KR20210031512A - 에너지 저장 디바이스용 스택 - Google Patents

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Abstract

방법은 에너지 저장 디바이스용 스택을 획득하는 단계를 포함하고, 스택은 제 1 전극 층 및 전해질 층을 포함한다. 이러한 방법은 제 1 재료를 제 1 전극 층의 노출된 부분 및 전해질 층의 노출된 부분 위에 퇴적시키는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 제 2 재료를 통해 추가적인 이러한 제 2 전극 층으로 연결되기 위하여, 제 1 재료 위에 그리고 상기 스택의 제 2 전극 층을 형성하고 상기 제 2 전극 층으로부터의 전기적 연결을 제공하도록, 상기 제 2 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 전해질 층은 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층 사이에 있다. 제 1 재료는 제 1 전극 층 및 전해질 층의 노출된 부분을 제 2 재료로부터 절연시킨다. 톱-다운 잉크젯 재료 퇴적을 유지시키기 위한 장치도 개시된다.

Description

에너지 저장 디바이스용 스택
본 발명은 에너지 저장 디바이스용 스택에 관한 것이고, 특히, 비배타적으로 에너지 저장 디바이스용 스택을 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
전극, 전해질, 및 전류 콜렉터의 층들을 포함하는 고상 박막 셀과 같은 에너지 저장 디바이스를 생성하는 공지된 방법은, 기판 상에 형성된 제 1 전류 수집 층, 전극 층, 전해질 층, 제 2 전극 층, 및 제 2 전류 수집 층을 포함하는 스택을 우선 형성하는 것이다. 그러면 스택은 별개의 섹션으로 절단되어 개별적인 셀들을 형성한다. 이제 각각의 셀은, 예를 들어 층들의 패시베이션 및 생길 수 있는 단락을 방지하기 위하여 보호층으로 코팅될 수 있다.
예를 들어 층층이 적층된 다수의 셀의 전류 콜렉터를 전기적으로 연결하기 위해서 셀과의 전기적 연결을 형성하기 위하여, 보호층의 일부는, 예를 들어 에칭에 의해서 제거될 수 있다. 대안적으로, 각각의 전류 콜렉터의 부분이 노출된 상태가 되는 것을 보장하기 위해서, 코팅 프로세스 이전에 마스크가 적용될 수 있다.
그러나, 고상 박막 셀과 같은 에너지 저장 디바이스 용 스택의 알려진 형성 및 처리 방법은 비효율적이고, 효과적인 상업화가 어려워지게 된다. 그러므로 에너지 저장 디바이스용 스택을 형성 및 처리하기 위한 효율적인 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 에너지 저장 디바이스용 스택을 획득하는 단계 - 상기 스택은 제 1 전극 층 및 전해질 층을 포함함 -; 상기 제 1 전극 층의 노출된 부분 및 전해질 층의 노출된 부분 위에 제 1 재료를 퇴적시키는 단계; 및 제 2 재료를 통해 추가적인 이러한 제 2 전극 층으로 연결되기 위하여, 상기 제 1 재료 위에 그리고 상기 스택의 제 2 전극 층을 형성하고 상기 제 2 전극 층으로부터의 전기적 연결을 제공하도록, 상기 제 2 재료를 퇴적시키는 단계 - 상기 전해질 층은 상기 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층 사이에 있음 -를 포함하고, 상기 제 1 재료는 상기 제 1 전극 층 및 상기 전해질 층의 노출된 부분을 상기 제 2 재료로부터 절연시키는, 방법이 제공된다.
제 1 재료 위에 그리고 제 2 전극 층을 형성하고 제공하도록 제 2 재료를 퇴적시키면, 스택으로부터 형성된 셀의 효율적이고 및/또는 신뢰가능한 병렬 연결이 가능해질 수 있고, 그러므로, 예를 들어 그로부터 에너지 저장 디바이스가 효율적으로 생산될 수 있다.
예들에서, 제 1 재료를 퇴적시키는 단계는, 제 1 재료의 잉크젯 재료 퇴적을 포함한다. 잉크젯 프린팅과 같은 잉크젯 재료 퇴적에 의해 제 1 재료를 퇴적시키면, 제 1 재료의 탄력적, 효율적, 및/또는 신뢰가능한 퇴적이 가능해질 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린팅은, 예를 들어 열적 분사 코팅과 비교할 때 상대적으로 낮은(예를 들어 주변) 온도 및/또는 압력에서 수행될 수 있고, 그러므로 경제적 및/또는 효율적 퇴적, 및 이에 따라 셀 생산이 가능해질 수 있다.
예들에서, 스택은 상기 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층 중 하나에 근접한 기판을 포함하고, 상기 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층 중 다른 것은 애노드 층이다. 스택이 이러한 구성을 가지면 애노드 재료가 제 2 재료로서 사용될 수 있게 될 수 있고, 그러면 효율적인 에너지 저장 디바이스 생산이 제공될 수 있다.
예들에서, 제 2 재료는 애노드 층을 형성하기 위한 애노드 재료이다. 예를 들어, 애노드 재료는 상대적으로 저렴할 수 있다. 예를 들어, 애노드 재료는 도전성 잉크와 비교할 때 및/또는 캐소드 재료와 비교할 때 저렴할 수 있다. 그러므로, 애노드 재료를 사용하여 추가적인 셀의 다른 이러한 애노드 층으로의 애노드 층의 전기적 연결을 제공하면, 셀 생산 비용이 감소될 수 있고, 그러므로 더 효율적인 셀 생산이 가능해질 수 있다. 다른 예로서, 예를 들어 플러드 퇴적(flood deposition)에 의하여 애노드 층을 퇴적시키는 것은, 예를 들어 잉크젯 프린팅과 비교할 때 상대적으로 빠르고 및/또는 저렴할 수 있다.
예들에서, 제 1 전극 및 전해질 층은, 상기 기판이 상기 제 1 재료 및/또는 상기 제 2 재료가 적어도 부분적으로 그 위에 지지되는 레지부(ledge portion)를 제공하도록, 상기 기판으로부터 함몰된다. 레지부가 있으면, 제 1 재료 및/또는 제 2 재료가 퇴적 중에 및/또는 이후에 지지될 수 있고, 및/또는 제 1 재료 및/또는 제 2 재료의 원치 않는 이동(migration)을 방지 또는 감소시킬 수 있으며, 그러면 제 1 재료 및/또는 제 2 재료의 정확한 퇴적이 가능해질 수 있다.
예들에서, 추가적인 이러한 제 2 전극 층은 추가적인 이러한 스택의 것이다. 그러면, 스택들로부터 형성된 별개의 셀들이 병렬로 연결될 수 있다. 셀을 병렬로 연결하면 상대적으로 큰 방전율을 가지는 에너지 저장 디바이스가 제공될 수 있고, 이것은 일부 애플리케이션들에서 유용할 수 있다.
예들에서, 스택은, 상기 추가적인 제 2 전극 층, 및 상기 추가적인 제 2 전극 층 및 상기 제 1 전극 층 사이의 추가적인 전해질 층을 포함하고,
상기 제 1 재료를 퇴적시키는 단계는, 상기 추가적인 전해질 층의 노출된 부분 위에 상기 제 1 재료를 퇴적시키는 것을 더 포함하며, 상기 제 2 재료를 퇴적시키는 단계는, 상기 추가적인 제 2 전극 층에 접촉하도록 상기 제 2 재료를 퇴적시킴으로써, 상기 제 2 전극 층 및 상기 추가적인 제 2 전극 층을 상기 제 2 재료를 통하여 연결하는 것을 더 포함하고, 상기 제 1 재료는 상기 추가적인 전해질 층의 노출된 부분을 상기 제 2 재료로부터 추가적으로 절연시킨다. 이러한 스택 구성은 하나의 기판 상에 여러 셀을 구성하는 층을 제공할 수 있다. 그러면 여러 셀을 형성하기 위해 요구되는 기판, 애노드 및/또는 캐소드 재료의 양이 감소될 수 있기 때문에 이것은 효율적인 구성일 수 있다.
예들에서, 전해질 층, 제 1 전극 층, 및 제 1 추가적인 전해질 층은, 상기 추가적인 제 2 전극 층이 상기 제 1 재료 및/또는 제 2 재료가 그 위에 지지되는 레지를 제공하도록, 상기 추가적인 제 2 전극 층으로부터 함몰된다. 레지부가 있으면, 제 1 재료 및/또는 제 2 재료가 퇴적 중에 및/또는 이후에 지지될 수 있고, 및/또는 제 1 재료 및/또는 제 2 재료의 원치 않는 이동(migration)을 방지 또는 감소시킬 수 있으며, 그러면 제 1 재료 및/또는 제 2 재료의 정확한 퇴적이 가능해질 수 있다.
예들에서, 이러한 방법은 스택을 레이저 삭마하는 것을 포함하고, 노출된 부분 중 하나 이상이 스택의 레이저 삭마에 의해 노출된다. 레이저 삭마는 스택의 부분들을 노출시켜서 그로부터 형성된 셀의 연결을 허용하고, 그러므로 이제 효율적인 에너지 저장 디바이스 생산을 제공할 수 있는, 효과적이고 신뢰가능하며 빠르고 효율적인 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 제 1 전극 층, 제 2 전극 층, 및 제 1 전극 층과 제 2 전극 층 사이의 전해질 층을 포함하는 에너지 저장 디바이스용 스택으로서, 상기 제 1 전극 층의 부분 및 상기 전해질 층의 부분 위의 제 1 재료; 및 제 2 재료를 통해 추가적인 이러한 제 2 전극 층으로 연결되기 위하여, 상기 제 2 전극 층으로부터의 전기적 연결을 제공하기 위한, 상기 제 1 재료 위에 있고 상기 제 2 전극 층을 형성하는 상기 제 2 재료를 포함하고, 상기 제 1 재료는 상기 제 1 전극 층 및 상기 전해질 층의 부분들을 상기 제 2 재료로부터 절연시키는, 에너지 저장 디바이스용 스택이 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 제 1 양태의 방법에 따라 형성된 에너지 저장 디바이스가 제공된다.
에너지 저장 디바이스를 위한 스택의 제 1 측면 위에 재료를 퇴적시키도록 구성되는 제 1 잉크젯 재료 퇴적 컴포넌트; 스택의 제 2 측면 위에 재료를 퇴적시키도록 구성되는 제 2 잉크젯 재료 퇴적 컴포넌트 - 상기 제 2 측면은 상기 제 1 측면에 반대임 -; 및 상기 스택의 제 1 측면이, 상기 제 1 잉크젯 재료 퇴적 컴포넌트로부터 상기 스택 상으로의 재료의 톱-다운 잉크젯 재료 퇴적을 위해 제시되도록, 그리고 상기 스택의 제 2 측면이, 상기 제 2 잉크젯 재료 퇴적 컴포넌트로부터 상기 스택 상으로의 재료의 톱-다운 잉크젯 재료 퇴적을 위해 제시되도록, 상기 제 1 잉크젯 재료 퇴적 컴포넌트와 상기 제 2 잉크젯 재료 퇴적 컴포넌트 사이에서의 상기 스택의 이동을 유도하도록 구성되는 복수 개의 롤러를 포함하는, 장치도 역시 제공된다.
잉크젯 프린팅과 같은 잉크젯 재료 퇴적을 톱-다운으로 수행하면, 재료가 스택 상에 정확하고 효율적으로 퇴적될 수 있다. 스택의 양자 모두의 측면이 톱-다운 프린팅을 위해서 제시되는 것을 보장하면, 스택이 기판의 양자 모두의 측면 상에 층들을 포함하는 경우에도 재료가 스택 상으로 정확하고 효율적으로 퇴적될 수 있게 될 수 있다.
예들에서, 장치는 제 1 양태에 따른 방법을 수행하도록 구성된다.
본 발명의 추가적인 특징과 장점은 오직 예시적으로 제공된 본 발명의 바람직한 실시예의 후속하는 설명으로부터 명백해질 것이고, 설명은 첨부 도면들을 참조하여 이루어진다.
도 1은 예들에 따른 에너지 저장 디바이스용 스택을 예시하는 개략도이다;
도 2는 예들에 따른 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위해 도 1의 스택을 처리하는 한 가지 방법을 예시하는 개략도이다;
도 3은 일 예에 따라 스택을 처리하는 방법의 흐름도이다;
도 4 및 도 5는 제 1 예에 따라 스택을 처리하는 하나의 방법을 예시하는 개략도이다;
도 6 및 도 7은 제 2 예에 따라 스택을 처리하는 하나의 방법을 예시하는 개략도이다; 그리고
도 8은 제 1 예 및 제 2 예 중 어느 하나에 따른 처리를 구현하는 하나의 식을 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.
스택(100)은 기판(102), 캐소드 층(104), 전해질 층(106) 및 애노드 층(108)을 포함한다. 도 1의 예에서, 애노드 층(108)은 기판(102)으로부터 캐소드 층(104)보다 멀고, 전해질 층(106)은 캐소드 층(104)과 애노드 층(108) 사이에 있다. 기판(102)은 캐소드 층(104)에 접촉하고 스택을 지지한다. 이러한 예에서는 기판(102)이 캐소드 층(104)에 접촉하지만, 다른 예에서는 기판(102)과 캐소드 층(104) 사이에 추가적인 층(미도시)이 존재할 수 있다.
일부 예들에서, 기판(102)은 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. 일부 예들에서, 기판(102)은 금속성이 아닐 수 있고 및/또는 전류를 통전시키지 않을 수도 있다. 예를 들어, 일부 예들에서, 기판은 PET(polyethylene terephthalate)일 수 있다.
캐소드 층(104)은 양의 전류 수집 층으로서의 역할을 할 수 있다. 캐소드 층(104)은 양전극 층(즉, 스택(100)을 포함하는 에너지 저장 디바이스의 셀의 방전 중에 캐소드에 대응함)을 형성할 수 있다. 캐소드 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.
애노드 층(108)은 음의 전류 수집 층으로서의 역할을 할 수 있다. 애노드 층(108)은 음전극 층(즉, 스택(100)을 포함하는 에너지 저장 디바이스의 셀의 방전 중에 애노드에 대응함)을 형성할 수 있다. 애노드 층(108)은 리튬 금속, 흑연, 실리콘 또는 인듐 주석 산화물을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 애노드 층(108)은 음의 전류 콜렉터 및 별개의 음전극 층(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 음전극 층은 리튬 금속, 흑연, 실리콘 또는 인듐 주석 산화물을 포함할 수 있고, 및/또는 음의 전류 콜렉터는 니켈 호일을 포함할 수 있다. 그러나, 알루미늄, 구리 또는 철, 또는 PET 상의 알루미늄과 같은 금속화된 플라스틱을 포함하는 금속화된 재료가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전해질 층(106)은 리튬 인산 옥시질화물(LiPON)과 같이 이온을 통과시키지만, 여전히 전기적 절연체인 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 전해질 층(106)은 고체 층일 수 있고, 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 캐소드 층(104)을 기판(102) 상에 퇴적시킴으로써 제조될 수 있다. 전해질 층(106)은 캐소드 층(104) 상에 후속 퇴적되고, 그러면 애노드 층(108)이 전해질 층(106) 상에 퇴적된다. 스택(100)의 각각의 층은 플러드 퇴적(flood deposition)에 의해서 퇴적될 수 있고, 그러면 고도로 균질한 층을 생산하는 간단하고 효율적인 방식이 제공되지만, 다른 퇴적 방법도 가능하다.
도 1의 스택(100)은 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위한 처리를 거칠 수 있다.
도 1의 스택(100)에 적용될 수 있는 처리의 예의 전체적인 개관이 도 2에 개략적으로 예시된다.
도 2에서, 스택(100)은 에너지 저장 디바이스를 제조하기 위해서 처리된다. 이러한 예에서 스택(100)은 플렉시블하여, 예를 들어 롤-투-롤 제조 프로세스(가끔은 릴-투-릴 제조 프로세스라고 불림)의 일부로서 롤러(112) 주위에 감길 수 있다. 스택(100)은 롤러(112)로부터 서서히 풀리고 처리를 거칠 수 있다.
도 2의 예에서, 그루브가 제 1 레이저(114)를 사용하여 스택(100) 내에 형성될 수 있다. 제 1 레이저(114)는 레이저 빔(116)을 스택(100)에 적용하여 스택(100)의 일부를 레이저 삭마에 의하여 제거하고, 이를 통하여 절개부 또는 그루브를 형성하도록 구성된다.
절개부 또는 그루브가 형성된 후에, 전기 절연 재료가 절연 재료 시스템(118)을 사용하여 절개부 또는 그루브 중 적어도 일부 내에 도입될 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 재료를 도입한 후에, 스택(110)은 절단되어 에너지 저장 디바이스용 별개의 셀을 형성한다. 일부 예들에서, 수 백 개 또는 가능하게는 수 천 개의 셀이 스택(100)의 하나의 롤로부터 절단될 수 있어서, 여러 셀들이 효율적인 방식으로 제작될 수 있게 한다.
도 2에서, 절단 동작은 레이저 빔(124)을 스택(100)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.
비록 도 2(오직 개략적인 것임)에는 도시되지 않지만, 절연 재료를 도입한 후에(또는 다른 경우에), 스택이 자신에 겹쳐서 폴딩되어 예를 들어 절연 플러그 각각이 정렬되는 수 십 개, 가능하게는 수 백 개, 및 가능하게는 수 천 개의 층을 가지는 z-폴드 배치구성을 생성할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제 2 레이저(122)에 의해 수행되는 레이저 절삭 프로세스는 이제, 플러그의 정렬된 세트 각각에 대해 단일 절삭 동작에서 z-폴드 구조를 통과하여 절삭하기 위해서 사용될 수 있다.
셀을 절단한 이후에, 셀의 반대측을 따라서 전기 커넥터가 제공될 수 있어서, 셀의 일 측의 제 1 전기 커넥터가 캐소드 층(들)(104)에 접촉하게 하지만, 이것은 전기 절연 재료에 의해서 다른 층에 접촉하는 것이 방지된다. 유사하게, 셀의 반대측의 제 2 전기 커넥터는 애노드 층(들)(108)과 접촉하도록 배치되지만, 절연 재료에 의해 다른 층과 접촉하는 것이 방지된다. 그러므로, 절연 재료는 각각의 셀 내에서 애노드와 캐소드 층(104, 108) 사이 그리고 다른 층 사이에 단락이 생길 위험을 줄일 수 있다. 제 1 및 제 2 전기 커넥터는, 예를 들어 스퍼터링에 의해서 스택(100)의 에지에 적용되는 금속성 재료를 포함한다. 그러므로, 셀은 효율적인 방식으로 병렬적으로 결합될 수 있다.
앞선 설명은 에너지 저장 디바이스용 스택(100)의 예, 및 예를 들어 에너지 저장 디바이스의 생산을 위하여 스택(100)에 적용될 수 있는 처리의 전체적인 개관을 제공한다. 후속하는 설명은 스택(도 1을 참조하여 설명된 스택(100)과 동일하거나 유사할 수 있음)을 형성 및/또는 처리하기 위한, 스택(200)의 형성 및 처리의 효율 및 따라서 그로부터 생성된 셀과 같은 에너지 저장 디바이스의 효율적인 생산을 제공할 수 있는 예시적인 방법 및 장치를 제공한다.
도 3을 참조하면, 일 예에 따른 에너지 저장 디바이스 스택(200)을 처리하는 방법을 개략적으로 도시된다.
폭넓은 개요에서, 방법은 단계 201에서, 에너지 저장 디바이스용 스택을 획득하는 단계를 포함하고, 스택은 제 1 전극 층 및 전해질 층을 포함한다. 이러한 방법은 단계 203에서, 제 1 전극 층의 노출된 부분, 예를 들어 표면 및 전해질 층의 노출된 부분, 예를 들어 표면 위에 제 1 재료를 퇴적시키는 것을 더 포함한다. 이러한 방법은 단계 205에서, 제 2 재료를 통하여 추가적인 이러한 제 2 전극 층에 연결되기 위하여, 제 1 재료 위에 그리고 제 2 전극 층에 접촉하도록 제 2 재료를 퇴적시켜서 제 2 전극 층으로부터의 전기적 연결을 제공하는 단계를 더 포함한다. 전해질 층은 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층 사이에 있다. 제 1 재료는 제 1 전극 층 및 전해질 층의 노출된 부분, 예를 들어 표면을 제 2 재료로부터 절연시킨다.
더 상세히 후술되는 바와 같이, 이러한 방법은 에너지 저장 디바이스 용 셀의 효율적이고 및/또는 신뢰가능한 연결을 병렬로 허용하고, 그러므로, 예를 들어 에너지 저장 디바이스의 효율적인 생산이 가능해질 수 있다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 예에 따른, 스택(200)(즉 도 3을 참조하여 설명된 방법의 단계 201의 예에 따라 획득될 수 있음)이 개략적으로 도시된다.
스택(200)은 도 1을 참조하여 설명된 스택(100)과 유사할 수 있다. 그러나, 도 4의 스택(200)은 아직 애노드 층을 포함하지 않는다. 특히, 도 4에 도시된 예에서는, 에너지 저장 디바이스 스택(200)이 기판 층(202), 캐소드 층(204), 및 전해질 층(206)을 포함한다(하지만, 이러한 스테이지에서는 애노드 층을 포함하지 않고, 애노드 층(208)에 대해서는 도 5를 참조한다).
도 4 및 도 5에 도시된 예에서, 제 1 전극 층(204)은 캐소드 층(204)이고, 제 2 전극 층(208)은 애노드 층(208)이다. 스택(200)의 층(202-208)은 도 1을 참조하여 설명된 스택(100)의 층과 동일하거나 유사할 수 있다. 예를 들어, 캐소드 층(204)은 캐소드 전극 및 캐소드 전류 콜렉터(도 4에는 미도시)를 포함할 수 있고 애노드 층(208)은 애노드 전극 및 애노드 전류 콜렉터(도 4에는 미도시)를 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 예에서, 전해질 층(206)은 캐소드 층(204) 및 애노드 층(208) 사이에 있고(전해질 층이 형성되면), 캐소드 층(204)은 기판 층(202)에 가까우며, 전해질 층(206)은 캐소드 층(204)에 가깝고, 애노드 층(208)은 전해질 층(206)에 가깝다(애노드 층이 형성되면). 이러한 예에서, 기판 층(202)은 애노드 층(208)에 비하여 캐소드 층(204)에 근접한다. 이러한 예에서, 기판 층(202)은 PET(polyethylene terephthalate)와 같은 비-전도성 재료이거나 이를 포함할 수 있지만, 다른 재료가 사용될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 디바이스 스택(200)은 그 안에 형성된 절개부(212)를 가진다. 절개부(212)는 레이저 삭마(미도시)에 의해 스택(200) 내에 형성될 수 있다. 절개부(212)는 기판 층(202)으로부터 먼 스택(200)의 제 1 측(200a) 내에 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 절개부(212)는 전해질 층(206) 및 캐소드 층(204)은 통과하지만, 기판 층(202)은 통과하지 않고 형성된다. 절개부를 형성하는 레이저 삭마는 기판, 캐소드, 및 전해질 층(202, 204, 206)의 부분, 예컨대 표면(예를 들어 에지)(273, 274, 276)을 노출시킬 수 있다.
일부 예들에서, 그리고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 절개부(212)는 캐소드 및 전해질 층(204, 206) 층의 노출된 부분(274, 276)(이러한 예에서는 절개부(212)의 측면부라고 여겨질 수도 있음), 및 기판 층(202)의 노출된 부분, 예를 들어 레지(273)(이러한 예에서는 절개부(212)의 밑면 또는 바닥면이라고 여겨질 수도 있음)에 의해서만 경계지어진다. 예를 들어, 스택(200)은, 예를 들어 더 큰 스택 구조(미도시)로부터 세그멘트화된, 에너지 저장 디바이스의 세그멘트화된 셀을 나타낼 수 있다. 이러한 예들에서, 도 4 및 도 5에 개략적으로 예시된 스택(200)의 부분은 셀의 단자의 단부일 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 예들에서, 스택(200)은 도 4 및 도 5의 우측에서 종단될 수 있다(즉, 계속되지 않음). 일부 예들에서, 본 명세서에서 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명된 예들 각각의 스택은 이러한 방식으로 정렬될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
그러나, 다른 예들에서, 절개부(212)는 그루브의 형태일 수 있다. 절개부(212)가 그루브인 경우, 도 4 및 도 5는 그루브의 좌측만을 보여주고 있는 것으로 여겨질 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "그루브"라는 용어는 연속적이거나 비연속적일 수 있고, 일부 예들에서는 신장될 수 있으며, 스택(200)의 층(202-206) 중 일부만을 통해 연장할 수 있는 채널, 슬롯 또는 트렌치를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 그루브는 제 1 측면 상에서는 캐소드 및 전해질 층(204, 206)의 노출된 부분(274, 276)(이러한 예에서 그루브의 제 1 측면부라고 여겨질 수도 있음)에 의하여, 제 2 측면 상에서는 기판 층(202)의 노출된 레지(273)(이러한 예에서 그루브의 밑면 또는 바닥면을 형성하는 것으로 여겨질 수 있음)에 의하여, 그리고 제 3 측(제 1 측면과 유사함) 상에서는 스택(200)의 캐소드 및 전해질 층(미도시)의 추가적인 노출된 부분, 예를 들어 표면(미도시)(이러한 예에서 그루브의 제 2 측면부라고 여겨질 수도 있음)에 의하여 경계지어질 수 있다. 하나 이상의 이러한 그루브(212)는 스택(200)을 부분 셀 구조로 부분적으로 세그멘트화하지만, 그러한 개별 셀 구조들을 완전히 분리하지는 않도록(이러한 스테이지에서는) 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 본 명세서에서 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명된 예들 각각의 스택은 이러한 방식으로 정렬될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
절개부(212)가 그루브인 예들에서, 그루브(또는 각각의 그루브)는 층(202-206)의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 스택(200) 내로 연장되는 깊이; 깊이에 실질적으로 수직인 폭(각각의 그루브의 폭 및 깊이는 도 4의 지면의 평면에 있음), 및 층(202-208)의 평면에 실질적으로 평행하고 폭에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는(즉, 도 4의 지면의 평면으로 들어가는) 길이를 가질 수 있다. 제 1 그루브가 여러 개 있는 경우, 이들은 깊이 및 길이 방향 양자 모두에서 서로에 대해 실질적으로 평행할 수 있다. 그러므로, 본 명세서에서 설명되는 예들 각각에서 절개부(212)가 언급될 것이지만, 절개부(212)는 그루브의 형태를 가질 수 있고, 일부 예들에서는 스택(200) 내에 형성된 이러한 그루브가 여러 개 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
양자 모두의 경우에, 절개부(212)가 형성된 결과, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 전극 층(이러한 예에서는 캐소드 층(204)) 및 전해질 층(206)은 기판 층(202)으로부터 함몰되어, 기판 층(202)이, 예를 들어 그 위에서 제 1 재료(210) 및/또는 제 2 재료(214)가 적어도 부분적으로 지지될 수 있는 레지부(ledge portion), 예를 들어 표면(273)을 제공하게 한다.
도 4(다른 도면과 유사함)는 오직 설명을 위한 개략도라는 것에 주의해야 한다. 예를 들어, 도 4의 피쳐(예를 들어 층(202-206), 절개부(212) 또는 그루브)의 치수 및 상대적인 간극은 오직 개략적인 것이고 본 명세서에서 설명되는 예시적인 구조 및 프로세스 예시하는 역할만을 한다.
본 명세서에서 사용될 때, "레이저 삭마"는 레이저-기반 프로세스를 사용하여 스택(200)으로부터 재료를 제거하는 것을 가리킬 수 있다. 이러한 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.
특히 도 4를 참조하면, 제 1 재료(210)가 제 1 전극 층(이러한 예에서는 캐소드 층(202)의 노출된 부분, 예를 들어 표면(274), 및 전해질 층(206)의 노출된 부분, 예를 들어 표면(276) 위에 퇴적되고 있다(도 3을 참조하여 설명된 방법의 단계(203)의 예에 따라서).
제 1 재료(210)는 전기 절연 재료이다. 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 단락 회로를 피하기에 충분하게 절연시키는 경우에 수행될 수 있다.
도 4에 도시된 예에서, 제 1(절연) 재료(210)는 잉크젯 재료 퇴적에 의해 퇴적된다. 즉, 이러한 예에서, 제 1 재료(210)의 퇴적은 제 1 재료(210)를 액적(224)으로서 정확하게 퇴적시키기 위해서 잉크젯 기법을 사용한다. 이러한 예에서, 제 1 재료(210)는 잉크젯 프린팅에 의해 잉크의 형태로 퇴적된다. 잉크는 응고되어 고체 재료를 형성한다. 그러나, 다른 예들에서는, 제 1 재료가 잉크가 아닌 형태로 퇴적될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 잉크젯 기술을 사용하여 퇴적될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전술된 바와 같이, 이러한 예에서 제 1 재료는 잉크젯 프린팅에 의해 퇴적된다. 즉, 이러한 예에서, 제 1 재료(210)를 퇴적시키는 것은 제 1 재료(210)를 잉크젯 프린팅하는 것을 포함한다. 이러한 예에서, 절연 잉크가 잉크젯 프린팅 컴포넌트, 예를 들어 퇴적 장치(230)의 노즐(220)로부터 잉크젯 인쇄된다. 노즐(220)은 절연 잉크의 액적(224)을 캐소드 층(204)의 노출된 부분(274) 및 전해질 층(206)의 노출된 부분(276) 위에 인쇄한다.
이러한 예에서, 제 1 재료(210)의 잉크젯 프린팅은 위에서 아래로 수행된다. 다르게 말하면, 이러한 예에서 액적(224)은 중력에 기인하여 액적(224)에 가해지는 힘과 동일한 방향인 성분을 가지는 속도로 노즐(220)로부터 스택(200)으로 이동한다. 잉크-젯 프린팅을 위에서 아래로 수행하면, 제 1 재료(210)의 정확하고 효율적인 퇴적이 가능해질 수 있다.
도 4의 예에서, 이렇게 인쇄된 제 1(절연) 재료(210)는 기판 층(202)의 노출된 부분 또는 레지(273) 상으로 퇴적되고 지지된다. 이러한 예에서, 프린팅 노즐(220)은, 잉크(224)의 액적을 캐소드 및 전해질 층(204, 206)의 노출면(274, 276) 및 기판 층(202)에 의해 제공되는 레지(273)에 의해 경계지어지는 절개부(212)의 모서리 구역 내로 지향시키기 위해서, 스택(200)의 평면에 대해서 비스듬하게 된다. 그러면, 레지(273)에 의해 지지되는 제 1 재료(210)가 캐소드 및 전해질 층(204, 206)의 노출된 부분(274, 276)을 덮기 위해서 캐소드 및 전해질 층(204, 206)의 노출된 부분(274, 276)에 대해서 쌓이게 될 수 있다.
인쇄되면, 절연 잉크(210)는 응고될 수 있다. 예를 들어, 절연 잉크는 절연 잉크의 캐리어 용매의 증발에 의해 응고될 수 있고, 이것은 예를 들어 주변 온도에서 일어날 수 있다. 다른 예로서, 예를 들어 절연 잉크의 응고가 이를 통해서 용이화된다면, 절연 잉크의 응고는 외부 응고 수단(미도시)에 의하여, 예를 들어 열원 또는 자외선(UV) 광원(미도시)에 의해서 용이화될 수 있다.
잉크젯 프린팅과 같은 잉크젯 재료 퇴적에 의해 제 1 재료(210)를 퇴적시키면, 탄력적, 효율적, 및/또는 신뢰가능한 퇴적이 가능해질 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린팅은 예를 들어, 재료가 높은 온도 및 진공에서 스택 상에 분사되는 열적 분사 코팅과 비교할 때 더 탄력적이고, 효율적이며 및/또는 신뢰가능한 퇴적을 허용할 수 있다. 예를 들어, 열적 분사 코팅은 스택의 에지가 덮일 수 있도록 노출되고 분사 방향에 실질적으로 수직일 것에, 또는 그렇지 않으면 에지 상으로의 재료의 습윤(wetting)에 의존할 수 있다. 그러면 스택의 구성 또는 스택의 층들을 제한할 수 있고, 신뢰할 수 없을 수 있다. 그러나, 잉크젯 프린팅에 의해 상대적으로 높은 정도의 공간적인 그리고 방향성인 제어가 제공되면, 스택의 작은 구역이 정확하고 신뢰성 있게 타게팅될 수 있을 수 있으며, 그러면 퇴적의 탄력성 및 신뢰도가 개선될 수 있고, 그러므로 그로부터의 셀 생산의 효율이 개선될 수 있다. 다른 예로서, 열적 분사 코팅과 연관된 높은 온도는 스택 또는 그의 층들을 변형시키거나 손상을 줄 수 있다. 그러나, 잉크젯 프린팅에 의한 퇴적은 상대적으로 낮은 온도, 예를 들어 주변 온도에서 수행될 수 있고, 따라서 스택의 손상을 감소시키거나 방지할 수 있고, 이를 통하여 셀 생산의 효율이 개선될 수 있다. 다른 예로서, 열적 분사 코팅과 연관된 진공 조건 및/또는 높은 온도는 에너지 집약적일 수 있고, 따라서 비경제적이거나 비효율적인 퇴적을 초래할 수 있다. 그러나, 잉크젯 프린팅은, 상대적으로 낮은(예를 들어 주변) 온도 및/또는 압력에서 수행될 수 있고, 그러므로 경제적 및/또는 효율적 퇴적, 및 이에 따라 셀 생산이 가능해질 수 있다.
도 5를 참조하면, 제 1 재료(210)는 도 4를 참조하여 설명된 것처럼 퇴적되었고, 제 2 재료(214)가 제 1 재료(210) 위에 그리고 스택(200)의 제 2 전극 층(208)(이러한 예에서는 애노드 층(208))을 형성하고 제 2 전극 층(208)으로부터의 전기적 연결을 제공하도록 퇴적되고 있다(도 3을 참조하여 설명된 방법의 단계 205의 예에 따라서).
제 2 재료(214)는 제 2 전극 층(208)을 형성하고, 형성된 제 2 전극 층(208)을 추가적인 이러한 제 2 전극 층(도 4 또는 도 5에는 미도시)에 제 2 재료(214)를 통해서 연결하기 위한 것이다. 제 1 재료(210)는 제 1 전극 층(204) 및 전해질 층(206)의 노출된 부분(276, 274)을 제 2 재료(214)로부터 절연(즉 전기적으로 절연)시킨다. 그러므로, 제 2 전극 층(208)의 전기적 연결이 제 2 재료(214)를 통해 추가적인 이러한 스택 부분 또는 셀(미도시)의 다른 이러한 제 2 전극 층(미도시)으로 제공되어 셀들의 전기적 연결을 병렬로 허용할 수 있지만, 제 2 재료(214)는 스택(200)의 제 1 전극 층(204) 및 제 2 전극 층(208) 사이의 단락을 초래하지 않는다.
제 2 재료(214)는 제 2 전극 층(208)을 추가적인 이러한 제 2 전극 층(도 4 또는 도 5에는 미도시)에 제 2 재료(214)를 통해서 연결(즉, 전기적으로 연결)하기 위한 것이다. 예를 들어, 도전성 재료(214)는 애노드 층(208)으로부터 다른 셀의 애노드 층(미도시)으로의 전기적 연결을 제공하여, 이를 통하여 셀들의 애노드를 병렬로 연결할 수 있다. 그러므로, 제 2 재료(214)는 이러한 셀들을 포함하는 에너지 저장 디바이스의 양의 단자를 형성할 것이다. 제 1 재료(210)는 캐소드 층(204) 및 전해질 층(206)의 노출된 부분(276, 274)을 제 2 재료(214)로부터 절연(즉 전기적으로 절연)시키고, 이를 통하여 애노드 층(208) 및 캐소드 층(204) 사이의 단락을 방지한다. 그러므로, 셀들의 애노드 층(208)의 전기적 연결은 제 2 재료(214)를 통해서 일어나서, 셀들의 전기적 연결이 병렬로 이루어지게 할 수 있지만, 제 2 재료(214)는 애노드 층(208) 및 캐소드 층(204) 사이의 단락을 초래하지 않는다. 여러 셀들을 연결하면 상대적으로 대용량 에너지 저장 디바이스의 생산이 가능해질 수 있다. 셀을 병렬로 연결하면 상대적으로 큰 방전율을 가질 수 있는 에너지 저장 디바이스가 제공될 수 있고, 이것은 일부 애플리케이션들에서 유용할 수 있다.
제 2 재료(214)는 전기적으로 도전성 재료이다. 예를 들어, 제 2 재료(214)는 제 1 재료(210)보다 낮은, 예를 들어 실질적으로 낮은 전기 저항을 가질 수 있다. 어떠한 경우에도, 제 2 재료(214)는 효과적인 전기적 연결을 제공하기에 충분한 전기 전도도를 가진다.
이러한 예에서, 제 2 재료(214)는 애노드 재료이거나 이를 포함한다. 예를 들어, 제 2 재료(214)는 도 1을 참조하여 설명되는 애노드 층(108)과 같은 재료이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 애노드 재료(214)는 퇴적되면 음의 전극 층으로서의 역할을 하기 위한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 애노드 재료(214)는 리튬 금속, 흑연, 실리콘 또는 인듐 주석 산화물 중 하나 이상이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 애노드(214) 재료는 퇴적되면 전류 콜렉터로서의 역할을 하기 위한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 애노드 재료는 니켈 또는 다른 금속이거나 이를 포함할 수 있다. 애노드 층(208)이 음의 전류 콜렉터 및 별개의 음의 전극 층(미도시)을 포함하게 되는 예에서, 제 2 재료(214)를 퇴적시키는 것은, 음의 전극 재료를 퇴적시키는 것 및, 예를 들어 음의 전류 전극 재료 상에 음의 전류 콜렉터 재료를 퇴적시키는 것 중 하나 또는 양자 모두를 포함하여, 애노드 층(208)을 형성할 수 있다.
제 2(애노드) 재료(214)는 전해질 층(206) 위에 퇴적된다. 즉, 이러한 예에서, 제 2(애노드) 재료(214)는 전해질 층(206)의 제 2 노출면 또는 레지(277) 위에 퇴적되고 그리고 이에 의해 지지되어, 스택의 애노드 층(208)을 형성한다. 다르게 말하면, 제 2(애노드) 재료(208)가 전해질 층 위에 퇴적되면, 스택은 기판 층(202), 캐소드 층(204), 전해질 층(206), 및 애노드 층(208)을 포함하고, 여기에서 전해질 층(206)은 캐소드 층(204) 및 애노드 층(208) 사이에 있고, 애노드 층(208)은 기판 층(208)으로부터 멀리 있다(즉, 캐소드 층(204)이 기판 층(202)에 가까이 있다). 제 2(애노드) 재료(214)도 제 1 재료(210) 및 기판 층(202)의 레지(273) 위에 퇴적되고 이에 의해 지지된다.
제 2(애노드) 재료(214)는, 예를 들어 기상 증착 프로세스, 예를 들어 화학적 기상 증착 프로세스에 의하여, 예를 들어 플러드 퇴적(flood deposition)에 의하여 퇴적될 수 있지만, 다른 퇴적 방법이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 퇴적 장치(230)의 퇴적 디바이스(220b)는 제 2(애노드) 재료(214)를 실질적으로 스택(200)의 제 1 측면(200a) 전체 위에 퇴적(226b)시키도록 구현될 수 있다.
제 2(애노드) 재료(214)는 추가적인 이러한 애노드 층(도 4 또는 도 5에서는 미도시)에 제 2 재료(214)를 통해 연결(즉 전기적으로 연결)되기 위한 것이다. 예를 들어, 도전성 애노드 재료(214)는 형성된 애노드 층(208)으로부터 다른 셀의 애노드 층(미도시)으로의 전기적 연결을 제공하여, 이를 통하여 셀들의 애노드를 병렬로 연결할 수 있다. 이러한 예에서, 따라서 제 2 재료(214)는 이러한 셀들을 포함하는 에너지 저장 디바이스의 양의 단자를 형성할 것이다.
제 1 재료(210)는 캐소드 층(204) 및 전해질 층(206)의 노출된 부분(274, 276)을 제 2(애노드) 재료(214)로부터 절연(즉 전기적으로 절연)시키고, 이를 통하여 애노드 층(208) 및 캐소드 층(204) 사이의 단락을 방지한다. 그러므로, 셀들의 애노드 층(208)의 전기적 연결은 제 2 재료(214)를 통해서 일어나서, 셀들의 전기적 연결이 병렬로 이루어지게 할 수 있지만, 제 2 재료(214)는 애노드 층(208) 및 캐소드 층(204) 사이의 단락을 초래하지 않는다.
애노드 재료를 제 2 재료(214)로서 퇴적시키면 셀 생산이 효율적이 될 수 있다. 예를 들어, 애노드 층(208)을 형성하기 위하여 애노드 재료를 퇴적시키면, 획득된 스택(200)이 애노드 층을 포함할 필요가 없어지고, 및 퇴적된 애노드 재료가 애노드 층(208)을 형성하게 될 수 있다. 그러면, 예를 들어 별개의 도전성 재료가 미리 형성된 애노드 층으로부터의 전기적 연결을 제공하기 위하여 미리 형성된 애노드 층에 추가되는 경우와 비교할 때, 스택(200)으로부터 셀을 생산하기 위해서 사용되는 도전성 재료의 양이 줄어들 수 있다. 다른 예로서, 애노드 재료는 상대적으로 저렴할 수 있다. 예를 들어, 애노드 재료는 애노드 층으로부터의 전기적 콘택을 제공하기 위하여 사용될 수 있는 다른 재료와 비교할 때 저렴할 수 있다. 다른 예로서, 애노드 재료는 캐소드 재료와 비교할 때 저렴할 수 있다. 그러므로, 애노드 재료를 사용하여 추가적인 셀의 다른 이러한 애노드 층으로의 애노드 층(208)의 전기적 연결을 제공하면, 셀 생산 비용이 감소될 수 있고, 그러므로 더 효율적인 셀 생산이 가능해질 수 있다. 다른 예로서, 예를 들어 플러드 퇴적(flood deposition)에 의하여 애노드 층을 퇴적시키는 것은, 예를 들어 재료를 퇴적시키기 위한 다른 방법들과 비교할 때 상대적으로 빠르고 및/또는 저렴할 수 있다. 다른 예로서, 획득된 스택(200)의 층을 형성하기 위해서 제 2(애노드) 재료(214)를 퇴적시키기 위한 동일하거나 유사한 방법 및/또는 수단을 사용하는 것은, 예를 들어 각각의 기능을 위해 별개의 방법 및/또는 수단을 제공하는 것과 비교할 때 효율적일 수 있다.
도 4 및 도 5의 제 1 예에서, 스택(200)은 기판 층(202) 상에 지지된 전해질 층(206) 및 캐소드 층(204)을 각각 하나씩만 가진다. 도 6 및 도 7을 참조하여 더 상세히 후술되는 바와 같이, 반드시 그래야 하는 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.
도 6을 참조하면, 제 2 예에 따른, 스택(200')(도 3을 참조하여 설명된 방법의 단계 201의 예에 따라 획득될 수 있음)이 도시된다. 스택(200')은 도 4를 참조하여 설명된 스택(200)과 유사할 수 있고, 따라서 간명화를 위하여 동일한 피쳐는 다시 상세히 설명되지 않을 것이다. 유사한 피쳐에는 유사한 참조 번호가 주어진다.
도 6의 스택(200')은, 도 6의 스택(200')이 추가적인 제 2 전극 층(208a)(이러한 예에서는 추가적인 애노드 층(208a)), 및 추가적인 제 2 전극 층(208a) 및 제 1 전극 층(이러한 예에서는 캐소드 층(204)) 사이에 추가적인 전해질 층(206a)을 포함한다는 점에서 도 4의 스택(200)과 다르다. 특히, 이러한 예에서, 스택(200')은 기판 층(202), 캐소드 층(204), 전해질 층(206) 및 애노드 층(208)만 포함하는 것이 아니라(형성될 경우, 도 7을 참조함), 제 1 추가적인 전해질 층(206a)(그 위에 캐소드 층(204)이 퇴적됨), 추가적인 캐소드 층(204a)(그 위에 추가적인 제 1 전해질 층(206a)이 퇴적됨), 제 2 추가적인 전해질 층(206b)(그 위에 추가적인 캐소드 층(204a)이 퇴적됨), 및 추가적인 캐소드 층(204a)(그 위에 추가적인 제 2 전해질 층(206b)이 퇴적됨)도 포함한다. 추가적인 캐소드 층(204a)은 기판 층(202)에 인접하고, 애노드 층(208)은 기판 층(202)에 대해 층들 중 멀리 있다.
이러한 제 2 예의 스택(200')은 스택(200')이 하나의 기판 층(202) 상에 여러 셀을 구성할 수 있는 층들을 형성했다는 점에서 "멀티-스택" 또는 "멀티-셀" 스택이라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 캐소드 층(204), 전해질 층(206) 및 애노드 층(208)은 제 1 셀을 구성할 수 있고(형성 되면), 캐소드 층(204), 제 1 추가적인 전해질 층(206a), 및 추가적인 애노드 층(208a)은 제 2 셀을 구성할 수 있으며, 추가적인 애노드 층(206a), 제 2 추가적인 전해질 층(206b), 및 추가적인 캐소드 층(204a)은 멀티-셀 스택(200')의 제 3 셀을 구성할 수 있다. 즉, 이러한 예들에서, 추가적인 애노드 층(208a)은 제 2 및 제 3 셀 양자 모두에 대한 애노드 층으로서의 역할을 할 수 있고, 캐소드 층(204)은 제 1 및 제 2 셀 양자 모두에 대한 캐소드 층으로서의 역할을 할 수 있다. 이것은, 여러 셀을 형성하기 위해 요구되는 애노드 및/또는 캐소드 재료의 양이 감소될 수 있기 때문에 효율적인 구성일 수 있다.
도 6의 스택(200') 내의 절개부(212')는, 캐소드 층(204) 및 전해질 층(206) 및 제 1 추가적인 전해질 층(206a)이 정렬되고, 추가적인 애노드 층(208a)으로부터 함몰되어 추가적인 애노드 층(208a)이 노출된 부분 또는 표면 또는 레지(279)를 제공하게 하도록 한다. 절개부(212') 또는 그루브도 역시, 추가적인 애노드 층(208a), 제 2 추가적인 전해질 층(206b) 및 추가적인 캐소드 층(204a)이 정렬되고 기판 층(202)으로부터 함몰되어 기판 층(202)이 노출된 부분 또는 표면 또는 레지(279)를 제공하게 하도록 한다. 이러한 예에서, 절개부(212')는, 예를 들어 상이한 및/또는 오프셋된 레이저 빔을 사용하는 레이저 삭마에 의해서 여러 절삭 단계로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 절개부(212')는 첫 번째로 스택(200')을 절삭하여 전해질 층(206), 캐소드 층(204), 및 제 1 추가적인 전해질 층(206a)의 부분(276, 274, 276a), 및 추가적인 애노드 층(208a)의 레지(279)를 노출하게 하고; 두 번째로 스택(200')을 절삭하여 추가적인 캐소드 층(204a), 제 2 추가적인 전해질 층(206b) 및 추가적인 애노드 층(208a)의 부분(274a, 276b, 278a), 및 기판 층(202)의 레지(273)를 노출시킴으로써 형성될 수 있다.
도 4의 스택(200)의 경우, 도 6의 예에서, 제 1 재료(210)는 캐소드 층(204) 및 전해질 층(206)의 노출된 에지(274, 276) 위에 퇴적된다. 그러나, 이러한 예에서, 제 1 재료는 제 1 추가적인 전해질 층(206a)의 노출된 부분(276a) 위에도 퇴적되고, 추가적인 애노드 층(208a)으 레지(279)에 의해 지지된다. 도 6의 스택(200')에서, 제 1 재료(210)는 제 2 추가적인 전해질 층(206a) 및 추가적인 캐소드 층(204a)의 노출된 부분(276b, 274a) 위에도 퇴적되고, 기판 층(202)의 레지(273)에 의해 지지된다. 결과적으로, 추가적인 애노드 층(208a)의 노출된 부분(278a)은 노출된 상태로 남는다. 제 1 재료는, 예를 들어 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같은 잉크젯 프린팅에 의해 퇴적될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 5의 스택(200)과 같이, 제 2(애노드) 재료(214)는 제 1 재료(210) 위에 그리고 제 2 전극 층(이러한 예에서는 애노드 층(208))을 형성하도록 퇴적된다. 그러나, 도 7의 스택(200')에서, 제 2(애노드) 재료(214)는 추가적인 제 2 전극 층(이러한 예에서는 추가적인 애노드 층(208))에 접촉하도록 퇴적된다. 특히, 제 2 재료(214)는 추가적인 애노드 층(278a)의 노출된 부분(278a)과 접촉하도록 퇴적된다. 결과적으로, 애노드 층(208) 및 추가적인 애노드 층(208)은 제 2 재료(214)를 통해 연결된다(전기적으로 연결됨). 이러한 예에서, 제 2 재료(214)는 추가적인 애노드 층(208a)의 레지(279) 및 기판 층(202)의 레지(273)에 의해 적어도 부분적으로 지지된다. 제 1 재료(210)는 캐소드 층(204), 전해질 층(204), 제 1 추가적인 전해질 층(206a), 추가적인 캐소드 층(204a), 및 제 2 추가적인 전해질 층(206b)의 노출된 부분(274, 276, 276a, 274a, 276b)을 제 2 재료(214)로부터 전기적으로 절연시킨다.
제 2(애노드) 재료(214)는 도 4 및 도 5를 참조하여 전술된 바와 같이 퇴적될 수 있고, 예를 들어 예를 들어 플러드 퇴적을 사용하여 퇴적된다.
제 2(애노드) 재료(214)는 멀티-셀 스택(200''')의 제 1 및 제 2 셀의 애노드 층(208)으로부터 멀티-셀 스택 중 제 3 셀의 추가적인 애노드 층(208a)으로의 전기적 연결을 제공하여, 이를 통하여 제 1 셀 내지 제 3 셀을 병렬로 연결한다. 그러므로, 제 2 재료(214)는 이러한 셀들을 포함하는 에너지 저장 디바이스의 양의 단자를 형성할 것이다. 제 1 재료(210)는 캐소드 층(204), 전해질 층(206), 제 1 추가적인 전해질 층(206a), 추가적인 캐소드 층(204a), 및 제 2 추가적인 전해질 층(206b)의 노출된 부분(274, 276, 276a, 274a, 276b)을 제 2 재료(214)로부터 전기적으로 절연시키고(즉, 전기적으로 절연시킴), 이를 통하여 애노드 층(208, 208a) 및 캐소드 층(204, 204a) 사이의 단락을 방지한다. 그러므로, 셀들의 애노드 층(208, 208a)의 전기적 연결은 제 2 재료(214)를 통해서 일어나서, 셀들의 전기적 연결이 병렬로 이루어지게 할 수 있지만, 제 2 재료(214)는 애노드 층(208, 208a) 및 캐소드 층(204, 204a) 사이의 단락을 초래하지 않는다.
도 6 및 도 7에서와 같은 멀티-셀 스택(200') 내의 셀들 사이에 전기적 연결을 제공하면 효율적인 셀 생산을 제공할 수 있다. 예를 들어, 멀티-셀 스택(200')은 셀 당 기판 층(202)의 양을 감소시킬 수 있고, 그러므로 기판 층(202)을 제공하는 것에 연관된 비용을 감소시킬 수 있다. 다른 예로서, 여러 셀들을 연결하는 제 2 재료(214)는 단일 퇴적에서 퇴적될 수 있고, 이것은 셀들을 하나씩 전기적으로 연결하는 것과 비교할 때 시간, 그리고 따라서 비용을 감소시킬 수 있다.
멀티-셀 스택(200') 내에는 세 개의 셀들만이 존재하지만, 다른 예들에서는 더 많거나 더 적은 수의 셀들이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 멀티-셀 스택(200')은 복수 개의 셀을 포함할 수 있고, 여기에서 스택(200')은 제 1 전극 층(204), 전해질 층(206), 제 2 전극 층(208), 추가적인 전해질 층(206a, 206b), 및 추가적인 제 2 전극 층(208a)을 적어도 포함할 수 있다.
전술된 예에서는 애노드, 전해질, 및 캐소드 층(204, 204, 208, 204a, 206a, 208a, 206b)이 기판 층(202) 상에서 스택(200a)의 제 1 측면(200a)을 향해서만 형성되고, 제 1 재료(210) 및 제 2 재료(210)의 퇴적이 스택의 제 1 측면(200a) 상으로만 수행되었지만, 반드시 그래야 하는 것은 아니고 일부 예들에서는 애노드, 전해질, 및 캐소드 층(미도시)이 기판 층(202) 상에서 스택의 제 2 측면(200b)을 향해서 추가적으로 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 기판(202)의 제 2 측면(200b) 상의 추가적인 층(미도시)은, 예를 들어, 층(204, 204, 208, 204a, 206a, 208a, 206b)의 미러 이미지일 수 있고, 설명된 제 1 및/또는 제 2 예에서의 기판 층(202)의 제 1 측면(200a) 상에 층들 내의 절개부(212, 212')를 포함한다.
이러한 예에서, 제 1 재료(210) 및 제 2 재료(214)는 도 3 내지 도 7을 참조하여 위에서 설명된 것과 동일하거나 유사한 방식으로 퇴적될 수 있다.
잉크젯 프린팅과 같은 잉크젯 재료 퇴적에 의한 제 1 재료(210)를 퇴적시키는 경우에, 애노드, 전해질, 및 캐소드 층도 역시 기판 층(202)의 제 2 측면(200b) 상에 형성되는 경우에도, 예를 들어 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 잉크젯 재료 퇴적을 위한 톱-다운 구성을 유지하는 것이 유익할 수 있다.
도 8은 기판의 양면(200a, 200b) 상에 형성된 층들을 가지는 스택(200, 200') 상으로의 제 1 재료(210)의 톱-다운 잉크젯 재료 퇴적, 예컨대, 잉크젯 프린팅이 가능해지게 하는 퇴적 장치(230)의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다.
도 8을 참조하면, 퇴적 장치(230)는, 스택(200, 200')의 제 1 측면(200a)이 제 1 잉크젯 재료 퇴적 컴포넌트, 예를 들어 잉크젯 프린팅 노즐(220')로부터의 제 1 재료(210)의 톱-다운 잉크젯 재료 퇴적, 예컨대, 잉크젯 프린팅을 위해 제시되도록, 그리고 스택(200, 200')의 제 2 측면(200b)이 제 2 잉크젯 퇴적 컴포넌트, 예를 들어 잉크젯 프린팅 노즐(220'')로부터의 제 1 재료(210)의 톱-다운 잉크젯 재료 퇴적, 예를 들어 잉크젯 프린팅을 위해 제시되도록, 스택(200, 200')의 이동을 유도하게끔 구성되는 롤러(252a, 252b, 252c)를 포함한다.
특히, 도 8에 도시된 바와 같이, 스택(200, 200')은 예를 들어 도 2를 참조하여 설명된 바와 같은 릴-투-릴 타입 프로세스의 일부로서, 롤러(252a, 252b, 252c) 위에서 제 1 이동 방향(238)으로 이동한다. 제 1 롤러(252a) 및 제 2 롤러(252b) 위에서 스택(200, 200')이 전달되고 이들 사이에서 팽팽해지면, 스택(200, 200')의 제 1 측면(200a)이 제 1 노즐(220')을 향해서 위쪽을 바라보게 된다. 스택(200, 200')이 제 2 롤러(252b) 위를 통과할 때, 스택(200)(200, 200')이 뒤집힌다. 스택(200, 200')이 제 2 롤러(252b) 및 제 3 롤러(252c) 사이를 통과하고 그 사이에서 팽팽해지면, 스택(200, 200')의 제 2 측면(200b)이 제 2 노즐(220'')을 향해서 위쪽을 바라보게 된다. 이러한 방식으로, 제 1 재료(210)의 톱-다운 프린팅이 릴-투-릴 타입 프로세스에서 제공될 수 있고, 이것은 예를 들어 실질적으로 연속적일 수 있다. 그러면, 효율적인 셀 생산이 제공될 수 있다. 잉크-젯 프린팅을 톱-다운으로 수행하면, 제 1 재료(210)의 정확하고 효율적인 퇴적이 가능해질 수 있다.
전술된 예들 각각에서 제 1 재료(210)는 잉크젯 프린팅과 같은 잉크젯 재료 퇴적에 의해 퇴적되는 것으로 설명되지만, 반드시 그래야 하는 것은 아니며, 일부 예들에서 제 1 재료(210)는 잉크젯 재료 퇴적이 아닌 다른 방법에 의해서 퇴적될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 예들 각각의 산물이 에너지 저장 디바이스 생산 프로세스의 중간 산물일 수 있다는 것, 그리고 일부 예들에서는 에너지 저장 디바이스를 생산하기 위해서 스택(200, 200')에 추가적인 처리가 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전술된 다양한 예들에서, 이러한 중간 산물은 에너지 저장 디바이스용 스택(200, 200')의 형태를 가지고, 스택(200, 200')은 제 1 전극 층(204), 제 2 전극 층(208), 및 제 1 전극 층(204) 및 제 2 전극 층(208) 사이의 전해질 층(206)을 포함한다. 스택(200, 200')은 제 1 전극 층(204)의 부분(274)(즉 자신을 덮고 있는 제 1 재료(210)를 제외하고 노출될 부분(274)) 및 전해질 층(206)의 부분(276)(즉 자신을 덮고 있는 제 1 재료(210)를 제외하고는 노출될 부분(276)) 위에 제 1 재료(210)를 포함한다. 스택은 제 1 재료(210) 위의 제 2 재료(214)를 포함하고, 추가적인 이러한 제 2 전극 층(208a)에 제 2 재료(214)를 통해 연결되도록, 제 2 전극 층(208)을 형성하여 제 2 전극 층(208)으로부터의 전기적 연결을 제공한다. 제 1 재료(210)는 제 1 전극 층(204) 및 전해질 층(206)의 노출된 부분(274, 276)을 제 2 재료(214)로부터 절연시킨다.
전술된 예들은 본 발명의 설명적인 예라고 이해되어야 한다. 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 (11)

  1. 에너지 저장 디바이스용 스택을 획득하는 단계 - 상기 스택은 제 1 전극 층 및 전해질 층을 포함함 -;
    상기 제 1 전극 층의 노출된 부분 및 전해질 층의 노출된 부분 위에 제 1 재료를 퇴적시키는 단계; 및
    상기 제 1 재료 위에 제 2 재료를 퇴적시켜서 상기 스택의 제 2 전극 층을 형성하고, 그리고 상기 제 2 재료를 통해 추가적인 이러한 제 2 전극 층으로 연결되기 위하여, 상기 제 2 전극 층으로부터의 전기적 연결을 제공하는, 상기 제 2 재료를 퇴적시키는 단계 - 상기 전해질 층은 상기 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층 사이에 있음 -를 포함하고,
    상기 제 1 재료는 상기 제 1 전극 층 및 상기 전해질 층의 노출된 부분을 상기 제 2 재료로부터 절연시키는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료를 퇴적시키는 단계는, 상기 제 1 재료의 잉크젯 재료 퇴적을 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스택은 상기 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층 중 하나에 근접한 기판을 포함하고,
    상기 제 1 전극 층 및 제 2 전극 층 중 다른 것은 애노드 층인, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 재료는 상기 애노드 층을 형성하기 위한 애노드 재료인, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 층 및 상기 전해질 층은, 상기 기판이 상기 제 1 재료 및/또는 상기 제 2 재료가 적어도 부분적으로 그 위에 지지되는 레지부(ledge portion)를 제공하도록, 기판으로부터 함몰되는(recessed), 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가적인 이러한 제 2 전극 층은 추가적인 이러한 스택의 층인, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택은, 상기 추가적인 제 2 전극 층, 및 상기 추가적인 제 2 전극 층 및 상기 제 1 전극 층 사이의 추가적인 전해질 층을 포함하고,
    상기 제 1 재료를 퇴적시키는 단계는, 상기 추가적인 전해질 층의 노출된 부분 위에 상기 제 1 재료를 퇴적시키는 것을 더 포함하며,
    상기 제 2 재료를 퇴적시키는 단계는, 상기 추가적인 제 2 전극 층에 접촉하도록 상기 제 2 재료를 퇴적시킴으로써, 상기 제 2 전극 층 및 상기 추가적인 제 2 전극 층을 상기 제 2 재료를 통하여 연결하는 것을 더 포함하고,
    상기 제 1 재료는 상기 추가적인 전해질 층의 노출된 부분을 상기 제 2 재료로부터 추가적으로 절연시키는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전해질 층, 상기 제 1 전극 층, 및 상기 제 1 추가적인 전해질 층은, 상기 추가적인 제 2 전극 층이 상기 제 1 재료 및/또는 제 2 재료가 그 위에 지지되는 레지를 제공하도록, 상기 추가적인 제 2 전극 층으로부터 함몰되는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 스택을 레이저 삭마하는 단계를 포함하고,
    노출된 부분 중 하나 이상은 상기 스택의 레이저 삭마에 의해서 노출되는, 방법.
  10. 제 1 전극 층, 제 2 전극 층, 및 제 1 전극 층과 제 2 전극 층 사이의 전해질 층을 포함하는 에너지 저장 디바이스용 스택으로서,
    상기 제 1 전극 층의 부분 및 상기 전해질 층의 부분 위의 제 1 재료; 및
    상기 제 1 재료 위에 있고 상기 제 2 전극 층을 형성하는 제 2 재료 - 상기 제 2 재료를 통해 추가적인 이러한 제 2 전극 층으로 연결되기 위하여, 상기 제 2 전극 층으로부터의 전기적 연결을 제공함 -를 포함하고,
    상기 제 1 재료는 상기 제 1 전극 층 및 상기 전해질 층의 부분을 상기 제 2 재료로부터 절연시키는, 에너지 저장 디바이스용 스택.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 형성되는 에너지 저장 디바이스.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3857741A1 (en) 2018-09-24 2021-08-04 Danmarks Tekniske Universitet Optical line terminal and optical fiber access system with increased flexibility

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011530830A (ja) * 2008-08-11 2011-12-22 ティージー ソーラー コーポレイション 太陽電池及びその製造方法
US20150010717A1 (en) * 2008-02-18 2015-01-08 Front Edge Technology, Inc. Thin film battery fabrication using laser shaping

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3604917A1 (de) 1986-02-17 1987-08-27 Messerschmitt Boelkow Blohm Verfahren zur herstellung eines integrierten verbandes in reihe geschalteter duennschicht-solarzellen
JP2986875B2 (ja) 1990-09-07 1999-12-06 キヤノン株式会社 集積化太陽電池
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
EP1045454A4 (en) 1998-07-27 2001-10-24 Citizen Watch Co Ltd SOLAR CELL AND PRODUCTION METHOD, AND MASK FOR PHOTOLITHOGRAPHY FOR PRODUCING THE SOLAR CELL
JP2003282142A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜積層体、薄膜電池、コンデンサ、及び薄膜積層体の製造方法と製造装置
US6858345B2 (en) * 2002-04-09 2005-02-22 The University Of Chicago Wound bipolar lithium polymer batteries
JP4581326B2 (ja) * 2002-12-27 2010-11-17 日産自動車株式会社 積層型電池の製造装置
US20070079866A1 (en) 2005-10-07 2007-04-12 Applied Materials, Inc. System and method for making an improved thin film solar cell interconnect
CN101743653B (zh) * 2007-02-12 2015-07-01 兰迪·奥格 电化学电池组的堆叠结构
JP5540588B2 (ja) * 2008-10-20 2014-07-02 日産自動車株式会社 双極型二次電池、組電池およびそれらの電池を搭載した車両
US9799914B2 (en) * 2009-01-29 2017-10-24 Corning Incorporated Barrier layer for thin film battery
CN101971407B (zh) * 2009-05-11 2013-05-22 丰田自动车株式会社 固体电池的制造方法和固体电池
FR2950741A1 (fr) * 2009-09-28 2011-04-01 St Microelectronics Tours Sas Procede de formation d'une batterie lithium-ion verticale en couches minces
GB2474665B (en) 2009-10-22 2011-10-12 M Solv Ltd Method and apparatus for dividing thin film device into separate cells
KR101039149B1 (ko) 2010-03-31 2011-06-07 주식회사 티지솔라 태양전지 및 그 제조방법
WO2014062676A1 (en) * 2012-10-15 2014-04-24 Cymbet Corporation Thin film batteries comprising a glass or ceramic substrate
DE102012224377A1 (de) * 2012-12-27 2014-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines galvanischen Elements und galvanisches Element
FR3000616B1 (fr) * 2012-12-31 2015-01-02 I Ten Procede de fabrication de batteries tout solide en structure multicouches
US9478797B2 (en) * 2013-01-25 2016-10-25 Applejack 199 L.P. System, method and apparatus for forming a thin film lithium ion battery
US9887403B2 (en) * 2013-03-15 2018-02-06 Apple Inc. Thin film encapsulation battery systems
DE102015109994A1 (de) * 2014-06-23 2015-12-24 Schott Ag Elektrisches Speichersystem mit einem scheibenförmigen diskreten Element, scheibenförmiges diskretes Element, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
TW201711261A (zh) * 2015-04-28 2017-03-16 應用材料股份有限公司 用於製造具有台面結構的電池之方法與設備及包含台面結構的電池
GB2548361B (en) * 2016-03-15 2020-12-02 Dyson Technology Ltd Method of fabricating an energy storage device
WO2018013854A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 Brian Berland Thin-film battery with adhesive layer
US20190148079A1 (en) * 2017-07-26 2019-05-16 Blue Horizons Innovations,LLC Solid state energy storage device and method of fabrication
US20200313229A1 (en) * 2017-11-21 2020-10-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrode body for all-solid-state battery and production method thereof
US11462720B2 (en) * 2019-05-17 2022-10-04 Imprint Energy, Inc. Electronic circuits with directly integrated electrochemical cells

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150010717A1 (en) * 2008-02-18 2015-01-08 Front Edge Technology, Inc. Thin film battery fabrication using laser shaping
JP2011530830A (ja) * 2008-08-11 2011-12-22 ティージー ソーラー コーポレイション 太陽電池及びその製造方法

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