JP6190527B2 - 固体電池のための基板 - Google Patents
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Description
例示的な方法およびシステムがここに記載される。「例」および「例示的な」という文言は、ここでは、「例、事例または例説として供される」ことを意味するよう用いられることが理解されるべきである。「例」または「例示的」であるとしてここに記載されるいかなる実施の形態または特徴も、必ずしも、他の実施の形態または特徴よりも好まれるかまたは有利であるとして解釈されるものではない。以下の詳細な説明では、詳細な説明の一部を形成する添付の図面が参照される。図面では、文脈が別段の規定をしていなければ、同様の記号は典型的には同様の構成要素を識別する。ここに示される主題の精神または範囲から逸脱せずに、他の実施の形態を利用してもよく、他の変更をなしてもよい。
たとえば銅、ステンレス鋼およびポリイミドを含むさまざまな基板材料が、固体電池において現在用いられている。しかしながら、これらの基板材料の各々上に形成された固体電池は、典型的には約97〜150Wh/Lのオーダの限られたエネルギ密度を示す。これらの限られたエネルギ密度は多くの要因の結果である。
図2は、いくつかの実施の形態に従う、YSZ基板を含む固体電池を製造する方法200を記載するフローチャートである。
いくつかの適用例では、多数の固体電池を、個々にではなく、単一の製造工程において製造することが望ましいかもしれない。この目的のために、開示される固体電池はロールからロールへの製造工程を用いて製造されてもよく、その製造工程では、多数の基板を含む可撓性のロールを(たとえばリソグラフィおよび/またはインクジェット印刷を用いて)パターニングし、および/または1つ以上の他のロールに付着させて、多数の基板の各々から固体電池を形成する。次いで、多数の基板を互いから分離して多数の固体電池を製造してもよい。
さまざまな局面および実施の形態がここに開示されたが、他の局面および実施の形態が当業者には明らかになる。ここに開示されたさまざまな局面および実施の形態は、例説の目的のためのものであり、限定的であるようには意図されず、真の範囲および精神は特許請求の範囲によって示される。
Claims (20)
- イットリア安定化ジルコニア(YSZ)層を含む基板と、
前記基板の前記YSZ層上に形成されたカソード電流コレクタと、
前記基板の前記YSZ層上に形成されたアノード電流コレクタと、
前記カソード電流コレクタと電気的接触状態にあるリチウムコバルト酸化物を含むカソードと、
前記アノード電流コレクタと電気的接触状態にあるリチウムを含むアノードと、
前記カソードと前記アノードとの間に形成された窒化リン酸リチウムを含む固体電解質とを含む、固体電池。 - 前記基板は約25μmと約40μmとの間の厚みを有する、請求項1に記載の固体電池。
- 前記カソードは約10μmと約15μmとの間の厚みを有する、請求項1に記載の固体電池。
- 前記アノードを実質的に被覆する保護コーティングをさらに含む、請求項1に記載の固体電池。
- 前記保護コーティングは、二酸化ケイ素、アルミナおよびセラミックの少なくとも1つを含む、請求項4に記載の固体電池。
- 前記アノード電流コレクタおよび前記カソード電流コレクタの少なくとも一方は、ステンレス鋼またはニッケルを含む、請求項1に記載の固体電池。
- 前記基板は、金属またはセラミックを含む層をさらに含み、
前記YSZ層は前記層に取付けられている、請求項1に記載の固体電池。 - イットリア安定化ジルコニア(YSZ)層を第1の側に含む基板と、
前記基板の前記第1の側に形成された第1のカソード電流コレクタと、
前記基板の前記第1の側に形成された第1のアノード電流コレクタと、
前記第1のカソード電流コレクタと電気的接触状態にあるリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)を含む第1のカソードと、
前記第1のアノード電流コレクタと電気的接触状態にあるリチウムを含む第1のアノードと、
前記第1のカソードと前記第1のアノードとの間に形成された窒化リン酸リチウム(LiPON)を含む第1の固体電解質と、
前記第1の側と反対側の前記基板の第2の側に形成された第2のカソード電流コレクタと、
前記基板の前記第2の側に形成された第2のアノード電流コレクタと、
前記第2のカソード電流コレクタと電気的接触状態にあるLiCoO2を含む第2のカソードと、
前記第2のアノード電流コレクタと電気的接触状態にあるリチウムを含む第2のアノードと、
前記第2のカソードと前記第2のアノードとの間に形成されたLiPONを含む第2の固体電解質とを含む、固体電池。 - 前記基板は約25μmと約40μmとの間の厚みを有する、請求項8に記載の固体電池。
- 前記第1のカソードおよび前記第2のカソードの少なくとも一方は約10μmと約15μmとの間の厚みを有する、請求項8に記載の固体電池。
- 前記第1のアノードを実質的に被覆する第1の保護コーティングおよび前記第2のアノードを実質的に被覆する第2の保護コーティングの少なくとも一方をさらに含む、請求項8に記載の固体電池。
- 前記第1の保護コーティングおよび前記第2の保護コーティングの少なくとも一方は、二酸化ケイ素、アルミナおよびセラミックの少なくとも1つを含む、請求項11に記載の固体電池。
- 前記第1のアノード電流コレクタ、前記第1のカソード電流コレクタ、前記第2のアノード電流コレクタおよび前記第2のカソード電流コレクタの少なくとも1つは、ステンレス鋼またはニッケルを含む、請求項8に記載の固体電池。
- イットリア安定化ジルコニア(YSZ)層を含む基板を提供することと、
前記基板の前記YSZ層上にアノード電流コレクタおよびカソード電流コレクタを形成することと、
リチウムコバルト酸化物を含むカソードを形成することとを含み、前記カソードはカソード電流コレクタと電気的接触状態にあり、さらに、
カソードを約700℃と約800℃との間の温度でアニールすることと、
窒化リン酸リチウムを含む固体電解質を形成することと、
リチウムを含むアノードを形成することとを含み、前記アノードは前記アノード電流コレクタと電気的接触状態にあり、前記固体電解質は前記アノードと前記カソードとの間に形成される、方法。 - 前記アノードを実質的に被覆する保護コーティングを形成することをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記保護コーティングは、二酸化ケイ素、アルミナおよびセラミックの少なくとも1つを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記アノード電流コレクタおよび前記カソード電流コレクタの少なくとも一方は、ステンレス鋼またはニッケルを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記基板は、金属またはセラミックを含む層をさらに含み、
前記基板を提供することは前記YSZ層を前記層に取付けることを含む、請求項14に記載の方法。 - 複数の基板を含むロールを提供することを含み、各基板はイットリア安定化ジルコニア(YSZ)層を含み、さらに、
前記複数の基板のうちの各基板に対して、
前記基板の前記YSZ層上にアノード電流コレクタおよびカソード電流コレクタを形成することと、
リチウムコバルト酸化物を含むカソードを形成することとを含み、前記カソードは前記カソード電流コレクタと電気的接触状態にあり、さらに、
前記カソードを約700℃と約800℃との間の温度でアニールすることと、
窒化リン酸リチウムを含む固体電解質を形成することと、
リチウムを含むアノードを堆積させることとを含み、前記アノードは前記アノード電流コレクタと電気的接触状態にあり、前記固体電解質は前記アノードと前記カソードとの間に形成され、さらに、
前記複数の基板における前記基板の各々を分離し、それによって複数の固体電池を形成することを含み、各固体電池はそれぞれの基板を含む、方法。 - 前記複数の基板のうちの各基板に対して、前記アノードを実質的に被覆する保護コーティングを形成することをさらに含む、請求項19に記載の方法。
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