JP2005519425A - 透過性アノード電流コレクタを持つ二次電池 - Google Patents
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Abstract
二次電池は一部を筺体に封入された電池セルを持つ。電池セルは、基板上にある電気的に相互に及び電解質に接合されたカソードとカソード電流コレクタ、及び電気的に電解質に接合された第一の表面と対向する第二の表面を持つ透過性アノード電流コレクタを含む。透過性アノード電流コレクタは、ｉ．約０．１μm未満の厚さ、ii．十分に薄く前記電池セルが充電されるときに、カソード材料がそれを透過して透過性アノード電流コレクタの前記第二の表面にアノードを形成することを可能にする厚さ、iii．アノード電流コレクタの対向する第二の表面には被覆層が無い、及びiv．穴を含むグリッドで、電池セルが充電されるときに、カソード材料が穴を通り抜けて第二の表面上又は穴の内部にアノードを形成することを可能にする、の一以上を有する。正及び負の電極が電池セルに電気的に結合される。
Description
本発明の態様は二次電池及びそれの製造方法に関する。
薄膜二次電池は、一般に、電荷の貯蔵及び放出に共働する薄膜を持つ基板を含んでいる。薄膜電池は、一般に、従来の電池の厚さの約１／１００未満の厚さを持ち、例えば厚さ約０．５ｍｍ未満である。薄膜は、例えば物理的又は化学的気相堆積（ＰＶＤ又はＣＶＤ）、酸化、窒化、電子ビーム蒸着及び電気メッキプロセス等の、従来からの製作プロセスにより基板上に形成可能である。薄膜は、一般に、カソード、電解質、アノード及び電流コレクタフィルムを包含する。二次電池が充電されると、カソード材料で形成されたイオンは、カソードから電解質を通り抜けてアノードに移動し、かつ電池が放電すると、これらのイオンはアノードから電解質を通り抜けてカソードに戻ってくる。例えば、ＬｉＣｏＯ２又はＬｉＭｎＯ２カソード等の、リチウムを含むカソードを持つ電池では、リチウム含有カソードに由来するリチウム種は、充電及び放電のサイクルの間に、それぞれカソードからアノードに、及び逆に移動する。
リチウムカソード電池用として、幾つかの型のアノードが普通に使用されている。第一のアノード型は、酸化錫等の、リチウムイオンを受容する物質で作られている。リチウムイオンは、電池の充電及び放電の間にアノード中に、及びアノードから、移動する。しかしながら、このようなアノード材料は、しばしば、カソードのリチウムの４０％〜６０％を不可逆的に消費してしまう。電池の充電及び放電の間におけるこのような大量のリチウムの消費は、電池のエネルギー貯蔵容量を制限するので望ましくない。
もう一つ別の型のアノードはリチウム層を含み、充電の間、その上にカソードからのリチウム材料が堆積して、次第に積み上がる。元のリチウムアノードはカソード由来のリチウム材料に核化部位を提供し、リチウム材料の堆積及び除去からもたらされる応力を調整する。しかしながら、一般にリチウム層は空気に暴露されると劣化するので、電池の製作を複雑にする。また、リチウムの融点は低いので（１８１℃）、半田のリフロー等の普通の金属結合プロセスを用いて、常に電池を組み立てられるわけではない。
通常リチウムアノード−フリー電池として知られているもう一つ別の型の電池は、電流コレクタとして金属層のみを備え、予め形成されたリチウムアノード無しで、製作されている。代わりに、電池の最初の充電サイクルの間に、電池の電流コレクタと電解質の界面にリチウムアノード性フィルムが形成される。その後、引き続く充電及び放電のサイクルの間、電池は、最初の充電サイクルで生成されたリチウムアノード性フィルムで作動する。しかしながら、その場で生成されたリチウムアノード性フィルムは、厚さが不均一で、電池に応力の発生をもたらす場合が多い。充電と放電のサイクル間の、カソード電流コレクタ／電解質界面におけるリチウムの形成と解離は、アノード電流コレクタを電解質から分離させる原因となり得る。また、その場で形成されたリチウムアノードの厚さの不均一性及びカソード電流コレクタの電解質からの分離は、充電と放電のサイクルの繰り返しにわたって、エネルギー蓄積容量の緩やかな低下及び漏洩電流の増加をもたらす。
数多くのサイクルにわたる、リチウムフリー電池の長期間の性能は、アノードコレクタを覆ってペリレン又はＬＩＰＯＮの被覆層を形成することで改良できる可能性がある。例えば、Ｎｅｕｄｅｃｋｅｒ等、米国特許６，１６８，８８４及びＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１４７（２），５１７−５２３（２０００）に記載されている様に、被覆層は、数多くの電池サイクルにわたって、エネルギー貯蔵容量の緩やかな損失を減らすことが見いだされている。引用により両者の全体を本明細書に取り込む。この様な電池は、カソード、電解質フィルム、アノード電流コレクタ及びアノード電流コレクタ上のペリレン又はＬｉＰＯＮ被覆層から成る。各充電及び放電のサイクルの間、リチウムアノードフィルムが形成されそして緩やかに消失し、アノード電流コレクタは被覆層と共に、電解質層から持ち上げられ、あるいはその上に降ろされる。このプロセスは、アノード電流コレクタ上に被覆フィルムが堆積している場合のみ可逆的であり、被覆層が無ければ、電池はサイクルの増加に伴って容量の損失に晒される。しかしながら、この型の電池でさえ、リチウムアノードの厚さの不均一から生ずる応力を発現させ、これは、しばしば電流漏洩の経路をもたらす。また、被覆層の堆積は電池のコストを増大させ、余分な層は、電池の単位体積あたりに蓄えられるエネルギーである、電池のエネルギー密度係数を減少させる。
この様に、夥しい数の充電及び放電サイクルの後に優れたエネルギー貯蔵容量を維持する二次電池の提供が望ましい。二次電池に対しては、多数の充電及び放電サイクルの後で、構造の完全性を維持することが更に望ましい。数多くのサイクルにわたって、構造的完全性を失わず、かつ、なおも優れたエネルギー密度係数を持ち、その性質を維持できるリチウムアノード−フリー電池を持つことも、また望ましい。
二次電池は、筺体により少なくとも部分的に封入された電池セルを含む。電池セルは、その上にカソード及びカソード電流コレクタを持つ基板を含む。カソードはカソード電流コレクタに、電気的に接合されている。電解質はカソード又はカソード電流コレクタに、電気的に接合されている。透過性アノード電流コレクタは、電解質に電気的に接合された第一の表面及び対向する第二の表面を持つ。透過性アノード電流コレクタは、（ｉ）約１０００オングストローム（０．１μm）未満の厚さ、（ｉｉ）電池セルが充電されるときに、カソード材料がそれを通り抜けて透過性アノード電流コレクタの第二の表面にアノードを形成することを可能にする、十分に小さな厚さ、（ｉｉｉ）アノード電流コレクタの対向する第二の表面には被覆層が存在しない、（ｉｖ）電池セルが充電されるときに、カソード材料が通り抜けて第二の表面又は穴の中にアノードを形成することを可能にする穴を有するグリッド、の少なくとも一を含む。正及び負の電極は電池セルを電気的に結合する。二次電池の製作方法も説明する。
本発明のこれらの特徴、態様及び効果は、以下の詳細な説明、添付の請求の範囲、及び本発明の実施例を図解する添付の図面により、更に良く理解されるであろう。しかしながら、本発明において、特徴のそれぞれは単に特別な図面との関連においてのみではなく、一般的に使用できるものであり、また本発明はこれらの特徴の任意の組み合わせを包含することを理解すべきである。
図１に、本発明の特徴を有する二次電池１０の一態様を図解する。電池１０は、基板１２上に形成され、かつ少なくとも部分的に筺体３６に封入された電池セル１１を含む。筺体３６は、一個の電池セル１１（図示した様に）を、又は相互に直列又は並列に電気的に結合された多数の電池セル（図示せず）を封入することができる。それぞれ正極及び負極３４、３２は、電池セル１１に、又は複数の電池セルに電気的に結合され、また筺体３６を通り抜けて延びることができる。
基板１２は絶縁体、半導体又は導体であってよい。例えば、基板１２は酸化アルミニウム又は二酸化珪素等の酸化物、チタニウム又はステンレススチール等の金属、シリコン等の半導体、又はポリマーを含むことができる。一態様では、基板１２は白雲母物質である、マイカを含む。基板１２は、比較的滑らかな表面と、薄膜のプロセッシングの間、及び電池の動作温度で、薄膜を支えるために十分な機械的強度も持たねばならない。
第一の接着層１４を、基板１２上に、基板１２上に形成される他のフィルムの接着を向上させるため、堆積させてもよい。接着層１４は、金属、例えばチタニウム、コバルト、アルミニウム、他の金属、又はセラミック材料、例えば化学量論的ＬｉＣｏ０２を含んでもよいＬｉＣｏＯｘを含むことができる。カソード電流コレクタフィルム１６は接着層１４を覆って堆積されてもよい。カソード電流コレクタフィルム１６は、一般には、銀、金、白金又はアルミニウム等の非反応性金属を含んでよい導電性層である。カソード電流コレクタフィルム１６も、所望の電気伝導性を提供するために十分な厚さの、接着層１４と同じ金属を含んでよい。
電気化学的に活性な物質を含んでいるカソード１８を、カソード電流コレクタフィルム１６とカソード１８が電気的に連結される様に、カソード電流コレクタフィルム１６の上又は下に形成してよい。例えば、カソード１８は、薄膜状に堆積した、結晶性ＬｉＭｎ２０２、ＬｉＮｉ０２、ＬｉＭｎ２０４、ＬｉＭｎ０２又はＬｉＣｏ０２等の、いくつかのリチウム含有化合物の一種を含んでよい。代表的な一態様では、ＲＦ又はＤＣマグネトロンスパッタリングによって、カソード電流コレクタ１６上に結晶性ＬｉＣｏ０２フィルムが堆積され、カソード１８の役割を果たす。カソード１８は、一般には、約０．１μｍから約１０μｍ、例えば約４μｍの厚さを持つ。
固体無機物質を含んでいる等の電解質２０は、カソード１８を覆って形成される。電解質２０は、例えば、あるいはＬｉＰＯＮフィルムとして知られている、非晶質リチウムリンオキシナイトライドフィルムであってよい。一態様では、ＬｉＰＯＮは、ｘ：ｙ：ｚ比が約２．９：３．３：０．４６のＬｉｘＰＯｙＮｚの形状である。電解質２０は、約０．１μｍから約５μｍ、例えば約２μｍの厚さでよい。
透過性アノード電流コレクタ２４は電解質２０を覆って堆積される。透過性アノード電流コレクタ２４はＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属、又はそれらの合金を含んでよい。ある典型例では、透過性アノード電流コレクタ２４は銅を含む。透過性アノード電流コレクタ２４は、リチウム原子等の、カソード材料の原子（カソード材料の原子、イオン又は他の種であってよい）が、その厚さを通り抜けるのを可能にする十分に小さい厚さを有する。例えば、透過性アノード電流コレクタ２４の適切な厚さは約１０００オングストローム（０．１μm）未満である。カソード材料の原子は、透過性アノード電流コレクタ２４の粒子、粒界、又は又はピンホールを通り抜けると信じられる。一の態様では、透過性アノード電流コレクタ２４の厚さは約５００オングストローム（０．０５μm）未満であり、充電及び放電の繰り返しに伴うエネルギー貯蔵容量の損失を更に低減する。透過性アノード電流コレクタ２４の厚さは少なくとも約５０オングストローム（０．００５μm）でもよく、よりよいサイクル特性を立証している。
透過性アノード電流コレクタ２４は、電解質２０の外方を向いた、かつ被覆層が無い、露出した外面２６を含む。従来技術では、先に述べた通り、充電と放電の繰り返しにわたってエネルギー貯蔵容量の落下を最小にするため、被覆層が必要であると判断されていた。しかしながら、アノード電流コレクタ２４が十分に薄く、移動するリチウム種にとって透過性であり、なおかつ十分な電気伝導度を提供する場合は、充電及び放電サイクル間のエネルギー貯蔵容量の落下は顕著に低減することが発見されている。
もう一つの形態では、図３に示す様に、透過性アノード電流コレクタ２４はグリッド１０５を含む。グリッド１０５は電気伝導性であり、かつリチウムカソード材料が通り抜けることを可能にする穴１２０を有する。一つの形態では、グリッドは金属を細かいパターンにした網目１１０である。電池１０を充電する場合、カソード材料はグリードパターン１０５の穴を通り抜けることができる。例えば、透過性アノード電流コレクタ２４をリチウムが透過できるように、全グリッドパターン１０５の面積に対する穴面積の比を少なくとも９０％としてよい。一例として、グリッド１０５は、寸法が少なくとも約０．１ｍｍ、かつ約３ｍｍ未満の穴を持つことができる。
カソード材料はこの様に透過性アノード電流コレクタ２４を透過し、その外表面２６にアノードフィルム２８を形成する。電解質２０と透過性アノード電流コレクタ２４の間ではなく、透過性アノード電流コレクタ２４の外表面２６上にアノードフィルム２８を形成することにより、電池１０の充電と放電を繰り返しても電解質２０及び透過性アノード電流コレクタ２４にかかる応力はより小さく、かつ電解質２０及び透過性アノード電流コレクタ２４の界面に生じる損傷はより少ない。図２に見られる通り、充電後、透過性アノード電流コレクタ２４は、電解質２０に対して実質的に固定されたままである。電池１０が放電すると、カソード材料は透過性アノード電流コレクタ２４を逆方向に透過し、カソード１８に戻る。図４は、厚さ３００オングストローム（０．０３μm）の透過性電流コレクタを持つ電池、及び厚さ３０００オングストローム（０．３μm）の電流コレクタを持つ電池に関する、放電容量対サイクル数のプロットを示す。厚さ３０００オングストローム（０．３μm）の電流コレクタを持つ電池のエネルギー貯蔵容量は、４０サイクル後に約４０％失われた。これに対し、３００オングストローム（０．０３μm）の薄い電流コレクタを持つ電池では、９０サイクル後の容量低下は１０％未満であった。この様なサイクル後、厚い電流コレクタの表面は銅色であり、走査型電子顕微鏡で見えるほど表面が粗かったが、他方、薄い電流コレクタの表面は、サイクル後リチウムの色を持ち、かつずっと滑らかであった。
充電された状態では、図２に示す様に、アノードフィルム２８は外表面２６上に形成されている。電気的に放電された状態では、図１に示すように、アノードフィルム２８は消失する。一態様では、透過性アノード電流コレクタ２４は十分に薄く、約４．２Ｖ及び約３Ｖの間で、二次電池１０の充電容量の実質的な損失無しに、少なくとも約１００回、二次電池の充電及び放電を可能にする。
一般には、薄膜電池１０は、アノードフィルム２８が実質的に存在しない、放電した状態で製造される。最初のステップ、ステップ１００で、基板１２を空気中で約１０分間、約４００℃に加熱し、基板１２上に形成されているかもしれない有機物質を焼成して基板１２を清浄にする。続いて、カソード電流コレクタ１６、カソード１８、電解質２０及び透過性アノード電流コレクタ２４等の電池１０の薄膜層を、基板１２上に堆積させる。
一つの方法では、基板１２を、図５に示したマグネトロンＰＶＤチャンバー１５０内でスパッタリングする。チャンバー１５０は、壁１５５、ガス分配器１６０に結合されていてチャンバー１５０にプロセスガスを導入するガス供給源１５８、チャンバー１５０からガスを排出するガス排出口１６５及びチャンバー内のスパッタリングターゲット１７５に電力を供給する電源１７０を含む。プロセスガスは、例えば、アルゴン及び酸素を含んでよい。基板１２を取り付けた基板取付具１８０は、コンベヤ（図示せず）によってチャンバー１５０内に搬送され、ターゲット１７５に対面して位置決めされる。基板保持取付具１８０は、一般には電気的にアースされているチャンバー壁１５５から、電気的に絶縁されている。チャンバー１５０は、装荷チャンバー（図示せず）から、スリットバルブ（これも図示せず）によって分離されている。スパッタリングガスは、一般には約５〜２５ｍＴｏｒｒの圧力でチャンバー１５０内に保持され、Ａｒ／Ｏ２の流速比約１〜約４５で供給される。
マグネトロンスパッタリングエナジャイザー１８５は、プロセスガスにエネルギーを付与し、ターゲット１７５から材料をスパッタし、それによりプラズマを生成するために、設けられている。プラズマは、基板１２全体を覆うのに十分な大きさの面積にわたって形成される。一つの形態では、マグネトロンエナジャイザー１８５は、周辺及び中心磁石等の磁石１１０を更に含んで、基板１２の周辺のプラズマ分布を制御する。基板１２上にＬｉＣｏＯｘフィルムを堆積させるため、ＬｉＣｏＯ２を含むターゲット１７５をチャンバー１５０内に設置し、マグネトロンスパッタリングエナジャイザー１８５を約０．１〜約２０Ｗ／ｃｍ２の電力密度レベルで操作する。エナジャイザー１８５の操作と連動して、約０．１〜約５ｍＡ／ｃｍ２のイオン束が、ＬｉＣｏＯｘフィルムの堆積がなされている基板１２へ配送される。堆積の間、基板１２に、プラズマに対して約５〜１００Ｖの負ポテンシャルをかける。ポテンシャルは、外部電力供給源を使用して、又は基板保持取付具１８０を電気的に浮上させた状態で、かけることができる。堆積プロセスのパラメータは、フィルムが所望の厚さに到達するまで維持される。堆積プロセスの間における基板１２の温度は約１００〜約２００℃と想定される。
随意であるが、基板１２上に形成されたカソード１８を、カソード１８の品質を更に向上させるために、アニールしてもよい。アニール処置により電池の充電容量が１０〜２０％増大し、充電及び放電電流が５０％を超えて増大し、かつ水分に対する抵抗が改良されることが見いだされている。これらの特性は、カソード材料中の点欠陥の消去及び電気的接触抵抗の減少により生ずる。一般に、アニーリングプロセスは約１５０〜約６００℃の低温で行われる。
次いで、電池セル１１は、金属箔、メッキプラスチック等のガス障壁材料、又はマイカ等の薄いセラミック材料で製作された筺体内に、少なくとも一部が封じられる。一形態では、筺体と電池セル１１の間にギャップを設ける。筺体は、排気して内部に真空環境を形成するか、あるいは、水分を除いたガス、例えば窒素、アルゴン、又は乾燥空気等の非反応性ガスを充填する。単一のセル１１が筺体内にあるときは、正極３４はセル１１のカソード電流コレクタ１６に電気的に結合され、負極３２は電池セル１１のアノード電流コレクタ２４に電気的に結合される。多数のセル１１が筺体内に置かれるときは、セル１１を、直列又は並列のセル配置で電気的に結合できる。
本発明を、いくつかの好ましい形態に関して詳細に説明してきたが、他の形態も可能である。例えば、本発明は使い捨て、即ち一回使用の電池にも利用できるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、ここに包含されている好ましい形態の説明に限定すべきではない。
Claims (12)
- （ａ）筺体を具備し
（ｂ）前記筺体に少なくとも一部が封入された電池セルを具備し、
前記電池セルは
（１）基板、
（２）基板上のカソード及びカソード電流コレクタ、
（３）前記カソード又はカソードコレクタに電気的に接合された電解質、並びに、
（４）前記電解質に接合された第一の面と、対向する第二の面とを持つ透過性アノード電流コレクタ
を備え、
前記カソードは前記カソード電流コレクタに電気的に接合されており、
前記透過性アノード電流コレクタは、
（ｉ）厚さ約１０００オングストローム（０．１μm）未満、かつ十分に薄く前記電池セルが充電されるときに、カソード材料がそれを透過して透過性アノード電流コレクタの前記第二の表面にアノードを形成することを可能にし、かつアノード電流コレクタの前記対向する第二の表面には被覆層が無いことと、
（ｉｉ）穴を含むグリッドを有し、前記電池セルが充電されるときに、カソード材料が前記穴を通り抜けて前記第二の表面上又は穴の内部にアノードを形成することを可能にすることと
の少なくとも一つを含み、
（ｃ）前記電池セルに結合された正及び負の電極を具備する、
二次電池。 - 前記透過性アノード電極コレクタと筺体の間に間隙を含み、前記間隙はガスを含む、又は真空である請求項１記載の二次電池。
- 前記ガスがアルゴン又は乾燥空気を含む請求項２記載の二次電池。
- 前記カソードがリチウムを含み、かつ前記透過性アノード電流コレクタが銅を含む請求項１記載の二次電池。
- 直列又は並列配置で電気的に結合された複数の電池セルを含む請求項１記載の二次電池。
- 前記電池セルを、前記電池セルの初期エネルギー貯蔵容量に対して約２０％を超えるエネルギー貯蔵容量の低下無しに、少なくとも約１００回、約４．２Ｖ及び約３Ｖの間でそれぞれ充電及び放電することを可能にする、十分に薄い前記アノード電極コレクタを含む請求項１記載の二次電池。
- 前記アノード電極コレクタの膜厚が少なくとも約５０オングストローム（０．００５μm）で、かつ約５００オングストローム（０．０５μm）未満である請求項１記載の二次電池。
- 前記グリッドアノード電極コレクタ上に被覆層の堆積が無い請求項１記載の二次電池。
- 二次電池の形成方法であって、
（ａ）下記による電池セルの形成を含むステップ、
（１）基板を形成する第１ステップと、
（２）前記基板上にカソード及びカソード電流コレクタを形成する第２ステップであり、前記カソードが前記カソード電流コレクタに電気的に接合されるとする前記第２ステップと、
（３）前記カソード又はカソード電流コレクタに電気的に接合された電解質を形成する第３ステップと、
（４）前記電解質に電気的に接合された第一の表面及び対向する第二の表面を有する透過性アノード電流コレクタを形成する第４ステップであり、前記透過性アノード電流コレクタが、
（ｉ）約１０００オングストローム（０．１μm）未満、かつ十分に薄く前記電池セルが充電されるときに、カソード材料がそれを透過して透過性アノード電流コレクタの前記第二の表面にアノードを形成することを可能にする厚さであり、かつ前記アノード電流コレクタの対向する第二の表面には被覆層が無いことと、
（ｉv）穴を含むグリッド、前記穴は前記電池セルが充電されるときに、カソード材料が通り抜けて前記第二の表面上又は穴の内部にアノードを形成することを可能にすることと、
の少なくとも一つを含む、前記第４ステップと、
（ｂ）前記電池セルに正及び負の電極を結合するステップ、及び
（ｃ）筺体で前記電池セルの少なくとも一部を封入するステップ、
を含む方法。 - （ｂ）が、前記透過性アノード電流コレクタと筺体の間に間隙を形成する様に、前記電池セルを筺体中に設置することを含む請求項９記載の方法。
- （ｉ）前記間隙中に真空環境を形成する様に間隙を真空引きすること、又は（ｉｉ）前記間隙にガスを充填することを含む請求項１０記載の方法。
- リチウムを含むカソード及び銅を含む透過性アノード電流コレクタを形成することを含む請求項９記載の方法。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010090125A1 (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | ソニー株式会社 | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| WO2010090126A1 (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | ソニー株式会社 | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| WO2010090124A1 (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | ソニー株式会社 | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| JP2011108603A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜リチウム二次電池及び薄膜リチウム二次電池の形成方法 |
| US9819019B2 (en) | 2013-12-13 | 2017-11-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | All solid secondary battery and method of preparing all solid secondary battery |
Families Citing this family (81)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8021778B2 (en) | 2002-08-09 | 2011-09-20 | Infinite Power Solutions, Inc. | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| US8404376B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-03-26 | Infinite Power Solutions, Inc. | Metal film encapsulation |
| US8535396B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-09-17 | Infinite Power Solutions, Inc. | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| US8431264B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-04-30 | Infinite Power Solutions, Inc. | Hybrid thin-film battery |
| US8445130B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-05-21 | Infinite Power Solutions, Inc. | Hybrid thin-film battery |
| US20070264564A1 (en) | 2006-03-16 | 2007-11-15 | Infinite Power Solutions, Inc. | Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof |
| US8236443B2 (en) | 2002-08-09 | 2012-08-07 | Infinite Power Solutions, Inc. | Metal film encapsulation |
| US8394522B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-03-12 | Infinite Power Solutions, Inc. | Robust metal film encapsulation |
| US8728285B2 (en) | 2003-05-23 | 2014-05-20 | Demaray, Llc | Transparent conductive oxides |
| DE10346310A1 (de) * | 2003-10-06 | 2005-05-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Batterie, insbesondere Mikrobatterie, und deren Herstellung mit Hilfe von Wafer-Level-Technologie |
| US7879410B2 (en) * | 2004-06-09 | 2011-02-01 | Imra America, Inc. | Method of fabricating an electrochemical device using ultrafast pulsed laser deposition |
| KR101021536B1 (ko) | 2004-12-08 | 2011-03-16 | 섬모픽스, 인코포레이티드 | ＬｉＣｏＯ２의 증착 |
| US7959769B2 (en) | 2004-12-08 | 2011-06-14 | Infinite Power Solutions, Inc. | Deposition of LiCoO2 |
| FR2880198B1 (fr) * | 2004-12-23 | 2007-07-06 | Commissariat Energie Atomique | Electrode nanostructuree pour microbatterie |
| US8679674B2 (en) | 2005-03-25 | 2014-03-25 | Front Edge Technology, Inc. | Battery with protective packaging |
| US7846579B2 (en) | 2005-03-25 | 2010-12-07 | Victor Krasnov | Thin film battery with protective packaging |
| KR200394701Y1 (ko) * | 2005-06-13 | 2005-09-05 | 주식회사 에너랜드 | 음극리드와 양극리드가 파우치의 반대면에 돌출된리튬이차전지 |
| CN1959825B (zh) * | 2005-11-04 | 2010-05-05 | 杨东佐 | 一种吸入式盘片机芯 |
| KR100782162B1 (ko) | 2006-06-13 | 2007-12-06 | (주)누리셀 | 전 고상 박막전지를 구비하는 비축전지 |
| US20080006524A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Imra America, Inc. | Method for producing and depositing nanoparticles |
| EP2067200A1 (en) | 2006-09-14 | 2009-06-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Electrochemical energy source and electronic device provided with such an electrochemical energy source |
| KR20090069323A (ko) | 2006-09-29 | 2009-06-30 | 인피니트 파워 솔루션스, 인크. | 가요성 기판의 마스킹 및 가요성 기판에 배터리 층을 증착하기 위한 재료의 구속 |
| US8197781B2 (en) | 2006-11-07 | 2012-06-12 | Infinite Power Solutions, Inc. | Sputtering target of Li3PO4 and method for producing same |
| FR2910721B1 (fr) * | 2006-12-21 | 2009-03-27 | Commissariat Energie Atomique | Ensemble collecteur de courant-electrode avec des cavites d'expansion pour accumulateur au lithium sous forme de films minces. |
| US20080187684A1 (en) * | 2007-02-07 | 2008-08-07 | Imra America, Inc. | Method for depositing crystalline titania nanoparticles and films |
| US7862927B2 (en) * | 2007-03-02 | 2011-01-04 | Front Edge Technology | Thin film battery and manufacturing method |
| KR20090117831A (ko) * | 2007-03-05 | 2009-11-12 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 전기 화학 에너지원 및 이러한 전기 화학 에너지원을 구비한 전자 디바이스 |
| US8740873B2 (en) * | 2007-03-15 | 2014-06-03 | Hologic, Inc. | Soft body catheter with low friction lumen |
| US7862627B2 (en) | 2007-04-27 | 2011-01-04 | Front Edge Technology, Inc. | Thin film battery substrate cutting and fabrication process |
| US8870974B2 (en) * | 2008-02-18 | 2014-10-28 | Front Edge Technology, Inc. | Thin film battery fabrication using laser shaping |
| US8628645B2 (en) * | 2007-09-04 | 2014-01-14 | Front Edge Technology, Inc. | Manufacturing method for thin film battery |
| US20090136839A1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-05-28 | Front Edge Technology, Inc. | Thin film battery comprising stacked battery cells and method |
| FR2925227B1 (fr) * | 2007-12-12 | 2009-11-27 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif electrochimique au lithium encaspule. |
| JP5551612B2 (ja) | 2007-12-21 | 2014-07-16 | インフィニット パワー ソリューションズ， インコーポレイテッド | 電解質膜のための標的をスパッタリングする方法 |
| US8268488B2 (en) | 2007-12-21 | 2012-09-18 | Infinite Power Solutions, Inc. | Thin film electrolyte for thin film batteries |
| US8518581B2 (en) | 2008-01-11 | 2013-08-27 | Inifinite Power Solutions, Inc. | Thin film encapsulation for thin film batteries and other devices |
| US20090202899A1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-08-13 | Pyszczek Michael F | Electrical apparatus with integral thin film solid state battery and methods of manufacture |
| KR101749488B1 (ko) * | 2008-02-25 | 2017-07-04 | 엘리언스 포 서스터너블 에너지, 엘엘씨 | 플렉시블한 박막 고체 상태 리튬 이온 배터리 |
| WO2009124191A2 (en) | 2008-04-02 | 2009-10-08 | Infinite Power Solutions, Inc. | Passive over/under voltage control and protection for energy storage devices associated with energy harvesting |
| WO2010019577A1 (en) | 2008-08-11 | 2010-02-18 | Infinite Power Solutions, Inc. | Energy device with integral collector surface for electromagnetic energy harvesting and method thereof |
| KR101613671B1 (ko) | 2008-09-12 | 2016-04-19 | 사푸라스트 리써치 엘엘씨 | 전자기 에너지에 의해 데이터 통신을 하는 통합 도전성 표면을 가진 에너지 장치 및 그 통신 방법 |
| WO2010042594A1 (en) | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Infinite Power Solutions, Inc. | Environmentally-powered wireless sensor module |
| US8974939B2 (en) * | 2009-07-29 | 2015-03-10 | The Invention Science Fund I, Llc | Fluid-surfaced electrode |
| US10074879B2 (en) | 2009-07-29 | 2018-09-11 | Deep Science, Llc | Instrumented fluid-surfaced electrode |
| US8502494B2 (en) * | 2009-08-28 | 2013-08-06 | Front Edge Technology, Inc. | Battery charging apparatus and method |
| KR101792287B1 (ko) | 2009-09-01 | 2017-10-31 | 사푸라스트 리써치 엘엘씨 | 집적된 박막 배터리를 갖는 인쇄 회로 보드 |
| CN102823021B (zh) | 2010-01-26 | 2017-10-20 | Cymbet公司 | 电池阵列，构造以及方法 |
| KR101930561B1 (ko) | 2010-06-07 | 2018-12-18 | 사푸라스트 리써치 엘엘씨 | 재충전 가능한 고밀도 전기 화학 장치 |
| US8865340B2 (en) | 2011-10-20 | 2014-10-21 | Front Edge Technology Inc. | Thin film battery packaging formed by localized heating |
| US9887429B2 (en) | 2011-12-21 | 2018-02-06 | Front Edge Technology Inc. | Laminated lithium battery |
| US8864954B2 (en) | 2011-12-23 | 2014-10-21 | Front Edge Technology Inc. | Sputtering lithium-containing material with multiple targets |
| US9257695B2 (en) | 2012-03-29 | 2016-02-09 | Front Edge Technology, Inc. | Localized heat treatment of battery component films |
| US9077000B2 (en) | 2012-03-29 | 2015-07-07 | Front Edge Technology, Inc. | Thin film battery and localized heat treatment |
| US9159964B2 (en) | 2012-09-25 | 2015-10-13 | Front Edge Technology, Inc. | Solid state battery having mismatched battery cells |
| US8753724B2 (en) | 2012-09-26 | 2014-06-17 | Front Edge Technology Inc. | Plasma deposition on a partially formed battery through a mesh screen |
| US9356320B2 (en) | 2012-10-15 | 2016-05-31 | Front Edge Technology Inc. | Lithium battery having low leakage anode |
| US9711770B2 (en) | 2012-11-27 | 2017-07-18 | Apple Inc. | Laminar battery system |
| US10033029B2 (en) | 2012-11-27 | 2018-07-24 | Apple Inc. | Battery with increased energy density and method of manufacturing the same |
| US10211433B2 (en) | 2012-11-27 | 2019-02-19 | Apple Inc. | Battery packaging |
| US9982336B2 (en) * | 2013-03-05 | 2018-05-29 | Frontier Electronic Systems Corp. | Nanostructure lithium ion battery |
| US9899661B2 (en) | 2013-03-13 | 2018-02-20 | Apple Inc. | Method to improve LiCoO2 morphology in thin film batteries |
| US20140272561A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Apple Inc. | Alternative Current Collectors for Thin Film Batteries and Method for Making the Same |
| US10141600B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-11-27 | Apple Inc. | Thin film pattern layer battery systems |
| US9601751B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-03-21 | Apple Inc. | Annealing method for thin film electrodes |
| US9570775B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-02-14 | Apple Inc. | Thin film transfer battery systems |
| US9887403B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-02-06 | Apple Inc. | Thin film encapsulation battery systems |
| US10930915B2 (en) | 2014-09-02 | 2021-02-23 | Apple Inc. | Coupling tolerance accommodating contacts or leads for batteries |
| US10008739B2 (en) | 2015-02-23 | 2018-06-26 | Front Edge Technology, Inc. | Solid-state lithium battery with electrolyte |
| EP3417497A1 (en) | 2016-02-19 | 2018-12-26 | American Lithium Energy Corporation | Dual function current collector |
| US10581111B2 (en) | 2017-01-31 | 2020-03-03 | Keracel, Inc. | Ceramic lithium retention device |
| US10903672B2 (en) * | 2017-03-30 | 2021-01-26 | International Business Machines Corporation | Charge method for solid-state lithium-based thin-film battery |
| US10622680B2 (en) | 2017-04-06 | 2020-04-14 | International Business Machines Corporation | High charge rate, large capacity, solid-state battery |
| US20190123336A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-25 | International Business Machines Corporation | Solid-state rechargeable battery having fast charge speed |
| JP2021510231A (ja) | 2018-01-09 | 2021-04-15 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン | リチウムイオン伝導性固体電解質により被覆された集電体 |
| JP7333636B2 (ja) | 2018-01-31 | 2023-08-25 | サクウ コーポレーション | 封止したアノード構造を備える、ハイブリッド型固体電池 |
| US10971760B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-04-06 | Keracel, Inc. | Hybrid solid-state cell with a sealed anode structure |
| US10957886B2 (en) | 2018-03-14 | 2021-03-23 | Front Edge Technology, Inc. | Battery having multilayer protective casing |
| KR20220052952A (ko) * | 2019-08-20 | 2022-04-28 | 카네기 멜론 유니버시티 | 애노드가 없는 집전체를 구비한 리튬 금속 배터리 |
| GB2590399B (en) * | 2019-12-16 | 2024-07-17 | Dyson Technology Ltd | Electrode current collector Architectures |
| CN115135810A (zh) * | 2020-01-21 | 2022-09-30 | 密执安州立大学董事会 | 在固-固界面上电沉积电活性物质的方法 |
| US11824220B2 (en) | 2020-09-03 | 2023-11-21 | Apple Inc. | Electronic device having a vented battery barrier |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3530007A (en) | 1967-12-19 | 1970-09-22 | Us Air Force | Solar cell including aceanthraquinoxaline photosensitive material |
| FR2403652A2 (fr) | 1977-09-16 | 1979-04-13 | Anvar | Conducteurs anioniques fluores en couches minces, leur fabrication et leurs applications electrochimiques |
| JPS59147469A (ja) | 1983-02-14 | 1984-08-23 | Hitachi Ltd | 非晶質シリコン太陽電池 |
| JPS59226472A (ja) | 1983-06-06 | 1984-12-19 | Hitachi Ltd | 薄膜リチウム電池 |
| JP2692816B2 (ja) | 1987-11-13 | 1997-12-17 | 株式会社きもと | 薄型一次電池 |
| US5338625A (en) | 1992-07-29 | 1994-08-16 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Thin film battery and method for making same |
| US5569520A (en) | 1994-01-12 | 1996-10-29 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Rechargeable lithium battery for use in applications requiring a low to high power output |
| US5445906A (en) | 1994-08-03 | 1995-08-29 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Method and system for constructing a rechargeable battery and battery structures formed with the method |
| US5705297A (en) | 1996-03-04 | 1998-01-06 | Bell Communications Research, Inc. | Electrical connection for a polymeric laminate battery structure |
| US5705293A (en) | 1997-01-09 | 1998-01-06 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Solid state thin film battery having a high temperature lithium alloy anode |
| US6402795B1 (en) | 1998-02-18 | 2002-06-11 | Polyplus Battery Company, Inc. | Plating metal negative electrodes under protective coatings |
| KR100305903B1 (ko) * | 1998-08-21 | 2001-12-17 | 박호군 | 수직으로통합연결된박막형전지를구비하는전기및전자소자와그제작방법 |
| US6379835B1 (en) * | 1999-01-12 | 2002-04-30 | Morgan Adhesives Company | Method of making a thin film battery |
| US6280875B1 (en) * | 1999-03-24 | 2001-08-28 | Teledyne Technologies Incorporated | Rechargeable battery structure with metal substrate |
| US6168884B1 (en) | 1999-04-02 | 2001-01-02 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Battery with an in-situ activation plated lithium anode |
| JP2001044073A (ja) | 1999-07-30 | 2001-02-16 | Sony Corp | 薄膜コンデンサとその製造方法 |
| WO2001073873A1 (en) * | 2000-03-28 | 2001-10-04 | Johnson Research & Development Company, Inc. | Method of making a thin film battery with a metallic lithium anode |
| US6632563B1 (en) | 2000-09-07 | 2003-10-14 | Front Edge Technology, Inc. | Thin film battery and method of manufacture |
-
2002
- 2002-02-28 US US10/087,423 patent/US6713987B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-02-27 JP JP2003572110A patent/JP2005519425A/ja active Pending
- 2003-02-27 AU AU2003217881A patent/AU2003217881A1/en not_active Abandoned
- 2003-02-27 CN CNA038048884A patent/CN1639903A/zh active Pending
- 2003-02-27 EP EP03713854A patent/EP1479126A2/en not_active Withdrawn
- 2003-02-27 WO PCT/US2003/006471 patent/WO2003073531A2/en not_active Application Discontinuation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010090125A1 (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | ソニー株式会社 | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| WO2010090126A1 (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | ソニー株式会社 | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| WO2010090124A1 (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-12 | ソニー株式会社 | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| JP2010182447A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Sony Corp | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| JP2010182448A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Sony Corp | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| JP2010205718A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-09-16 | Sony Corp | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| US9673481B2 (en) | 2009-02-03 | 2017-06-06 | Sony Corporation | Thin film solid state lithium ion secondary battery and method of manufacturing the same |
| JP2011108603A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜リチウム二次電池及び薄膜リチウム二次電池の形成方法 |
| US9819019B2 (en) | 2013-12-13 | 2017-11-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | All solid secondary battery and method of preparing all solid secondary battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030160589A1 (en) | 2003-08-28 |
| WO2003073531A3 (en) | 2003-12-31 |
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| CN1639903A (zh) | 2005-07-13 |
| AU2003217881A1 (en) | 2003-09-09 |
| US6713987B2 (en) | 2004-03-30 |
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