JP2022078980A - マイクロバッテリーなどの電気化学デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】スタックのアーキテクチャの効率を損なうことなく従来の短絡の問題を解決する電気化学デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、基板（１）の面上に連続的に積み重ねられた、少なくとも以下：－少なくとも１つの金属層を含む第１の集電体（２）、－第１の電極（３）、－電解質（４）、－第２の電極（５）を含む電気化学デバイスが提供される。第１の集電体（２）は、第１の電極（３）によって覆われた第１の部分と、第１の電極（３）を越えて横方向に突出する第２の部分（２２）とを備える。電解質（４）は、第２の電極（５）によって覆われた表面を含む。第１の集電体（２）の第２の部分（２２）は、第２の電極（５）によって覆われた表面の外側に位置する電解質（４）の領域において電解質（４）の下に延在する。【選択図】図３
Description
本発明は、電気化学的にエネルギーを貯蔵する分野において、電極部分及び集電体部分を有する電気化学デバイスの分野に関する。
本発明は、限定されないが、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造の適用に有利である。マイクロエレクトロニクスデバイスとの用語は、マイクロエレクトロニクスを用いて実行される任意のタイプのデバイスを意味する。これらのデバイスは、特に、純粋に電子的な目的を有するデバイスに加えて、マイクロメカニカル又は電気機械デバイス（ＭＥＭＳ、ＮＥＭＳなど）、並びに光学又は光電子デバイス（ＭＯＥＭＳなど）を包含する。
本発明の非限定的な特定の関心は、電気化学的エネルギー貯蔵デバイスの製造である。これは特に、有利には小さいサイズ、例えば２０ｍｍ２未満（さらには１０ｍｍ２未満）の固体電解質電池タイプのデバイスを含む。
マイクロバッテリーは、電気絶縁体（電解質）によって分離された２つの電極（正極と負極）で構成される電気化学デバイスである。
ノマドデバイス（接続されたオブジェクト、医療用インプラントなど）の小型化には、十分な量のエネルギーを貯蔵することができる小さいサイズ（特に数ｍｍ２）のエネルギー源を生成できることが伴う。マイクロバッテリーの容量は、正極の体積に直接比例する。
電気的性能の観点で、マイクロバッテリーの内部抵抗は、
－固体電解質の電子伝導性；
－製造方法によって生じる欠陥；
－マイクロバッテリーのアーキテクチャ；
によって本質的に決まる必須要因である。
－固体電解質の電子伝導性；
－製造方法によって生じる欠陥；
－マイクロバッテリーのアーキテクチャ；
によって本質的に決まる必須要因である。
（例えば１０μｍを超える）高いカソード厚を有するマイクロバッテリーの特定のケースでは、これには、
－最適化された電子伝導性（多くの場合、少なくとも３μｍなどの実質的な電解質の厚さ）；
－製造方法の最適化された欠陥（ピンの形での穴、粗さ、残留物の低減）；
－制限されたアーキテクチャ（高い充填率、層の最大の重ね合わせ）；
が伴う。
－最適化された電子伝導性（多くの場合、少なくとも３μｍなどの実質的な電解質の厚さ）；
－製造方法の最適化された欠陥（ピンの形での穴、粗さ、残留物の低減）；
－制限されたアーキテクチャ（高い充填率、層の最大の重ね合わせ）；
が伴う。
アーキテクチャに起因する特定の欠陥が観察され、それは、マイクロバッテリーの性能及び歩留まりを大幅に低下させる：正極集電体では、短絡を引き起こすチップのエッジにある金属針の外観である。
従来のマイクロバッテリーのスタックを示す図１に示されるように、マイクロバッテリーなどの電気化学的エネルギー貯蔵システムの製造に関して、これらのスタックは通常、第１の集電体２、第１の電極３、電解質４（又はイオン伝導体）、第２の電極５、及び第２の集電体６を基板１上に連続的に堆積することによって実行される。システムを酸素及び水蒸気との化学反応性から保護するために、追加の層の堆積を介した又はカバーの移動によるカプセル化が多くの場合必要になる。集電体２、６はそれぞれ、接触を行うための部分を有し、例えばパッドを使用することにより、マイクロバッテリーの電気的接続のためにマイクロバッテリーの外部を介してアクセス可能なままである。
電解質４を介した２つの電極３、５間の１つ又は複数のイオンの移動は、エネルギーを貯蔵するか、又はそれを外部回路に送達することを可能にする。
さらに、図１は、このように製造された層のスタック内で欠陥が針の形で現れる可能性がある場所を示している。実際、７と記された領域では、接触を行う部分を確保するために横方向に延びる第１の集電体の部分において、第１の集電体２の金属層から生じる金属元素の成長現象が針の形で観察される。電解質４を通過することにより、そのような針は、第１の集電体と第２の電極との間に短絡を作り出すことができる。
例えば、米国特許出願公開第２０１９／００５１９４４号明細書は、各電池層がフィルムタイプの電池要素を含む積み重ね電池構造を製造するための方法を記載している。しかしながら、この文献に開示されている電池要素は、短絡を引き起こす可能性のある、集電体、電解質及び電極が連続して積み重ね方向に存在する領域を含む。
従って、本発明の目的は、スタックのアーキテクチャの効率を損なうことなく、特に、積み重ねられた層の間にカソード体積及び実質的な接触面を有する可能性を保持するために、この短絡の問題に対する解決策を提案することである。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の説明及び付随する図面を検討するときに現れるものとする。他の利点が組み込まれ得ることは理解されよう。
この目的を達成するために、一実施形態によると、基板の面上に連続的に積み重ねられた、少なくとも以下：
－少なくとも１つの金属層を含む第１の集電体、
－第１の電極、
－電解質、
－第２の電極
を含む電気化学デバイスが提供される。
－少なくとも１つの金属層を含む第１の集電体、
－第１の電極、
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－第２の電極
を含む電気化学デバイスが提供される。
第１の集電体は、第１の電極によって覆われた第１の部分と、第１の電極を越えて横方向に突出する第２の部分とを備える。
電解質は、第２の電極によって覆われた表面を含む；場合により、電解質は、積み重ね方向に延びる側面部分を含み、側面部分の表面は、第２の電極によって覆われている。
第１の集電体の第２の部分は、電解質の表面の外側に位置する電解質の領域において電解質の下に延在し、これは場合により、第２の電極によって覆われた側面部分の表面を含む。
従って、短絡の問題は、アノードとカソードの間の最適な交換面を保持しながら解決される。これは、第１の電極（通常は正極）が接触を行う領域を除いて正極集電体の周囲全体を覆うようなマイクロバッテリーのアーキテクチャに基づいている。従って、第１の集電体が、積み重ね方向に従って、電解質を唯一の界面として、第２の電極によって決して乗り越えられないように配置することが可能である。第１の集電体と第２の電極による電解質のこのようなサンドイッチを防ぐことにより、短絡が防止される。
従って、第１の集電体の大部分は、第１の集電体からの未加工の針に起因する可能性がある短絡を防ぐような方法で、スタックの残りの部分に対して主に絶縁されている。第１の集電体の縮小部分は、外部に接続できる接触を行うための部分として使用され、第２の電極（及び第２の集電体などの任意の他の導電層）が第１の集電体のこの部分を乗り越えないように、その位置にあるスタックの特定のアーキテクチャの対象となる。針が形成された場合、それらが電気化学デバイスの動作に有害な結果をもたらすことはない。
別の側面は、基板の面上の連続的な積み重ね方向に、少なくとも以下：
－少なくとも１つの金属層を含む第１集電体、
－第１電極、
－電解質、
－第２電極
を含むスタックを形成することを含む、電気化学デバイスの製造方法に関し、
第１の集電体は、第１の電極によって覆われた第１の部分と、第１の電極を越えて横方向に突出する第２の部分とを備え、
電解質は、第２の電極によって覆われた表面を含み、
第２の電極の形成は、第２の電極の層の堆積と、第１の集電体の第２の部分が電解質の下に延在している、第２の電極の層の非マスク領域の定義のマスキングと、第１の集電体の第２の部分が第２の電極によって覆われた電解質の表面の外側に位置するように、非マスク領域の外側の電解質上に第２の電極を形成するように構成された、非マスク領域における第２の電極の層の除去とを含むことを特徴とする。従って、第２の電極のパターンを定義するために、層のフォトリソグラフィー、及びそのような層の非マスク部分のエッチングの技術に頼ることができる。
－少なくとも１つの金属層を含む第１集電体、
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第１の集電体は、第１の電極によって覆われた第１の部分と、第１の電極を越えて横方向に突出する第２の部分とを備え、
電解質は、第２の電極によって覆われた表面を含み、
第２の電極の形成は、第２の電極の層の堆積と、第１の集電体の第２の部分が電解質の下に延在している、第２の電極の層の非マスク領域の定義のマスキングと、第１の集電体の第２の部分が第２の電極によって覆われた電解質の表面の外側に位置するように、非マスク領域の外側の電解質上に第２の電極を形成するように構成された、非マスク領域における第２の電極の層の除去とを含むことを特徴とする。従って、第２の電極のパターンを定義するために、層のフォトリソグラフィー、及びそのような層の非マスク部分のエッチングの技術に頼ることができる。
別の側面はまた、電気化学デバイスの構造を有するマイクロバッテリーに関する。
このような電気化学デバイスを製造するように構成された方法もまた提示される。
本発明の目的及び対象並びに特徴及び利点は、以下の添付の図面に示される本発明の実施形態の詳細な説明においてよりよく示されるものである。
図面は例として示され、本発明を限定しない。それらは、本発明の理解を容易にすることを目的とした概略ブロック表現を形成し、必ずしも実際の用途の規模に合わせる必要はない。特に、厚さは必ずしも現実を表す必要はない。
本発明の実施形態の詳細な検討を始める前に、場合により組み合わせて又は代替的に使用することができる任意の特徴を以下に述べる：
－可能性によれば、電解質４は、積み重ね方向に延びる側面部分を含み、第２の電極によって覆われた電解質の表面の外側に位置する電解質の領域は、非被覆表面と呼ばれる側面部分の表面を含む；
－場合により、第２の電極５は、電解質４の上面の被覆部分を含み、被覆部分は、第１の電極３の側面３１の上端に対して引っ込んでおり、側面３１は、積み重ね方向に延びている；この引っ込みは、電解質４の側面部分の非被覆表面と連続して位置している；
－第２の電極５によって覆われた表面の外側に位置する電解質４の領域は、積み重ね方向において、電解質４の全高さに沿って延びている；
－第１の集電体２の第１の部分は、第１の電極３によって完全に覆われる；
－第１の集電体２の第２の部分２２はタブである；
－第１の集電体２は白金の層を含む；
－第１の集電体２は白金の層で覆われたチタンの層を含む；
－第２の電極５によって覆われた側面部分の表面は、電解質４の側面部分の全表面積の９０％を超える表面積を有する；
－全体的に、電解質の非被覆表面はその全表面の１０％未満を占める可能性がある。
－可能性によれば、電解質４は、積み重ね方向に延びる側面部分を含み、第２の電極によって覆われた電解質の表面の外側に位置する電解質の領域は、非被覆表面と呼ばれる側面部分の表面を含む；
－場合により、第２の電極５は、電解質４の上面の被覆部分を含み、被覆部分は、第１の電極３の側面３１の上端に対して引っ込んでおり、側面３１は、積み重ね方向に延びている；この引っ込みは、電解質４の側面部分の非被覆表面と連続して位置している；
－第２の電極５によって覆われた表面の外側に位置する電解質４の領域は、積み重ね方向において、電解質４の全高さに沿って延びている；
－第１の集電体２の第１の部分は、第１の電極３によって完全に覆われる；
－第１の集電体２の第２の部分２２はタブである；
－第１の集電体２は白金の層を含む；
－第１の集電体２は白金の層で覆われたチタンの層を含む；
－第２の電極５によって覆われた側面部分の表面は、電解質４の側面部分の全表面積の９０％を超える表面積を有する；
－全体的に、電解質の非被覆表面はその全表面の１０％未満を占める可能性がある。
好ましくは、製造方法は、マスキングが、電解質の側面に位置する非マスク領域の一部と連続して電解質の上面の非マスクゾーンをさらに形成するように構成されるようなものであり、第２の電極の層の除去は、第１の電極の側面のエッジに対して引っ込んだ状態で、電解質の上面の被覆部分を形成するように構成されている。
本発明の枠組みにおいて、「上（ｏｎ）」又は「上方（ａｂｏｖｅ）」との用語は、必ずしも「接触している」ことを意味するわけではないと記述される。従って、例えば、別の層への層の堆積は、必ずしも２つの層が互いに直接接触していることを意味するわけではなく、これは、層の一方が、他方と直接接触していることによって、又はフィルム或いは別の層又は別の要素によって他方から分離されることによって、少なくとも部分的に他方を覆うことを意味する。従って、第１の集電体、第１の電極、電解質、第２の電極及び第２の集電体の層は、好ましくは連続する接触面を有して積み重ねられる。
層はさらに、同じ材料又は異なる材料の複数の副層で構成することができる。
材料Ｍの基板、元素、層又は他の「ベースを有する」との用語は、この材料Ｍのみ、又はこの材料Ｍ及び場合により他の材料、例えば合金要素、不純物又はドーピング元素を含む基板、要素、層を意味する。該当する場合、材料Ｍは異なる化学量論を有することができる。
本発明の枠組みにおいて、基板の層の厚さは、この層又はこの基板がその最大の伸びを有する表面に垂直な方向で測定されると記述される。電気化学デバイスのスタックは、この方向で操作される。横方向は、基板の厚さに垂直に向けられるように伸びる。特に、第２の電極が電解質の上面に有する引っ込みは、この横方向に有利に向けられる。
本発明のデバイスの特定の部分は、電気的機能を有することができる。いくつかは電気伝導特性に使用され、電極、集電体、又は同等の用語は、用途において、所望の機能を実行するのに十分な電気伝導性を有する少なくとも１つの材料から形成される要素を意味する。逆に、電気的又は誘電性絶縁体との用語は、用途において電気絶縁機能を提供する材料を意味する。
本発明によると、図２から４に示すように、デバイスは、基板１の上及び電解質４の下に少なくとも第１の集電体２及び第１の電極３を含んで実行される。
本出願に関して、集電体との用語は、電極をデバイスの外部の要素に接続する機能を有する、すなわち、通常カプセル化されたデバイスの層のスタックの外側に位置するデバイスの部分を意味する。電極との用語は、活性層（特に、電気化学的貯蔵の場合、より好ましくは固体である、電解質４）と電気的に連続しているデバイスの部分を意味する。集電体はその電極に、これら２つの部分の間に電気的連続性を確立するように接続される；電極はさらに、１つ又は複数の一般的な材料の層に由来する可能性がある：この場合、集電体は通常、カプセル化されたデバイスの外側に向かって電極の成長を形成する。この成長は、電極自体よりも狭くなる可能性があり、スタックに対して横方向に向けられた狭い導電性ストリップである可能性がある。
一般に、本発明は、電気化学的貯蔵部材の様々な構成要素を実行することを可能にする層のスタックを含む。この場合、スタック自体は、第１の集電体２、第１の電極３、電解質４（有利には固体イオン伝導体によって実行される）、第２の電極５、及び、一般に、図２～４に示されていない第２の集電体を含む。この第２の集電体は、第２の電極５と全く同じプロファイルに従うことができ、場合により基板において追加の横方向部分を有し、これは一般に接触を行う場所である。
電解質４は、第１の集電体２及び第１の電極３、並びに第２の電極５及び第２の集電体からそれぞれ構成される２つの分離された導電性部分の間に挿入された部分である。これらの２つの導電性部分の間のイオン交換は、電気化学的エネルギー貯蔵の原理に従って、有利には固体電解質を介して行われる。
基板は、例えばガラス又はシリコンでできており、基板のベースが導電性である場合、絶縁表面層を含むことができる。
第１の集電体２は、針を作ることができる少なくとも１つの金属層を含む。好ましくは、少なくとも金属層は、チタンの層又はチタンベースを備えた層を含む。補足として、又は代わりに、少なくとも１つの金属層は、白金の層を含む。好ましくは、第１の集電体２は、白金の層が上にあるチタンの層の連続するスタックを含むか、又はそれらからなる。第１の集電体の厚さは、２００μｍより大きく、及び／又は３５０μｍ未満であり得る。
図２に示されるように、第１の集電体２は、そのエッジ沿いを含んで、第１の電極３によって完全に覆われる第１の部分を含む。８と記された寸法は、第１の集電体２の第１の部分のエッジと電解質４の内部表面との間の最小間隔に対応する。それは少なくとも１μｍ、さらには少なくとも５μｍとすることができる。さらに、第１の集電体２は、好ましくは第１の部分よりもはるかに縮小された表面であり、電気的接触を可能にするためにスタックの外側に向かって横方向に延びる、第２の部分２２を含む。
図３は、第１の電極３のエッジに対して２１と記された距離にわたる、部分２２のこの横方向の突出を示している。この距離２１は例えば、２００μｍより大きい。
図４の上部からわかるように、部分２２は、外側からアクセスできるように、スタックの残りの部分から突出している。好ましくは、この部分の上面は、接触を行うために、スタックの側面に露出されている。この配置は図４に反映されている。従って、第１の集電体２の第２の部分２２は、スタックを越えてアクセスできるように、横方向に（例えば、少なくとも５０μｍだけ）突出するタブであり得る。例えば、このタブの幅は、５０μｍより大きく、及び／又は２００μｍ未満であり得る。
第１の電極３の材料は、ＬＩＣＯ（用語リチウム－コバルトの短縮）、より好ましくはＬｉＣｏＯ２であり得る。第１の電極３にも使用できる材料の例を以下にさらに示す：Ｖ２Ｏ５、ＴｉＳ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＮａＭｎＯ２、ＮａＣｏＯ２・・・。
固体電解質４又はガラスベースを備えた超イオン材料は、あらゆる固体状態電池に適用可能な無機固体電解質の最良の候補である。硫化物及びオキシ硫化物電解質ガラス系の幅広い選択肢が開発されており、Ｌｉ＋のイオン伝導度が液体電解質のイオン伝導度に匹敵する一連の硫化物超イオンガラスセラミックＬｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５も開発されている。ナトリウム電池用の電解質に関しては、同じ種類のガラス、例えばＮａ３ＰＳ４が存在する。
典型的にはアノードである第２の電極５は、例えば、シリコンで作ることができる。それを優先的に覆う第２の集電体は、銅又はチタンで作ることができる。
第１の電極３は、好ましくはかなり厚く、例えば少なくとも１０μｍであり、特に第１の電極７の上面だけでなくその側面も電解質８の活性層によって主に覆われている。
その結果、電解質４は、積み重ね方向において第１の電極３の上面の上にある上面と、第１の電極３の同等の側面３１を覆う電解質４の層の部分に対応する側面４１とを含む。側面４１は、少なくとも大部分は、積み重ね方向に向けられている。好ましくは、そして図２に示されるように、電解質４は、第１の電極３を完全に取り囲む。このように、交換面は最適である。
同様に、第２の電極５は、その上面だけでなくその側面４１上においても、電解質４を大部分覆う。この構成を通して、第２の電極５の横方向部分（又は側面）は、基板１の上面の方向において、そこで第１の集電体２と接触できる程度まで延びる。そのような状況を防ぐために、図２～４に示される特定の配置に頼る。
図２に示されるように、第１の集電体２の第２の部分２２の通過ゾーンの外側で、電解質４は、第２の電極５によって覆われる側面４１の表面を有する。好ましくは、この被覆は、電解質の高さが完全に覆われるように、電解質４の層の足元まで下降する。
同時に、第１の集電体２の部分２２が横方向に延びるスタックのゾーンでは、電解質４は、特に側面４１において、第２の電極５によって覆われていない。実際、この位置では、第２の電極５は、側面４１上で下降しない。図３の例では、第２の電極５は、電解質４の上面で、スタックの厚さに応じて方向付けられた部分を有することなく、（部分２２が第１の電極３によって覆われた部分の外側に延びるゾーン内の）この位置で停止する。さらに、示されているケースのように、第２の電極のエッジ５２は、第１の電極３の側面３１の上端に対して、その中に引っ込み部５１を有する；特に、この第１の電極３は、好ましくは、電解質４の上面によって覆われた上面自体を含む。第１の電極３の上面と側面３１との間の接合部は、第１の集電体２の第２の部分２２が第１の電極３を超えて横方向に突出しているスタックのゾーンにおいてエッジ５２が引っ込められるのに対して、エッジを形成する。従って、第２の電極５は、電解質４の側面部分の幅を超えても、第２の集電体２の第２の部分２２を越えない；換言すれば、第２の電極５は、側面３１及び側面４２の右側に位置するゾーンにおいて、電解質４の上面上に延在しない。例えば、引っ込み部５１は、有利には電解質４の上面の平面に対応する、積み重ね方向に垂直な平面内の少なくとも一方向において、少なくとも５μｍの寸法を有することができる。
図４の上面図は、第２の電極５によって操作されるこれらの２つの被覆方法の組み合わせを反映している。第１の集電体２の第２の部分２２は、ここでは長方形の断面、より好ましくは正方形の断面を有する、第１の集電体の第１の部分から突出するタブの形態をその中に有する。
さらにこの例では、第１の電極３を形成するカソードは、横方向の突出部を形成する第２の部分２２の部分を除いて、第１の集電体２全体を包含する。この例では、第２の電極３の断面は、第１の集電体２の第１の部分の断面と相似である（一般に、これは、長方形、さらには正方形の断面であり得る）。
電解質４は、輪郭をたどることにより、第１の電極３の上面を移動する。図２及び３にも示されるように、電解質４はまた、基板１の面上に延在し、従って、その側面４１及び基板の面に対するその足部支持によって形成されるＬ字形を有する。
第２の部分２２の突出する性質を除いて、これらの積み重ねられた層のプロファイルは有利には規則的であり、連続する被覆は好ましくは一体である。
第２の電極５については別の問題である。ほとんどの場合、第２の電極５は、その表面のかなりの部分が電解質４の上にあるように、電解質４の上面及び側面４１を覆う。しかしながら、第２の部分２２の通過領域では、第２の電極５は、電解質４の側面４１又は電解質４の上面のゾーンを覆わないように皮剥（ｆｌａｙｉｎｇ）を形成する。このクリアランスが引っ込み部５１に対応する。
側面４１の第２の電極５によって覆われていない部分は、第２の部分２２の右側に延在し、好ましくは、例えば、第２の部分２２の幅の少なくとも１．５倍の側面４１の幅を覆うため、いくらか周囲に延びる。
示されているケースでは、第２の部分２２は単一の要素によって形成されているが、このケースは限定的ではなく、第２の電極５のクリアランスは、結果として、第２の部分２２の形状に従って適合させることができる。
典型的には、スタックの層の堆積には、物理蒸着技術（ＰＶＤ）を使用することが可能である。
一例によると、製造は次のステップを連鎖させる：
第１の集電体のパターンが、最初に基板の面に形成される。第２の集電体は、それ自体、１つ又は複数の材料の１つ又は複数の層で堆積させることができる；これは、白金の層で覆われたチタンの下層であり得る。好ましくは、これらの層は平面である。
第１の電極が、第１の集電体２上に堆積される。好ましくは、その厚さは、より実質的である。
同様に、電解質４が堆積される。第１の電極２の厚さを考慮して、この堆積は、第１の電極の上部及び側面部分を覆うように構成される。有利には、コンフォーマル堆積技術が使用される。厚さは、例えば、少なくとも３μｍである。
次に、好ましくは、第２の電極の層の形成が実行される。次に、マスキングすることにより、この第２の電極によって覆われない電解質４の部分を確保することによって、第２の電極の形成のパターンが定義される。マスキングは、電解質の側面４１の一部、及び場合によっては電解質の上面の隣接部分を覆うことができる。厚さは、例えば、少なくとも１５０ｎｍ、場合により、２００ｎｍより大きく、及び／又は５００ｎｍ未満である。非マスク部分は、第２の電極を形成することを目的とした１つ又は複数の材料の層で除去ゾーンを定義することを可能にする。
フォトリソグラフィー技術は、通常、そのようなパターンを定義するために使用することができる。上記のように、第２の電極５は、堆積を介して実行することができる。除去は、従来のエッチング技術によって行うことができる。
上に示したように、他の層がこのアセンブリの上に存在することができる。特に、第２の集電体が第２の電極を覆うことができる。次に、第２の電極５によって露出されたままにされた電解質４のゾーンが第２の集電体によって覆われないように注意が払われるであろう。
このように構築されたアーキテクチャは、既知の従来技術に関して、活物質間の交換面を最適化しながら、マイクロバッテリーの故障のリスクを最小限に抑えるという利点を有する。
このアーキテクチャに従って実行されたマイクロバッテリーの短絡率は、アーキテクチャ変更前の７０％以上と比較して、５％未満である。
本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明によってカバーされる全ての実施形態に及ぶ。
１ 基板
２ 第１の集電体
３ 第１の電極
４ 電解質
５ 第２の電極
６ 第２の集電体
２２ 第２の部分
３１ 側面
４１ 側面
４２ 側面
５１ 引っ込み部
５２ エッジ
２ 第１の集電体
３ 第１の電極
４ 電解質
５ 第２の電極
６ 第２の集電体
２２ 第２の部分
３１ 側面
４１ 側面
４２ 側面
５１ 引っ込み部
５２ エッジ
Claims (10)
- 積み重ね方向で基板（１）の面上に連続的に積み重ねられた、少なくとも以下：
－少なくとも１つの金属層を含む第１の集電体（２）と、
－第１の電極（３）と、
－電解質（４）と、
－第２の電極（５）と
を含む電気化学デバイスであって、
前記第１の集電体（２）は、第１の部分及び第２の部分からなり、前記第１の部分は前記第１の電極（３）によって覆われており、前記第２の部分（２２）は、前記第１の電極（３）を越えて横方向に突出し、
前記電解質（４）は、前記第２の電極（５）によって覆われた表面を含み、
前記第１の集電体（２）の前記第２の部分（２２）は、前記第２の電極（５）によって覆われた前記電解質（４）の表面の外側に位置する前記電解質（４）の領域においてのみ、前記電解質（４）の下に延在することを特徴とする、電気化学デバイス。 - 前記電解質（４）は、積み重ね方向に延びる側面部分を含み、前記電解質（４）の覆われた表面の外側に位置する前記電解質（４）の領域は、前記側面部分の非被覆表面を含み、前記第２の電極（５）は、前記電解質（４）の上面の被覆部分を含み、前記被覆部分は、前記電解質（４）の前記側面部分の前記非被覆表面と連続して積み重ね方向に延びる前記第１の電極（３）の側面（３１）の上端に対して引っ込んでいる、請求項１に記載のデバイス。
- 前記第２の電極（５）によって覆われた側面部分の表面は、前記電解質（４）の前記側面部分の全表面積の９０％を超える表面積を有する、請求項１又は２に記載のデバイス。
- 前記第２の電極（５）によって覆われた表面の外側に位置する前記電解質（４）の領域は、積み重ね方向において、前記電解質（４）の全高さに沿って延びる、請求項１から３の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第１の集電体（２）の前記第１の部分は、前記第１の電極（３）によって完全に覆われる、請求項１から４の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第１の集電体（２）の前記第２の部分（２２）はタブである、請求項１から５の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第１の集電体（２）は白金の層を含む、請求項１から６の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第１の集電体（２）は白金の層で覆われたチタンの層を含む、請求項１から７の何れか一項に記載のデバイス。
- 基板（１）の面上の積み重ね方向に、少なくとも以下：
－少なくとも１つの金属層を含む第１の集電体（２）と、
－第１の電極（３）と、
－電解質（４）と、
－第２の電極（５）と
を連続的に含むスタックを形成することを含む、電気化学デバイスの製造方法であって、
前記第１の集電体（２）は、前記第１の電極（３）によって覆われた第１の部分と、前記第１の電極（３）を越えて横方向に突出する第２の部分（２２）とからなり、
前記電解質（４）は、前記第２の電極（５）によって覆われた表面を含み、
前記第２の電極（５）の形成は、第２の電極の層の堆積と、前記第１の集電体（２）の前記第２の部分（２２）が前記電解質（４）の下に延在している、前記第２の電極の層の非マスク領域の定義のマスキングと、前記第１の集電体（２）の前記第２の部分（２２）が前記第２の電極（５）によって覆われた前記電解質（４）の表面の外側のみに位置するように、前記非マスク領域の外側の前記電解質（４）上に前記第２の電極（５）を形成するように構成された、前記非マスク領域における前記第２の電極の層の除去とを含むことを特徴とする、方法。 - 前記マスキングは、前記電解質（４）の側面に位置する前記非マスク領域の一部と連続して前記電解質（４）の上面の非マスクゾーンをさらに形成するように構成され、前記第２の電極（５）の層の除去は、前記第１の電極（３）の側面（３１）のエッジに対して引っ込んだ状態で、前記電解質（４）の上面の被覆部分を形成するように構成されている、請求項９に記載の方法。
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