JP2017530518A5 - - Google Patents

Description

［００２２］図１Ａ＆１Ｂに、三次元的に再構築された基板表面を有する、本開示の実施形態に従って製造された垂直スタックを有するＴＦＢの一例を示す。図１Ａにおいて、垂直スタックは、再構築された基板１１０と、レーザプロセスによって三次元的に再構築された基板表面と、再構築された基板の表面に堆積されたカソード電流コレクタ１２０と、カソード電流コレクタに堆積されたカソード層１３０と、カソード層に堆積された電解質層１４０と、電解質層に堆積されたアノード層１５０と、アノード層に堆積されたアノード電流コレクタ（ＡＣＣ）１６０とを含む。ここで注記すべきは、ＣＣＣとカソード層との間、及びカソード層と電解質層との間のインターフェースは、再構築された基板の三次元的に再構築された表面とおおよそ一致する三次元表面であることである。本書における「おおよそ一致する」という語は、三次元的に再構築された表面と問題の表面との間の一又は複数の層は各々完璧なカバレージを提供するが、元の表面とフィールドエリアの残った部分をカバーする層の厚みよりも三次元的に再構築された表面の特徴の側壁及び底面をカバーする層の厚みの方が薄くなっているために、堆積された層の表面が三次元的に再構築された表面の全体的な形を再現することを規定するのに使用される。更に、幾つかの実施形態では、電解質−アノード及びアノード−ＡＣＣのインターフェースはまた、図１Ａに示すように、再構築された基板の三次元的に再構築された表面とおおよそ一致する三次元表面でもありうる。ＴＦＢはまた、例えば一又は複数の保護コーティング及び電気接点も含みうる。図１Ｂの斜視図に、基板１１０の再構築された表面に円錐形の特徴１１５（例えば円錐台）のアレイを示したが、再構築された基板表面の特徴は、図示したものとは異なるサイズ、形状、間隔及び構成であってよい。特徴は例えば、円筒形の特徴、台形の特徴、球形の特徴、ビア、トレンチ、及び円形のくぼみを含むことができ、ビア及びトレンチにおける良好なステップカバレッジを達成するために、（特徴の上部の幅又は直径が底部の幅又は直径よりも大きい）正に凹である形状が用いられうる。（元の基板表面に平行する平面において決定される）特徴のサイズは、数ミクロンから数十ミクロンであってよい。更に、これらの特徴は規則正しいアレイ（例えば正方格子）に位置決めされていてよく、実施形態においてはこれらの特徴はランダムに位置決めされていてよい。特徴の密度は広範囲に変化し、最も高い密度は密集したアレイに相当しうる。実施形態では、５０％を超える基板又はＣＣ表面が、本書に記載される特徴を形成することによって再構築される。特徴の（基板の元の表面に対して垂直の方向に測定された）深さは基板の厚みによって制限され、基板の厚みの７５％の限界が妥当な上限であるが、これは基板の機械的完全性を維持する必要に応じて変化しうる。更に、実施形態では、特徴の深さは基板の厚みの２５％以上である。更に、実施形態では、特徴の深さは５ミクロン以上である。例えば、２０ミクロンの厚さの基板は実施形態において、５ミクロン以上で１５ミクロン未満の範囲内の深さの特徴を有しうる。

［００２３］図２は、三次元的に再構築された基板表面を含む、図１Ａ及び１Ｂに示すような、ＴＦＢの製造の、幾つかの実施形態に係るプロセスフローを提供するものである。ＴＦＢを製造するプロセスフローは、基板を提供すること（２０１）と、再構築された基板を形成するために、レーザプロセスによって基板表面を三次元的に再構築すること（２０２）と、再構築された基板にカソード電流コレクタを堆積させること（２０３）と、カソード電流コレクタにカソード層を堆積させること（２０４）と、カソード層に電解質層を堆積させること（２０５）とを含むことができ、カソード層と電解質層との間のインターフェースは、再構築された基板の三次元的に再構築された表面とおおよそ一致する三次元表面である。電池の製造は、例えばアノード、アノード電流コレクタ（ＡＣＣ）、保護コーティング及び電気接点を堆積させて終了しうる（２０６）。図１Ａを参照しながら上述したように、電解質及びアノードの堆積が、これらが堆積される層に共形である場合、電解質−アノード及びアノード−ＡＣＣのインターフェースもまた、再構築された基板の三次元的に再構築された表面とおおよそ一致する三次元表面である。

［００２５］図３に、三次元的に再構築されたＣＣＣ表面を有する本開示の実施形態に従って製造された垂直スタックを有するＴＦＢの一例を示す。図３において、垂直スタックは、基板３１０と、基板の表面に形成され、ＣＣＣの表面が三次元的に再構築された再構築されたＣＣＣ３２０と、再構築されたＣＣＣに堆積されたカソード層３３０と、カソード層に堆積された電解質層３４０と、電解質層に堆積されたアノード層３５０と、アノード層に堆積されたＡＣＣ３６０とを含む。カソード層と電解質層との間のインターフェースは、再構築された基板の三次元的に再構築された表面とおおよそ一致する三次元表面であることを注記したい。更に、幾つかの実施形態では、電解質−アノードとアノード−ＡＣＣのインターフェースは、三次元的に再構築されたＣＣＣ表面とおおよそ一致する三次元表面であってもよい。ＴＦＢはまた、例えば一又は複数の保護コーティング及び電気接点も含みうる。上述した図１Ｂの斜視図は、ＣＣＣの三次元的に再構築された表面を示すものであり、ＣＣＣの再構築された表面の特徴は、図３において円錐形の特徴として示されているが、再構築された基板表面の特徴は、図示したものと異なるサイズ、形状、間隔、及び構成であってよく、例えば円筒形の特徴、台形の特徴、球形の特徴及びランダム配置の特徴を含みうる。