KR20210028695A - 에너지 저장 디바이스 - Google Patents

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조지프 대니얼 하워드
마이클 에드워드 랜달
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다이슨 테크놀러지 리미티드
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Abstract

에너지 저장 디바이스의 제조 방법. 스택이 기판 상에 제공된다. 스택은 제 1 전극 층, 제 2 전극 층, 및 상기 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층 사이의 전해질 층을 포함한다. 이러한 방법은 제 1 그루브, 제 2 그루브, 및 제 3 그루브를 기판 상의 스택의 제 2 측면과 반대인 스택의 제 1 측면에 형성하는 단계를 포함한다. 제 1 그루브는 제 1 깊이 및 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 포함하는 제 1 표면을 가진다. 제 2 그루브는 제 1 깊이와 다른 제 2 깊이 및 제 1 전극 층의 노출면을 포함하는 제 2 표면을 가진다. 제 3 그루브는 제 1 깊이와 실질적으로 동일한 제 3 깊이 및 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 포함하는 제 3 표면을 가진다.

Description

에너지 저장 디바이스
본 발명은 에너지 저장 디바이스를 제조하는 방법, 에너지 저장 디바이스, 및 에너지 저장 디바이스의 제조를 위한 중간 구조체에 관한 것이다.
고상 박막 셀과 같은 에너지 저장 디바이스는 기판 상에 층들의 스택을 형성함으로써 생산될 수 있다. 층들의 스택은 통상적으로, 제 1 전극 층, 제 2 전극 층, 및 제 1 전극 층과 제 2 전극 층 사이의 전해질 층을 포함한다. 그러면 스택 및 기판의 조합이 별개의 섹션으로 절단되어 개별적인 셀들을 형성한다.
공지된 제조 방법들보다 간단하고 더 효율적인 에너지 저장 디바이스 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,
기판의 표면에 스택을 제공하는 단계 - 상기 스택은 제 1 전극 층, 제 2 전극 층, 및 상기 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층 사이의 전해질 층을 포함하고, 상기 제 1 전극 층은 상기 기판의 표면에 상기 제 2 전극 층보다 가까움 -;
제 1 그루브를 상기 스택의 제 1 측면에 형성하는 단계 - 상기 스택의 제 1 측면은 상기 기판의 표면 상의 상기 스택의 제 2 측면에 반대이고, 상기 제 1 그루브는 제 1 깊이 및 상기 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 포함하는 제 1 표면을 가짐 -;
제 2 그루브를 상기 스택의 제 1 측면에 형성하는 단계 - 상기 제 2 그루브는 상기 제 1 깊이와 다른 제 2 깊이 및 상기 제 1 전극 층의 노출면을 포함하는 제 2 표면을 가짐 -; 및
제 3 그루브를 상기 스택의 제 1 측면에 형성하는 단계 - 상기 제 3 그루브는 상기 제 1 깊이와 실질적으로 동일한 제 3 깊이 및 상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 포함하는 제 3 표면을 가짐 -를 포함하고,
상기 제 2 그루브는 상기 제 1 그루브와 상기 제 3 그루브 사이에 있는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법이 제공된다.
제 1, 제 2, 및 제 3 그루브를 형성하면 전기 절연 재료가 그 안에 증착될 수 있는 영역이 제공된다. 전도성 재료가 후속하여 증착되어, 제 1 및 제 2 전극 층의 노출면들과 접촉할 수 있다. 스택은 후속하여, 예를 들어 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브에 대응하는 축들에 따라서 여러 셀로 분할될 수 있다. 이제, 전도성 재료가 주어진 셀의 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층을 외부 회로에 연결시키기 위하여 사용될 수 있다.
그러므로, 제 1 양태에 따르는 방법은 스택으로부터 여러 셀이 형성되게 한다. 그러므로, 이러한 방법은 스케일링가능하고, 예를 들어 롤-투-롤 프로세스와 같이 효율적인 연속 제조 프로세스의 일부로서 수행될 수 있다. 더 나아가, 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브를 스택의 동일한 측면(제 1 측면)에 형성함으로써, 이러한 방법은 그루브들이 스택의 상이한 측면에 형성되는 다른 방법보다 간단할 수 있다. 예를 들어, 스택은, 여러 방향이 아니라 단일 방향으로부터 처리되어, 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브를 형성할 수 있다. 그루브를 형성하기 위한 장치도, 그루브들이 스택의 상이한 측면으로부터 형성되는 다른 경우보다 덜 복잡할 수 있다.
예들에서, 제 1 그루브, 제 2 그루브, 상기 제 3 그루브 중 적어도 하나는 기판을 절삭하지 않고 형성된다. 그러면, 스택에 그루브를 형성하는 동안 기판을 적어도 부분적으로 절단하는 것을 수반하는 방법에 비해서 이러한 방법의 효율이 개선될 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브를 형성하는 동안에 더 적은 양의 재료가 제거될 수 있다. 그러므로, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브는 더 빠르게 형성될 수 있고, 및 따라서 더 많은 양의 재료(예컨대, 기판의 부분)가 제거되는 다른 경우보다 더 효율적이다. 더 나아가, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브를 형성하는 것이 기판을 관통하여 절단하는 것을 수반하는 다른 방법보다 더 간단할 수 있다. 예를 들어, 스택의 기판과 층 사이에는 두께의 차이(disparity)가 존재할 수 있다. 일부 경우들에서, 기판은 스택의 결합된 층들과 같은 두께일 수 있다. 이러한 기판을 통과해서 형성되는 그루브의 깊이를 제어하는 것은 어려울 수 있다. 그러나, 제 1, 제 2 및/또는 제 3 그루브를 기판을 절삭하지 않고 형성함으로써, 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브 각각의 제 1, 제 2, 및 제 3 깊이가 더 쉽게 제어될 수 있다.
예들에서, 제 1 그루브는 상기 제 2 그루브로부터 이격되어 있고 그리고 상기 제 2 그루브에 실질적으로 평행하고, 상기 제 2 그루브는 상기 제 3 그루브로부터 이격되어 있고 그리고 상기 제 3 그루브에 실질적으로 평행하다. 그러면, 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브의 형성이 단순해질 수 있다. 예를 들어, 일련의 그루브를 상이한 개별 각도에서 제공하는 것보다 일련의 실질적으로 평행한 그루브를 제공하는 것이 더 간단할 수 있다. 예를 들어, 그루브를 형성하기 위해서 재료를 제거하기 위한 장치의 각도 방향이 제 1 그루브와 제 2 그루브의 형성 사이에서, 또는 제 2 그루브와 제 3 그루브의 형성 사이에서 변경될 필요가 없다.
예들에서, 제 1 그루브의 제 1 깊이, 제 2 그루브의 제 2 깊이, 또는 제 3 그루브의 제 3 깊이는 기판의 표면의 평면에 실질적으로 수직이다. 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브를 이러한 방식으로 형성함으로써, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브 내에 전기 절연 재료를 후속하여 증착하는 것이, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브가 기판의 표면의 평면에 대해 비스듬한 예들과 비교할 때 단순해질 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브가 이렇게 배치되면, 전기 절연 재료가 개별적인 그루브 내로 이동하는 것을 독려하거나 그렇지 않으면 도울 수 있고, 전기 절연 재료와 개별적인 그루브 내의 노출면(예컨대, 제 1 또는 제 2 전극 층의 노출면) 사이의 접촉을 개선할 수 있다.
예들에서, 제 1 그루브를 형성하는 것, 제 2 그루브를 형성하는 것, 및 제 3 그루브를 형성하는 것은, 기판의 제 1 측면을 향해 지향되는 적어도 하나의 레이저 빔을 사용한다. 그러면, 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브가 레이저 삭마 프로세스를 사용하여 형성될 수 있게 된다. 레이저 삭마는 신속하게 수행되고 상대적으로 쉽게 제어될 수 있어서, 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브의 깊이가 정밀하게 제어되게 한다. 더 나아가, 적어도 하나의 레이저 빔을 기판의 제 1 측면을 향해 지향되도록 배치함으로써, 기판의 상이한 측면을 향해 지향되는 상이한 레이저 빔들이 있는 다른 경우에 비하여 레이저 삭마 시스템이 덜 복잡해질 수 있다.
예들에서, 제 1 그루브는 상기 제 2 전극 층과 상기 전해질 층을 통과하여 형성되고, 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 노출시키며, 상기 제 2 그루브는 상기 제 2 전극 층, 상기 전해질 층, 및 상기 제 1 전극 층을 통과하여 형성되고, 상기 제 1 전극 층의 표면을 노출시키며, 상기 제 3 그루브는 상기 제 2 전극 층 및 상기 전해질 층을 통과하여 형성되고, 상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 노출시킨다. 그러면, 동일한 스택으로부터 복수 개의 셀이 제조될 수 있게 된다. 이러한 셀들 각각에서, 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층은 후속 프로세스 중에 셀의 반대 측면에 노출되어, 단락 회로가 생길 위험을 줄일 수 있다.
예들에서, 제 1 그루브는 상기 제 1 전극 층을 절삭하지 않고 그리고 상기 기판을 절삭하지 않고 형성되고, 상기 제 2 그루브는 상기 기판을 절삭하지 않고 형성되며, 상기 제 3 그루브는 상기 제 1 전극 층을 절삭하지 않고 그리고 상기 기판을 절삭하지 않고 형성된다. 그러므로, 다른 경우와 비교할 때 더 적은 양의 재료가 제거될 수 있다. 그러므로, 방법의 효율이 개선될 수 있다.
예들에서, 전기 절연 재료는: 상기 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 상기 제 1 전극 층으로부터 절연시키기 위하여 상기 제 1 그루브 내에; 상기 제 1 전극 층의 노출면을 상기 제 2 전극 층으로부터 절연시키기 위하여 상기 제 2 그루브 내에; 또는 상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 상기 제 1 전극 층으로부터 절연시키기 위하여 상기 제 3 그루브 내에 중 적어도 하나에 제공된다. 예를 들어, 전기 절연 재료는, 그렇지 않을 경우 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층이 서로 전기적으로 접촉할 경우 생길 수 있는 단락 회로의 위험을 줄인다.
예들에서, 제 2 그루브 내에 전기 절연 재료를 제공한 이후에, 제 2 전극 층의 제 3 노출면을 노출시키도록 전기 절연 재료의 일부가 제거된다. 그러면 제 2 전극 층의 제 3 노출면이 후속하여 전도성 재료에 연결되어, 외부 회로에 연결될 수 있다. 더 적은 양의 전기 절연 재료를 제 2 그루브 내에 증착하는 것이 아니라, 전기 절연 재료를 제 2 그루브 내에 증착한 후 전기 절연 재료의 일부를 후속하여 제거하는 것이 더 간단할 수 있다. 예를 들어, 제 2 그루브 내에 증착된 전기 절연 재료의 양을 정확하게 제어하는 것이 더 어려울 수 있다. 너무 적은 전기 절연 재료가 증착된다면, 스택의 제 2 전극 층 이외의 층(예컨대, 전해질 층 또는 제 1 전극 층)이 노출될 수 있는데, 이것은 단락 회로가 생기게 할 수 있다. 역으로, 너무 많은 전기 절연 재료가 증착된다면, 제 2 전극 층의 불충분한 양이 노출될 수 있다, 그러면 후속 프로세스 중에 제 2 전극 층 및 전도성 재료 사이의 전기적 접촉이 감소될 수 있다. 그러면 에너지 저장 디바이스의 효율이 감소될 수 있다. 그러나, 전기 절연 재료를 제 2 그루브 내에 증착하고, 전기 절연 재료의 일부를 후속하여 제거함으로써, 해당 그룹 내에 남아 있는 전기 절연 재료의 양이 더 정밀하게 제어될 수 있게 된다.
예들에서, 이러한 방법은 상기 스택의 제 1 측면에, 제 1 프리커서 그루브, 제 2 프리커서 그루브, 및 제 3 프리커서 그루브를 형성하는 단계; 및 전기 절연 재료를 상기 제 1 프리커서 그루브, 상기 제 2 프리커서 그루브, 및 상기 제 3 프리커서 그루브 내에 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 예에서, 상기 제 1 그루브는 상기 제 1 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 형성되며, 상기 제 2 그루브는 상기 제 2 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 형성되고, 상기 제 3 그루브는 상기 제 3 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 형성된다. 제 1, 제 2, 및 제 3 프리커서 그루브를 형성하면, 예를 들어 후속 프로세스에 대한 유연성이 제공된다.
예들에서, 상기 제 1 프리커서 그루브, 상기 제 2 프리커서 그루브, 및 상기 제 3 프리커서 그루브는 서로 실질적으로 동일한 깊이로 형성된다. 이것이, 제 1, 제 2, 및 제 3 프리커서 그루브를 서로 다른 깊이로 형성하는 것보다 더 간단할 수 있다. 예를 들어, 동일한 처리가 스택에 적용되어 제 1, 제 2, 및 제 3 프리커서 그루브 각각을 형성할 수 있다. 이것은, 예를 들어 제 1, 제 2, 및 제 3 프리커서 그루브를 상이한 개별 깊이로 형성하기 위해서 제 1, 제 2, 및 제 3 프리커서 그루브 각각을 형성하도록 상이한 처리가 적용되는 경우들보다 제어하기가 쉬울 수 있다.
예들에서, 상기 스택은 추가적인 제 1 전극 층, 추가적인 제 2 전극 층, 및 상기 추가적인 제 1 전극 층과 상기 추가적인 제 2 전극 층 사이의 추가적인 전해질 층을 더 포함하고, 상기 추가적인 제 1 전극 층은 상기 제 2 전극 층과 상기 추가적인 전해질 층 사이에 위치된다. 이러한 방식으로, 스택은 제 1 전극 층 - 전해질 층 - 제 2 전극 층 서브-스택들의 여러 세트를 포함하게 된다. 이러한 스택은 활성 재료 대 기판의 더 큰 비율을 가질 수 있고, 그러므로 단일 제 1 전극 층, 전해질 층, 및 제 2 전극 층을 포함하는 스택과 비교할 때 증가된 에너지 밀도를 나타낼 수 있다.
이러한 예에서, 다음 중 적어도 하나가 성립된다:
상기 제 1 그루브를 형성하는 단계가,
상기 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 포함하는 제 1 표면을 가지는 상기 제 1 그루브를 형성하고, 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 1 노출면이 상기 전기 절연 재료에 의하여 상기 제 1 그루브로부터 절연되도록, 상기 제 1 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 상기 제 1 그루브를 형성하는 것, 및
상기 제 1 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 더 포함하도록, 상기 제 1 그루브를 확장하는 것을 포함하는 것;
상기 제 2 그루브를 형성하는 단계가,
상기 제 1 전극 층의 노출면을 포함하는 제 2 표면을 가지는 상기 제 2 그루브를 형성하고, 상기 추가적인 제 1 전극 층의 노출면이 전기 절연 재료에 의하여 상기 제 2 그루브로부터 절연되도록, 상기 제 2 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 상기 제 2 그루브를 형성하는 것, 및
상기 제 2 표면이 상기 추가적인 제 1 전극 층의 노출면을 더 포함하도록, 상기 제 2 그루브를 확장하는 것을 포함하는 것; 또는
상기 제 3 그루브를 형성하는 단계가,
상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 포함하는 제 3 표면을 가지는 상기 제 3 그루브를 형성하고, 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 2 노출면이 전기 절연 재료에 의하여 상기 제 3 그루브로부터 절연되도록, 상기 제 3 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 상기 제 3 그루브를 형성하는 것, 및
상기 제 3 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 더 포함하도록, 상기 제 3 그루브를 확장하는 것을 포함하는 것.
이러한 예들에서, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브를 형성하는 것은 멀티-스텝 프로세스일 수 있다. 예를 들어, 제 1 그루브의 경우, 추가적인 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 후속하여 노출시키기 전에 제 2 전극 층의 제 1 노출면이 노출될 수 있다. 이러한 방식으로, 노출면들이 여러 상이한 서브-스택들의 전극 층에 대해서 형성될 수 있다. 그러면, 여러 서브-스택을 포함하는 스택이 효율적인 방식으로 형성될 수 있게 된다. 더 나아가, 상이한 서브-스택의 제 1 전극 층의 노출면들은 간단한 방식으로 평행하게 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 상이한 서브-스택의 제 2 전극 층의 노출면들도 평행하게 연결될 수 있다. 그러면, 멀티-셀 에너지 저장 디바이스가 효율적으로 제조될 수 있다.
예들에서, 다음 중 적어도 하나가 성립된다:
상기 제 1 그루브를 확장한 이후에, 상기 제 1 그루브의 제 1 부분이 상기 제 1 그루브의 제 2 부분보다 좁고, 상기 제 1 그루브의 제 1 부분이 상기 제 1 그루브의 제 2 부분보다 상기 기판의 제 1 측면에 가까운 것;
상기 제 2 그루브를 확장한 이후에, 상기 제 2 그루브의 제 1 부분이 상기 제 2 그루브의 제 2 부분보다 좁고, 상기 제 2 그루브의 제 1 부분이 상기 제 2 그루브의 제 2 부분보다 상기 기판의 제 1 측면에 가까운 것; 및
상기 제 3 그루브를 확장한 이후에, 상기 제 3 그루브의 제 1 부분이 상기 제 3 그루브의 제 2 부분보다 좁고, 상기 제 3 그루브의 제 1 부분이 상기 제 3 그루브의 제 2 부분보다 상기 기판의 제 1 측면에 가까운 것.
그러면, 예를 들어 일련의 선반부(shelf portion)가 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브 내에 제공되고, 그 위에 전도성 재료가 증착될 수 있다. 그러므로, 제 1, 제 2 또는 제 3 그루브 내의 노출면을 전도성 재료와 연결시켜서, 스택의 전극 층들이 서로 연결되게 하는 것이 쉬워진다.
예들에서, 상기 스택은 추가적인 제 1 전극 층, 추가적인 제 2 전극 층, 및 상기 추가적인 제 1 전극 층과 상기 추가적인 제 2 전극 층 사이의 추가적인 전해질 층을 더 포함하고, 상기 추가적인 제 1 전극 층은 상기 제 2 전극 층과 상기 추가적인 전해질 층 사이에 위치된다. 이러한 예에서, 제 1 프리커서 그루브, 제 2 프리커서 그루브, 및 제 3 프리커서 그루브는 추가적인 제 2 전극 층, 추가적인 전해질, 추가적인 제 1 전극 층, 제 2 전극 층, 전해질 층, 및 제 1 전극 층을 통과하여 각각 형성된다. 따라서, 스택은 두 개의 서브-스택을 포함할 수 있어서, 이러한 방법이 쉽게 스케일링될 수 있게 한다. 그러면, 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위한 방법의 효율이 더 증가될 수 있다. 더 나아가, 에너지 저장 디바이스는 기판(이것은, 예를 들어 에너지 저장에 기여하지 않는 비활성 재료임)에 비해 더 낮은 비율의 활성 재료를 가지는 다른 에너지 저장 디바이스보다 큰 에너지 밀도를 가질 수 있다.
이러한 예에서, 상기 제 1 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 포함하는 것; 상기 제 2 표면이 상기 추가적인 제 1 전극 층의 노출면을 포함하는 것; 또는 상기 제 3 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 포함하는 것 중 적어도 하나가 성립된다. 이러한 방식으로, 제 1 그루브의 제 1 표면은 제 2 및 추가적인 제 2 전극 층의 노출면들을 포함할 수 있고, 이들은 각각 캐소드일 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 그루브의 제 2 표면은 제 1 및 추가적인 제 1 전극 층의 노출면들을 포함할 수 있고, 이들은 각각 애노드일 수 있다. 제 1 및 제 2 그루브는 스택의 일부에 의해서 서로로부터 분리될 수 있다. 따라서, 제 2 및 추가적인 제 2 전극 층에 연결된 전도성 재료(제 1 그루브 내에 있음)는, 제 1 및 추가적인 제 1 전극 층에 연결된 전도성 재료(제 2 그루브 내에 있음)로부터 스택의 일부에 의해서 분리될 수 있다. 그러면, 예를 들어 단락 회로가 생길 위험이 줄어든다. 유사한 방식으로, 스택의 추가적인 부분은 제 2 및 제 3 그루브를 분리시켜서, 단락 회로의 가능성을 더 줄일 수 있다.
예들에서, 기판의 평면에 평행한 방향으로의 상기 제 1 그루브와 상기 제 2 그루브 사이의 제 1 거리는, 상기 기판의 평면에 평행한 방향으로의 상기 제 2 그루브와 상기 제 3 그루브 사이의 제 2 거리와 실질적으로 동일하다. 이렇게 배치되면, 이러한 방법은, 거리가 이웃하는 그루브들 사이에서 변할 수 있는 다른 경우보다 효율적으로 수행될 수 있다(예를 들어, 이웃하는 그루브들 사이의 표준화된, 미리 결정되거나 그렇지 않으면 고정된 거리를 사용함). 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브 각각은 멀티-셀 에너지 저장 디바이스의 이웃하는 셀들 사이의 경계에 대응할 수 있다. 이러한 경우, 이웃하는 그루브들 사이의 거리가 일정하거나 규칙적이면, z-폴드 구조가 쉽게 생성되고(스택과 그 위의 기판을 포함하는 중간 구조체를 폴딩함으로써), 이로부터, 그루브 중 하나에 대응하는 축에 따라 중간 구조를 절단함으로써 개별적인 셀들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 이웃하는 그루브들 사이의 거리가 규칙적이면, z-폴드 구조를 생성하는 동안에 셀들을 서로(예를 들어, 수직 방향으로) 정렬하는 것이 더 쉬워질 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 에너지 저장 디바이스로서,
기판의 표면 상의 스택 - 상기 스택은,
제 1 전극;
제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전해질을 포함하고,
상기 제 1 전극은 상기 제 2 전극보다 상기 기판의 표면에 가까움 -;
상기 제 2 전극의 제 1 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 제 1 전극의 제 1 노출면 및 상기 전해질의 제 1 노출면과 접촉하는 제 1 전기 절연체; 및
상기 제 1 전극의 제 2 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 제 2 전극의 제 2 노출면 및 상기 전해질의 제 2 노출면과 접촉하는 제 2 전기 절연체를 포함하는, 에너지 저장 디바이스가 제공된다.
이러한 에너지 저장 디바이스는 효율적인 방식으로, 예를 들어 본 발명의 제 1 양태에 따르는 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 제 2 전극의 제 1 노출면 및 제 1 전극의 제 2 노출면은 전도성 재료를 통하여 회부 회로에 연결될 수 있다.
예들에서, 상기 제 1 전기 절연체는 상기 스택의 제 1 측면에 배치되고, 상기 제 2 전기 절연체는, 상기 제 1 측면에 반대인 상기 스택의 제 2 측면에 배치된다. 이러한 예들에서, 제 2 전극의 제 1 노출면은 스택의 제 1 측면에 있을 수 있고, 제 1 전극의 제 2 노출면은 스택의 제 2 측면에 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 스택 자체가 제 2 전극의 제 1 노출면을 제 1 전극의 제 2 노출면으로부터 분리할 수 있다. 스택의 제 1 측면에서, 제 1 전기 절연체는 제 1 전극의 제 1 노출면(역시 스택의 제 1 측면에 있을 수 있음)을 제 2 전극의 제 1 노출면으로부터 절연시킬 수 있다. 이와 유사하게, 스택의 제 2 측면에서, 제 2 전기 절연체는 제 2 전극의 제 2 노출면(역시 스택의 제 2 측면에 있을 수 있음)을 제 1 전극의 제 2 노출면으로부터 절연시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 단락 회로가 실효적으로 방지되거나 감소될 수 있다.
예들에서, 스택의 제 1 측면 및 상기 스택의 제 2 측면은 각각, 기판의 표면의 평면에 실질적으로 수직이다. 그러면, 스택의 제 1 및 제 2 측면이 기판의 표면의 평면에 대해 비스듬한 예들과 비교할 때, 스택의 형성이 단순화될 수 있다.
예들에서, 상기 기판의 표면의 평면에 수직인 방향으로의 상기 기판의 두께는, 상기 기판의 표면의 평면에 수직인 방향으로의 실질적으로 상기 스택의 두께 이상이다. 이러한 경우, 에너지 저장 디바이스는, 예를 들어 본 발명의 제 1 양태에 따르는 방법을 사용하여, 간단하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 및 제 3 그루브(이들은 후속하여, 예를 들어 제 1 및 제 2 전기 절연체를 형성하기 위한 전기 절연 재료로 적어도 부분적으로 채워짐)의 깊이가 쉽게 제어될 수 있다.
예들에서, 상기 스택은 추가적인 제 1 전극, 추가적인 제 2 전극, 및 상기 추가적인 제 1 전극과 상기 추가적인 제 2 전극 사이의 추가적인 전해질을 더 포함하고, 추가적인 제 1 전극은 제 2 전극과 추가적인 전해질 사이에 위치된다. 이러한 예에서, 상기 에너지 저장 디바이스는, 상기 추가적인 제 2 전극의 제 1 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 추가적인 제 1 전극의 제 1 노출면 및 상기 노출된 추가적인 전해질의 제 1 노출면과 접촉하는 추가적인 제 1 전기 절연체; 및 상기 추가적인 제 1 전극의 제 2 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 추가적인 제 2 전극의 제 2 노출면 및 상기 추가적인 전해질의 제 2 노출면과 접촉하는 추가적인 제 2 전기 절연체를 포함한다. 그러므로, 이러한 예에서 스택은 여러 서브-스택을 포함하는 것으로 여겨질 수 있다. 이러한 스택은, 예를 들어 단일 서브-스택만이 있는 다른 스택보다 큰 에너지 밀도를 가진다. 상이한 서브-스택의 제 1 전극의 노출면은 간단하게, 예를 들어 전도성 재료를 사용하여 병렬로 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 상이한 서브-스택의 제 2 전극 층의 노출면도, 예를 들어 전도성 재료를 사용하여 병렬로 연결될 수 있다. 그러면, 멀티-셀 에너지 저장 디바이스가 효율적으로 제조될 수 있다. 제 1, 추가적인 제 1, 제 2 및 추가적인 제 2 전기 절연체는, 예를 들어 단락 회로의 위험을 피하거나 줄이기 위해서, 분리된 에너지 저장의 충분히 다양한 컴포넌트를 포함한다. 그럼에도 불구하고, 스택이 외부 회로에 실효적으로 연결되게 하기 위하여, 적절한 노출면이 제공된다.
추가적인 특징들은 오직 예시적으로 제공된 후속하는 설명으로부터 명백해질 것이고, 설명은 첨부 도면들을 참조하여 이루어진다.
도 1은 예들에 따른 에너지 저장 디바이스용 스택의 개략도이다;
도 2는 예들에 따른 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위한, 도 1의 스택의 일 예의 개략도이다;
도 3a 내지 도 3e는 예들에 따른 제조 에너지 저장 디바이스를 제조하는 방법을 예시하는 개략도이다; 그리고
도 4a 내지 도 4f는 추가적인 예에 따라 에너지 저장소를 제조하는 방법을 예시하는 개략도이다.
예들에 따른 방법, 구조 및 디바이스의 세부 사항이 도면을 참조하여 후속하는 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서에서, 설명을 위하여, 특정한 예들의 다양한 세부 사항들이 설명된다. 본 명세서에서 "하나의 예" 또는 유사한 용어를 지칭하는 것은 그 예와 연계하여 설명된 특정한 피쳐, 구조, 또는 특징이 적어도 해당 예에 포함되지만, 반드시 다른 예에 포함되는 것은 아니라는 것을 의미한다. 또한, 특정한 예들이 그러한 예들에 내재된 개념을 쉽게 설명하고 이해할 수 있게 하기 위해서 특정한 피쳐들이 생략 및/또는 필수적으로 간략화된 상태로 개략적으로 설명된다는 것에도 주의해야 한다.
도 1은 에너지 저장 디바이스용 층들의 스택(100)을 도시한다. 도 1의 스택(100)은, 예를 들어 고체 전해질을 갖는 박막 에너지 저장 디바이스의 일부로서 사용될 수 있다.
도 1에서 스택(100)이 기판(102) 상에 존재한다. 기판(102)은 예를 들어 유리 또는 폴리머이고, 고상이거나 가요성일 수 있다. 기판(102)은 통상적으로 평면형이다. 스택(100)이 도 1에서 기판(102)을 직접적으로 접촉하는 것으로 도시되지만, 다른 예에서는 스택(100) 및 기판(102) 사이에 하나의 층 또는 더 많은 층들이 존재할 수 있다. 따라서, 달리 표시되지 않는 한, 본 명세서에서 어떤 요소가 다른 요소 "상(on)"에 있다는 표현은 직접적 접촉 또는 간접적 접촉을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 말하면, 어떤 요소가 다른 요소 상에 있는 것은, 다른 요소를 접촉하거나, 다른 요소와 접촉하지는 않지만, 그 대신에 일반적으로 중재하는 요소(또는 요소들)에 의해 지지되지만, 그럼에도 불구하고 다른 요소 위에 있거나 중첩하는 것일 수도 있다.
도 1의 스택(100)은 제 1 전극 층(104), 전해질 층(106) 및 제 2 전극 층(108)을 포함한다. 도 1의 예에서, 제 2 전극 층(108)은 제 1 전극 층(104)보다 기판(102)으로부터 더 멀고, 전해질 층(106)은 제 1 전극 층(104) 및 제 2 전극 층(108) 사이에 있다.
제 1 전극 층(104)은 양의 전류 콜렉터 층으로서의 역할을 할 수 있다. 이러한 예에서, 제 1 전극 층(104)은 양의 전극 층을 형성할 수 있다(이것은 스택(100)을 포함하는 에너지 저장 디바이스의 셀의 방전 중에 캐소드와 대응할 수 있음). 제 1 전극 층(104)은 안정적인 화학적 반응 덕분에 리튬 이온을 저장하기에 적합한 재료, 예컨대 리튬 코발트 산화물, 리튬 인산철 또는 알칼리 금속 다황염을 포함할 수 있다.
대안적인 예에서는, 별개의 양의 전류 콜렉터 층이 존재할 수 있고, 이것은 제 1 전극 층(104) 및 기판(102) 사이에 위치될 수 있다. 이러한 예들에서, 별개의 양의 전류 콜렉터 층은 니켈 호일이거나 이를 포함할 수 있다; 하지만, 알루미늄, 구리 또는 철, 또는 PET 상의 알루미늄과 같은 금속화된 플라스틱을 포함하는 금속화된 재료가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
제 2 전극 층(108)은 음의 전류 콜렉터 층으로서의 역할을 할 수 있다. 이러한 경우에, 제 2 전극 층(108)은 음의 전극 층을 형성할 수 있다(이것은 스택(100)을 포함하는 에너지 저장 디바이스의 셀의 방전 중에 애노드에 대응할 수 있음). 제 2 전극 층(108)은 리튬 금속, 흑연, 실리콘 또는 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다. 제 1 전극 층(104)에 대하여, 다른 예에서는, 스택(100)은 별개의 음의 전류 콜렉터 층을 포함할 수 있고, 이것은 제 2 전극 층(108) 상에 있을 수 있으며, 제 2 전극 층(108)은 음의 전류 콜렉터 층 및 기판(102) 사이에 있다. 음의 전류 콜렉터 층이 별개의 층인 예들에서, 음의 전류 콜렉터 층은 니켈 박막을 포함할 수 있다. 그러나, 임의의 적합한 금속, 예컨대 알루미늄, 구리 또는 철, 또는 PET와 같이 금속화된 플라스틱을 포함하는 금속화된 재료가 음의 전류 콜렉터 층을 위하여 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
제 1 및 제 2 전극 층(104, 108)은 통상적으로 전도성이다. 그러므로, 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108)을 통과하는 이온 또는 전자의 흐름에 기인하여, 전류가 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108)을 통해 흐를 수 있다.
전해질 층(106)은 리튬 인산 옥시질화물(LiPON)과 같이 이온을 통과시키지만, 여전히 전기적 절연체인 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 전해질 층(106)은 예를 들어 고체 층이고, 고속 이온 컨덕터라고 불릴 수 있다. 고체 전해질 층은, 예를 들어 규칙적인 구조가 부족하고 자유롭게 이동시킬 수 있는 이온을 포함하는 액체 전해질의 구조와 결정성 고체의 구조 사이의 중간인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 결정 재료는 2차원 또는 3차원 격자로서 배열될 수 있는 원자의 정렬된 배열을 가지는 규칙적인 구조를 가지고 있다. 결정 재료의 이온은 통상적으로 움직일 수 없고, 그러므로 재료를 통해서 자유롭게 이동할 수 없을 수 있다.
스택(100)은, 예를 들어 제 1 전극 층(104)을 기판(102) 상에 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 전해질 층(106)은 제 1 전극 층(104) 상에 후속 증착되고, 그러면 제 2 전극 층(108)이 전해질 층(106) 상에 증착된다. 스택(100)의 각각의 층은 플러드 증착(flood deposition)에 의해서 증착될 수 있고, 그러면 고도로 균질한 층을 생산하는 간단하고 효율적인 방식이 제공되지만, 다른 증착 방법도 가능하다.
도 1의 스택(100)은 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위한 추가적인 처리를 거칠 수 있다. 도 1의 스택(100)에 적용될 수 있는 처리의 예가 도 2에 개략적으로 예시된다.
도 2에서, 스택(100) 및 기판(102)은 에너지 저장 디바이스의 제조를 위한 중간 구조체(110)를 함께 형성한다. 이러한 예에서 중간 구조체(110)는 플렉시블하여, 롤-투-롤 제조 프로세스(가끔은 릴-투-릴 제조 프로세스라고 불림)의 일부로서 롤러(112) 주위에 감길 수 있다. 중간 구조체(110)는 롤러(112)로부터 서서히 풀리고 추가적인 처리를 거칠 수 있다.
도 2의 예에서, 그루브가 제 1 레이저(114)를 사용하여 중간 구조체(110)를 통과하여(예를 들어 스택(100)을 통과하여) 형성될 수 있다. 제 1 레이저(114)는 레이저 빔(116)을 중간 구조체(110)에 적용하여 중간 구조체의 일부를 레이저 삭마에 의하여 제거하고, 이를 통하여 스택(100) 내에 그루브를 형성하도록 구성된다. 이러한 프로세스는 레이저 삭마라고 불릴 수 있다.
그루브를 형성한 후에, 전기 절연 재료가 재료 증착 시스템(118)을 사용하여 그루브의 적어도 일부 내에 증착될 수 있다. 재료 증착 시스템(118)은, 예를 들어 그루브의 적어도 일부를 유기물 부유 유체 재료(organic suspended liquid material)와 같은 유체(120)로 채운다. 이제, 유체(120)는 그루브 내에서 응고되어 그루브 내에 전기적 절연 플러그를 형성할 수 있다. 전기 절연 재료는 전기적으로 비도전성인 것으로 여겨질 수 있고, 따라서 전기장에 노출되면 상대적으로 소량의 전류를 통전할 수 있다. 통상적으로, 전기 절연 재료(가끔 절연체라고 불림)는 반도체 재료 또는 전도성 재료보다 적은 전류를 통전시킨다. 그러나, 그럼에도 불구하고, 절연체도 전류를 이동시키기 위한 소량의 전하 캐리어를 포함할 수 있기 때문에, 소량의 전류가 전기장의 영향 하에서 전기 절연 재료를 통해 흐를 수 있다. 본 명세서의 예들에서, 재료는 절연체의 기능을 수행하기에 충분하게 전기를 절연하는 경우 전기 절연성이라고 여겨질 수 있다. 이러한 기능은, 예를 들어 재료가 하나의 요소를 다른 것으로부터 단락회로를 피하기에 충분하게 절연시키는 경우에 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전기 절연 재료의 증착 이후에, 중간 구조체(110)가 그루브의 적어도 일부를 따라 절단되어 에너지 저장 디바이스를 위한 별개의 셀을 형성한다. 도 2와 같은 예들에서, 수 백 개 또는 가능하게는 수 천 개의 셀이 중간 구조체(110)의 하나의 롤로부터 절단될 수 있어서, 여러 셀들이 효율적인 방식으로 제작될 수 있게 한다.
도 2에서, 절단 동작은 레이저 빔(124)을 중간 구조체(110)에 적용하도록 구성되는 제 2 레이저(122)를 사용하여 수행된다. 각각의 절개부는, 예를 들어 절연 플러그의 중앙을 통해서 이루어져서, 플러그가 두 조각으로 나뉘게 할 수 있는데, 각각의 조각은 그것이 부착되는 에지를 포함하는 노출면 위에 보호 커버를 형성한다. 이러한 방식으로 전체 스택을 통해 절단하면, 제 1의 및 제 2 전극 층(104, 108)의 노출면들이 생긴다.
비록 도 2(오직 개략적인 것임)에는 도시되지 않지만, 절연 재료를 증착한 후에(또는 다른 경우에), 중간 구조체(110)가 자신 상에 겹쳐서 폴딩되어 절연 플러그 각각이 정렬되는 적어도 수 십 개, 가능하게는 수 백 개, 및 가능하게는 수 천 개의 층을 가지는 z-폴드 구조를 생성할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제 2 레이저(122)에 의해 수행되는 레이저 절단 프로세스는 이제 플러그의 정렬된 세트 각각에 대해 단일 절단 동작에서 z-폴드 구조를 통해 절단하기 위해서 사용될 수 있다.
셀을 절단한 후에, 셀의 반대 측면들을 따라 전기 커넥터가 제공될 수 있어서, 셀의 하나의 측면 상의 제 1 전기 커넥터가 제 1 전극 층(104)과 접촉하지만(이것은 셀이 중간 구조체(110)의 나머지로부터 분리된 후에 제 1 전극을 형성하는 것으로 여겨질 수 있음), 전기 절연 재료에 의해서 다른 층에 접촉하는 것이 방지되게 된다. 이와 유사하게, 셀의 반대 측 상의 제 2 전기 커넥터는 제 2 전극 층(108)과 접촉하도록 구현될 수 있지만(이것은 셀이 중간 구조체(110)의 나머지로부터 분리된 후에 제 2 전극을 형성하는 것으로 여겨질 수 있음), 절연 재료에 의해서 다른 층에 접촉하는 것이 방지된다. 그러므로, 절연 재료는 각각의 셀 내에서 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108) 사이 그리고 다른 층 사이에 단락이 생길 위험을 줄일 수 있다. 제 1 및 제 2 전기 커넥터는, 예를 들어 스택의 에지(또는 중간 구조체(110)의 에지)에 스퍼터링에 의해 도포되는 금속성 재료일 수 있다. 그러므로, 셀은 간단하고 쉽게 병렬로 결합될 수 있다.
도 3a 내지 도 3e(총괄적으로 도 3 이라고 불림)는 에너지 저장 디바이스를 제조하는 예시적인 방법의 피쳐들을 예시하는 개략도이다. 도 1의 대응하는 피쳐와 동일한 도 3의 피쳐들은 동일한 참조 번호로 명명된다. 대응하는 설명이 적용될 것이다. 동일한 참조 번호는 도 3a 내지 도 3e 각각에서 동일한 요소를 나타내기 위하여 사용된다. 그러나, 명확화를 위해서 모든 요소들이 도 3a 내지 도 3e에서 명명되는 것은 아니다. 도 3a 내지 도 3e 중 하나에서 명명되지만 도 3a 내지 도 3e의 다른 것에서는 명명되지 않는 요소들은, 도 3a 내지 도 3e의 처리가 동일한 스택에 순차적으로 적용될 수 있기 때문에, 그럼에도 불구하고 존재할 수 있다.
도 3a에 앞서서, 도 3에 따른 방법은 스택(100)을 기판(102)의 표면(126)에 제공하는 것을 포함한다. 이러한 예에서, 스택(100) 및 표면(102)은 도 1에 도시된 바와 같다. 그러나, 다른 예에서, 도 3에 따른 방법은, 도 1에 도시된 것과 다른 구조체 또는 층이 있는 다른 스택에 적용될 수 있다.
스택(100)의 층(이러한 경우에는 제 1 전극 층(104), 전해질 층(106) 및 제 2 전극 층(108)은 순차적으로 제공될 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 기판은 부분적으로 조립된 상태로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전극 층, 전해질 층 및 제 2 전극 층을 포함하는 스택이 기판이 제공되기 전에 기판 상에 이미 배치될 수 있다.
도 3a에서, 제 1 그루브(128a), 제 2 그루브(128b) 및 제 3 그루브(128c)는 스택(100)의 제 1 측면(130) 상에 형성된다. 제 1, 제 2 및 제 3 그루브(128a-128c)는 총괄하여 참조 번호 128로 지칭될 수 있다. 스택(100)의 제 1 측면(130)은 기판(102)의 표면(126) 상에 있는 스택(100)의 제 2 측면에 반대이다. 따라서, 스택(100)의 제 1 측면(130)은, 예를 들어 다른 컴포넌트와 접촉하지 않거나 다른 컴포넌트에 의해서 가려지지 않는 스택(100)의 노출면이다. 이러한 예에서, 스택(100)의 제 1 측면(130)은 스택(100)의 상면이지만, 다른 예에서도 그래야 하는 것은 아니다.
예를 들어, 그루브는 연속적이거나 비연속적일 수 있는 채널, 슬롯, 또는 트렌치이다. 일부 예에서, 그루브는 기다란 모양일 수 있다. 그루브는 스택(100)의 층들을 부분적으로 통과하거나, 스택(100)의 모든 층을 통과하여 연장되어, 기판(102)의 일부를 노출시킬 수 있다. 그루브는, 예를 들어, 예컨대, 액체 또는 다른 유체와 같은 추가적인 재료의 후속 증착을 위한 채널을 제공한다.
도 3a에서 제 1 그루브(128a)는 제 1 깊이 d 1 을 가지고 제 2 그루브(128b)는 제 2 깊이 d 2 를 가지며, 제 3 그루브(128c)는 제 3 깊이 d 3 를 가진다. 제 1 깊이 d 1 은 제 3 깊이 d 3 와 실질적으로 같지만, 제 1 깊이 d 1 은 제 2 깊이 d 2 와 다르다. 그루브(128)의 깊이(d 1 , d 2 , d 3 ) 각각은 도 3a에서 기판(102)의 표면(126)의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 생긴다. 어떤 방향은, 그 방향이 어떤 평면에 정확하게 수직이거나 거의 수직인 경우, 예컨대, 측정 오차 내이거나 수직으로부터 5, 10 또는 20 도의 각도 편차인 경우에 그 평면에 실질적으로 수직이라고 여겨질 수 있다. 이러한 경우에, 그루브(128)는 이러한 방향으로 연장되거나 길다고 여겨질 수 있다. 이러한 경우에, 그루브(128)는 이것이 수직인 방향(예컨대, 도 3a에 대해서는 지면으로 들어가거나 나오는 방향)으로 추가적으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 그루브의 입 또는 개구로부터 그루브의 밑면을 향해 연장되는 그루브의 중심축은, 기판(102)의 표면(126)의 평면에 실질적으로 수직인 방향일 수 있다.
그러나, 다른 예에서, 그루브(128) 중 일부 또는 전부는, 기판(102)의 표면(126)의 평면으로부터 실질적으로 수직인 것이 아닌 다른 각도인 축을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 그루브(128) 중 일부 또는 전부는 기판(102)의 표면(126)의 평면에 대해 예각인(예컨대, 90 도 미만의 각도인) 내면을 가질 수 있다. 그러나, 그렇게 되면 그루브(128)의 내면이 기판(102)의 표면(126)의 평면에 실질적으로 수직인 도 3a와 같은 예와 비교할 때, 그루브(128) 내에 후속하여 재료를 증착하기가 더 어려워진다.
제 1, 제 2 및 제 3 그루브(128a, 128b, 128c)는 스택(100)의 다양한 층을 상이한 부분들로 분리한다. 도 3a에서, 제 1 그루브(128a)는 제 1 전극 층(108)을 제 1 및 제 2 부분(108a, 108b)으로 분리한다. 제 1 그루브(128a)는 또한, 전해질 층(106)을 제 1 및 제 2 부분(106a, 106b)으로 분리한다. 제 2 그루브(128b)는 제 1 전극 층(108)의 제 2 부분(108b)을 제 1 전극 층(108)의 제 3 부분(108c)으로부터 분리한다. 제 2 그루브(128b)도, 전해질 층(106)의 제 2 부분(106b)을 전해질 층(106)의 제 3 부분(106c)으로부터 분리한다. 또한, 제 2 그루브(128b)는 제 2 전극 층(104)을 제 1 부분(104a) 및 제 2 부분(104b)으로 분리한다. 도 3a에서, 제 3 그루브(128c)는 제 1 전극 층(108)의 제 3 부분(108c)을 제 1 전극 층(108)의 제 4 부분(108d)으로부터 분리하고, 전해질 층(106)의 제 3 부분(106c)을 전해질 층(106)의 제 4 부분(106d)으로부터 분리한다. 제 2 그루브(128b)와 달리, 제 1 그루브(128a)와 제 3 그루브(128c) 중 어느 것도 제 2 전극 층(104)의 부분들을 분리하지 않는다.
도 3a에서, 제 1 그루브(128a)는 제 2 전극 층(108)의 제 1 노출면(132a)을 포함하는 제 1 표면을 가진다. 이러한 예에서, 제 2 전극 층(108)의 제 1 노출면(132a)은 제 2 전극 층(108)의 제 1 부분(108a)의 표면이다. 그러나, 제 1 그루브(128a)의 제 1 표면은, 제 2 전극 층(108)의 제 2 부분(108b), 및 전해질 층(106)의 제 1 및 제 2 부분(106a, 106b)의 노출면을 더 포함한다. 제 1 그루브(128a)의 제 1 표면은 제 1 전극 층(104)의 제 1 부분(104a)의 노출면을 더 포함하는데, 이것은 이러한 예에서 제 1 전극 층(104)의 제 1 부분(104a)의 상면이다. 따라서, 이러한 예에서, 제 1 그루브(128a)는 제 2 전극 층(108) 및 전해질 층(106)을 통과하여 형성된다. 따라서, 제 2 전극 층(108) 및 전해질 층(106)의 노출면은 제 1 그루브(128a)의 측면을 형성하는 반면에, 제 1 전극 층(104)의 노출면은 제 1 그루브(128a)의 밑면 또는 바닥 영역을 형성한다. 제 1 그루브(128a)는 제 1 전극 층(104) 또는 기판(102)을 통과해서 연장하지 않는다.
그루브의 노출면은, 예를 들어 그루브가 형성된 후에 덮이지 않거나 다른 층과 접촉하지 않는 표면이다. 이러한 방식으로, 노출면은, 예를 들어 그루브가 형성된 후에 덮이지 않거나, 드러나거나, 그렇지 않으면 보이게 된다. 예를 들어, 노출면은 그루브의 벽, 측면, 측벽 또는 페이스에 대응할 수 있다. 따라서, 노출면은 그루브 내에 덮이지 않은 임의의 표면이거나 임의의 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 노출면은 그루브의 수직 벽 또는 일반적으로 상향 연장되는 그루브의 내면이거나 이를 포함할 수 있는데, 이것은 기판(102)에 대하여 상향 방향으로 연장된다. 이것이 도 3a의 경우인데, 여기에서는 제 1 그루브(128a)의 제 1 표면(예를 들어 이것은 제 1 그루브(128a)의 노출면임)은 제 1 전극 층(108)의 제 1 및 제 2 부분(108a, 108b)의 측면 및 전해질 층(106)의 제 1 및 제 2 부분(106a, 106b)의 측면을 포함한다. 대안적으로는, 노출면은, 기판(102)의 표면(126)의 수평면 또는 평면에 일반적으로 평행하거나 수평인 평면에서 연장되는, 그루브의 벽 또는 다른 표면이거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 노출면은 그루브의 수평 바닥면이거나 이를 포함할 수 있는데, 이것은 예를 들어 기판(102)에 가장 가까울 수 있는 그루브의 표면의 가장 깊은 표면이다. 다른 예에서, 그루브는 하나 이상의 선반(shelf) 또는 레지부(ledge portion)를 포함할 수 있는데, 이것은 기판의 수평면 또는 평면에 일반적으로 평행한 평면에서 연장될 수 있다.
제 2 그루브(128b)는 제 1 전극 층(104)의 노출면(134)을 포함하는 제 2 표면을 가진다. 이러한 예에서, 제 1 전극 층(104)의 노출면(134)은 제 1 전극 층(104)의 제 1 부분(104a)의 표면이다(이러한 예에서는, 제 1 전극 층(104)의 제 1 부분(104a)의 측면의 표면이고, 이것은 기판(102)의 표면(126)의 평면으로부터 멀어지게 연장됨). 그러나, 제 2 그루브(128b)의 제 2 표면은, 전극 층(106)의 제 2 및 제 3 부분(106b, 106c)의 노출면 및 제 2 전극 층(108)의 제 2 및 제 3 부분(108b, 108c)의 노출면을 더 포함한다. 따라서, 이러한 예에서, 제 2 그루브(128b)는, 제 2 전극 층(108), 전해질 층(106) 및 제 1 전극 층(104)을 통과하여 형성되는데, 이들은 예를 들어 제 2 그루브(128b)의 측면을 형성한다. 제 2 그루브(128b)는 기판(102)을 통과하여 연장하지 않지만, 도 3a에서 기판(102)의 표면(126)은 제 2 그루브(128b)의 밑면에 대응한다. 제 2 그루브(128b)는 제 1 그루브(128a) 및 제 3 그루브(128c) 사이에 위치된다.
제 3 그루브(128c)는 제 2 전극 층(108)의 제 2 노출면(132b)을 포함하는 제 3 표면을 가진다. 이러한 예에서, 제 2 전극 층(108)의 제 2 노출면(132b)은 제 2 전극 층(108)의 제 3 부분(108c)의 표면이다. 그러나, 제 3 그루브(128c)의 제 3 표면은 전해질 층(106)의 제 3 부분(106c)의 노출면 및 제 2 전극 층(108) 및 전해질 층(106)의 제 4 부분(108d, 106d)의 노출면을 더 포함한다. 제 3 그루브(128c)의 제 3 표면은 제 1 전극 층(104)의 제 2 부분(104b)의 제 2 부분(104b)의 노출면을 더 포함하는데, 이것은 예를 들어 제 3 그루브(128c)의 밑면에 대응한다. 따라서, 이러한 예에서, 제 3 그루브(128c)는 제 2 전극 층(108) 및 전해질 층(106)을 통과하여 형성되고, 이들이 예를 들어 제 3 그루브(128c)의 측면을 형성된다. 하지만, 제 3 그루브(128c)는 제 1 전극 층(104) 또는 기판(102)을 통과하여 연장되지 않는다.
제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c)의 제 1 및 제 3 깊이(d 1 , d 3 )가 제 2 그루브(128b)의 제 2 깊이(d 2 )와 다르기 때문에, 제 2 그루브(128b)는 제 1 전극 층(104)을 통과하여 연장하는 반면에, 제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c)는 제 1 전극 층(104)을 통과할만큼 충분히 깊지 않다. 그러면 제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c) 내에서 제 2 전극 층(108)의 측면들이 노출된다(이것은 제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c)의 내부 표면 또는 측면이라고 여겨질 수 있음). 제 1 전극 층(104)의 측면은 제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c) 내에서 연장되지 않는다. 그 대신에, 제 1 전극 층(104) 상면은 제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c)의 밑면을 형성한다. 그러나, 제 1 전극 층(104)의 밑면의 측면은 제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c)보다 깊은 제 2 그루브(128b) 내에서 노출된다. 하지만, 다른 예에서, 동일한 층의 측면은 그루브 각각 내에서 노출될 수 있고, 동일한 층의 상이한 부분의 측면은 그루브들 중 상이한 그루브 내에서 노출된다. 그러나, 이러한 경우에, 그럼에도 불구하고 제 1 및 제 3 그루브는 서로 실질적으로 동일한 깊이를 가지지만, 제 2 그루브와 다른 깊이를 가질 수 있다.
도 3a에서, 제 1 그루브(128a)는 제 2 그루브(128b)로부터 이격되어 있고 그리고 제 2 그루브에 실질적으로 평행하고, 제 2 그루브(128b)는 제 3 그루브(128c)로부터 이격되어 있고 그리고 제 3 그루브에 실질적으로 평행하다. 두 그루브들은, 서로 정확하게 평행한 경우 또는 이들은 제조 오차 허용 안에서, 또는 20 도, 15 도, 10 도 또는 5 도 내에서 서로에 대해 평행한 경우, 서로 실질적으로 평행한 것으로 여겨질 수 있다. 다르게 말하면, 제 1, 제 2 및 제 3 그루브(128)는 서로 일반적으로 동일한 방향으로 연장된다. 그러면, 제 1, 제 2, 및 제 3 그루브(128)의 형성이 단순해질 수 있다.
도 3a에서, 그루브(128)는 실질적으로 일정하거나, 그렇지 않으면 균일한 단면을 가진다. 그루브의 단면은, 예를 들어 그루브의 깊이에 수직인 방향으로 취해지고, 그러므로 그루브의 폭에 대응할 수 있다. 도 3a에서, 그루브(128)는 형상이 원통형이다. 그러나, 다른 예에서, 그루브는 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 그루브의 단면은 그루브의 밑면으로부터 멀어질수록 크기가 증가 또는 감소할 수 있고, 크기가 불균일할 수도 있다. 그루브(128) 중 일부 또는 전부는 서로 실질적으로 동일한 폭, 예컨대, 정밀하게 동일한 폭 또는 제조 허용 오차 내이거나 또는 20%, 15%, 10% 또는 5% 미만의 편차를 가지는 동일한 폭을 가질 수 있다. 서로 다른 폭을 가지는 것보다 동일한 폭을 가지는 그루브(128)를 제조하는 것이 더 간단할 수 있다. 예를 들어, 그럴 경우, 그렇지 않다면 상이한 폭의 그루브를 형성하기 위해서 필요할 수 있는 제조 장비를 이웃하는 그루브를 형성하는 사이에 조절할 필요성을 회피할 수 있다. 그루브의 폭은 기판(102)의 표면(126)의 평면에 평행한 방향으로 취해질 수 있고, 이것은 그루브의 깊이에 수직일 수 있다. 하지만, 다른 예에서는 그루브 중 하나 이상이 그루브들 중 다른 것과 다른 폭 및/또는 형상을 가질 수 있다.
예컨대, 도 3a의 예에서, 기판(102)의 표면(126) 평면에 평행한 방향으로의 제 1 그루브(128a) 및 제 2 그루브(128b) 사이의 제 1 거리(D 1 )는 동일한 방향으로의 제 2 그루브(128b) 및 제 3 그루브(128c) 사이의 제 2 거리(D 2 )와 실질적으로 같다. 이러한 두 거리들은, 이들이 정확하게 동일하거나, 측정시의 불확실성 내에서 동일하거나, 예를 들어 서로 20%, 15%, 10% 또는 5% 내인 경우에 실질적으로 동일한 것으로 여겨질 수 있다. 이러한 구성에서, 그루브(128)는, 그루브(128)가 불규칙한 간격에 형성되는 다른 경우보다 더 간단하게 제조될 수 있다. 더 나아가, z-폴드 구성에서 그루브들을 서로 정렬하는 것이 더 쉬워진다.
그루브 중 일부 또는 전부는 레이저 삭마를 사용하여 형성될 수 있다. "레이저 삭마"는 레이저-기반 프로세스를 사용하여 스택(100)으로부터 재료를 제거하는 것을 가리킬 수 있다. 이렇게 재료를 제거하는 것은 여러 물리적 프로세스 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 재료를 제거하는 것은 용융(melting), 용융-만출(melt-expulsion), 기화(또는 승화), 광자 분해(단일 광자), 광자 분해(다-광자), 기계적인 충격, 열-기계적 충격, 다른 충격-기반 프로세스, 표면 플라즈마 가공, 및 증발에 의한 제거(삭마) 중 임의의 하나 또는 조합을 포함(비한정적임)할 수 있다. 레이저 삭마는, 예를 들어 제거될 층(또는 층들)의 표면을 레이저 빔으로 조사하는 것을 수반한다. 예를 들어, 이것은 층(또는 층들)의 일부가 제거되게 한다. 레이저 삭마에 의해서 제거되는 층의 양은, 레이저 빔의 속성 예컨대, 레이저 빔의 파장 또는 펄스형 레이저 빔의 펄스 길이를 제어함으로써 제어될 수 있다. 레이저 삭마는, 통상적으로 그루브가 간단하고 빠른 방식으로 제어되어 형성되게 한다. 그러나, 다른 예에서, 그루브의 일부 또는 전부를 형성하기 위하여, 포토리소그래픽 기법과 같은 대안적인 방법이 사용될 수도 있다.
레이저 삭마가 사용되는 예들에서, 그루브(128)는 기판(102)의 제 1 측면을 향해 지향되는 적어도 하나의 레이저 빔을 사용하여 형성될 수 있는데, 이것은 예를 들어 스택(100)이 배치되는 기판(102)의 표면(126)에 대응한다. 예를 들어, 적어도 하나의 레이저 빔은 스택(100)의 제 1 측면(130)을 향해 지향될 수 있다. 적어도 하나의 레이저 빔을 스택(100)의 제 1 측면(130)을 향해 지향시킴으로써, 적어도 하나의 레이저 빔은 이제 기판(102)의 제 1 측면을 향해 지향될 수 있다. 적어도 하나의 레이저 빔을 기판(102)의 제 1 측면을 향해 지향시키기 위하여, 적어도 하나의 레이저 빔을 생성하도록 구현되는 레이저 그 자체가 기판(102)의 제 1 측에 위치될 수 있다(예를 들어, 스택(100)의 제 1 측면(130)을 바라보면서). 하지만, 대안적으로, 적어도 하나의 레이저 빔은 다른 위치에 위치될 수도 있지만, 그럼에도 불구하고 적절한 광학적 장치를 사용하여 기판(102)의 제 1 측면을 향해 지향될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 레이저 빔은 레이저 및, 레이저에 의해 생성된 적어도 하나의 레이저 빔을 기판(102)의 제 1 측면을 향해 편향시키기 위한 광학 요소, 예컨대 미러 또는 다른 반사기를 포함하는 레이저 삭마 시스템을 사용하여 생성될 수 있다.
이러한 방식으로, 그루브(128)는 적어도 하나의 레이저 빔을 스택(100)의 단일 측면으로부터 인가함으로써 형성될 수 있다. 그러면, 레이저 빔이 스택(100)의 상이한 개별적인 측면으로부터 인가되는 경우와 비교할 때 그루브(128)의 형성이 쉬워질 수 있다.
도 3a로부터 알 수 있는 것처럼, 제 1 그루브(128a), 제 2 그루브(128b) 및/또는 제 3 그루브(128c)는 기판(102)을 절삭하지 않고 형성될 수 있다. 예들에서, 기판(102)은 스택(100)과 비교할 때 상대적으로 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 기판(102)의 표면(126)의 평면에 수직인 방향으로의 기판(102)의 두께는, 동일한 방향으로의 스택(100)의 두께와 실질적으로 같거나 더 큰데, 여기에서 실질적으로 동일하다는 것은, 예를 들어 두께가 정밀하게 동일한 경우, 제조 허용 오차 내에서 동일하거나, 예컨대, 서로 20%, 15%, 10% 또는 5% 내에서 일반적으로 유사한 것을 가리킨다. 이러한 경우에, 그루브를 기판(102)을 통해서 스택(100) 내로 절개하는 것보다, 기판(102)을 절삭하지 않고 스택(100)의 제 1 측면(130)으로부터 그루브를 절개함으로써, 그루브의 깊이를 제어하는 것이 더 간단해질 수 있다.
도 3a에서, 제 1 및 제 3 그루브(128a, 128c)는 제 1 전극 층(108) 및 기판(102)을 절개하지 않고 형성된다. 제 2 그루브(128b)는 기판(102)을 절개하지 않고 형성된다. 그러면, 추가적인 재료가 제거되는 다른 예와 비교할 때, 에너지 저장 디바이스를 형성하기 위해서 적절한 형상 또는 크기로 여전히 그루브(128)를 생성하면서, 예를 들어 그루브(128)의 형성 효율이 개선될 수 있다.
도 3b에서, 전기 절연 재료(136)는 제 1, 제 2 및 제 3 그루브(128)내에 증착된다(하지만 일부 경우에는 전기 절연 재료가 그루브(128) 중 하나 이상 내에 증착되지 않을 수 있다). 전기 절연 재료(136)는 제 1 유체로서, 예를 들어 잉크젯 재료 증착 프로세스, 예컨대, 잉크젯 프린팅 프로세스를 사용하여 제공될 수 있다. 이것은, 예를 들어 전기 절연 재료(136)의 액적을, 예를 들어 노즐로부터 그루브(128) 내로 배출 또는 그렇지 않으면 방출하는 것을 수반한다. 전기 절연 재료(136)는 유전체 잉크와 같은 잉크일 수 있다. 적절한 유전체 잉크는 Dycotec Materials Ltd., Unit 12 Star West, Westmead Industrial Estate, Westlea, Swindon, SN5 7SW, United Kingdom으로부터 입수가능한 DM-INI-7003이다. 일반적으로, 전기 절연 재료(126)는 임의의 적합한 유전체 재료일 수 있다. 유전체 재료는, 예를 들어 전기장이 인가되면 분극될 수 있는 전기 절연체이다. 이러한 유전체 재료는 통상적으로 낮은 전기 전도도도 가진다. 비록 도 3b에서는 그루브(128) 각각에 동일한 전기 절연 재료(136)가 증착되지만, 다른 예에서는 상이한 전기 절연 재료가 하나 이상의 그루브(128) 내에 증착될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전기 절연 재료(136)를 제 1 그루브(128a) 내에 증착시키면, 제 2 전극 층(108)의 제 1 노출면(132a)이 제 1 전극 층(104)으로부터 절연된다. 이와 유사하게, 전기 절연 재료(136)를 제 2 그루브(128b) 내에 증착시키면, 제 1 전극 층(104)의 노출면(134)이 제 2 전극 층(108)으로부터 절연된다. 전기 절연 재료(136)를 제 3 그루브(128c) 내에 증착시키면, 제 2 전극 층(108)의 제 2 노출면(132b)이 제 1 전극 층(104)으로부터 절연된다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108) 사이에 단락 회로가 생길 위험이 감소될 수 있다.
전기 절연 재료(136)를 제 2 그루브(128b) 내에 제공한 후에, 전기 절연 재료(136)의 일부가 제거될 수 있다. 이것이 개략적으로 도 3c에 도시된다. 전기 절연 재료(136)의 일부는, 그루브(128)를 형성하기 위해 사용된 것과 동일한 장치 또는 시스템을 사용하거나, 그렇지 않더라도 그루브(128)를 형성하기 위해 사용된 것과 동일한 처리를 적용시키는 상이한 장치 또는 시스템을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 전기 절연 재료(136)의 일부는 레이저 삭마를 사용하여 제거될 수 있다. 그러나, 다른 방법도 가능하다. 예를 들어, 그루브(128)를 생성하고 전기 절연 재료(136)의 일부를 제거하기 위해서, 당업자가 이해하는 상이한 방법이 사용될 수도 있다.
전기 절연 재료(136)의 일부를 제거함으로써, 제 2 전극 층(108)의 제 3 노출면(138)이 노출된다. 도 3c에서, 제 2 전극 층(108)의 제 3 노출면(138)은 제 2 전극 층(108)의 제 2 부분(108b)의 표면이지만, 이것은 오직 한 예일 뿐이다. 제 2 전극 층(108)의 제 2 부분(108b)의 표면을 노출시키는 것에 추가하여, 제 2 전극 층(108)의 제 3 부분(108c)의 표면도 도 3c의 예에서 노출된다(하지만 꼭 그래야 하는 것은 아님). 전도성 재료가 후속하여 증착되어, 제 2 전극 층(108)의 제 3 노출면(138)과 접촉하여 제 2 전극 층(108)을 외부 회로에 연결시킬 수 있다.
전기 절연 재료(136)를 증착한 후에, 절삭 공정이 도 3d에 도시된 것처럼 적용될 수 있다. 도 3d에서, 스택(100) 및 기판(126)의 중간 구조체는 제 1 그루브(128a)와 정렬된 제 1 축(140a), 제 2 그루브(128b)와 정렬된 제 2 축(140b) 및 제 3 그루브(128c)와 정렬된 제 3 축(140c)을 따라 절단된다. 축들은 총괄하여 참조 번호 140으로 지칭될 수 있다. 이러한 예에서, 축들(140)은 개별적인 그루브(128)의 중앙과 각각 정렬되지만, 다른 경우에서는 이러한 축들이 이러한 방식으로 정렬되지 않을 수도 있다. 도 2에 대해서 언급된 것처럼, 절개 동작은 레이저를 사용하여 수행될 수 있지만, 이것은 단지 한 예이다. 중간 구조체를 이러한 방식으로 절단함으로써, 중간 구조체가 개별적인 셀로 분리될 수 있다.
중간 구조체를 도 3d에 도시된 것처럼 절단하면, 에너지 저장 디바이스용 셀(142)이 도 3e에 도시된 것처럼 형성될 수 있다. 도 3e에서, 네 개의 셀(142a-142e)이 형성되는데, 통상적으로는 훨씬 더 많은 개수의 셀이 하나의 스택(100)으로부터 형성될 수도 있다. 제 1 셀(142a)은 제 2 전극 층(108)의 제 1 부분(108a)(제 2 전극에 대응하는 것으로 여겨질 수 있음), 전극 층(106)의 제 1 부분(106a)(전해질에 대응하는 것으로 여겨질 수 있음), 제 1 전해질 층(104)의 제 1 부분(104a)(제 1 전극에 대응하는 것으로 여겨질 수 있음), 및 제 1 기판(102)의 제 1 부분(102a)을 포함한다. 제 2, 제 3 및 제 4 셀(142b, 142c, 142d)은 제 1 셀(142a)과 유사한 층들을 포함한다. 제 1 셀(142a)의 대응하는 컴포넌트와 유사한 제 2, 제 3 및 제 4 셀(142b, 142c, 142d)의 컴포넌트들은, 동일하지만 "a"가 아니라 "b", "c" 또는 "d"의 첨자가 각각 붙는 참조 번호로 명명된다.
도 3e에서, 제 1 전기 절연체는, 제 2 전극 층(108)의 일부의 노출면의 일부와 적어도 접촉하지 않으면서, 제 1 전극 층(104)의 일부의 노출면 및 전해질 층(106)의 일부의 노출면과 접촉한다. 제 1 전기 절연체는 도 3e에서, 이것이 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 셀(142a-142d) 각각과 연관되는지에 의존하여, "a", "b", "c" 또는 "d"의 첨자가 붙은 참조 번호 144로 명명된다. 제 2 전기 절연체는, 제 1 전극 층(104)의 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 제 2 전극 층(108)의 일부의 노출면 및 전해질 층(106)의 일부의 노출면과 접촉한다. 제 2 전기 절연체는 도 3e에서, 이것이 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 셀(142a-142d) 각각과 연관되는지에 의존하여, "a", "b", "c" 또는 "d"의 첨자가 붙은 참조 번호 146으로 명명된다.
도 3e에서, 제 1 셀(142a) 및 제 4 셀(142d)은 제 2 전기 절연체(146a, 146d)를 가지고 있지만 제 1 전기 절연체는 없다. 그럼에도 불구하고, 제 1 및 제 4 셀(142a, 142d)은 추가적인 처리를 거쳐서, 제 2 및 제 3 셀(142b, 142c)의 제 1 전기 절연체(144b, 144c)와 유사할 수 있는 제 1 전기 절연체를 추가할 수 있다.
제 1 및 제 2 전기 절연체(144b, 146b)의 기능이 이제 제 2 셀(142b)을 참조하여 설명될 것이다. 도 3e에서, 제 2 셀(142b)의 제 1 전기 절연체(144b)는 제 1 전극 층(104b)의 제 2 부분(104b)의 노출면 및 전해질 층(106)의 제 2 부분(106b)의 노출면과 접촉한다. 그러므로, 제 1 전기 절연체(144b)는 제 1 전극 층(104b)의 제 2 부분(104b)을 제 2 전극 층(108b)의 제 2 부분(108b)으로부터 절연시킨다. 제 2 셀(142b)의 제 2 전기 절연체(146b)는 또한, 제 1 전극 층(104b)의 제 2 부분(104b)을 제 2 전극 층(108b)의 제 2 부분(108b)으로부터 절연시킨다. 그러나, 제 2 셀(142b)의 제 2 전기 절연체(146b)는, 전해질 층(106)의 제 2 부분(106b)의 노출면 및 제 2 전극 층(108)의 제 2 부분(108b)의 노출면을 연결함으로써 이를 수행한다.
이러한 예에서, 제 1 전기 절연체(144b)는 제 2 셀(142b)의 제 1 측면에 배치되고, 제 2 전기 절연체(146b)는 제 1 측면에 반대인 제 2 셀(142b)의 제 2 측면에 배치된다. 셀의 측면은, 예를 들어 셀의 스택의 측면에 대응한다. 전기 절연체는, 전기 절연체가 셀 또는 스택의 해당 측면의 노출면의 적어도 일부와 접촉하는 셀 또는 스택의 측면에 배치되는 것으로 여겨질 수 있다. 예를 들어, 전기 절연체 셀 또는 스택의 해당 측면으로부터 연장될 수 있다(하지만 꼭 그럴 필요는 없음). 도 3e의 예와 같은 예들에서, 셀 또는 스택의 제 1 측면 및 셀 또는 스택의 제 2 측면은 각각 기판(102)의 표면(126)의 평면에 실질적으로 수직일 수 있다. 이러한 경우에, 셀 또는 스택의 제 1 또는 제 2 측면은 그 자체가 평면형일 필요가 없고, 평면형이 아닌 표면을 가질 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 제 1 또는 제 2 측면은 표면(126)의 평면에 일반적으로 또는 대략적으로 수직일 수 있어서, 제 1 또는 제 2 측면의 중앙면이 이러한 표면의 평면에, 정밀하게, 제조 허용 오차 내에서 또는 20 도, 15 도, 10 도 또는 5 도 내에서 수직하게 된다. 이러한 경우, 제 1 또는 제 2 전기 절연체(144b, 146b)는 기판(102)의 표면(126)으로부터 멀어지면서 일반적으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 또는 제 2 전기 절연체(144b, 146b)는 대략적으로 수직으로 연장되어, 제 2 셀(142b)의 스택의 측면 페이스의 일부를 덮을 수 있다.
이러한 구성에서, 제 2 셀(142b)의 제 1 전극 층(104)의 제 2 부분(104b)의 노출면은 제 2 전기 절연체(146b)에 의해 덮이지 않고 남게 된다. 제 2 셀(142b)의 제 2 전극 층(108)의 제 2 부분(108b)의 노출면은 제 1 전기 절연체(144b)에 의해서도 덮이지 않는다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108)의 노출된 부분은 제 2 셀(142b)의 양측에 있게 된다. 그러면, 전도성 재료를 제 2 셀(142b)의 양측에, 그리고 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108)의 노출된 부분과 접촉하도록 배열함으로써, 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108)이 외부 회로에 연결될 수 있다. 그러면, 제 1 및 제 2 전극 층(104, 108) 사이에 단락 회로가 생길 위험이 감소된다.
도 3e의 제 3 셀(142c)은 제 2 셀(142b)의 미러 이미지이다. 이러한 방식으로, 도 3c의 제 2 그루브(128b)에는 전기 절연 재료(136)가 채워질 수 있는데, 이것은 절단되어 두 개로 분할될 때에 제 2 및 제 3 셀(142b, 142c)의 제 1 전기 절연체(144b, 144c)를 형성한다. 제 3 셀(142c)은 제 2 셀(142b)과 유사하게 외부 회로에 연결될 수 있다.
도 3e의 셀(142)과 유사한 복수 개의 셀들이 병렬로 연결되어 멀티-셀 에너지 저장 디바이스를 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 1 전극 층 각각을 서로 연결하기 위하여 제 1 전기 커넥터가 사용될 수 있고, 복수 개의 제 2 전극 층 각각을 서로 연결하기 위하여 제 2 전기 커넥터가 사용될 수 있다. 그러므로, 제 1 및 제 2 전기 커넥터는 에너지 저장 디바이스의 단자를 위한 접점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 전기 커넥터는 에너지 저장 디바이스의 음의 단자 및 양의 단자 각각을 위한 접점을 제공할 수 있다. 음의 단자 및 양의 단자는 부하를 거쳐서 부하에 급전하도록 전기적으로 연결될 수 있고, 이를 통하여 멀티-셀 에너지 저장 디바이스를 제공한다.
도 4a 내지 도 4f(총괄하여 도 4 라고 불림)는 추가적인 예에 따라서 에너지 저장 디바이스를 제조하는 방법을 보여주는 개략도이다. 도 3a 내지 도 3e의 대응하는 피쳐와 유사한 도 4의 피쳐들은 100만큼 증가하는 동일한 참조 번호들로 명명된다. 대응하는 설명이 적용될 것이다. 동일한 참조 번호는 도 4a 내지 도 4f 각각에서 동일한 요소를 나타내기 위하여 사용된다. 그러나, 명확화를 위하여, 도 4a 내지 도 4f 각각에서 모든 요소들이 명명되는 것은 아니다. 도 4a 내지 도 4f 중 하나에서 명명되지만 도 4a 내지 도 4f의 다른 것에서는 명명되지 않는 요소들은, 도 4a 내지 도 4f의 처리가 동일한 스택에 순차적으로 적용될 수 있기 때문에, 그럼에도 불구하고 존재할 수 있다.
도 4a에서, 스택(200)이 기판(202) 상에 제공된다. 스택(200)은 제 1 전극 층(204), 전극 층(206), 및 제 2 전극 층(208)을 포함한다. 그러나, 스택(200)은 제 2 전극 층(208) 위에 층들의 추가적인 시리즈를 더 포함한다. 이러한 예에서, 층들의 추가적인 시리즈는 두 개의 추가적인 전해질 층(206', 206''), 추가적인 제 1 전극 층(204') 및 추가적인 제 2 전극 층(208')을 포함한다. 제 1 추가적인 전해질 층(206')은 추가적인 제 1 전극 층(204')을 제 2 전극 층(208)으로부터 분리한다. 제 2 추가적인 전해질 층(206'')은 추가적인 제 2 전극 층(208')을 제 1 전극 층(204')으로부터 분리한다. 참조 번호는 같지만 어퍼스트로피(') 또는 이중 어퍼스트로피('')가 첨부된 요소들은, 이것들이 없으면 대응하는 요소와 같을 수 있다. 대응하는 설명이 적용될 것이다.
도 4b에서, 제 1, 제 2 및 제 3 프리커서 그루브(148a, 148b, 148c)가 스택(200)의 제 1 측면에 형성된다. 제 1, 제 2 및 제 3 프리커서 그루브(148a, 148b, 148c)는 총괄하여 프리커서 그루브(148)라고 불릴 수 있다. 도 3과 유사하게, 스택(200)의 제 1 측면은, 예를 들어 기판(202)의 표면(226)과 접촉하는 스택(200)의 제 2 측면에 반대이다. 프리커서 그루브는, 예를 들어 형성된 후 추가적인 처리(예컨대, 확장 또는 다른 요소로의 부분적인 채움)를 거쳐서 후속 그루브를 형성하는 그루브이다. 프리커서 그루브는 도 3의 그루브(128)를 형성하기 위하여 사용된 것과 같거나 유사한 방법으로 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 프리커서 그루브는, 레이저 삭마 또는 대안적인 프로세스 예컨대, 포토리소그래피를 사용하여 형성될 수 있다.
도 4b의 프리커서 그루브(148)는 서로 실질적으로 동일한 깊이로 형성된다. 그러면, 프리커서 그루브(148)가 쉽게 형성될 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 프리커서 그루브 중 하나 이상은 다른 프리커서 그루브와 다른 깊이로 형성될 수 있다. 도 4c에서, 프리커서 그루브(148) 각각은 추가적인 제 2 전극 층(208'), 제 2 추가적인 전해질(206''), 추가적인 제 1 전극 층(204'), 제 1 추가적인 전해질 층(206'), 제 2 전극 층(208), 전해질 층(206), 및 제 1 전극 층(204)을 통과하여 형성된다. 그러나, 다른 예에서, 프리커서 그루브(148)는 이것과 다른 층들을 통과해서 형성될 수 있다. 더 나아가, 일부 경우에서는, 스택(200)은 도 4의 스택(200)과 다른 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극 층(208) 및 추가적인 제 1 전극 층(206') 사이의 제 1 추가적인 전해질 층(206')은 생략될 수 있다. 상이한 층(예컨대, 절연 층)이 그 대신에 제 2 전극 층(208)을 추가적인 제 1 전극 층(206')으로부터 분리할 수 있다.
도 4b와 같은 예들에서, 프리커서 그루브(148)는 계단형 형상의 단면을 가질 수 있고, 프리커서 그루브의 폭은 프리커서 그루브의 개구부(mouth)를 향해서(예를 들어 기판(202)으로부터 멀어지는 방향으로) 증가된다. 그러면, 예를 들어 도 4d에 도시된 바와 같이 전도성 재료에 후속 연결되도록, 특정 층들이 드러나게 되거나 그렇지 않으면 노출되게 된다. 그러나, 도 4b의 프리커서 그루브(148)의 형상은 하나의 예일 뿐이다. 다른 예에서, 프리커서 그루브(148)는 상이한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 프리커서 그루브(148) 중 일부 또는 전부는 그 대신에, 도 3a의 그루브(128)와 유사하게 일정한 단면을 가질 수 있다.
도 4c는 전기 절연 재료(236)를 프리커서 그루브(148) 내에 제공하는 것을 예시한다. 전기 절연 재료(236)는 도 3b에 대해서 전술된 바와 같이 제공될 수 있다.
전기 절연 재료(236)를 제공한 이후에, 도 3의 그루브(128)와 유사한 그루브(228)가 제공될 수 있다. 이것이 도 4d에 간략히 도시되는데, 이것은 제 1 및 제 2 그루브(228a, 228b)의 형성을 보여준다(하지만 제 3 그루브가 제 1 그루브(228a)가 형성되는 것과 유사하게 형성될 수도 있다는 것이 이해된다).
도 4d에서, 제 1 그루브(228a)는 제 1 프리커서 그루브(148a) 내의 전기 절연 재료(236)를 통과하여 형성된다. 제 2 그루브(228b)는 제 2 프리커서 그루브(148b) 내의 전기 절연 재료를 통과하여 형성된다. 도 4d에는 도시되지 않지만, 제 3 그루브가, 제 1 그루브(228a)가 형성되는 것과 유사하게 제 3 프리커서 그루브(148c) 내의 전기 절연 재료(236)를 통과하여 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 4d의 제 1 및 제 2 그루브(228a, 228b)를 형성하도록 제거된 전기 절연 재료(236)는, 도 3의 제 1 및 제 2 그루브(128a, 128b)를 형성하기 위하여 전기 절연 재료(136)를 제거하는 것과 유사한 방식으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 그루브(228a, 228b)는 전기 절연 재료(236)의 일부를 레이저 삭마함으로써 또는 전기 절연 재료(236)의 일부를 제거하기 위한 그 외의 기법을 사용함으로써 형성될 수 있다.
제 1 그루브(228a)는 제 1 프리커서 그루브(148a)의 제 1 영역(R 1 ) 내의 전기 절연 재료(236)의 제 1 부분을 우선 제거함으로써 형성될 수 있다. 전기 절연 재료(236)의 제 1 부분을 제거한 이후에, 전기 절연 재료는 전해질 층(206a, 206b)의 제 1 및 제 2 부분 및 제 1 전극 층(204a, 204b)의 제 1 및 제 2 부분의 표면들과 접촉하는 제 1 전기 절연체(244a, 244b)로 분리될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 1 전기 절연체(244a, 244b)는 제 1 및 제 2 전극 층(204, 208)을 서로 전기적으로 절연시킨다.
후속하여, 제 1 그루브(228a)는, 제 1 프리커서 그루브(148a)의 제 2 영역(R 2 ) 내의 전기 절연 재료(236)의 제 2 부분을 제거함으로써 확장될 수 있다. 제 2 영역(R 2 )은, 예를 들어 기판(202)의 표면(226)의 평면에 평행한 방향에서 제 1 영역(R 1 )보다 넓다.
도 4d의 예에서, 제 2 영역(R 2 )은 충분히 넓어서, 제 2 영역(R 2 ) 내의 전기 절연 재료(236)의 제 2 부분을 제거하면 제 2 전극 층(208)의 제 1 및 제 2 부분(208a, 208b)의 표면이 제 1 그루브(228a) 내에서 노출되게 된다. 이러한 방식으로, 제 1 그루브(228a)의 제 1 표면은 제 2 전극 층(208)의 제 1 노출면을 포함하는데, 이것은 이러한 경우에 제 2 전극 층(208)의 제 1 부분(208a)의 노출면이다.
제 1 그루브(228a)를 이러한 방식으로 확장하면, 제 2 전기 절연체(246a, 246b)가 제 1 추가적인 전해질 층(206)의 제 1 및 제 2 부분(206a', 206b')의 표면 각각과 제 1 그루브(228a) 내에서 접촉하게 된다. 또한, 제 2 전기 절연체(246a, 246b)는 추가적인 제 1 전극 층(204)의 제 1 및 제 2 부분(204a', 204b')의 표면과 제 1 그루브(228a) 내에서 각각 접촉한다. 제 2 전기 절연체(246a, 246b)도, 제 2 추가적인 전해질 층(206'')의 제 1 및 제 2 부분(206a'', 206b'')의 표면과 제 1 그루브(228a) 내에서 각각 접촉한 상태로 남게 된다. 그러면 추가적인 제 1 전극 층(204')의 제 1 및 제 2 부분(204a', 204b')이 제 2 전극 층(208)의 제 1 및 제 2 부분(208a, 208b)으로부터 전기적으로 절연된다. 이러한 방식으로, 예를 들어 추가적인 제 1 전극 층(204)의 제 1 그루브(228a)를 바라보는 측면 또는 페이스에 대응하는, 추가적인 제 1 전극 층(204)의 제 1 및 제 2 부분(204a', 204b')의 표면들이 전기 절연 재료(236)에 의해서 제 1 그루브(228a)로부터 절연된다. 이와 유사하게, 예를 들어 추가적인 제 1 전극 층(204)의 제 1 그루브(228a)를 바라보는 측면 또는 페이스에 대응하는 추가적인 제 2 전극 층(208)의 제 1 및 제 2 부분(208a', 208b')의 표면들이, 전기 절연 재료(236)에 의해서 제 1 그루브(228a)로부터 절연된다. 추가적인 제 2 전극 층(208)의 제 1 부분(208a')의 이러한 표면은, 후속하여 노출될 수 있기 때문에 추가적인 제 2 전극 층(208)의 제 1 노출면이라고 불릴 수 있다.
전기 절연 재료(236)의 제 2 부분을 제거한 이후에, 전기 절연 재료(236)의 제 3 부분이 제 1 프리커서 그루브(148a)의 제 3 영역(R 3 ) 내에서 제거된다. 제 3 영역(R 3 )은, 예를 들어 기판(202)의 표면(226)의 평면에 평행한 방향에서 제 1 및 제 2 영역(R 1 , R2)보다 넓다. 전기 절연 재료(236)의 제 3 부분을 제거함으로써, 제 1 그루브(228a) 내의 추가적인 제 2 전극 층(208')의 제 1 및 제 2 부분(208a', 208b')의 표면이 노출된다. 그러면, 예를 들어 추가적인 제 2 전극 층(208)의 제 1 노출면이 노출된다. 그러면, 추가적인 제 2 전극 층(208')이, 예를 들어 추가적인 제 2 전극 층(208')의 제 1 노출면과 접촉하여 증착된 전도성 재료를 통해서, 외부 회로에 연결될 수 있다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 제 1 그루브(228a)를 확장한 후에, 제 1 그루브(228a)의 제 1 부분(예를 들어 제 1 전극 층(204)의 제 1 및 제 2 부분(204a, 204b) 사이)는 제 1 그루브(228a)의 제 2 부분(예를 들어 추가적인 제 1 전극 층(204')의 제 1 및 제 2 부분(204a', 204b') 사이)보다 좁다. 제 1 그루브(228a)의 제 1 부분은 예를 들어, 제 1 그루브(228a)의 제 2 부분보다 기판(202)에 더 가깝다. 따라서, 제 1 그루브(228a)는, 예를 들어 기판(202)으로부터 멀어지면서(또는 제 1 그루브(228a)의 개구부를 향하여) 단면이 더 넓어질 수 있다. 그러면 스택(200)의 추가적인 처리, 예컨대, 전도성 재료와 같은 추가적인 컴포넌트의 증착이 쉬워질 수 있다. 그러나, 도 4d의 제 1 그루브(228a)의 형상은 하나의 예일 뿐이다.
제 1 그루브(228a)와 유사한 처리가 제 2 그루브(228b)에 적용될 수 있다. 그러나, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제 2 그루브(228b)의 제 1 확장 중에 제거된 전기 절연 재료(236)의 제 1 부분은 제 1 그루브(228a)의 제 1 확장 중에 제거된 전기 절연 재료(236)의 제 1 부분보다 클 수 있다. 이러한 방식으로, 제 1 전극 층(204)의 제 2 및 제 3 부분(204b, 204c)의 노출면이, 전기 절연 재료(236)의 제 1 부분을 제거함으로써 제 2 그루브(228b) 내에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 그루브(228b)를 형성하는 것은, 제 2 프리커서 그루브(148b) 내의 전기 절연 재료(236)를 통과하여 제 2 그루브(228b)를 형성함으로써, 제 1 전극 층(204)의 노출면(이것은, 예를 들어 제 1 전극 층(204)의 제 2 부분(204b)의 노출면임)을 포함하는 제 2 표면이 있는 제 2 그루브(228b)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 역으로, 제 2 전극 층(208)의 제 2 및 제 3 부분(208b, 208c)의 페이스 또는 측면은, 제 2 그루브(228b)가 형성되는 동안에 덮이거나 그렇지 않으면 전기 절연 재료(236)에 의해 절연된 상태로 남을 수 있다. 이와 유사하게, 추가적인 제 1 전극 층(204a')의 제 2 및 제 3 부분(204a', 204b')의 페이스 또는 측면은 전기 절연 재료(236)에 의해 절연된 상태로 남을 수 있다. 이러한 방식으로, 추가적인 제 1 전극 층(204a')의 노출면이라고 불릴 수 있는 것(예컨대, 추가적인 제 1 전극 층(204a')의 제 2 부분(204a')의 표면)이 전기 절연 재료(236)에 의해서 제 2 그루브(228b)로부터 절연된 상태로 남을 수 있다. 그러나, 예를 들어 전기 절연 재료(236)의 제 2 부분을 제거함으로써 수행되는 제 2 그루브(228b)의 제 2 확장은, 제 2 그루브(228b) 내의 추가적인 제 1 전극 층(204')의 제 2 및 제 3 부분(204b', 204c')의 노출면이 드러나게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 제 2 그루브(228b)의 제 2 표면은 추가적인 제 1 전극 층(204a')의 노출면을 포함할 수 있다. 추가적인 제 2 전극 층(208)의 제 2 및 제 3 부분(208b', 208c')의 측면 또는 페이스는 덮이거나 그렇지 않으면 전기 절연 재료(236)에 의해 절연된 상태로 남을 수 있다.
제 3 그루브는, 제 1 프리커서 그루브(228a)를 통과해서 제 1 그루브(228a)를 형성하는 것과 유사한 방식으로 제 3 프리커서 그루브(228c)를 통과해서 형성될 수 있다. 따라서, 스택(200), 예컨대 도 4의 스택(200) 내에 제 1, 제 2 및 제 3 그루브를 형성한 후에, 제 1 그루브(228a)의 제 1 표면은 추가적인 제 2 전극 층(208')의 제 1 노출면 및 제 2 전극 층(208)의 제 1 노출면을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 그루브(228b)의 제 2 표면은 추가적인 제 1 전극 층(204')의 노출면 및 제 1 전극 층(204)의 노출면을 포함할 수 있다. 제 3 그루브의 제 3 표면은, 추가적인 제 2 전극 층(208')의 제 2 노출면 및 제 2 전극 층(208)의 제 2 노출면을 포함할 수 있다.
스택(200) 내의 제 1, 제 2 및 제 3 그루브를 형성한 이후에, 스택(200) 및 기판(202)의 중간 구조체가 도 4e에 도시된 바와 같이 절단될 수 있다. 도 4e에서 중간 구조체를 절단하는 것은 도 3d의 경우와 유사하다. 예를 들어, 중간 구조체는 제 1 및 제 2 그루브(228a, 228b) 각각과 정렬되는 제 1 및 제 2 축들(240a, 240b)(총괄하여 참조 번호 240으로 불림)을 따라서 절단될 수 있다. 중간 구조체는 제 3 그루브와 정렬된 제 3 축을 따라서 절단될 수도 있다.
중간 구조체를 절단하면, 참조 번호 242로 불리는 도 4f의 세 개의 셀(242a-242c)이 형성된다. 셀(242)은 도 3e의 셀(142)의 연결과 유사하게 연결되어 멀티-셀 에너지 저장 디바이스를 형성할 수 있다.
전술된 예들은 본 발명의 설명적인 예라고 이해되어야 한다. 추가적인 예들도 예상된다. 예를 들어, 도 3e의 셀(142)과 유사한 셀은 도 4의 방법과 유사한 방법을 사용하여 형성될 수 있는데, 이러한 경우 프리커서 그루브가 형성되고, 전기 절연 재료의 후속하는 선택적 삭마 이전에 전기 절연 재료로 적어도 부분적으로 채워진다.
도 3d 및 도 4e는 설명을 쉽게 하기 위해서 z-폴딩 프로세스를 거치지 않고 중간 구조체를 절단하는 것을 예시한다. 그러나, 일부 경우에서는, 도 3d 및 도 4e의 중간 구조체와 유사한 중간 구조체가 z-폴딩 프로세스를 거쳐서, 중간 구조체를 셀로 분리하기 위한 후속 절단을 거치기 전에, 도 2에 대해서 설명된 z-폴드 구성을 형성한다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 경우에, 그루브(128, 228) 내의 전기 절연 재료(136, 236)는 z-폴드 구조로 정렬될 수 있다. 이제, 중간 구조체는 전기 절연 재료(136, 236)와 정렬된 축(이것은, 예를 들어 그루브(128, 228)와 정렬된 축(140, 240)에 대응함)에 따라서 절단될 수 있다. 그러면, 이러한 z-폴드 구성을 형성하지 않는 예와 비교할 때 절단 공정의 개수를 줄임으로써 방법의 효율이 더 개선될 수 있다.
임의의 하나의 예에 관하여 설명된 임의의 피쳐는 독자적으로, 또는 설명된 다른 피쳐와 조합되어 사용될 수 있고, 또한 예들 중 임의의 다른 것의 하나 이상의 피쳐와 조합되거나, 또는 예들 중 임의의 다른 것과 임의로 조합되어서도 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더 나아가, 첨부된 청구항에 규정된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고서, 전술되지 않은 균등물 및 변경예도 역시 채용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,
    기판의 표면에 스택을 제공하는 단계 - 상기 스택은 제 1 전극 층, 제 2 전극 층, 및 상기 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층 사이의 전해질 층을 포함하고, 상기 제 1 전극 층은 상기 기판의 표면에 상기 제 2 전극 층보다 가까움 -;
    제 1 그루브를 상기 스택의 제 1 측면에 형성하는 단계 - 상기 스택의 제 1 측면은 상기 기판의 표면 상의 상기 스택의 제 2 측면에 반대이고, 상기 제 1 그루브는 제 1 깊이 및 상기 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 포함하는 제 1 표면을 가짐 -;
    제 2 그루브를 상기 스택의 제 1 측면에 형성하는 단계 - 상기 제 2 그루브는 상기 제 1 깊이와 다른 제 2 깊이 및 상기 제 1 전극 층의 노출면을 포함하는 제 2 표면을 가짐 -; 및
    제 3 그루브를 상기 스택의 제 1 측면에 형성하는 단계 - 상기 제 3 그루브는 상기 제 1 깊이와 실질적으로 동일한 제 3 깊이 및 상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 포함하는 제 3 표면을 가짐 -
    를 포함하고,
    상기 제 2 그루브는 상기 제 1 그루브와 상기 제 3 그루브 사이에 있는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그루브, 상기 제 2 그루브, 또는 상기 제 3 그루브 중 적어도 하나는 상기 기판을 절삭하지 않고 형성되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 그루브는 상기 제 2 그루브로부터 이격되어 있고 그리고 상기 제 2 그루브에 실질적으로 평행하며,
    상기 제 2 그루브는 상기 제 3 그루브로부터 이격되어 있고 그리고 상기 제 3 그루브에 실질적으로 평행한, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 그루브의 제 1 깊이, 상기 제 2 그루브의 제 2 깊이, 또는 상기 제 3 그루브의 제 3 깊이는 상기 기판의 표면의 평면에 실질적으로 수직인, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 그루브를 형성하는 것, 상기 제 2 그루브를 형성하는 것, 및 상기 제 3 그루브를 형성하는 것은, 상기 기판의 제 1 측면을 향해 지향되는 적어도 하나의 레이저 빔을 사용하는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 그루브는 상기 제 2 전극 층과 상기 전해질 층을 통과하여 형성되고, 상기 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 노출시키며,
    상기 제 2 그루브는 상기 제 2 전극 층, 상기 전해질 층, 및 상기 제 1 전극 층을 통과하여 형성되고, 상기 제 1 전극 층의 표면을 노출시키며, 및
    상기 제 3 그루브는 상기 제 2 전극 층 및 상기 전해질 층을 통과하여 형성되고, 상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 노출시키는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 그루브는 상기 제 1 전극 층을 절삭하지 않고 그리고 상기 기판을 절삭하지 않고 형성되고,
    상기 제 2 그루브는 상기 기판을 절삭하지 않고 형성되며,
    상기 제 3 그루브는 상기 제 1 전극 층을 절삭하지 않고 그리고 상기 기판을 절삭하지 않고 형성되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    전기 절연 재료를,
    상기 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 상기 제 1 전극 층으로부터 절연시키기 위하여 상기 제 1 그루브 내에;
    상기 제 1 전극 층의 노출면을 상기 제 2 전극 층으로부터 절연시키기 위하여 상기 제 2 그루브 내에; 또는
    상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 상기 제 1 전극 층으로부터 절연시키기 위하여 상기 제 3 그루브 내에 중 적어도 하나에 제공하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 제 2 그루브 내에 전기 절연 재료를 제공한 이후에, 상기 제 2 전극 층의 제 3 노출면을 노출시키도록 상기 전기 절연 재료의 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 스택의 제 1 측면에, 제 1 프리커서 그루브, 제 2 프리커서 그루브, 및 제 3 프리커서 그루브를 형성하는 단계; 및
    전기 절연 재료를 상기 제 1 프리커서 그루브, 상기 제 2 프리커서 그루브, 및 상기 제 3 프리커서 그루브 내에 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 그루브는 상기 제 1 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 형성되며,
    상기 제 2 그루브는 상기 제 2 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 형성되고,
    상기 제 3 그루브는 상기 제 3 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 형성되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 프리커서 그루브, 상기 제 2 프리커서 그루브, 및 상기 제 3 프리커서 그루브는 서로 실질적으로 동일한 깊이로 형성되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 스택은 추가적인 제 1 전극 층, 추가적인 제 2 전극 층, 및 상기 추가적인 제 1 전극 층과 상기 추가적인 제 2 전극 층 사이의 추가적인 전해질 층을 더 포함하고, 상기 추가적인 제 1 전극 층은 상기 제 2 전극 층과 상기 추가적인 전해질 층 사이에 위치되며,
    상기 제 1 그루브를 형성하는 단계가,
    상기 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 포함하는 제 1 표면을 가지는 상기 제 1 그루브를 형성하고, 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 1 노출면이 상기 전기 절연 재료에 의하여 상기 제 1 그루브로부터 절연되도록, 상기 제 1 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 상기 제 1 그루브를 형성하는 것, 및
    상기 제 1 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 더 포함하도록, 상기 제 1 그루브를 확장하는 것을 포함하는 것;
    상기 제 2 그루브를 형성하는 단계가,
    상기 제 1 전극 층의 노출면을 포함하는 제 2 표면을 가지는 상기 제 2 그루브를 형성하고, 상기 추가적인 제 1 전극 층의 노출면이 전기 절연 재료에 의하여 상기 제 2 그루브로부터 절연되도록, 상기 제 2 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 상기 제 2 그루브를 형성하는 것, 및
    상기 제 2 표면이 상기 추가적인 제 1 전극 층의 노출면을 더 포함하도록, 상기 제 2 그루브를 확장하는 것을 포함하는 것; 또는
    상기 제 3 그루브를 형성하는 단계가,
    상기 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 포함하는 제 3 표면을 가지는 상기 제 3 그루브를 형성하고, 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 2 노출면이 전기 절연 재료에 의하여 상기 제 3 그루브로부터 절연되도록, 상기 제 3 프리커서 그루브 내의 전기 절연 재료를 통과하여 상기 제 3 그루브를 형성하는 것, 및
    상기 제 3 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 더 포함하도록, 상기 제 3 그루브를 확장하는 것을 포함하는 것
    중 적어도 하나가 성립되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 그루브를 확장한 이후에, 상기 제 1 그루브의 제 1 부분이 상기 제 1 그루브의 제 2 부분보다 좁고, 상기 제 1 그루브의 제 1 부분이 상기 제 1 그루브의 제 2 부분보다 상기 기판의 제 1 측면에 가까운 것;
    상기 제 2 그루브를 확장한 이후에, 상기 제 2 그루브의 제 1 부분이 상기 제 2 그루브의 제 2 부분보다 좁고, 상기 제 2 그루브의 제 1 부분이 상기 제 2 그루브의 제 2 부분보다 상기 기판의 제 1 측면에 가까운 것; 및
    상기 제 3 그루브를 확장한 이후에, 상기 제 3 그루브의 제 1 부분이 상기 제 3 그루브의 제 2 부분보다 좁고, 상기 제 3 그루브의 제 1 부분이 상기 제 3 그루브의 제 2 부분보다 상기 기판의 제 1 측면에 가까운 것
    중 적어도 하나가 성립되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 스택은, 추가적인 제 1 전극 층, 추가적인 제 2 전극 층, 및 상기 추가적인 제 1 전극 층과 상기 추가적인 제 2 전극 층 사이의 추가적인 전해질 층을 포함하고,
    상기 추가적인 제 1 전극 층은 상기 제 2 전극 층과 상기 추가적인 전해질 층 사이에 위치되며,
    상기 제 1 프리커서 그루브, 상기 제 2 프리커서 그루브, 및 상기 제 3 프리커서 그루브는, 상기 추가적인 제 2 전극 층, 추가적인 전해질, 상기 추가적인 제 1 전극 층, 상기 제 2 전극 층, 상기 전해질 층, 및 상기 제 1 전극 층을 통과하여 각각 형성되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택은, 추가적인 제 1 전극 층, 추가적인 제 2 전극 층, 상기 추가적인 제 1 전극 층과 상기 추가적인 제 2 전극 층 사이의 추가적인 전해질 층을 포함하고,
    상기 추가적인 제 1 전극 층은 상기 제 2 전극 층과 상기 추가적인 전해질 층 사이에 위치되며,
    상기 제 1 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 1 노출면을 포함하는 것;
    상기 제 2 표면이 상기 추가적인 제 1 전극 층의 노출면을 포함하는 것; 또는
    상기 제 3 표면이 상기 추가적인 제 2 전극 층의 제 2 노출면을 포함하는 것 중 적어도 하나가 성립되는, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 평면에 평행한 방향으로의 상기 제 1 그루브와 상기 제 2 그루브 사이의 제 1 거리는, 상기 기판의 평면에 평행한 방향으로의 상기 제 2 그루브와 상기 제 3 그루브 사이의 제 2 거리와 실질적으로 동일한, 에너지 저장 디바이스 제조 방법.
  17. 에너지 저장 디바이스로서,
    기판의 표면 상의 스택 - 상기 스택은,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전해질을 포함하고,
    상기 제 1 전극은 상기 제 2 전극보다 상기 기판의 표면에 가까움 -;
    상기 제 2 전극의 제 1 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 제 1 전극의 제 1 노출면 및 상기 전해질의 제 1 노출면과 접촉하는 제 1 전기 절연체; 및
    상기 제 1 전극의 제 2 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 제 2 전극의 제 2 노출면 및 상기 전해질의 제 2 노출면과 접촉하는 제 2 전기 절연체를 포함하는, 에너지 저장 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 절연체는 상기 스택의 제 1 측면에 배치되고,
    상기 제 2 전기 절연체는, 상기 제 1 측면에 반대인 상기 스택의 제 2 측면에 배치되는, 에너지 저장 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스택의 제 1 측면 및 상기 스택의 제 2 측면은 각각, 상기 기판의 표면의 평면에 실질적으로 수직인, 에너지 저장 디바이스.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 표면의 평면에 수직인 방향으로의 상기 기판의 두께는, 상기 기판의 표면의 평면에 수직인 방향으로의 실질적으로 상기 스택의 두께 이상인, 에너지 저장 디바이스.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택은,
    추가적인 제 1 전극;
    추가적인 제 2 전극; 및
    상기 추가적인 제 1 전극과 상기 추가적인 제 2 전극 사이의 추가적인 전해질을 포함하고,
    상기 추가적인 제 1 전극은 상기 제 2 전극과 상기 추가적인 전해질 사이에 위치되며,
    상기 에너지 저장 디바이스는,
    상기 추가적인 제 2 전극의 제 1 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 추가적인 제 1 전극의 제 1 노출면 및 상기 노출된 추가적인 전해질의 제 1 노출면과 접촉하는 추가적인 제 1 전기 절연체; 및
    상기 추가적인 제 1 전극의 제 2 노출면의 적어도 일부와 접촉하지 않으면서, 상기 추가적인 제 2 전극의 제 2 노출면 및 상기 추가적인 전해질의 제 2 노출면과 접촉하는 추가적인 제 2 전기 절연체를 포함하는, 에너지 저장 디바이스.
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