阴极连接区，优选至少包括阴极连接区的第二纵向面，被阴极接触元件覆盖，

应当理解的是，所述阳极接触元件和阴极接触元件能够在堆叠和外部导电元件之间产生电接触。

根据本发明的另一个方面，阳极接触元件和阴极接触元件中的每一个元件包括：

-第一电连接层，位于至少阳极连接区和至少阴极连接区上，优选位于包括至少阳极连接区的第一纵向面上和位于包括至少阴极连接区的第二纵向面上，

该第一电连接层包括填充导电颗粒的材料，优选填充导电颗粒的聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的材料，更优选填充石墨的聚合物树脂，

-第二电连接层，其包括设置在填充导电颗粒的第一材料层上的金属箔。

根据本发明的另一个方面，包括至少一个阳极连接区的第一纵向面与由每个阳极层、每个电解质材料层和/或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层的第一纵向端定义的第一端面之间的最小距离介于0.01mm和0.5mm之间，和/或

包括至少一个阴极连接区的第二纵向面与由每个阳极层、每个电解质材料层和/或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层的第二纵向端定义的第二端面之间的最小距离介于0.01mm和0.5mm之间。

本发明还涉及一种制造至少一个电池的方法，

每个电池包括至少一个单元电池，

每个单元电池依次包括阳极集电基板、阳极层、至少一层电解质材料层和/或至少一层浸渍电解质的隔离层、阴极层和阴极集电基板，

其中，在所述电池包括多个单元电池的情况下，所述单元电池一个位于另一个之下，即根据相对于电池主平面的正向方向堆叠，从而优选地：

о阳极集电基板是相邻的两个单元电池的阳极集电基板，并且其中

о阴极集电基板是相邻的两个单元电池的阴极集电基板，

所述至少一个单元电池或所述多个单元电池定义一个堆叠，

所述堆叠和所述电池具有六个面，即

-两个彼此相对的正向面，特别地两个正向面彼此平行，它们大体上平行于一个或多个阳极集电基板、一个或多个阳极层、一个或多个电解质材料层或一个或多个浸渍电解质的隔离层、一个或多个阴极层，以及一个或多个阴极集电基板，

-两个彼此相对的侧向面，特别地两个侧向面彼此平行，以及

-两个彼此相对的纵向面，特别地两个纵向面彼此平行，

应当理解的是，电池的第一纵向面包括至少一个阳极连接区，电池的第二纵向面包括至少一个阴极连接区，所述阳极连接区和阴极连接区彼此横向相对，

从而

-在电池的第一纵向方向上，每个阳极集电基板从每个阳极层、每个电解质材料层或浸渍电解质的隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层突出，和

-在与所述第一纵向方向相反的电池的第二纵向方向上，每个阴极集电基板从每个阳极层、每个电解质材料层或浸渍电解质的隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层突出，

所述制造方法包括：

第一步，提供至少一个阳极集电基板箔，下文称为阳极箔，所述阳极集电基板箔具有凹槽、未涂覆区域和涂覆阳极层的区域，任选涂覆电解质材料层或隔离层，

第二步，提供至少一个阴极集电基板箔，下文称为阴极箔，所述阴极集电基板箔具有凹槽、未涂覆区域和涂覆阴极层的区域，任选涂覆电解质材料层或隔离层，

第三步，生产至少一个具有凹槽、未涂覆区域和涂覆区域的阳极箔与至少一个具有凹槽、未涂覆区域和涂覆区域的阴极箔交替的堆叠，从而获得至少一个单元电池，其依次包括阳极集电基板、阳极层、至少一层电解质材料层或隔离层、阴极层和阴极集电基板，及

从而

о在电池的第一纵向方向上，每个阳极集电基板从每个阳极层、每个电解质材料层和/或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层突出，和

о在与所述第一纵向方向相反的电池的第二纵向方向上，每个阴极集电基板从每个阳极层、每个电解质材料层和/或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层突出，

第四步，热处理和/或机械压缩第三步中获得的交替箔堆叠，从而形成稳固的堆叠，

任选第五步，进行第一对切割，使由所述稳固的堆叠形成的给定的电池行与至少一个其他电池行分开，

任选第六步，浸渍第四步中获得的稳固堆叠或存在第五步时浸渍第五步中获得的电池行，采用携带锂离子的相(例如液体电解质)，或含锂盐的离子液体浸渍，从而使所述隔离层被电解质浸渍，

任选第七步，进行第二对切割，以暴露

-在电池的第一纵向方向上从每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层突出的每个阳极集电基板的阳极边缘，每个阳极边缘定义至少一个阳极连接区，以及

-在电池的第二纵向方向上从每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层突出的每个阴极集电基板的阴极边缘，每个阴极边缘定义至少一个阴极连接区，

当存在所述第五步时，所述第二对切割能够将由所述电池行形成的给定电池与至少一个其他电池分开。

在该方法的一个具体实施例中，在第六步之后(如果存在第六步的话)，或者如果不存在第六步的话，在第五步之后(如果存在第五步的话)，或者如果不存在第六步和第五步的话，在第四步之后和第七步之前，开展第八步，封装稳固的堆叠或电池行，优选地其中至少部分堆叠外周或电池行的外周，优选地堆叠或电池行的正向面、侧向面和至少部分纵向面被封装系统覆盖，从而

о仅在电池的第一纵向方向上从每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层突出的每个阳极集电基板的每个阳极边缘与第一纵向面齐平，以及从而

о仅在电池的第二纵向方向上从每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层突出的每个阴极集电基板的每个阴极边缘与第二纵向面齐平，所述第二纵向面优选与所述第一纵向面相对且平行，

应当理解的是，每个阳极边缘定义一阳极连接区，每个阴极边缘定义一阴极连接区；

所述封装系统优选包括，

-任选沉积在至少部分堆叠外周上或至少部分电池行外周上的至少一个第一覆盖层，优选选自聚对二甲苯、聚对二甲苯F、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺、溶胶-凝胶二氧化硅、有机二氧化硅和/或它们的混合物，

-任选第二覆盖层，由电绝缘材料组成，通过原子层沉积法沉积，

-在堆叠或电池行的至少部分外周上，

-或在第一覆盖层上，及

-至少一个第三不可渗透覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，所述第三覆盖层由陶瓷材料和/或低熔点玻璃，优选熔点低于600℃的玻璃制造，沉积在堆叠或电池行的至少部分外周上或第一覆盖层上，

应当理解的是，所述至少一个第二覆盖层和所述至少一个第三覆盖层的序列可以重复z次，其中z≥1，并且沉积在至少第三覆盖层的外周，封装系统的最后一层是不可渗透覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，由陶瓷材料和/或低熔点玻璃制造。

在本发明所述方法的另一个具体实施例中，其可以与上述组合，在第七步之后，至少阳极连接区，优选至少包括至少阳极连接区的第一纵向面，被能够在堆叠和外部导电元件之间产生电接触的阳极接触元件覆盖，

至少阴极连接区，优选至少包括至少阴极连接区的第二纵向面，被能够在堆叠和外部导电元件之间产生电接触的阴极接触元件覆盖，

所述阳极接触元件和阴极接触元件的制备包括：

-在至少阳极连接区和至少阴极连接区上，优选至少在包括至少阳极连接区的第一纵向面上和至少在包括至少阴极连接区的第二纵向面上沉积由填充导电颗粒的材料制造的第一电连接层，所述第一电连接层优选由填充导电颗粒的聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的材料制造，

-任选当所述第一电连接层由填充导电颗粒的聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的材料制造时，在干燥步骤之后执行聚合所述聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的所述材料的步骤，及

-在第一层上沉积第二电连接层，所述第二电连接层包括设置在第一电连接层上的金属箔，

-任选在第二电连接层上沉积包括导电油墨的第三电连接层。

附图说明

以非限制性示例给出的附图示出了本发明的不同方面和实施例。

[图1]是根据本发明所述制造电池的方法形成堆叠的阳极箔和阴极箔的透视图，这些阳极箔和阴极箔具有包括未涂覆区、涂覆区和凹槽的单元实体。

[图2]示出了其中一个箔，特别是图1中的阳极箔的正视图。

[图3]是在本发明或本发明的替代实施例所述阳极箔中制造的单元实体的大比例正视图，所述单元实体由未涂覆区(下文采用术语“排除区”表示)、涂覆区和凹槽组成。

[图4]同样是大比例的透视图，示出了相邻箔中提供的这些单元实体的未涂覆区或排除区、涂覆区和凹槽。

[图5]是俯视图，示出了在前述附图堆叠的不同单元实体上执行的切割步骤。

[图6]是俯视图，以更大的比例示出了单元实体中的切割。

[图7]是沿图6所示切割线VII-VII的截面图，示出了本发明或本发明替代实施例所述的阳极和阴极单元实体的堆叠，这些单元实体中的每一个都由未涂覆区、涂覆区和凹槽组成。

[图8]是沿图6所示切割线VII-VII的截面图，示出了封装在封装系统中的单元实体的堆叠。

[图9]是沿切割线VII-VII的截面图，示出了本发明所述包括封装系统的电池，所述电池尤其可以根据前述附图中所示方法获得。

[图10]示出了本发明所述电池的透视图，所述电池包括封装系统，其尤其可以根据前述图中所示方法获得。

[图11]是沿切割线VII-VII的截面图，示出了本发明所述包括封装系统和接触元件的电池，所述电池尤其可以根据前述附图中所示方法获得。

[图12]示出了现有技术电池的透视图。

[图13]是正视图，示出了本发明替代实施例所述的其中一个箔，特别是阳极箔，其中阳极排除区以单个排除条的形式制造。

[图14]是俯视图，示出了本发明替代实施例所述堆叠的不同单元实体上执行的切割步骤。

[图15]是俯视图，示出了本发明替代实施例所述堆叠中不同单元实体上执行的切割步骤，并示出了根据该替代实施例得到的电池。

[图16]是本发明所述电池行的俯视图。

[图17]示出了本发明所述电池行的透视图，其包括封装系统，其尤其可以根据前述图中所示方法获得。

[图18]到[图20]是根据本发明另一实施例制备电池的连续步骤的正视图，其中该电池包括单个电池，各集电器形成极耳。

[图21]是与图8类似的正视图，示出了图8替代实施例所述的电池。

[图22]至[图24]是与图18至图21类似的正视图，示出了使用金属网格型电连接支撑件制造本发明另一实施例所述电池的连续步骤。

[图25]是与图24类似的正视图，示出了图24的替代实施例。

在这些图中和以下描述中使用以下附图标记：

1000,1000’ 本发明所述的电池

1002 阳极连接区

1002’ 每个阳极集电基板的阳极边缘

1006 阴极连接区

1006’ 每个阴极集电基板的阴极边缘

100,100’,100” 单元电池

10 阳极集电基板

20 阳极层

30 电解质材料层/电解质层

31 浸渍或随后浸渍电解质的隔离层/隔离层

40 阴极集电基板

50 阴极层

60 单元实体

60’ 阳极单元实体

60” 阴极单元实体

70 阴极箔中的I-形槽、阴极槽

H₇₀ I-形阴极槽70的总高度

L₇₀ I-形阴极槽70的总宽度

71 阴极箔中的涂覆区

72 阴极箔中的排除区/未涂覆区/阴极排除区

L₇₂ 阴极箔中的排除区/未涂覆区72的总宽度

H₇₂ 阴极箔中的排除区/未涂覆区72的总高度

L₇₁ 阴极箔中涂覆区的总宽度

80 阳极箔中的I-形槽、阳极槽

H₈₀ I-形阳极槽80的总高度

L₈₀ I-形阳极槽80的总宽度

81 阳极箔中的涂覆区

82 阳极箔中的排除区/未涂覆区/阳极排除区

82’ 排除条

L₈₁ 阳极箔中涂覆区的总宽度

H₈₁ 阳极箔中涂覆区的总高度

L₈₂ 排除区/未涂覆区82的总宽度

H₈₂ 排除区/未涂覆区82的总高度

90 材料边角料

95 封装系统

97 接触元件

97’ 阳极接触元件

97’a 覆盖与纵向面F6相邻的面F1、F2、F3、F5的端部的阳极接触元件引脚

97” 阴极接触元件

97”a 覆盖与纵向面F4相邻的面F1、F2、F3、F5的端部的阴极接触元件引脚

Dca 包括至少一个阳极连接区(1002)的电池1000的第一纵向面(F6)与第一端面DY_a之间的最小距离

Dcc 包括至少一个阴极连接区(1006)的电池1000的第二纵向面(F4)与第二端面DY’_a之间的最小距离

Dca’ 包括至少一个阳极连接区的电池1000’的第一纵向面与由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层的第一纵向端定 义的第一端面之间的最小距离

Dcc’ 包括至少一个阴极连接区的电池1000’的第二纵向面与由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层的第一纵向端定 义的第二端面之间的最小距离

l₁₀₀₀ 电池宽度

L₁₀₀₀ 电池长度

C₁₀₀₀ 电池1000的中心

Z₁₀₀₀ 与电池的正面方向ZZ平行并通过电池1000的中心C₁₀₀₀的轴

R₁₀₀₀ 电池1000绕Z₁₀₀₀的转动

I 基板箔堆叠，覆盖电极层(阳极或阴极)和电解质箔或浸渍或随后浸渍电解质的隔离箔/至少一个单元电池的堆叠

2e 具有单元实体的阳极箔

5e 具有单元实体的阴极箔

4 具有单元实体的阳极箔的多孔中心区域

6 具有单元实体的阳极箔的外围框架

7 基板箔、阳极箔、阴极箔、电解质箔或浸渍或随后浸渍电解质的隔离箔的四个端部处存在的孔

8 两行之间的材料桥

H₈ 桥的高度

9 两列之间的材料条

L₉ 条的宽度

XX 堆叠/电池的纵向或水平方向

YY 堆叠/电池的侧向或横向方向

ZZ 堆叠/电池的正向方向

L,L_n,L_n-1,L_n+1 单元实体行/电池行

R,R_n,R_n-1,R_n+1 单元实体列

DY_n-1,DY’_n-1,DY_n,DY’_n,DY_n+1,DY’_n+1 切割

DX_n-1,DX’_n-1,DX_n,DX’_n,DX_n+1,DX’_n+1 切割

DYa 电池的第一端面，由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层的第一纵向端定义。

DY’a 电池的第二端面，由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层的第二纵向端定义。

2000 现有技术的电池

200,200’,200” 现有技术电池的单元电池

2002 现有技术电池的阳极连接区

2006 现有技术电池的阴极连接区

295 现有技术电池的封装系统

YH 单元实体的横向中心线

F1,F2 堆叠(I)/电池(1000)的正向面

F3,F5 堆叠(I)/电池(1000)的侧向面

F4,F6 堆叠(I)/电池(1000)的纵向面

FF1,FF2 电池行(Ln)的正向面

FF3,FF5 电池行(Ln)的侧向面

FF4,FF6 电池行(L_n)的侧向面

具体实施方式

大体上，以下几何名称与电池相关联：

ZZ是指正向方向，即垂直于不同堆叠层的平面；

XX是指纵向方向，其包含在堆叠层的平面中，并且从上面看时(即正向)与这些层的最大尺寸平行；

YY是指侧向或横向方向，其包含在堆叠层的平面中，并且从上面看时与这些层的最小尺寸平行。

此外，大体上，与这三个方向中的每一个方向相关联的两个方向参考图10所示箔的平面给出。

因此，参考图10所示箔的平面，左右方向与XX方向相关联，前后方向与YY方向相关联，上下方向与ZZ方向相关联，。

此外，参考图10所示箔的平面，大体上定义第一纵向方向XX’为从右到左，第二纵向方向XX”与第一纵向方向XX’相反，即从左到右。再次参考图10所示箔的平面，定义第一横向方向YY’为从前向后，第二横向方向YY”与第一横向相反，第一正向方向ZZ’为从上至下，第二正向方向ZZ”与第一正向相反。

本发明所述方法首先包括一个其中生产交替箔堆叠I的步骤，这些箔在下文中根据情况被称为“阳极箔”和“阴极箔”。正如将在下文中更详细地看到的那样，每个阳极箔旨在形成多个电池的阳极，每个阴极箔旨在形成多个电池的阴极。图1中的示例示出了具有单元实体的两个阴极箔5e，以及具有单元实体的两个阳极箔2e。在实践中，所述堆叠由更多数量(通常10至1000)的箔形成。具有单元实体的阴极箔5e的数量与使用的具有单元实体的阳极箔2e的数量相同，构成极性相反的交替箔的堆叠I。

在一个优选实施例中，这些箔中的每个箔在其四个端部具有孔7，当这些孔7重叠时，这些箔的所有阴极和所有阳极都按照本发明进行布置，正如下文将更详细地解释的那样(参见图1、图2和图3)。箔的四端处的这些孔7可以通过任何合适的方式制造，特别是在阳极箔和阴极箔制造之后在阳极箔和阴极箔上制造，或者在阳极箔和阴极箔制造之前在基板箔10、40上制造。

每个阳极箔包括至少部分涂有阳极材料活性层20(下文中称为阳极层20)的阳极集电基板10。每个阴极箔包括至少部分涂有阴极材料活性层50(下文中称为阴极层50)的阴极集电基板40。这些活性层中的每一层都可以是实心的，更特别是具有致密或多孔的性质。此外，为了防止两个极性相反的活性层之间的任何电接触，在这些之前涂有活性层的集电基板中的至少一个基板的活性层上设置电解质层30或随后采用电解质浸渍的隔离层31，与相对的活性层接触。电解质层30或隔离层31可以设置在阳极层20和/或阴极层50上；电解质层30或隔离层31构成包含其的阳极箔和/或阴极箔的不可分割的一部分。

优选阳极集电基板10或相应的阴极集电基板40的两个面至少部分涂覆阳极层20或相应涂覆阴极层50，任选涂覆设置在阳极层20上或相应阴极层50上的电解质层30或隔离层31。在这种情况下，阳极集电基板10或相应的阴极集电基板40将充当两个相邻单元电池100、100’的集电器。在电池中使用这些基板提高了高能量密度和高功率密度的可充电电池的产量。

下面将描述其中一个阳极箔1的机械结构，应当理解的是，其他阳极箔具有相同的结构。此外，如下文所示，阴极箔具有与阳极箔相似的结构。

如图2所示，具有单元实体60、60’的阳极箔2e呈四边形，大致为正方形。它界定其中制造单元实体的所谓的多孔中心区域4，这将在下文进行描述。参考这些单元实体的定位，定义了箔与这些单元实体的横向相对应的所谓侧向或横向方向YY，以及箔与所述YY方向垂直的所谓水平方向XX。中心区域4由实心的，即没有单元实体的外围框架6界定。该框架的功能特别是确保易于处理每个箔。

单元实体60、60’分布到行L₁至L_y内，其中一行在另一行下面，以及列R₁至R_x内，其中一列在另一列旁边。作为非限制性示例，在制造表面贴装器件类型(以下称为SMD)的微电池的范围内，使用的阳极箔和阴极箔可以是100mm x 100mm晶片。通常，这些箔的行数是10至500，而列数是10至500。作为所需电池容量的函数，其尺寸可以变化，并且每个阳极箔和阴极箔的行数和列数可以相应地调整。所使用的阳极箔和阴极箔的尺寸可以根据需要进行调整。如图2所示，相邻的两行由材料桥8隔开，其高度以H₈表示，介于0.05mm和5mm之间。相邻的两列由材料条9隔开，其宽度以L₉表示，介于0.05mm和5mm之间。阳极箔和阴极箔的这些材料桥8和材料条9赋予它们足够的机械刚度使其易于处理。

正如下文将更详细描述的那样，单元实体60、60’、60”包括排除区，即未涂覆区72、82、涂覆区71、81和槽70、80。优选是I-形的这些槽70、80是贯穿的，即它们分别在箔的顶部和底部相对面上开孔。这些槽70、80优选是四边形，大致是矩形。这些槽70、80可以在任何阳极或阴极材料沉积之前通过化学蚀刻、电铸、激光切割、微穿孔或冲压以本身人们已知的方式直接在基板上形成。这些槽70、80也可以在以下地方形成：

-在至少部分涂覆一层阳极或阴极材料的集电基板上，或

-在至少部分涂覆阳极或阴极材料层的集电基板上，阳极或阴极材料层本身涂有电解质层或隔离层，即在阳极箔或阴极箔上。

当槽70、80在这种至少部分涂覆基板中形成时，槽70、80可以以本身已知的方式形成，例如通过激光切割(或激光烧蚀)、飞秒激光切割、微穿孔或冲压形成。在所有阴极箔中形成的槽70彼此重叠。在所有阳极箔中形成的槽80彼此重叠。

现在将描述如图3所示的其中一个单元实体60，应当理解的是，阳极箔的所有单元实体60、60’都是相同的，阴极箔的所有单元实体60、60”都是相同的。

图3示出了阳极单元实体60、60’。

每个单元实体60、60’、60”包括优选为I-形的贯穿槽80、70、排除区(即未涂覆区)82、72和涂覆区81、71。

阳极单元实体60’的涂覆区81理解为是指被阳极层20覆盖或被阳极层20和电解质层30或隔离层31覆盖的阳极箔区域。阳极单元实体60’的排除区或未涂覆区82是指未被阳极层20覆盖或未被阳极层20和电解质层30或隔离层31覆盖的阳极箔区域。

阳极排除区82是不含任何电解质材料或隔离且不含任何阳极材料的区域。当在阳极箔上产生这些阳极排除区82时，这些阳极排除区82以去除或防止任何电解质材料或隔离、任何阳极材料沉积，留下至少部分阳极集电基板10的方式产生。因此，在电池的第一纵向方向XX’上，每个阳极集电基板10从每个阳极层20突出，从每个电解质材料层30或浸渍电解质的隔离层31突出。当集电基板完全被阳极层20覆盖时，阳极层20本身任选被电解质层30或隔离层31覆盖，阳极排除区82可以通过激光烧蚀，局部去除阳极层20或涂覆电解质层30或隔离层31的阳极层20而产生。阳极排除区82也可以以本身已知的方式通过集电基板的局部狭缝式涂布产生。集电基板的局部狭缝式涂布允许在基板上局部沉积(特别是)阳极层20，任选随后按照相同的方法覆盖电解质层30或隔离层31。在基板上以沿基板行进方向对称的狭缝式涂布允许在基板上直接留下未涂覆区82；减少了在阳极箔上制造单元实体的方法的步骤数量。

从上方观察时，一方面排除区82、72，另一方面相同单元实体60、60’、60”的槽80、70相对于以YH表示的单元实体60、60’、60”的中心线彼此对称。

每个阳极排除区82在每个阴极槽70的延续中产生，每个阴极排除区72在每个阳极槽80的延续中产生。

在产生槽80、涂覆区81和排除区82之后获得的阳极箔在下文中称为具有单元实体的阳极箔2e。

采用下述附图标记：

·H₈₀是整个阳极槽的高度，通常在0.25mm-10mm之间；

·L₈₀是整个阳极槽的宽度，通常在0.25mm-10mm之间；

·H₈₂是每个阳极排除区的高度，通常在0.25mm-10mm之间；

·L₈₂是每个阳极排除区的宽度，通常在0.25mm-10mm之间；

类似地，每个阴极箔也设置不同行和列的阴极单元实体60、60”，其数量与阳极单元实体60、60’相同。

特别如图4所示，每个阴极单元实体60”的结构与每个阳极单元实体60’的结构基本相似，即阴极单元实体60”包括排除区或未涂覆区72、涂覆区71和槽70。

阴极单元实体60”的排除区或未涂覆区72是指未被阴极层50覆盖或未被阴极层50和电解质层30或隔离层31覆盖的阴极箔区域。

阴极单元实体60”的涂覆区81是指被阴极层50覆盖或被阴极层50和电解质层30或隔离层31覆盖的阴极箔区域5e。

阴极排除区72的尺寸与阳极槽80的尺寸相同，并且类似地，阳极排除区82的尺寸与阴极槽70的尺寸类似。

当从上方观察时，阴极排除区72叠加在阳极槽80上面，阳极排除区82叠加在阴极槽70上面。

阳极单元实体60’和阴极单元实体60”之间的唯一区别在于，一方面，阴极排除区72和阳极排除区82相对于彼此反向。另一方面，阴极槽70和阳极槽80相对于彼此反向。通过这种方式，当从上方观察时，每个阳极排除区82在每个阴极槽70的延续中产生，每个阴极排除区72在每个阳极槽80的延续中产生。

阴极排除区72是不含任何电解质材料或隔离且不含任何阴极材料的区域。当在阴极箔上产生这些阴极排除区72时，这些阴极排除区72以去除或防止任何电解质材料或隔离、任何阴极材料沉积，留下至少部分阳极集电基板10的方式产生。通过这种方式，在与第一纵向方向XX’相反的电池的第二纵向方向XX”上，每个阴极集电基板40从每个阴极层50突出，从每个电解质材料层30或浸渍电解质的隔离层31突出。当集电基板完全被阴极层50覆盖时，阴极层50本身任选被电解质层30或隔离层31覆盖，阴极排除区72可以通过激光烧蚀，局部去除阴极层50或涂覆电解质层30或隔离层31的阴极层50而产生。阴极排除区72也可以通过集电基板的局部狭缝式涂布产生。集电基板的局部狭缝式涂布允许在基板上局部沉积(特别是)阴极层50，任选随后按照相同的方法覆盖电解质层30或隔离层31。在基板上以沿基板行进方向对称的狭缝式涂布允许在基板上直接留下未涂覆区72；减少了在阴极箔上制造单元实体的方法的步骤数量。

在产生槽70、涂覆区71和排除区72之后获得的阴极箔在下文中称为具有单元实体的阴极箔5e。

然后制备至少一个具有单元实体的阳极箔2e和至少一个具有单元实体的阴极箔5e交替的堆叠I，从而获得至少一个单元电池，每个单元电池依次包括阳极集电基板10、阳极层20、电解质材料层30或浸渍或随后浸渍电解质的隔离层31、阴极层50和阴极集电基板40。

堆叠I包括交替布置的至少一个具有槽80、未涂覆区82和涂覆区81的阳极箔2e和至少一个具有槽70、未涂覆区72和涂覆区71的阴极箔5e。从而获得至少一个单元电池100，其依次包括阳极集电基板10、阳极层20、电解质材料层30和/或隔离层31、阴极层50和阴极集电基板40。

制备了该堆叠I，从而：

-在电池的第一纵向方向XX’上，每个阳极集电基板10从每个阳极层20、每个电解质材料层30和/或隔离层31、每个阴极层50和每个阴极集电基板层40突出，和

-在与所述第一纵向方向XX’相反的电池的第二纵向方向XX”方向上，每个阴极集电基板40从每个阳极层20、每个电解质材料层30和/或隔离层31、每个阴极层50和每个阳极集电基板层10突出，

在所述电池包括多个单元电池100、100’、100”的情况下，所述单元电池100、100’、100”一个位于另一个之下，即根据相对于图10所示电池主平面的正向方向ZZ堆叠，从而优选：

о阳极集电基板10是相邻的两个单元电池100、100’、100”的阳极集电基板10，其中

о阴极集电基板40是相邻的两个单元电池100、100’、100”的阴极集电基板40。

假设上述堆叠经过确保其整体机械稳定性的步骤。这些本身人们已知的步骤尤其包括对不同层进行热压。如下文所示，以这种方式稳固的这种堆叠可以形成单个电池，其数量等于行数Y和列数X的乘积。

为此，参考图5，示出了三行L_n-1至L_n+1和三列R_n-1至R_n+1。根据本发明，当堆叠I包括多行时，即至少两行单元实体时，在下文中也称为电池行L_n，进行第一对切割DX_n和DX’_n，将电池1000由所述稳固堆叠形成的电池的给定行L_n与至少一个其他行L_n-1、L_n+1分开，如图16和图17所示。每个切割以贯穿方式开展，即其延伸穿过堆叠的整个高度，以本身人们已知的方式开展。非限制性示例包括通过锯进行切割(特别是切割成立方体)、闸刀式切割或激光切割。此外，堆叠中不形成电池的箔区域90以实线填充，而槽的体积留白，而排除区的体积是灰色的。

特别如图6所示，该图是图5单元实体60、60’中一个单元实体的放大图，每个切割可以在电池的纵向方向上、在第一纵向方向XX’或在第二纵向方向XX”上进行。切割DX_n和DX’_n优选彼此平行，并且优选与单元实体60、60’、60”的槽80、70和排除区72、82的校准直线垂直。

回到图5，每个最终电池在前面和后面由两个优选彼此平行的切割DX_n和DX’_n限定，并且在右侧和左侧由两个优选彼此平行的第二对切割DY_n和DY’_n限定。

在图5中，电池1000一旦沿切割线D_n和D’_n以及沿切割线DY_n和DY’_n切割，则以阴影线示出。

在这些条件下，参考非限制性示例形式的图6，给出以下附图标记：

-距离Dca，其对应的是包括至少一个阳极连接区1002的电池的第一纵向面F6与第一端面DYa之间的最小距离。距离Dca介于0.01mm和0.05mm之间，应当理解的是，距离Dca小于或等于L₈₂/L₇₀；

-距离Dcc，其对应的是包括至少一个阴极连接区1006的电池的第二纵向面F4与第二端面DY’a之间的最小距离。距离Dcc介于0.01mm和0.05mm之间，应当理解的是，距离Dcc小于或等于L₇₂/L₈₀；

图7是沿穿过电池的切割线VII-VII截取的截面图。图7示出了具有单元实体的两个阳极箔2e和具有单元实体的两个阴极箔5e的交替布置。在同一个图中，给出以下附图标记：单元实体60、60’的槽70、80、涂覆区71、81和排除区72、82，图6中，以及本发明所述的一个优选实施例的相邻单元电池中亦示出这些标记。

具有单元实体的阳极箔2e包括涂有阳极层20的阳极集电基板10，阳极层20本身任选涂覆电解质层30或随后浸渍电解质的隔离层31。具有单元实体的阴极箔5e包括涂有阴极材料活性层50的阴极集电基板40，阴极材料活性层50本身任选涂覆电解质层30或随后浸渍电解质的隔离层31。为了防止两个极性相反的活性层之间，即阳极层20和阴极层50之间的任何电接触，布置至少一个电解质层30和/或至少一个浸渍或随后浸渍电解质的隔离层31。图7示出了一个单元电池100，其依次包括阳极集电基板10、阳极层20、电解质材料层30或浸渍或随后浸渍电解质的隔离层31、阴极层50和阴极集电基板40。

优选单元电池100’的阳极集电基板10可以与相邻单元电池100”的阳极集电基板10邻接。同样，优选单元电池100’的阴极集电基板40可以与相邻单元电池100”的阴极集电基板40邻接。

在一个优选的实施例中，阳极集电基板10，相应的阴极集电基板40，可以作为两个相邻单元电池的集电器，特别如图7所示。如上所述，阳极集电基板10或相应阴极集电基板40的两个面可以涂覆阳极层20或相应涂覆阴极层50，任选涂覆设置在阳极层20上或相应阴极层50上的电解质层30或隔离层31。这样提高了电池的产量。

如图7所示，每个具有单元实体的阳极箔2e和具有单元实体的阴极箔5e布置成使每个阴极排除区72在每个阳极槽80的延续中形成，并且使每个阳极排除区82在每个阴极槽70的延续中形成。

在第一纵向方向XX’上，每个阳极集电基板10从第一端面DYa突出，所述第一端面由每个阳极层20、每个电解质材料层30或隔离层31、每个阴极层50和每个阴极集电基板层40的第一纵向端定义。

在与所述第一纵向方向XX’相反的电池的第二纵向方向XX”方向上，每个阴极集电基板40从每个阳极层20、每个电解质材料层30和/或浸渍或随后浸渍电解质的隔离层31、每个阴极层50和每个阳极集电基板层10突出。

这是本发明特别有利的一个特征，因为该特征防止电池横向边缘出现短路，防止漏电流，并有利于在阳极连接区1002和阴极连接区1006形成电接触。

从横截面看，阴极排除区72叠加在阳极槽80上面，阳极排除区82叠加在阴极槽70上面。

优选在生产具有单元实体的阳极箔2e和具有单元实体的阴极箔5e的堆叠之后，通过热处理和/或机械处理稳固堆叠I(所述处理可以是热压处理，包括同时施加压力和高温)。使电池能够组装的堆叠热处理优选在50℃和500℃之间的温度下，优选在低于350℃的温度下进行。具有单元实体的阳极箔2e和具有单元实体的阴极箔5e的需组装堆叠的机械压缩在10和100MPa之间，优选在20和50MPa之间的压力下进行。

刚刚描述了构成电池的各层的稳固堆叠的生产。然后，当堆叠I包括多行时，即至少两行单元实体时，在下文中也称为电池行L_n，开展第一对切割DX_n和DX’_n，将电池1000的由所述稳固堆叠形成的电池的给定行L_n与至少一个其他行L_n-1、L_n+1分开。如上所述，每个切割以贯穿方式开展，即其延伸穿过堆叠的整个高度，以本身人们已知的方式开展。如图17所示，电池行L_n具有六个面，即：

-两个彼此相对的正向面FF1、FF2，特别是两个正向面彼此平行，通常平行于一个或多个阳极集电基板10、一个或多个阳极层20、一个或多个电解质材料层30或一个或多个浸渍电解质的隔离层31、一个或多个阴极层50，以及一个或多个阴极集电基板40，

-两个彼此相对的侧向面FF3，FF5，特别是两个侧向面彼此平行，并平行于电池1000的侧向面F3，F5，

-和两个彼此相对的纵向面FF4，FF6，特别是两个纵向面彼此平行，并平行于电池1000的纵向面F4，F6，

当隔离层用作电解质主体基质时，在初始堆叠I包括多行电池L_n，并且为了将由所述稳固堆叠形成的电池(1000)的给定行(L_n)与电池(1000)的至少一个其他行(L_n-1，L_n+1)分开而已经开展第一对切割(DXn，DX’n)时，可以对先前获得的稳固堆叠或电池1000的行L_n进行浸渍。先前获得的稳固堆叠或电池1000的行L_n的浸渍可以通过携带锂离子的相(例如液体电解质)或包含锂盐的离子液体实现，使得所述隔离层(31)浸渍有电解质。

在生产任选浸渍携带锂离子的相的稳固堆叠I之后，该堆叠或电池1000的行L_n通过沉积封装系统95进行封装，以确保保护电池的单元电池免受大气影响，如图8所示。封装系统必须优选具有化学稳定性，能够耐受高温并且不可渗透，以实现其作为阻隔层的功能。

堆叠可以被封装系统覆盖，所述封装系统包括：

-任选第一致密绝缘覆盖层，优选选自聚对二甲苯、聚对二甲苯F、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺、溶胶-凝胶二氧化硅、有机二氧化硅和/或它们的混合物，沉积在阳极箔和阴极箔的堆叠上；和

-任选第二覆盖层，由电绝缘材料组成，通过原子层沉积法沉积在阳极箔和阴极箔堆叠上或所述第一覆盖层上；和

-以特别有利的方式，至少第三不可渗透覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，所述第三覆盖层由陶瓷材料和/或低熔点玻璃，优选熔点低于600℃的玻璃制造，沉积在阳极箔和阴极箔的堆叠或第一覆盖层的外围，

应当理解的是，所述至少一个第二覆盖层和所述至少一个第三覆盖层的序列可以重复z次，其中z≥1，并且沉积在至少第三覆盖层的外围，封装系统的最后一层是不可渗透覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，由陶瓷材料和/或低熔点玻璃制造。

这个序列可以重复z次，其中z≥1。它具有阻隔效应，阻隔效应随着z值的增加而增加。

结果得到坚硬且不可渗透的封装，特别是防止水蒸气通过封装系统和接触元件之间的界面(参见图11界面A)。

在本发明中，不可渗透层定义为水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d的层。水蒸气透过率可以使用美国专利文献No.7,624,621的方法和A.Mortier等人在Thin Solid Films6+550(2014)85-89发表的公开文献"Structural properties of ultraviolet curedpolysilazane gas barrier layers on polymer substrates"中描述的方法测定。

通常，第一覆盖层是任选的，选自：硅树脂(例如通过浸渍法或通过等离子体增强化学气相沉积法从六甲基二硅氧烷(HMDSO)沉积)、环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、聚对二甲苯(也称为聚(对二甲苯)，但更常称为聚对二甲苯)和/或它们的混合物。当沉积第一覆盖层时，它保护电池的敏感元件免受其环境影响。所述第一覆盖层的厚度优选是0.5μm至3μm。

当电池的电解质层和电极层具有孔隙时，该第一覆盖层特别有用：它充当平坦化层，也具有阻隔效应。例如，该第一层能够衬在在所述层表面上开孔的微孔表面上，封闭其入口。

在该第一覆盖层中，可以使用不同的聚对二甲苯变体。可以使用聚对二甲苯C、聚对二甲苯D、聚对二甲苯N(CAS 1633-22-3)、聚对二甲苯F或聚对二甲苯C、D、N和/或F的混合物。聚对二甲苯是一种介电、透明、半结晶材料，具有高热力学稳定性、优异的耐溶剂性和极低的渗透性。聚对二甲苯还具有阻隔性能。在本发明的范围内优选聚对二甲苯F。

所述第一覆盖层优选由通过化学气相沉积(CVD)而在电池堆叠表面上沉积的气态单体冷凝获得，这导致保形、薄且均匀地覆盖堆叠的所有可触及表面。所述第一覆盖层优选是刚性的；它不能被认为是一个柔性表面。

第二覆盖层也是任选的，由电绝缘材料，优选无机材料形成。它通过原子层沉积法(ALD)、PECVD、HDPCVD(高密度等离子体化学气相沉积)或ICP CVD(电感耦合等离子体化学气相沉积)沉积，从而获得对先前覆盖第一覆盖层的堆叠的所有可触及表面的保形覆盖。ALD沉积层在机械上非常脆弱，需要坚硬的表面才能发挥其保护作用。易碎层沉积在柔性表面上会导致形成裂缝，从而导致该保护层失去完整性。此外，ALD沉积层的生长受基板性质的影响。通过ALD沉积在具有不同化学性质区域的基板上的层将生长不均匀，这会导致该保护层失去完整性。因此，该任选的第二层(如果存在的话)优选贴靠在所述任选的第一层上，这确保了化学上均匀生长的基板。

ALD沉积技术特别适用于以完全不可渗透和保形的方式覆盖粗糙度高的表面。它们可以产生保形层，没有孔等缺陷(所谓的“无针孔”层)，并且具有非常好的阻隔性。它们的WVTR极低。采用WVTR(水蒸气透过率)评估封装系统的水蒸气渗透率。WVTR越低，封装系统越不可渗透。所述第二层的厚度优选根据所需的不透气性水平(即所需的WVTR)来选择，并且取决于所使用的沉积技术，特别是从ALD、PECVD、HDPCVD和ICP CVD中选择的沉积技术。

所述第二覆盖层可以由陶瓷材料、玻璃质材料或玻璃-陶瓷材料制造，例如Al₂O₃或Ta₂O₅类型的氧化物、氮化物、磷酸盐、氧氮化物或硅氧烷的形式。所述第二覆盖层优选厚度是10nm至10μm，优选是10nm至50nm。

通过ALD、PECVD、HDPCVD(高密度等离子体化学气相沉积)或ICP CVD(电感耦合等离子体化学气相沉积)沉积在第一覆盖层上的所述第二覆盖层首先可以使结构不可渗透，即防止水迁移到物体内部，其次可以保护优选由聚对二甲苯F制造的第一覆盖层免受大气，特别是空气和水的影响，以及免受热暴露的影响，以防止其降解。因此，所述第二覆盖层提高了封装电池的寿命。

所述第二覆盖层也可以直接沉积在阳极箔和阴极箔的堆叠上，即在未沉积所述第一覆盖层的情况下。

第三覆盖层必须是不可渗透的，优选其水蒸气透过率(WVTR)优选小于10^-5g/m².d。该第三覆盖层由陶瓷材料和/或低熔点玻璃，优选熔点低于600℃的玻璃沉积在阳极箔和阴极箔堆叠外围或第一覆盖层外围形成。在该第三层中使用的陶瓷和/或玻璃材料优选选自：

-低熔点玻璃(通常>600℃)，优选SiO₂-B₂O₃；Bi₂O₃-B₂O₃、ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃、TeO₂-V₂O₅、PbO-SiO₂，

-氧化物、氮化物、氮氧化物、Si_xN_y、SiO₂、SiON、非晶硅或SiC。

这些玻璃可以通过模塑或浸涂沉积。

陶瓷材料优选通过PECVD或优选通过HDPCVD或ICP CVD在低温下沉积；这些方法可以沉积不可渗透性良好的层。

如上所述，本发明所述电池包括封装系统，其优选以依次各层的形式生产。这样在电池的所有表面上获得了高度不可渗透的封装。此外，这种封装整体尺寸非常小，允许微型电池所需的小型化。

与Suzuki提交的美国专利文献US 2018/212210的公开内容相比，封装系统的上述说明及其技术效果与其存在显著差异。在这种现有技术的电池中，与电池单元接触的树脂并不具有不可渗透的封装功能。更具体地说，这种树脂不具有上文所述的渗透特征。

此外，Suzuki提交的这份文献涉及一种固态电池。与此相反，本发明所述电池可以不是全固态电池。在这种情况下，电池的纵向端是“开放”型的。特别如图9所示，不可渗透封装系统优选在相对的纵向面F4和F6处与电解质层30或隔离层31的端部直接接触。因此，该封装系统能够“封闭”层30、相应层31中的孔，这尤其允许电池内部的纳米限制电解质被令人满意地保留。在未示出的替代实施例中，该封装系统不与其他层接触。然而，该封装优选与堆叠相对纵向面上除突出基板之外的电池的所有组件直接接触。

此外，本发明所述电池的封装系统优选是电绝缘的。在本发明中，这意味着所述封装系统的电导率优选小于10^e-11S.m^-1，特别是小于10^e-12S.m^-1。这样的特征是有利的，因为其避免了短路，同时允许相反的正负连接重新制作，以与取放型电子元件贴装机兼容。可以将该特征与Suzuki提交的其中不可渗透性由金属外壳实现的上述专利文献的公开内容进行比较。

然后，这样涂覆的堆叠通过任何合适的方式沿切割线DYn和DY’n切割，从而暴露阳极连接区1002和阴极连接区1006，得到单元电池，如图9所示。

如图9和图10所示，沿切割线DYn和DY’n开展稳固封装堆叠的切割，从而：

-只有每个阳极集电基板10的每个阳极边缘1002’从第一端面DY_a突出，并且与第一纵向面F6齐平，所述第一端面由每个阳极层20、每个电解质材料层30和/或隔离层31、每个阴极层50和每个阴极集电基板层40在电池的第一纵向方向XX’上的第一纵向端限定，从而

-只有每个阴极集电基板40的每个阴极边缘1006’从第二端面(DY’_a)突出，并且与第二纵向面F4齐平，所述第二端面由每个阳极层20、每个电解质材料层30和/或隔离层31、每个阴极层50和每个阴极集电基板层10在电池的第二纵向方向XX”上的第二纵向端限定，所述第二纵向面F4优选与第一纵向面F6相对且平行，

应当理解的是，每个阳极边缘1002’定义一个阳极连接区1002，每个阴极边缘1006’定义一个阴极连接区1006。

在阴极连接区1006或相应的阳极连接区1002清晰可见的地方添加接触元件97、97’、97”(电接触)。这些接触区优选设置在电池堆叠的相对侧用于收集电流(横向集电器)。接触元件97、97’、97”至少布置在阴极连接区1006上和至少布置在阳极连接区1002上，优选布置在至少包括阴极连接区1006的经涂覆和切割的堆叠表面上，和布置在至少包括阳极连接区1002的经涂覆和切割的堆叠表面上(参见图11)。

因此，至少阳极连接区1002，优选至少包括至少阳极连接区1002的第一纵向面F6，更优选至少包括阳极连接区1002的第一纵向面F6，以及与该第一纵向面F6相邻的面F1、F2、F3、F5的端部97’a被能够在堆叠I和外部导电元件之间产生电接触的阳极接触元件97’覆盖。此外，至少阴极连接区1006，优选至少包括至少阴极连接区1006的第二纵向面F4，更优选至少包括阴极连接区1006的第二纵向面F4，以及与该第二纵向面F4相邻的面F1、F2、F3、F5的端部97”a被能够在堆叠I和外部导电元件之间产生电接触的阴极接触元件97”覆盖。

优选接触元件97、97’、97”在阴极连接区1006和阳极连接区1002附近由各层堆叠I构成，所述堆叠I依次包括第一电连接层以及由设置在第一层上的金属箔组成的第二层，所述第一电连接层包括填充导电颗粒的材料，优选填充导电颗粒的聚合物树脂和/或通过溶胶-凝胶法获得的材料，更优选填充石墨的聚合物树脂。

当电路受到热应力和/或振动应力时，第一电连接层允许后面的第二电连接层被紧固，同时在连接处提供“柔性”而不破坏电接触。

第二电连接层是金属箔。所述第二电连接层用于为电池提供持久的防水保护。一般来说，对于给定厚度的材料，金属可以制备高度不可渗透的薄膜，比陶瓷类薄膜更不可渗透，甚至比聚合物类薄膜更不可渗透，聚合物类薄膜通常对水分子的通过并非非常不可渗透。它通过减少接触元件处的WVTR，延长了电池的日历寿命。

优选在第二电连接层上沉积包括导电油墨的第三电连接层；其目的是降低WVTR，从而延长电池的使用寿命。

接触元件97、97’、97”允许在每个端部在正极和负极之间交替进行电连接。这些接触元件97、97’、97”能够在不同电池元件之间进行并联电连接。为此，只有阴极连接在一端突出，而阳极连接在另一端可用。

国际专利申请WO 2016/001584描述了多个单元电池的堆叠，其由以交替方式堆叠并横向偏移的阳极箔和阴极箔组成(参见图12)，封装在封装系统295中，保护电池2000的单元电池免受环境影响。切割这些封装的堆叠，获得具有裸露阳极连接区2002和阴极连接区2006的单元电池，是沿着穿过交替连续的电极和封装系统的切割平面进行的。由于现有技术的电池的电极和封装系统之间的密度差异，沿这种切割平面切割会产生封装系统在切割平面附近被撕开，从而产生短路的风险。在国际专利申请WO 2016/001584中，在封装过程中，封装层填充具有U形切割的箔堆叠的间隙。在这些间隙处插入的封装层很厚，并且不能很好地粘附到堆叠上，导致封装系统2095在随后的切割过程中存在被撕开的风险。

根据本发明，通过使用具有单元实体的箔消除了这种风险，其中：

-在第一纵向方向XX’上，每个阳极集电基板10从第一端面DYa突出，所述第一端面由每个阳极层20、每个电解质材料层30或隔离层31、每个阴极层50和每个阴极集电基板层40的第一纵向端定义。

在与所述第一纵向方向XX’相反的电池的第二纵向方向XX”方向上，每个阴极集电基板40从每个阳极层20、每个电解质材料层30和/或浸渍或随后浸渍电解质的隔离层31、每个阴极层50和每个阳极集电基板层10突出。

由于阴极箔和阳极箔交替叠加，单元实体的热压机械结构在切割附近非常坚固。使用这种刚性结构，以及使用带有单元实体的箔片，可以减少切割过程中的缺陷数量，提高切割速度，从而提高电池产量。

根据本发明，切割DY’_n和DY_n是通过密度相似的具有单元实体的阳极箔2e和具有单元实体的阴极箔5e开展，从而产生更高质量的干净切割。此外，在切割平面DY’_n和DY_n附近，在第一纵向方向XX’上存在不含任何阳极材料、电解质、浸渍或未浸渍电解质的隔离、阴极和阴极集电基板的阳极集电基板10，以及在第二纵向方向XX”上存在不含任何阳极材料、电解质、浸渍或未浸渍电解质的隔离、阴极和阳极集电基板的阴极集电基板40，可以防止短路和漏电流的任何风险，并有利于在连接区1002、1006处形成电接触。阳极连接区1002和阴极连接区1006优选彼此横向相对。

本发明所述电池的这种独特结构防止在电池纵向面F4、F6处出现短路，防止漏电流，并便于在阳极连接区1002和阴极连接区1006形成电接触。更具体地说，在包括阳极连接区和阴极连接区的电池的纵向面F4、F6上不存在电极材料和电解质材料，防止了锂离子的横向泄漏，便于电池平衡；如图7至图10所示，彼此接触并由第一和第二端面DYa、DY’a界定的电极的有效表面基本相同。

或者，如图5和图16所示，可以根据本发明获得电池1000’。这些电池1000’对应于围绕轴线Z₁₀₀₀转动180°的电池1000，轴线Z₁₀₀₀是与通过电池中心C₁₀₀₀的正向轴线ZZ平行的轴线。电池1000和1000’可以具有相同的尺寸。电池1000和1000’可以具有彼此相同或不同的纵向尺寸。在同一堆叠中生产电池1000和1000’优化了电池的产量，同时最大限度地减少了材料边角料90。

本发明所述电池可以由本发明不同替代实施例所述的单元实体制造。在非限制性示例中，如图13所示，单元实体的涂覆区71、81可以通过在基板行进方向上对称的狭缝式涂布在集电基板40、10上产生。这样可以在基板上直接留出未涂覆区72、82，从而减少了在阴极箔和阳极箔上制造单元实体的方法的步骤数量。同一行R的每个单元实体的排除区可以是共同的，形成排除条82’(参见图13和14)。

如图15所示，可以根据本发明和根据本发明的该相同替代实施例获得其它电池1000’。这些电池1000’对应于围绕轴线Z₁₀₀₀转动180°的电池1000，轴线Z₁₀₀₀是与通过电池中心C₁₀₀₀的正向方向ZZ平行的轴线。在同一堆叠中生产电池1000和1000’优化了电池的产量，同时最大限度地减少了材料边角料90。

在未示出的替代实施例中，行R_n的每个单元实体的排除区可以由同一行R_n的每个单元实体共有的排除条产生，从而优化电池的产量，同时防止产生边角料90。因此，交替箔堆叠的中心部分4全部用于制造本发明的电池。

图18至20示出了本发明的另一个实施例。在这些图中，与第一实施例相似的任何组成元件均以增加300的相同的附图标记表示。

图20所示的电池1300与上述电池1000的不同之处尤其在于其包括一个被封装系统395覆盖的单个单元电池400。在图20中，所述单个电池从上至下依次包括：

-阳极集电基板310

-阳极层320

-浸渍电解质的隔离层331，如上所述其可以由电解质材料层代替

-阴极层350，及

-阴极集电基板340

参考图18，首先将电池的不同组件一个在另一个上面依次放置。这种结构通常通过在基板上局部沉积实现。集电器的一部分未被沉积覆盖。设置在相对正向面F1、F2上的集电基板310和340经布置，使它们的相对端从相对的纵向面F4、F6上的其他层突出。然后，如图19所示，这些组件被封装系统395覆盖。

然后沿图19所示的垂直线392和393进行切割。如图20所示，上述切割露出了相应集电基板310和340的边缘311和341。应当注意的是，这些边缘被封装系统395的区域394和396覆盖，这些区域在纵向方向XX上在两个相反方向上突出。

图21示出了本发明的另一个实施例。在这些图中，与第一实施例相似的任何组成元件均以增加400的相同的附图标记表示。

与电池1000类似，图21中的电池1400具有多个单元电池500，多个单电池500在正面方向ZZ上下排列。与电池1000相反，电池1400具有封装系统495，其类似于上文刚刚描述的395。特别是，系统495具有在方向XX上突出的多个区域494和496。与电池1300一样，区域494和496通过开展切割492、493形成，如图21中的垂直点划线所示。这些切割露出了属于不同电流集电基板410和440的边缘411和441。

图22至24示出了本发明的另一个实施例，必须将其与图18至20所示的实施例进行比较。在图22至图24中，与图18至图20中实施例所示相似的组成元件均以增加200的相同的附图标记表示。

以与电池1300类似的方式，图24中所示的电池1500包括被封装系统595覆盖的单个单元电池600。在图24中，所述单个电池从上至下依次包括：

-阳极集电基板510

-阳极层520

-浸渍电解质的隔离层531，如上所述其可以由电解质材料层代替

-阴极层550，及

-阴极集电基板540

然而，电池1500与1300的不同之处在于，首先，集电基板510和540在纵向方向XX上不从其他层突出。此外，电池1500配备两个其它部件，即电连接元件560和570，它们设置在电池600的相对正向面上。这些连接元件中的每一个元件，尤其是彼此相同的元件，其厚度通常小于300μm，优选小于100μm。

每个连接元件优选由导电材料(通常是金属材料)制造。这尤其包括铝、铜或不锈钢。为了提高其可焊性，这些材料可以涂覆薄层金、镍或锡。

现在将描述一方面连接元件560和集电器510以及另一方面连接元件570和集电器540之间的连接装置。这些连接装置通常由导电粘合剂形成，特别是石墨粘合剂，或填充铜或铝金属纳米颗粒的粘合剂。图24中未示出的导电粘合剂层的典型厚度是0.1微米至几微米。或者，该导电粘合剂层可以由焊接代替。

如图22所示，每个连接元件560、570以在纵向方向上偏移的方式放置在其各自的集电基板510、540上。更准确地说，这些连接元件的第一端定义了从电池的纵向面F4和F6沿两个相反方向突出的极耳562、572。此外，在其与这些极耳相对的端部，每个连接元件从单元电池向后设置，从而定义相应的肩部564、574。这种布置是有利的任选特征，从而很容易肉眼将连接元件与其他层进行区分。

然后采用封装系统覆盖配备所述连接元件的电池600。如图23所示，电池的纵向面和侧向面以及肩部564和574首先被部分封装系统595’覆盖。参考图24，然后覆盖连接元件的正向面，形成最终封装系统595。最后，进行切割，图中未示出，但类似于图19中的切割392、393。这样露出了连接元件的边缘566和576。在此示例中，封装系统以两个连续的步骤提供，应当理解的是，也可以以单个步骤提供。

图25示出了图22至24所示实施例的替代实施例。在图25中，与图22至图24中所示相似的组成元件均以增加100的相同的附图标记表示。如上文所示，电连接元件560和570在纵向方向上沿两个相反方向从电池突出。相反，电池1600的电连接元件660和670，如图25所示，都沿相同方向突出，即在该图中向右突出。

图18至20和图22至25所示的实施例具有特定的优点。更具体地说，它们涉及“单电池”型电池，所述电池非常适合某些需要高能量密度的应用。此外，这样的结构便于封装操作。

最后，图22至25中所示的实施例涉及使用也具有特定优点的电连接元件。因此，不需要在基板上进行局部沉积，从而使此集电基板的整个表面都可以涂覆电极材料。由于在连接元件处产生横向偏移，不再需要在集电器上进行局部沉积，特别是对于图18、19和20中的实施例的情况。

参考图22至25中的这些实施例，本发明进一步涉及一种电池(1500)，其包括由至少一个单元电池，特别是由单个单元电池(600)形成的堆叠，每个单元电池依次包括阳极集电基板(510)、阳极层(520)、至少一层电解质材料层(530)和/或至少一层浸渍电解质的隔离层(531)、阴极层(550)和阴极集电基板(540)，

所述堆叠和所述电池具有六个面，即

-两个彼此相对的正向面(F1、F2)，通常平行于所述层和所述集电基板，

-两个彼此相对的纵向面(F4、F6)，分别包括阳极连接区和阴极连接区，

-两个相对的侧向面，

所述电池的特征在于它还包括两个电连接元件(560、570)，设置在堆叠的相对正向面上，每个电连接元件的第一端(562、572)在纵向方向(XX)超出堆叠的相应纵向面(F4，F6)。

根据本发明的其它目的，电池的其他特征：

-连接元件(560)的第一端(562)沿第一方向突出，超过第一纵向面(F4)，而另一个连接元件(570)的第一端(572)沿相反方向从另一个纵向面(F6)突出。

-两个连接元件(660、670)的第一端(662、672)沿相同方向突出，超过一个且相同的纵向面(F4)。

-每个电连接元件与相应的集电基板连接，特别是通过导电粘合剂连接。

-集电基板，以及阳极、阴极和隔离层，都没有超出堆叠的纵向面。

-与突出端相对，每个电连接元件与所述堆叠界定肩部(564、574)。

本发明的方法特别适用于制造全固态电池，即其电极和电解质是固态的并且不包括液相，甚至浸渍在固相中的电池。

本发明的方法特别适用于制造包括至少一个浸渍电解质的隔离层31的准固态电池。隔离层优选是多孔无机层，其具有：

-孔隙率，优选中孔，大于30％，优选是35％至50％，更优选是40％至50％，

-孔的平均直径D₅₀小于50nm。

隔离层的厚度优选小于10μm，优选在2.5μm至4.5μm之间，从而减小电池的最终厚度而不削弱其性能。隔离层的孔用电解质，优选用锂离子携带相(例如液体电解质)或含锂盐的离子液体浸渍。孔隙中，尤其是中孔隙中的“纳米限制”或“纳米截留”液体无法再逸出。它受到此处称为“中孔结构吸收”现象的束缚(锂离子电池相关文献中似乎没有对此进行描述)，无法再逸出，即使电池置于真空中亦如此。这种电池因此被认为是准固态电池。

本发明所述电池可以是锂离子微电池、锂离子迷你电池或大功率锂离子电池。特别是，所述电池可以经设计和尺寸确定而具有小于或等于大约1mA h的容量(通常称为“微电池”)，具有大于大约1mA h至大约1A h的功率(通常称为“迷你电池”)，或具有大于大约1Ah的容量(通常称为“大功率电池”)。通常，微电池被设计为与制造微电子产品的方法兼容。

可以生产这三个功率范围的每一种电池：

-具有“固态”类型的层，即没有浸渍的液体或糊相(所述液体或糊相可以是能够充当电解质的锂离子导电介质)，

-或具有介孔“固态”类型的层，浸渍通常是锂离子导电介质的液体或糊相，其自发地渗透该层并且不再从中出现，因此该层可以被认为是准固态，

-或具有浸渍多孔层(即具有开孔网络的层，可以采用液体或糊相浸渍，从而使这些层具有湿特性)。

Claims (21)

1.电池(1000)，包括至少一个单元电池(100)，

每个单元电池(100)依次包括阳极集电基板(10)、阳极层(20)、至少一层电解质材料层(30)和/或至少一层浸渍电解质的隔离层(31)、阴极层(50)和阴极集电基板(40)，

其中，在所述电池包括多个单元电池(100、100’、100”)的情况下，所述单元电池(100、100’、100”)一个位于另一个之下，即根据相对于电池主平面的正向方向(ZZ)堆叠，从而优选地：

ο阳极集电基板(10)是相邻的两个单元电池(100、100’、100”)的阳极集电基板(10)，以及从而

ο阴极集电基板(40)是相邻的两个单元电池(100、100’、100”)的阴极集电基板(40)，

所述至少一个单元电池或所述多个单元电池(100、100’、100”)定义一堆叠(I)，

所述堆叠(I)和所述电池具有六个面，即

-两个彼此相对的所谓正向面(F1，F2)，特别地两个正向面彼此平行，大体上平行于一个或多个阳极集电基板(10)、一个或多个阳极层(20)、一个或多个电解质材料层(30)或一个或多个浸渍电解质的隔离层(31)、一个或多个阴极层(50)，以及一个或多个阴极集电基板(40)，

-两个彼此相对的所谓侧向面(F3，F5)，特别地两个侧向面彼此平行，以及

-两个彼此相对的所谓纵向面(F4，F6)，特别地两个纵向面彼此平行，

应当理解的是，电池的第一纵向面(F6)包括至少一个阳极连接区(1002)，电池的第二纵向面(F4)包括至少一个阴极连接区(1006)，所述阳极连接区(1002)和阴极连接区(1006)彼此横向相对，

其特征在于：

-在电池的第一纵向方向(XX’)上，每个阳极集电基板(10)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或浸渍电解质的隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)突出，和

-在与所述第一纵向方向(XX’)相反的电池的第二纵向方向(XX”)上，每个阴极集电基板(40)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或浸渍电解质的隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(10)突出。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，每个阳极集电基板(10)从第一端面(DY_a)突出，所述第一端面由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阴极集电基板层的第一纵向端定义。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，每个阴极集电基板(40)从第二端面(DY’_a)突出，所述第二端面由每个阳极层、每个电解质材料层或隔离层、每个阴极层和每个阳极集电基板层的第二纵向端定义。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池包括封装系统，所述封装系统至少覆盖堆叠(I)外周的一部分，所述封装系统包括至少一个不可渗透的覆盖层，其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，所述封装系统在每个纵向面(F4，F6)处至少与所述电解质材料层(30)和/或所述浸渍电解质的隔离层(31)直接接触。

5.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，所述封装系统还在每个纵向面(F4，F6)处与阳极层、阴极层和非突出集电基板直接接触。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的电池，其特征在于，所述封装系统是电绝缘的，所述封装系统的电导率优选小于10^e-11S.m^-1，特别地小于10^e-12S.m^-1。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电池，其特征在于，所述封装系统(95)覆盖堆叠的正向面(F1，F2)、侧向面(F3，F5)和至少部分纵向面(F4，F6)，从而

-仅在电池的第一纵向方向(XX’)上从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)突出的每个阳极集电基板(10)的每个阳极边缘(1002’)与第一纵向面(F6)齐平，以及从而

-仅在电池的第二纵向方向(XX”)上从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(20)突出的每个阴极集电基板(40)的每个阴极边缘(1006’)与第二纵向面(F4)齐平，所述第二纵向面(F4)优选与所述第一纵向面(F6)相对且平行，

应当理解的是，每个阳极边缘(1002’)定义一阳极连接区(1002)，每个阴极边缘(1006’)定义一阴极连接区(1006)。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的电池，其特征在于，所述封装系统(95)包括：

-任选沉积在至少部分堆叠(I)外周上的第一覆盖层，优选选自聚对二甲苯、聚对二甲苯F、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺、溶胶-凝胶二氧化硅、有机二氧化硅和/或它们的混合物，

-任选第二覆盖层，其由电绝缘材料组成，通过原子层沉积法沉积在至少部分堆叠(I)外周上或所述第一覆盖层上，

-至少第三不可渗透的覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，第三覆盖层由陶瓷材料和/或低熔点玻璃、优选熔点低于600℃的玻璃制造，沉积在至少部分堆叠(I)的外周上或第一覆盖层上，

应当理解的是，当存在所述第二覆盖层时，

-所述第二覆盖层和所述第三覆盖层的序列可以重复z次，其中z≥1，并且沉积在至少第三覆盖层的外周上，并且

-所述封装系统的最后一层是不可渗透的覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^{- 5}g/m².d，由陶瓷材料和/或低熔点玻璃制造。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，至少阳极连接区(1002)，优选包括至少阳极连接区(1002)的第一纵向面(F6)，被阳极接触元件(97’)覆盖,

并且其特征在于，至少阴极连接区(1006)，优选包括至少阴极连接区(1006)的第二纵向面(F4)，被阴极接触元件(97”)覆盖,

应当理解的是，所述阳极接触元件(97’)和阴极接触元件(97”)能够在堆叠(I)和外部导电元件之间产生电接触。

10.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，所述阳极接触元件(97’)和阴极接触元件(97”)中的每一个接触元件包括：

-第一电连接层，位于至少阳极连接区(1002)和至少阴极连接区(1006)上，优选位于包括至少阳极连接区(1002)的第一纵向面(F6)上和位于包括至少阴极连接区(1006)的第二纵向面(F4)上，

该第一电连接层包括填充导电颗粒的材料，优选填充导电颗粒的聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的材料，更优选填充石墨的聚合物树脂，

-第二电连接层，其包括设置在填充导电颗粒的第一材料层上的金属箔。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，包括至少一个阳极连接区(1002)的第一纵向面(F6)与由每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)和/或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)的第一纵向端定义的第一端面(DY_a)之间的最小距离(Dca)介于0.01mm和0.5mm之间，和/或其特征在于，

包括至少一个阴极连接区(1006)的第二纵向面(F4)与由每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)和/或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(10)的第二纵向端定义的第二端面(DY’_a)之间的最小距离(Dcc)介于0.01mm和0.5mm之间。

12.用于制造至少一个电池(1000)的方法，

每个电池包括至少一个单元电池(100)，

每个单元电池(100)依次包括阳极集电基板(10)、阳极层(20)、至少一层电解质材料层(30)和/或至少一层浸渍电解质的隔离层(31)、阴极层(50)和阴极集电基板(40)，

其中，在所述电池(1000)包括多个单元电池(100、100’、100”)的情况下，所述单元电池(100、100’、100”)一个位于另一个之下，即根据相对于电池主平面的正向方向(ZZ)堆叠，从而优选地：

ο阳极集电基板(10)是相邻的两个单元电池(100、100’)的阳极集电基板(10)，以及从而

ο阴极集电基板(40)是相邻的两个单元电池(100、100’)的阴极集电基板(40)，

所述至少一个单元电池(100)或所述多个单元电池(100、100’、100”)定义一堆叠(I)，

所述堆叠(I)和所述电池(1000)具有六个面，即

-两个彼此相对的所谓正向面(F1，F2)，特别地两个正向面彼此平行，大体上平行于一个或多个阳极集电基板(10)、一个或多个阳极层(20)、一个或多个电解质材料层(30)或一个或多个浸渍电解质的隔离层(31)、一个或多个阴极层(50)，以及一个或多个阴极集电基板(40)，

-两个彼此相对的所谓侧向面(F3，F5)，特别地两个侧向面彼此平行，以及

-两个彼此相对的所谓纵向面(F4，F6)，特别地两个纵向面彼此平行，

应当理解的是，电池的第一纵向面(F6)包括至少一个阳极连接区(1002)，电池的第二纵向面(F4)包括至少一个阴极连接区(1006)，所述阳极连接区(1002)和阴极连接区(1006)彼此横向相对，

从而

-在电池的第一纵向方向(XX’)上，每个阳极集电基板(10)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或浸渍电解质的隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)突出，和

-在与所述第一纵向方向(XX’)相反的电池的第二纵向方向(XX”)上，每个阴极集电基板(40)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或浸渍电解质的隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(10)突出，

所述制造方法包括：

(i)提供至少一个阳极集电基板箔(10)，下文称为阳极箔(2e)，所述阳极集电基板箔(10)具有凹槽(80)、未涂覆区域(82)和涂覆阳极层(20)的区域(81)，任选涂覆电解质材料层(30)或隔离层(31)，

(ii)提供至少一个阴极集电基板箔(40)，下文称为阴极箔(5e)，所述阴极集电基板箔(40)具有凹槽(70)、未涂覆区域(72)和涂覆阴极层(50)的区域(71)，任选涂覆电解质材料层(30)或隔离层(31)，

(iii)生产至少一个具有凹槽(80)、未涂覆区域(82)和涂覆区域(81)的阳极箔(2e)与至少一个具有凹槽(70)、未涂覆区域(72)和涂覆区域(71)的阴极箔(5e)交替的堆叠(I)，从而获得至少一个单元电池，其依次包括阳极集电基板(10)、阳极层(20)、至少一层电解质材料层(30)或隔离层(31)、阴极层(50)和阴极集电基板(40)，及

从而

ο在电池的第一纵向方向(XX’)上，每个阳极集电基板(10)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)和/或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)突出，和

ο在与所述第一纵向方向(XX’)相反的电池的第二纵向方向(XX”)方向上，每个阴极集电基板(40)从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(31)和/或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(10)突出，

(iv)热处理和/或机械压缩步骤(iii)中获得的交替箔堆叠(I)，从而形成稳固的堆叠，

(v)任选地，制造第一对切割(DXn，DX’n)，允许由所述稳固的堆叠形成的电池(1000)的给定行(L_n)与电池(1000)的至少一个其他行(L_n-1，L_n+1)分开，

(vi)任选地，浸渍步骤(iv)中获得的稳固堆叠时或开展步骤(v)时浸渍步骤(v)中获得的电池(1000)的行(L_n)，采用携带锂离子的相(例如液体电解质)或含锂盐的离子液体浸渍，从而使所述隔离层(31)被电解质浸渍，

(vii)制造第二对切割(DYn，DY’n)，暴露

·在电池的第一纵向方向(XX’)上从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)突出的每个阳极集电基板(10)的阳极边缘(1002’)，每个阳极边缘(1002’)定义至少一个阳极连接区(1002)，以及

·在电池的第二纵向方向(XX”)上从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(10)突出的每个阴极集电基板(40)的阴极边缘(1006’)，每个阴极边缘(1006’)定义至少一个阴极连接区(1006)，

当开展步骤(v)时，所述第二对切割(DYn,DY’n)能够将由所述电池(1000)行(L_n)形成的给定电池与至少一个其他电池分开。

13.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，

在步骤(vi)(如果开展该步骤的话)之后，

或如果未开展步骤(vi)，在步骤(v)(如果开展步骤(v)的话)之后，

或如果未开展步骤(vi)和步骤(v)，在步骤(iv)之后，

和步骤(vii)之前，

开展步骤(viii)，封装稳固的堆叠或电池(1000)行(L_n)，优选地其中堆叠(I)或电池(1000)行(L_n)的至少部分外周，优选地堆叠(I)的正向面(F1，F2)或电池行(L_n)的正向面(FF1、FF2)，侧向面(F3，F5，FF3，FF5)和至少部分纵向面(F4，F6，FF4，FF6)被封装系统(95)覆盖，从而

ο仅在电池的第一纵向方向(XX’)上从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阴极集电基板层(40)突出的每个阳极集电基板(10)的每个阳极边缘(1002’)与第一纵向面(F6，FF6)齐平，以及从而

ο仅在电池的第二纵向方向(XX”)上从每个阳极层(20)、每个电解质材料层(30)或隔离层(31)、每个阴极层(50)和每个阳极集电基板层(10)突出的每个阴极集电基板(40)的每个阴极边缘(1006’)与第二纵向面(F4,FF4)齐平，所述第二纵向面(F4,FF4)优选与所述第一纵向面(F6,FF6)相对且平行，

应当理解的是，每个阳极边缘(1002’)定义一阳极连接区(1002)，每个阴极边缘(1006’)定义一阴极连接区(1006)；

所述封装系统(95)优选包括，

--任选沉积在至少部分堆叠(I)外周上或至少部分电池(1000)行(L_n)外周上的至少一个第一覆盖层，优选选自聚对二甲苯、聚对二甲苯F、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、聚酰胺、溶胶-凝胶二氧化硅、有机二氧化硅和/或它们的混合物，

-任选第二覆盖层，由电绝缘材料组成，通过原子层沉积法沉积，

-在堆叠(I)或电池(1000)行(L_n)的至少部分外周上，

-或在第一覆盖层上，及

-至少一个第三不可渗透覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，第三覆盖层由陶瓷材料和/或低熔点玻璃、优选熔点低于600℃的玻璃制造，沉积在堆叠(I)或电池(1000)行(L_n)的至少部分外周上或第一覆盖层上，

应当理解的是，所述至少一个第二覆盖层和所述至少一个第三覆盖层的序列可以重复z次，其中z≥1，并且沉积在至少第三覆盖层的外周，封装系统的最后一层是不可渗透覆盖层，优选其水蒸气透过率(WVTR)小于10^-5g/m².d，由陶瓷材料和/或低熔点玻璃制造。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(vii)之后，至少阳极连接区(1002)，优选至少包括至少阳极连接区(1002)的第一纵向面(F6)，被能够在堆叠(I)和外部导电元件之间产生电接触的阳极接触元件(97’)覆盖，

其特征在于，至少阴极连接区(1006)，优选至少包括至少阴极连接区(1006)的第二纵向面(F4)，被能够在堆叠(I)和外部导电元件之间产生电接触的阴极接触元件(97”)覆盖，

所述阳极接触元件(97’)和阴极接触元件(97”)的制备包括：

-在至少阳极连接区(1002)和至少阴极连接区(1006)上，优选至少在包括至少阳极连接区(1002)的第一纵向面(F6)上和至少在包括至少阴极连接区(1006)的第二纵向面(F4)上沉积由填充导电颗粒的材料制造的第一电连接层，所述第一电连接层优选由填充导电颗粒的聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的材料制造，

-任选当所述第一电连接层由填充导电颗粒的聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的材料制造时，在干燥步骤之后执行聚合所述聚合物树脂和/或溶胶-凝胶法获得的所述材料的步骤，及

-在第一层上沉积第二电连接层，所述第二电连接层包括设置在第一电连接层上的金属箔，

-任选在第二电连接层上沉积包括导电油墨的第三电连接层。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(v)中(当开展该步骤时)和/或在步骤(vii)中实施的切割通过激光烧蚀进行，优选地，其特征在于，在步骤(v)中(当开展该步骤时)和/或在步骤(vii)中通过激光实施全部切割。

16.电池(1500)，包括由至少一个单元电池，特别地由单个单元电池(600)形成的堆叠，每个单元电池依次包括阳极集电基板(510)、阳极层(520)、至少一层电解质材料层(530)和/或至少一层浸渍电解质的隔离层(531)、阴极层(550)和阴极集电基板(540)，

所述堆叠和所述电池具有六个面，即

·两个彼此相对的正向面(F1、F2)，大体上平行于所述层和所述集电基板，

·两个彼此相对的纵向面(F4、F6)，分别包括阳极连接区和阴极连接区，

·两个相对的侧向面，

·所述电池的特征在于它还包括两个电连接元件(560、570)，设置在堆叠的相对正向面上，每个电连接元件的第一端(562、572)在纵向方向(XX)上超出堆叠的相应纵向面(F4，F6)。

17.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，连接元件(560)的第一端(562)沿第一方向突出，超过第一纵向面(F4)，而另一个连接元件(570)的第一端(572)沿相反方向从另一个纵向面(F6)突出。

18.根据权利要求16所述的电池，其特征在于，两个连接元件(660、670)的第一端(662、672)沿相同方向突出，超出一个且相同的纵向面(F4)。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的电池，其特征在于，每个电连接元件与相应的集电基板连接，特别地通过导电粘合剂连接。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的电池，其特征在于，集电基板，以及阳极、阴极和隔离层，都没有突出超出所述堆叠的纵向面。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的电池，其特征在于，与突出端相对，每个电连接元件与所述堆叠界定肩部(564、574)。

Images