TW202131538A - 具新封裝系統之（特別是呈薄層）電池 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及電池，特別涉及包括新封裝系統的薄膜電池。

Description

具新封裝系統之（特別是呈薄層）電池
本發明涉及電池，特別地涉及薄膜電池，並且更特別地涉及保護它們的封裝系統。本發明更特別地涉及可以以這種方式封裝的鋰離子電池領域。本發明進一步涉及一種用於製造薄膜電池的新方法，該薄膜電池具有新結構和封裝，這賦予它們特別低的自放電率和更長的壽命。
一些類型的電池，特別是一些類型的薄膜電池，需要被封裝以具有長壽命，因為氧氣和濕氣使電池劣化。特別地，鋰離子電池對濕氣非常敏感。市場要求10年以上的產品壽命；因此必須提供封裝以保證該壽命。
薄膜鋰離子電池是多層堆疊體，其包括厚度通常在約1μm與約10μm之間的電極和電解質層。它們可以包括複數單元電池元的堆疊體。這些電池被認為對自放電敏感。取決於電極的定位，特別是多層電池的電極邊緣的接近程度和切口的整潔度，在端部處可能出現洩漏電流，即，降低電池性能的蠕變短路。如果電解質膜非常薄，則這種現象會加劇。
這些固態薄膜鋰離子電池通常使用具有鋰金屬層的陽極。可以看出陽極材料的體積在電池的充電和放電迴圈期間顯著變化。更具體地，在充電和放電迴圈期間，鋰金屬的一部分轉化為鋰離子，這些鋰離子嵌入到陰極材料的結構中，這伴隨著陽極體積的減小。這種體積的迴圈變化可以使電極與電解質層之間的機械和電接觸劣化。這降低了電池在其壽命期間的性能。
陽極材料體積的迴圈變化還引起電池單元體積的迴圈變化。因此，在封裝系統上產生迴圈應力，這易於引發龜裂，造成封裝系統失去不可滲透性（或者甚至失去完整性）。這種現象是電池壽命期間電池性能降低的又一原因。
更具體地，鋰離子電池的活性材料對空氣並且特別是對濕氣非常敏感。可移動的鋰離子自發地與痕量水反應形成LiOH，導致電池的日曆老化。所有鋰離子傳導性電解質和嵌入材料對濕氣都是非反應性的。作為實例，Li4 Ti5 O12 在與大氣或痕量水接觸時不劣化。相反，一旦被填充有Li4+x Ti5 O12 形式的鋰，其中x＞0，嵌入的鋰過剩量（x）就對大氣敏感並自發地與痕量水反應形成LiOH。因此，經過反應的鋰不再可用於儲存電力，導致電池容量的損失。
為了防止鋰離子電池的活性材料暴露於空氣和水並且為了防止這種類型的老化，必須用封裝系統進行保護。文獻中描述了用於薄膜電池的許多封裝系統。
美國專利文獻No. 2002/0071989描述了一種用於固態薄膜電池的封裝系統，該封裝系統包括由第一層、第二層和不可滲透的密封層構成的堆疊體，第一層由選自氧化鋁（Al2 O3 ）、二氧化矽（SiO2 ）、氮化矽（Si3 N4 ）、碳化矽（SiC）、氧化鉭（Ta2 O5 ）和無定形碳的介電材料製成，第二層由介電材料製成，不可滲透的密封層佈置在第二層上並覆蓋整個電池。
美國專利文獻No. 5561004描述了用於保護薄膜鋰離子電池的複數系統。提出的第一種系統包括派瑞林層，該派瑞林層覆蓋有沉積在電池的活性部件上的鋁膜。然而，這種用於抵禦空氣和水蒸汽擴散的系統僅在約一個月內有效。提出的第二種系統包括派瑞林（500nm厚）和金屬（約50nm厚）的交替層。該文獻指出，較佳的是，用紫外線固化（UV固化）環氧樹脂塗料再次塗覆這些電池，以降低電池因大氣元素而劣化的速度。
申請人在國際專利文獻WO2019/215410中還提出了分別用於形成陽極接觸構件和陰極接觸構件的層的各種實例。在第一實例中，第一薄層藉由ALD來沉積，並且特別地是金屬的。此外，提供了填充有銀的環氧樹脂的第二層。在第二實例中，第一層是填充有石墨的材料，而第二層包含從填充有奈米顆粒的油墨獲得的銅金屬。
根據先前技術，大多數鋰離子電池被封裝在金屬化聚合物箔（稱為“袋(pouch)”）中，該金屬化聚合物箔圍繞電池單元包圍起來並在連接器接頭處被熱密封。這些包裝物相對可撓性，並且電池的正極連接部和負極連接部因此被埋置在熱密封聚合物中，該熱密封聚合物用於將圍繞電池的包裝物進行密封。然而，聚合物箔之間的這種焊縫不是完全不透大氣的，因為用於將電池熱密封的聚合物相對地可透大氣。可以看出，滲透性隨著溫度而增加，這加速了老化。
然而，這些焊縫的暴露於大氣的表面積仍然非常小，並且包裝物的其餘部分由夾在這些聚合物箔之間的鋁箔形成。通常，將二鋁箔組合以使孔（其構成這些鋁箔中的每一者中的缺陷）的存在的影響最小化。大大降低了每一帶上的二缺陷被對準的可能性。
這些包裝技術保證在正常使用條件下，對於具有10×20cm2 表面積的10Ah電池，日曆壽命為約10至15年。如果電池暴露於高溫，則該壽命可能縮短至短於5年，這對於許多應用是不夠的。類似的技術可以用於其它電子部件，例如電容器和活性部件。
結果，需要用於封裝薄膜電池和其它電子部件的系統和方法，該系統和方法保護部件免受空氣、濕氣和溫度的影響。封裝系統必須是不可滲透且氣密的，它必須完全包圍和覆蓋部件或電池，並且它還必須允許相反極性的電極的邊緣在電流上是隔開的以防止任何蠕變短路。
本發明的一目的是至少部分地克服先前技術的上述缺點。
本發明的另一目的是提出具有非常長的壽命和低自放電率的鋰離子電池。
根據本發明的封裝系統有利地是剛性類型的。由於材料的初始選擇，電池單元是剛性的和尺寸穩定的。結果，根據本發明獲得的封裝系統是有效的。
本發明提供了一種可以並且有利地在真空中沉積的封裝系統的製作。根據本發明的電池不包含聚合物；然而，它們可以包含離子液體。更具體地，它們是固態或“准固態”類型的，在這種情況下，它們包括基於奈米受限離子液體的電解質。從電化學的角度來看，這種奈米受限液體的電解質表現得像液體，只要它為由此傳導的陽離子提供良好的移動性。從結構的角度來看，這種奈米受限液體的電解質表現得不像液體，因為它保持奈米受限並且甚至當在真空及/或高溫下處理時不再能逃離其限制。
根據本發明的包含基於奈米受限離子液體的電解質的電池因此可以經歷真空及/或真空與高溫處理以用於其封裝。為了在封裝之前進行浸漬，可以藉由切割來使各層的邊緣暴露；在浸漬之後，藉由進行電接觸來封閉這些邊緣。根據本發明的方法也非常適合於覆蓋中孔表面。
本發明的方法也非常適合於覆蓋中孔表面。
上述目的中的至少一藉由如下文所述的根據本發明的目的中的至少之一來實現。本發明提出的目的涉及一種電池、其製造方法以及包括該電池的電能消耗裝置，這些目的在所附申請專利範圍中闡述。
首先應當注意，必須相信申請人認識到先前技術的在不可滲透性方面的某些缺點。特別地，申請人觀察到，封裝系統與接觸構件之間的介面形成臨界區域。實質上，該區域形成了對於能夠干擾電極的正確操作的各種成分、特別是水分子而言的較佳通道。然而，在先前技術中，上述介面在不可滲透性方面不令人滿意，因為它不能形成對上述成分的充分阻隔。
相反，根據本發明，不可滲透的覆蓋層的存在克服了先前技術的缺點。更具體地，該覆蓋層限定了對上述有害成分的特別有效的阻隔。此外，該覆蓋層有利地具有相對大的厚度。這樣，可以防止例如由ALD形成的沉積物所經受的機械破裂現象。因此，本發明獲得了一種剛性且不可滲透的封裝體，特別是防止水蒸汽在封裝系統與接觸構件之間的介面處通過。
在特別有利的方式中，根據本發明的電池在其第二電連接層中包括金屬箔。如在本發明的範圍內所理解的，這種金屬箔有利地具有“獨立式(free-standing)”結構。換句話說，它是“非原位”製作的，然後被帶到上述第一層附近。該金屬箔例如可以藉由軋製獲得；在這種情況下，軋製出的箔可以部分或完全地經歷最終的軟退火。
本發明中使用的金屬箔也可以藉由其它方法獲得，特別是藉由電化學沉積或電鍍。在這種情況下，通常可以如上所述“非原位”進行。作為替代方案，也可以“原位”進行，即，直接在上述第一層上進行。
在任何情況下，製成之後，該金屬箔具有受控的厚度。
應當注意，在上文所述的國際專利文獻WO2019/215410中描述的、包含從填充有奈米顆粒的油墨獲得的銅金屬的層決不是在本發明範圍內理解的金屬箔。更具體地，在該先前技術文獻中揭露的層不滿足上述標準中的任何一個。
通常，該金屬箔的厚度包含在5μm與200μm之間。此外，該金屬箔有利地是完全緻密的和導電的。作為非限制性實例，該金屬箔可由以下材料製成：鎳、不銹鋼、銅、鉬、鎢、釩、鉭、鈦、鋁、鉻和包含它們的合金。
這種金屬箔與塗層的結合使用增強了上述技術效果，特別是在不可滲透性方面。在這方面應當注意，這種金屬箔具有比藉由沉積金屬奈米顆粒提供的不可滲透性高得多的不可滲透性。更具體地，藉由燒結獲得的膜包含更多點缺陷，使得它們氣密性較差。
此外，金屬奈米顆粒的表面通常覆蓋有薄的氧化物層，其性質限制了其導電性。相反，金屬箔的使用提高了氣密性和導電性。
此外，金屬箔的使用允許使用寬範圍的材料。這確保了分別與陽極和陰極接觸的化學組合物是電化學穩定的。相反，在先前技術中，用於形成奈米顆粒的可用材料的選擇相對有限。
在所附申請專利範圍中提到的乾燥步驟特別確保金屬箔黏附到至少陽極連接區域及/或至少陰極連接區域，較佳地黏附到至少包括至少陽極連接區域的接觸表面及/或黏附到至少包括至少陰極連接區域的接觸表面。
本發明應用於所謂的單元電化學電池元，即，堆疊體，其依次地包括陽極集流器、陽極層、由電解質材料或用電解質浸漬的隔板構成的層、陰極層和陰極集流器。該集流器在本文中也稱為“集流基底”，即陽極集流基底和陰極集流基底。
本發明進一步應用於包括複數單元電池元的堆疊體的電池。
這裡描述了代表本發明的一關鍵特徵的封裝。
在製作構成電池的層的堆疊體之後，並且在其用於強化堆疊體的機械及/或熱處理步驟（該處理可以是熱壓處理，包括同時施加高壓和高溫）之後，藉由沉積封裝系統來封裝該堆疊體以保護電池單元免受大氣的影響。封裝系統必須是化學穩定的，能夠耐受高溫並且不透大氣，以實現其作為阻隔層的功能。
堆疊體可以用封裝系統覆蓋，該封裝系統包括： -         可選地，緻密且絕緣的第一覆蓋層，其較佳地選自派瑞林、派瑞林F、聚醯亞胺、環氧樹脂、丙烯酸酯、含氟聚合物、矽樹脂、聚醯胺、溶膠-凝膠二氧化矽、有機二氧化矽及/或它們的混合物，並且沉積在陽極箔和陰極箔的堆疊體上；和 -         可選地，第二覆蓋層，其由電絕緣材料構成，並且藉由原子層沉積法沉積在陽極箔和陰極箔的堆疊體上或沉積在該第一覆蓋層上；以及 -         根據一基本特徵，不可滲透的至少第三覆蓋層，較佳地具有小於10-5 g/m2 .d的水蒸汽透過率（WVTR），該第三覆蓋層由陶瓷材料及/或低熔點玻璃製成、較佳地由熔點低於600℃的玻璃製成，並且沉積在陽極箔和陰極箔的堆疊體的外周或第一覆蓋層的外周， 應理解的是，至少一第二覆蓋層和至少一第三覆蓋層的該次序可以重複z次，其中z≥1，並且沉積在至少第三覆蓋層的外周上，且該封裝系統的最後一層是不可滲透的覆蓋層，較佳地具有小於10-5 g/m2 .d的水蒸汽透過率（WVTR），該最後一層由陶瓷材料及/或低熔點玻璃製成。
該次序可以重複z次，其中z≥1。它具有阻隔效果，該效果隨著z值的增加而增加。
水蒸汽透過率可以使用作為美國專利文獻No. 7,624,621的目的的方法測量，該方法也描述於A.Mortier等人在薄固體膜6+550（（2014））85-89上發表的“聚合物基底上的紫外線固化聚矽氮烷氣體阻隔層的結構特性”出版物（publication"Structural properties of ultraviolet cured polysilazane gas barrier layers on polymer substrates" by A. Mortier et al. published in Thin Solid Films 6+550 (2014) 85-89）中。
通常，可選的第一覆蓋層選自由以下各項構成的組：矽樹脂（例如，藉由浸漬或藉由電漿增強化學氣相沉積從六甲基二矽氧烷（HMDSO）沉積）、環氧樹脂、聚醯亞胺、聚醯胺、聚對二甲苯（也稱為聚（對二甲苯），但更熟知為派瑞林）及/或它們的混合物。當沉積第一覆蓋層時，它保護電池的敏感元件免受其環境的影響。該第一覆蓋層的厚度較佳地包含在0.5μm與3μm之間。
當電池的電解質層和電極層具有孔隙時，該第一覆蓋層尤其有用：它用作平面化層，該平面化層也具有阻隔效果。作為實例，該第一層能夠為開在層表面上的微孔隙的表面加襯，以封閉通向微孔隙的通路。
在該第一覆蓋層中，可以使用不同的派瑞林變體。可以使用派瑞林C、派瑞林D、派瑞林N（CAS1633-22-3）、派瑞林F或派瑞林C、D、N及/或F的混合物。派瑞林是一種介電的、透明的、半結晶材料，具有高的熱力學穩定性、優異的耐溶劑性和非常低的滲透性。派瑞林還具有阻隔特性。在本發明的範圍內，派瑞林F是較佳的。
該第一覆蓋層有利地由藉由化學氣相沉積法（CVD）沉積在電池的堆疊體表面上的氣態單體的冷凝物獲得，這產生堆疊體的所有可及表面的共形、薄且均勻的覆蓋。該第一覆蓋層有利地是剛硬的；它不能被認為是可撓性表面。
也是可選的第二覆蓋層由電絕緣材料形成，較佳地由無機材料形成。藉由原子層沉積法（ALD）、PECVD、HDPCVD（高密度電漿化學氣相沉積法）或ICPCVD（電感耦合電漿化學氣相沉積法）來沉積第二覆蓋層，以便獲得先前覆蓋有第一覆蓋層的堆疊體的所有可及表面的共形覆蓋。藉由ALD沉積的層在機械上非常易碎，並且需要剛性支撐表面來實現它們的保護作用。在可撓性表面上沉積易碎層將導致形成龜裂，從而使該保護層失去完整性。此外，藉由ALD沉積的層的生長受基底性質的影響。藉由ALD在具有不同化學性質區域的基底上沉積的層將具有不均質的生長，這可能導致該保護層失去完整性。因此，該可選的第二層（如果存在的話）較佳地靠在該可選的第一層上，這確保了在化學上均質的生長基底。
ALD沉積技術特別適合於以完全不可滲透且共形的方式覆蓋具有高粗糙度的表面。它們允許產生沒有諸如空穴等缺陷的共形層（所謂的“無針孔（pinhole-free）”層），並代表非常好的阻隔層。其WVTR極低。WVTR（水蒸汽透過率）用於評價封裝系統的水蒸汽透過率。WVTR越低，封裝系統越不可滲透。該第二層的厚度有利地根據氣體的期望水平的不可滲透性（即，期望的WVTR）來選擇，並且取決於所使用的沉積技術，特別地選自ALD、PECVD、HDPCVD和ICPCVD。
該第二覆蓋層可以由陶瓷材料、玻璃質材料或玻璃陶瓷材料製成，例如以Al2 O3 或Ta2 O5 型的氧化物、氮化物、磷酸鹽、氮氧化物或矽氧烷的形式。該第二覆蓋層較佳地具有包含在10nm與10μm之間、較佳地在10nm與50nm之間的厚度。
藉由ALD、PECVD、HDPCVD（高密度電漿化學氣相沉積法）或ICPCVD（電感耦合電漿化學氣相沉積法）在第一覆蓋層上沉積的該第二覆蓋層首先使得該結構不可滲透，即，防止水遷移到物體內，其次使得可以保護第一覆蓋層（較佳地由派瑞林F製成）免受大氣、特別是空氣和濕氣的影響，並且免受熱暴露的影響，以便防止其劣化。因此，該第二覆蓋層提高了經過封裝的電池的壽命。
該第二覆蓋層也可以直接沉積在陽極箔和陰極箔的堆疊體上，即在尚未沉積該第一覆蓋層的情況下。
第三覆蓋層必須是不可滲透的，這意味著其較佳地具有小於10-5 g/m2 .d的水蒸汽透過率（WVTR）。該第三覆蓋層由沉積在陽極箔和陰極箔的堆疊體的外周或第一覆蓋層的外周上的陶瓷材料及/或低熔點玻璃（較佳地為熔點低於600℃的玻璃）形成。在該第三層中使用的陶瓷及/或玻璃材料有利地選自： -         低熔點玻璃（通常＞600℃），較佳地為SiO2 -B2 O3 ；Bi2 O3 -B2 O3 、ZnO-Bi2 O3 -B2 O3 、TeO2 -V2 O5 、PbO-SiO2 ， -         氧化物、氮化物、氮氧化物、Six Ny 、SiO2 、SiON、非晶矽或SiC。
這些玻璃可以藉由模制或浸塗來沉積。
陶瓷材料有利地藉由PECVD或較佳地藉由HDPCVD或ICPCVD在低溫下沉積；這些方法允許沉積具有良好不可滲透性的層。
然後，藉由任何合適的方法沿著D'n和Dn切割線切割如此塗覆的堆疊體，以便暴露陽極連接區域和陰極連接區域並且獲得單元電池。
在陰極連接區域或相應的陽極連接區域明顯可見的地方添加接觸構件（電觸點）。這些接觸區域較佳地佈置在電池的堆疊體的相反兩側上，以收集電流（橫向集流器）。接觸構件佈置在至少陰極連接區域上和至少陽極連接區域上，較佳地佈置在經過塗覆和切割的堆疊體的包括至少陰極連接區域的表面上和經過塗覆和切割的堆疊體的包括至少陽極連接區域的表面上。
較佳地，在陰極連接區域和陽極連接區域附近，由層的堆疊體構成接觸構件，該層的堆疊體依次地包括第一電連接層、以及由佈置在第一層上的金屬箔構成的第二層，第一電連接層包括填充有導電顆粒的材料，較佳地為填充有導電顆粒的聚合物樹脂及/或藉由溶膠-凝膠方法獲得的材料，並且更較佳地為石墨填充聚合物樹脂。
第一電連接層允許緊固隨後的第二電連接層，同時在連接處提供“可撓性”，而不會在電路受到熱及/或振動應力時破壞電接觸。
第二電連接層有利地是金屬箔。該第二電連接層用於為電池提供持久的防濕氣保護。通常，對於給定厚度的材料，金屬使得可以製作出高度不可滲透的膜，比陶瓷基的膜更不可滲透，甚至比聚合物基的膜更不可滲透，聚合物基的膜通常不是對水分子通過非常不可滲透的。這藉由降低接觸構件處的WVTR，增加了電池的日曆壽命。
通常，每一第一層藉由黏合劑結合分別緊固到陽極端子或陰極端子。考慮到這一點，可以使用導電黏合劑層。特別地，可以使用特性彼此不同的兩層導電黏合劑。這些層是“連續的”，即，第一層覆蓋端子，而第二層覆蓋該第一層。有利地，這兩種導電黏合劑可以具有不同的物理化學特性，特別是不同的潤濕性。
通常，上文所述的金屬箔藉由黏合劑結合、更準確地是藉由導電黏合劑被緊固到第一層上，導電黏合劑在與電極接觸時必須是電化學穩定的。使用導電黏合劑結合的該金屬箔提高了端子的不可滲透性並降低了其電阻。無論製造這種箔的方法如何，這種技術效果都是值得注意的。
有利地，可以在第二電連接層上沉積包括導電油墨的第三電連接層；其目的在於降低WVTR，從而增加電池的壽命。
接觸構件允許在每一端部處進行在正和負之間交替的電連接。這些接觸構件使得能夠在不同的電池元件之間進行並聯電連接。為此目的，僅陰極連接部在一端突出，而陽極連接部在另一端可用。
現在將描述圖1至圖3以說明本發明，這些附圖示意性地示出了根據本發明的不同實施例封裝的多層電池。它們對應於垂直於層厚度的截面。
使用了正交坐標系XYZ，其中 -         軸線XX是第一水平軸線，即，它被包含在構成堆疊體的不同層的平面中。此外，該軸線XX被稱為橫向的，即，其相對於箔橫向地延伸。特別地，它垂直於接觸構件的平面，這將在下文中描述。 -         軸線YY是第二水平軸線，也被包含在該堆疊體的層的平面中。該軸線YY被稱為矢狀（sagittal）軸線，即，它從箔的後面延伸到前面。特別地，它平行於接觸構件的平面。 -         最後，軸線ZZ垂直地延伸，同時垂直於上述軸線中的每一個。它也被稱為額狀（frontal）軸線。
圖1示出了根據本發明第一實施例的電池I。該電池包括單個單元電池元1。更具體地，單元電池元1由陽極層2、電解質層3和陰極層2'形成。封裝系統4包括彼此上下佈置的三個不同的層：如上文所說明的第一層11，然後是如上文所說明的第二覆蓋層12，最後是如上文所說明的第三覆蓋層13。
在此，該封裝系統覆蓋電池（如果其被表示為長方體）的六個面中的四個。未被封裝系統覆蓋的兩個面（較佳地彼此在橫向上相反）中的每一限定至少一電連接區域；未被封裝系統覆蓋的第一面限定陽極連接區域，以及；未被封裝系統覆蓋的第二面限定陰極連接區域，以便防止任何短路風險。
該電池進一步包括接觸構件，該接觸構件整體上由相應的附圖標記8和8'表示。如上文所述，每一接觸構件包括第一電連接層5或5'和第二電連接層6或6'。
圖2示出了根據本發明第二實施例的電池II。該電池II包括四個單元電池元1a、1b、1c、1d的堆疊體。封裝系統4包括三個不同的層，如參考圖1所說明的。接觸構件8和8'與上文參考圖1所描述的那些類似。
圖3示出了根據本發明第三實施例的電池III。該電池包括如參考圖2所述的四個單元電池元的堆疊體。封裝系統4包括三個連續體，每一連續體由二不同的層構成，即如上文所說明的第二覆蓋層12和如上文所說明的第三覆蓋層13。最後，接觸構件8和8'與上文參考圖1描述的那些類似。
應當注意，圖1至圖3中的電池I、II和III必須符合有關不可滲透性的條件，這是本發明的關鍵標準。為此目的，接觸構件8和8'由滿足該不可滲透性標準的導電材料製成。這種材料例如是導電玻璃，特別是填充有金屬粉末的類型（例如，填充有鉻、鋁、銅以及在電極的工作電位下電化學穩定的其它金屬的顆粒（並且較佳奈米顆粒））。
有利地，如本身已知的，可以同時製作複數單元堆疊體，諸如上文所述的單元堆疊體。這提高了用於製造根據本發明的電池的總體方法的效率。特別地，可以製作具有大尺寸的堆疊體，其由陰極層或箔和相應的陽極層或箔的交替連續體形成。
例如，在申請人提交的法國專利文獻FR3091036中的已知類型的每一陽極箔或陰極箔的物理化學結構不落入本發明的範圍內，並且將僅簡要描述。每一陽極箔或相應的陰極箔包括陽極活性層或相應的陰極活性層。這些活性層中的每一者可以是固體的，即，它們可以具有緻密或多孔的性質。此外，為了防止二相鄰箔之間的電接觸，在這二箔中的至少一個上，與相對的箔接觸地佈置有由電解質或用液體電解質浸漬的隔板構成的層。在描述本發明的附圖中未示出的電解質層或用液體電解質浸漬的隔板構成的層被夾在相反極性的兩個箔之間，即，被夾在陽極箔和陰極箔之間。
這些層是縮進的，以便限定所謂的空區域，該空區域將允許在不同的最終電池之間分隔開。在本發明的範圍內，可以為這些空區域分配不同的形狀。如申請人在法國專利文獻FR3091036中已經提出的，這些空區域可以是H形的。附圖4A示出了陽極箔或層1101和陰極箔或層1102之間的堆疊體1100。如該圖所示，在這些不同的箔中做出切口，以產生該H形的陽極1103和相應陰極1104的空區域。
作為替代方案，這些自由區域也可以是I形的。附圖4B示出了陽極箔或層1201和陰極箔或層1202之間的堆疊體1200。如圖4B所示，在這些不同的箔中做出切口，以產生該I形的陽極1203和相應的陰極1204的空區域。
較佳地，完成不同單元堆疊體的製造之後，給定電池的每一陽極和每一陰極包括相應的主要主體，該主要主體藉由沒有任何電極材料、電解質及/或導電基底的空隙與相應的輔助主體隔開。根據未示出的另外的替代實施例，可以提供空區域，使得其形狀不同於H或I形，諸如為U形。儘管如此，H或I形是較佳的。該空區域可以在製造方法期間用樹脂填充。
圖5和之後的圖示出了另外的有利的替代實施例，其中上述電池進一步包括支撐件。這些圖示意性地示出了堆疊體1、額狀封裝區域40和41以及接觸構件8和8'。大體為平面的上述支撐件50的厚度通常小於300μm，較佳地小於100μm。該支撐件有利地由導電材料製成，通常為金屬材料，特別是鋁、銅或不銹鋼，其可以被金、鎳和錫的薄層塗覆以提高其可焊接性。支撐件的所謂的正面分別被賦予附圖標記51並且面向堆疊體9，並且相反的背面被賦予附圖標記52。
該支撐件是穿孔的，即，它具有界定中心基板55及二相反的橫向帶56和57的空隙53和54。因此，該支撐件的不同區域55、56和57彼此電絕緣。特別地，如將在下文中看到的，橫向帶56和57形成彼此電絕緣的區域，並且這些彼此電絕緣的區域可以連接到屬於電池的接觸構件。在所示的實例中，藉由提供空的空隙53和54實現電絕緣，如將在下文中看到的，該空隙填充有加強材料。作為替代方案，這些空隙可以填充有非導電材料，例如聚合物、陶瓷或玻璃。
在所示的實例中，支撐件和堆疊體藉由層60彼此連接。層60通常藉由非導電黏合劑形成，特別是環氧樹脂或丙烯酸酯型的黏合劑。作為替代方案，支撐件和堆疊體可以藉由焊接（未示出）彼此剛性地固定。該層60的厚度通常包含在5μm與100μm之間，特別地等於約50μm。根據支撐件50的主平面，該層至少部分地覆蓋上述空隙53和54，以便使陽極接觸構件和陰極接觸構件彼此絕緣，如在下文中詳細描述的。此外，導電黏合劑的焊盤30和31允許接觸構件緊固到支撐件5，同時確保電連續性。
根據對應於圖5所示實施例的第一種可能性，形成接觸構件8和8'的材料能夠實現根據上述標準的不可滲透的密封功能。為此目的，該材料通常屬於上文參考前三幅圖的描述而呈現的所列內容。在這種情況下，不需要提供附加的封裝體。更具體地，由於存在不可滲透的接觸構件和封裝體，保護了陽極和陰極的單元堆疊體以防潛在有害氣體的滲透。
根據對應於圖6所示實施例的第二種可能性，形成接觸構件8和8'的材料不是不可滲透的，如在本發明的範圍內所理解的。在這種情況下，電池有利地包括附加的所謂封裝層45，如圖6中的實線所示。該附加層為堆疊體提供了期望的不可滲透性，使得其被“再次封裝”。有利地，該層45的材料被賦予與封裝系統的最後一層相同的限定。結果，該層45有利地具有小於10-5 g/m2 .d的水蒸汽透過率（WVTR），同時由陶瓷材料及/或低熔點玻璃製成。在該實施例中，“不可滲透的覆蓋”層因此由初始封裝系統的最後一層和附加層45形成。
為了保證有關不可滲透性的關鍵標準，該封裝層45首先覆蓋接觸構件8和8'。此外，它延伸到在初始密封層41和支撐件50的相對面之間形成的中間空間中。最後，它還延伸到支撐件中的自由空隙53和54中。在該圖6的底部部分中，為這些特定區域再賦予了三次附圖標記45。結果，對電池的正常功能有害的成分不能接近陽極和陰極的單元堆疊體。換句話說，本發明防止了通向這些有害成分的任何潛在“途徑”。
根據未示出的第三種可能性，首先僅將單元堆疊體放置在支撐件上，在其間夾置有非導電黏合劑層。然後用接觸構件覆蓋該堆疊體的橫向面。考慮到這一點，也可以將已經設定有這些接觸構件但沒有其封裝系統的單元堆疊體放置在其支撐件上。最後，沉積封裝系統，同時小心確保完全不可滲透性，如上文所述。
最後，根據本發明的一有利實施例，電池可進一步配備有加強系統。該加強系統可以首先應用於具有不可滲透的接觸構件的如圖5所示的電池。因此，該加強系統整體上由附圖標記80表示。在這種情況下，加強材料覆蓋電池的頂面以及橫向接觸構件。該加強材料還有利地填充層41和支撐件50之間的中間空間，以及支撐件中的自由空隙53、54。為了示出這種填充，在由加強材料佔據的不同區域中使用了若干次附圖標記80。
以未示出的方式，加強材料也可以應用於具有不可滲透的接觸構件的圖6中的電池。在這種情況下，加強材料在頂部和橫向邊緣處覆蓋附加的封裝系統45。應當注意，該加強材料可以在自由空隙53、54中以及在層41和支撐50之間的中間空間中緊密地結合到封裝材料45。
該加強系統80可以由提供這種機械剛度功能的任何材料製成。考慮到這一點，可以選擇例如樹脂，該樹脂可以由簡單的聚合物或填充有無機填料的聚合物組成。聚合物基體可以來自例如環氧樹脂族、丙烯酸酯族或氟化聚合物族，並且填料可以由顆粒、薄片或玻璃纖維形成。
有利地，該加強系統80可以提供附加的濕氣阻隔功能。考慮到這一點，可以選擇例如低熔點玻璃，從而確保機械強度並提供附加的濕氣阻隔。該玻璃可以例如來自SiO2 -B2 O3 ；Bi2 O3 -B2 O3 、ZnO-Bi2 O3 -B2 O3 、TeO2 -V2 O5 或PbO-SiO2 族。
通常，加強系統80比封裝系統厚得多。參考圖5，用附圖標記E80表示該加強系統的在堆疊體的正面的覆蓋處的最小厚度。有利地，該厚度E80包含在20μm與250μm之間，通常等於約100μm。附加的加強系統的存在帶來了附加的優點。因此，該加強系統提供機械和化學保護功能，任選地與附加的氣體阻隔功能組合。
如上所述，根據本發明的電池在支撐件50上的整合可以藉由將每一單元堆疊體單獨地放置在其支撐件上來實現。雖然如此，有利的是，同時製造複數電池，每一電池整合了這種支撐件。
考慮到這一點，在圖7至圖9中示出了這種同時製造方法。為了實施這種方法，有利地使用支撐框架105，並且該支撐框架105用於形成複數支撐件50。在圖7中放大示出的該框架104具有外周邊界150、以及複數預製件151，每一預製件允許製造一相應的電池。在所示的實例中，可以看到十二個彼此相同的預製件，分成三行和四列。作為替代方案，可以使用具有不同數量的這種預製件的框架。
每一預製件包括用於形成基板55的中心區域155，以及用於分別形成帶56和57的二橫向塊156和157。這些區域和塊藉由用於形成空隙53和54的槽153和154彼此隔開。不同的預製件分別藉由不同的水平桿158和垂直桿159相對於彼此和相對於外周邊緣固定。
在該實施例中，每一預製件151收納已經封裝的電池，因此是根據圖1所示的電池。在製造方法方面，將一劑量的非導電黏合劑106沉積在每一區域155上以形成層6，並且沉積一劑量的導電黏合劑130和131，以形成焊盤30和31。然後將經過封裝的堆疊體放置成與支撐件接觸，以便形成黏合劑層60以及焊盤30和31，從而允許該堆疊體相互緊固到支撐件。
最後，如圖9所示，在已經佈置有複數電池的不同部件的框架150中做出切口。不同的切割線用虛線標記，並且對於電池的縱向尺寸中的切口賦予附圖標記D，而對於電池的橫向尺寸中的切口賦予附圖標記D'。應當注意，在框架的二尺寸中，某些區域R和R'將被丟棄。
根據未示出的替代實施例，根據本發明的電化學裝置可以包括一或複數附加的電子部件。這種部件可以是例如LDO（“低壓差調整器”）類型。通常，可以設想製作具有複雜電子功能的小型電路。考慮到這一點，可以使用RTC（“即時時鐘”）模組或能量採集模組。在該實施例中，一或複數電子部件有利地由與保護單元堆疊體的封裝系統相同的封裝系統覆蓋。
在操作中，以常規方式，將電能儲存在單元堆疊體中。該能量經由接觸構件並經由導電黏合劑焊盤30和31被傳輸到支撐件50的導電區域55和56。由於這些導電區域彼此絕緣，所以不存在短路的風險。然後，將該電能從區域56和57引導到任何適當類型的能量消耗裝置。
在圖10中，該能量消耗裝置被示意性地表示並由附圖標記1000表示。它包括主體1002，支撐件的下表面擱置在該主體上。該主體1002和支撐件50之間的相互緊固藉由任何適當的方式實現。應當注意，在圖10中，裝置1000整合了圖5所示的電池，該電池的接觸構件是不可滲透的。根據未示出的替代實施例，圖6中的電池也可以與能量消耗裝置1000組合。在這種情況下，如上所述，必須確保附加的封裝材料45使得陽極和陰極的單元堆疊體完全地不可滲透。在這方面，請參考上文給出的描述，特別是關於圖6中的附圖標記45的不同位置。
裝置1000進一步包括能量消耗元件1004，以及將支撐件50的區域56、57電連接到該元件1004的連接線1006、1007。裝置1000的控制可以由電池本身的部件及/或由屬於裝置1000的未示出的部件來提供。作為非限制性實例，這種能量消耗裝置可以是放大器類型的電子電路、時鐘類型的電子電路（諸如即時時鐘（RTC）部件）、易失性記憶體類型的電子電路、靜態隨機存取記憶體（SRAM）類型的電子電路、微處理器類型的電子電路、看門狗計時器類型的電子電路、液晶顯示器類型的部件、LED（發光二極體）類型的部件、電壓調整器類型的電子電路（諸如低壓差調整器電路（LDO））或CPU（中央處理單元）類型的電子電路。
現在將參考圖11和圖12描述替代實施例，其中導電支撐件750是多層型的，與前述單層型支撐件50相反。此外，該支撐件750是實心類型的，這與特別是上文的穿孔類型的金屬格柵相反。如圖11所示，支撐件750由例如由聚合物材料製成的層形成。這些層彼此上下佈置地延伸，其主平面基本上平行於形成上述堆疊體1的層的平面。因此，該支撐件的結構類似於印刷電路板（PCB）的結構。
圖11和圖12從頂部到底部示出了將電池堆疊體沉積在其上的層756。主要由諸如環氧樹脂等聚合物材料製成的該層756設定有二插入件757。這些插入件由導電材料製成，特別是由金屬材料製成，並且被設計成與電池的陽極觸點和相應的陰極觸點協作。應當注意，由於層756的環氧樹脂，這些插入件757彼此絕緣。
層756的緊下方是層758，層758也由諸如環氧樹脂等聚合物材料製成。該層758設定有2個由導電材料製成的插入件759，該插入件759與第一插入件757電接觸。與層756一樣，這些插入件759彼此絕緣。
然後存在中間層760，其明顯不同於上文所述的層756和758。更具體地，該層760由導電材料製成，通常類似於形成上述插入件757和759的材料。該層配備有二環形插入件761，插入件761由絕緣材料製成，特別是如上所述的環氧樹脂。這些插入件761在其中空的中心部分中收納由導電材料製成的圓盤762，圓盤762被放置成與相鄰的導電插入件759接觸。應當注意，這些導電圓盤762經由環761彼此絕緣。
最後，存在圖11和圖12中的底層764和766，其分別與上文描述的層758和756相同。層764配備有與圓盤762接觸的2個插入件765，而底層766設定有與前述插入件765接觸的2個插入件767。不同的導電插入件757、759、762、765和767限定由附圖標記753、754表示的導電路徑，這些導電路徑將支撐件705的相反兩端面電連接。這些路徑藉由層756、758、764和766或藉由圓盤761彼此絕緣。
在該實施例中，加強系統可以不同於第一實施例的加強系統80。特別地，可以藉由層壓步驟沉積保護膜780。這種具有阻隔特性的膜例如由引入無機多層的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）製成；作為這種可適用於本申請的產品可以從3M公司購得reference Ultra Barrier Film 510（基準超屏阻隔膜510）或Ultra Barrier Solar Films 510-F（超阻隔太陽膜510-F）。然而，這種使用藉由軋製獲得的膜的加強系統可以用於除了圖11所示的應用之外的其它應用。
圖11進一步示出了在能量消耗裝置1000上整合支撐件705、堆疊體702、導電焊盤730和740、封裝體707和膜708。與第一實施例一樣，在堆疊體702處產生的能量經由接觸構件730和740被傳輸到上部插入件757。然後，該能量沿著上文所述的連接路徑753、754被傳輸到能量消耗裝置1000。
多層支撐件在最一般性結構中可以僅由彼此上下佈置的二單獨的層形成。這些層限定了類似於上文所述的導電路徑753、754的導電路徑。參考圖11所示的該特定實施例具有特定的優點。更具體地，諸如由附圖標記750表示的多層支撐件具有非常小的厚度，有利地小於100μm。考慮到支撐件在可撓性電子電路上的整合，該支撐件進一步受益於特別令人滿意的彎曲強度。
本發明並不限於所描述和說明的實例。
根據未示出的第一替代實施例，每一集流基底可以是穿孔的，即，其可以具有至少一貫通開口。有利地，每一穿孔（或開口）的橫向尺寸包含在0.02mm與1mm之間。此外，每一穿孔的基底的孔隙率包含在10%與30%之間。這意味著，對於該基底的給定表面積，該表面積的10%至30%被穿孔佔據。
這些穿孔或開口的技術目的如下：沉積在基底的兩個面中的一個上的第一層將在開口內部結合到沉積在基底的兩個面中的另一個上的第一層。這提高了沉積物、特別是層與基底接觸的附著部的質量。更具體地，在乾燥和燒結操作期間，上述層經歷輕微的收縮，即其縱向和橫向尺寸輕微減小，而基底的尺寸基本上不變。這傾向於在基底與每層之間的介面處產生剪切應力，從而降低附著部的質量；該應力隨著層的厚度增加而增加。
在這些條件下，提供穿孔的基底顯著地提高了這種附著部的質量。實質上，位於該基底的相反兩面上的層傾向於在不同的穿孔內部彼此焊接。這允許層的沉積厚度增加，即使它們在退火之後不再含有有機黏結劑。該替代實施例還允許增加電池功率。它特別適合與厚中孔類型的超高功率電極一起使用。
根據本發明的方法特別適於製造固態電池，即，電極和電解質是固體並且不包括液相的電池，甚至是浸漬在固相中的電池。
根據本發明的方法特別適於製造被認為是准固態的電池，該准固態電池包括用電解質浸漬的至少一隔板。
該隔板較佳為多孔無機層，其具有： -         孔隙率，較佳中孔的，大於30%，較佳地包含在35%與50%之間，並且更較佳地在40%與50%之間， -         具有小於50nm的平均直徑D50 的孔。
通常理解為將隔板夾在電極之間。在本範例性實施例中，隔板是沉積在電極中的至少一個上並燒結以產生電池的固體元件的陶瓷或玻璃陶瓷篩檢程式。液體在該隔板內是奈米受限的事實賦予最終的電池准固態特性。
隔板的厚度有利地小於10μm，較佳地包含在3μm與16μm之間，更佳地在3μm與6μm之間，甚至更佳地在2.5μm與4.5μm之間，以便減小電池的最終厚度而不削弱其特性。隔板的孔用電解質浸漬，較佳用攜帶鋰離子的相浸漬，諸如液體電解質或含有鋰鹽的離子液體。在孔隙中、特別是在中孔隙中的“奈米受限的”或“奈米截留的”液體不能再逸出。它受本文稱為“中孔結構中的吸收”（其似乎沒有在鋰離子電池的背景下的文獻中被描述過）的現象的束縛，並且即使當電池元置於真空中時，它也不再逸出。因此，這種電池被認為是准固態電池。
根據本發明的方法和封裝系統可以特別地應用於任何類型的薄膜電池，特別是任何類型的鋰離子電池。
這些鋰離子電池可以是固態的多層鋰離子電池、准固態的多層鋰離子電池，並且特別可以是固態的多層鋰離子微電池。更一般地，這些鋰離子電池可以特別地使用微電池範圍內的陽極層、電解質層和陰極層，諸如國際專利文獻WO2013/064777中描述的那些，即由該文獻的請求項13中描述的材料中的一種或多種製成的陽極層、由該文獻的請求項14中描述的材料中的一種或多種製成的陰極層、以及由該文獻的請求項15中描述的材料中的一種或多種製成的電解質層。
根據本發明的電池可以是鋰離子微電池、鋰離子小型電池或高功率鋰離子電池。特別地，其可被設計和定尺寸成具有小於或等於約1mAh的容量（通常稱為“微電池”），具有大於約1mAh直至約1Ah的功率（通常稱為“小型電池”），或具有大於約1Ah的容量（通常稱為“高功率電池”）。通常，微電池被設計成與用於製造微電子裝置的方法相容。
這三個功率範圍中的每一者的電池可以被製成為： -         具有“固態”類型的層，即，沒有用液相或糊相浸漬（該液相或糊相可以是鋰離子導電媒介，能夠充當電解質）， -         或具有中孔“固態”類型的層，其用液相或糊相浸漬，該液相或糊相通常是鋰離子導電媒介，且自發地穿透該層並且不再從該層中出現，使得該層可以被認為是准固態的， -         或具有浸漬的多孔層（即，具有開孔網路的層，該開孔網路可以用液體或糊相浸漬，這賦予這些層濕特性）。
1:單元電池元、堆疊體 1a、1b、1c、1d:單元電池元 2:陽極層 2':陰極層 3:電解質層 4:封裝系統 5、5':第一電連接層 6、6':第二電連接層 8、8':接觸構件 11:第一覆蓋層 12:第二覆蓋層 13:第三覆蓋層 30、31:焊盤 40:額狀封裝區域 41:額狀封裝區域、初始密封層 45:封裝層、封裝系統、封裝材料 50:支撐件 53、54:空隙 55:中心基板、導電區域 56:橫向帶、導電區域 57:橫向帶 60:層、黏合劑層 80:加強系統 105:支撐框架 151:預製件 153、154:槽 155:中心區域 156、157:橫向塊 158:水平桿 159:垂直桿 705:支撐件 753、754:導電路徑 756、758:層 757、759、761、765、767:插入件 760:中間層 761:插入件、圓盤 762:圓盤、插入件 764、766:底層 1000:能量消耗裝置 1002:主體 1004:能量消耗元件 1006、1007:連接線 1100、1200:堆疊體 1101、1201:陽極箔或層 1102、1202:陰極箔或層 1103、1203:陽極 1104、1204:陰極 D、D':切口 I、II、III:電池 R、R':區域 X、Y、Z:軸線
附圖示意性地示出根據本發明的不同實施例封裝的多層電池。它們對應於垂直於層厚度的截面。 圖1示出了包括單個單元電池的電池；封裝系統包括三個不同的層。 圖2示出了包括四個單元電池的堆疊體的電池；封裝系統包括三個不同的層。 圖3示出了包括四個單元電池的堆疊體的電池；封裝系統包括三個連續體，每一連續體由二不同層構成。 圖4A和圖4B是示出在用於製造根據本發明的電池的方法的二替代實施例中所包括的交替有陽極箔和陰極箔的堆疊體的透視圖。 圖5是示出圖1中的電池的縱向剖視圖，該電池進一步包括導電支撐件。 圖6是示出圖5所示實施例的替代實施例的縱向剖視圖。 圖7是示出允許同時製作複數根據圖5或圖6的電池的框架的俯視圖。 圖8是與圖5類似的正視圖，示出了制作圖5所示的電池的步驟。 圖9是示出在圖7中的框架中做出切口以便獲得複數電池的俯視圖。 圖10是示出將圖5中的電池整合到能量消耗裝置中的正視圖。 圖11是與圖10類似的正視圖，示出了圖10所示的實施例的替代實施例，特別是關於導電支撐件的結構。 圖12是圖11中的導電支撐件的不同部件的透視分解圖。
1:單元電池元、堆疊體
2:陽極層
2':陰極層
3:電解質層
4:封裝系統
5、5':第一電連接層
6、6':第二電連接層
8:接觸構件
11:第一覆蓋層
12:第二覆蓋層
13:第三覆蓋層
I:電池
X、Y、Z:軸線

Claims (27)

  1. 一種電池，包括： -         至少一單元電池元，該單元電池元依次地包括一陽極集流基底、一陽極層、由一電解質材料或用一電解質浸漬的隔板構成的層、一陰極層、以及一陰極集流基底， 記住在該電池包括複數單元電池元的情況下，一第二單元電池元以這些層指示的順序放置在一第一單元電池元的頂部，以此類推， -         一封裝系統，其覆蓋該單元電池元的外周的至少一部分，或者在存在複數單元電池元的情況下覆蓋所有該單元電池元的外周的至少一部分，該封裝系統包括： -         可選的，一第一覆蓋層，其較佳地選自派瑞林、派瑞林F、聚醯亞胺、環氧樹脂、矽樹脂、聚醯胺、溶膠-凝膠二氧化矽、有機二氧化矽及/或它們的混合物，並且沉積在該電池上， -         可選的，一第二覆蓋層，其由一電絕緣材料組成，並且藉由一原子層沉積而沉積在該電池上或該第一覆蓋層上， -         至少一陽極接觸構件，其用於在至少一單元電池元與一外部導電元件之間進行電接觸，該電池包括限定至少一陽極連接區域的一第一接觸表面， -         和至少一陰極接觸構件，其用於與一外部導電元件進行電接觸，該電池包括限定至少一陰極連接區域的一第二接觸表面， 該電池的特徵在於，該封裝系統進一步包括： -        不可滲透的至少一第三覆蓋層，其具有小於10-5 g/m2 .d的水蒸汽透過率（WVTR），該第三覆蓋層由一陶瓷材料及/或一低熔點玻璃製成、較佳地由一熔點低於600℃的玻璃製成，該第三覆蓋層沉積在該電池的外周處或該第一覆蓋層的外周處， 理解為當存在該第二覆蓋層時，該第二覆蓋層和該第三覆蓋層的連續體可以重複z次，其中z≥1，並且該連續體沉積在至少該第三覆蓋層的外周處，並且理解為該封裝系統的最後一層是水蒸汽透過率（WVTR）小於10-5 g/m2 .d且由一陶瓷材料及/或一低熔點玻璃製成的不可滲透的該第三覆蓋層。
  2. 如請求項1所述的電池，其中，水蒸汽透過率（WVTR）較佳地小於10-5 g/m2 .d的不可滲透的該第三覆蓋層的厚度包含在1μm與50μm之間，特別地在3μm與20μm之間。
  3. 如請求項1或請求項2所述的電池，其中，該陽極接觸構件和該陰極接觸構件中的每一者包括： -         一第一電連接層，其佈置在至少該陽極連接區域和至少該陰極連接區域上，該第一電連接層包括填充有導電顆粒的材料，較佳地為一填充有導電顆粒的聚合物樹脂及/或藉由溶膠-凝膠法獲得的材料，更較佳地為一填充有石墨的聚合物樹脂， -         一第二電連接層，其包括佈置在由填充有導電顆粒的材料製成的該第一電連接層上的一金屬箔。
  4. 如請求項3所述的電池，其中，該金屬箔是獨立式的，該金屬箔有利地施加到該第一電連接層。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的電池，其中，藉由軋製或電鍍來製作該金屬箔。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的電池，其中，該金屬箔的厚度包含在5μm與200μm之間，該金屬箔特別地由以下材料中的一種製成：鎳、不銹鋼、銅、鉬、鎢、釩、鉭、鈦、鋁、鉻和包含它們的合金。
  7. 如請求項1至請求項6中任一項所述的電池，其中，該陽極接觸構件和該陰極接觸構件中的每一者包括一第三層，該第三層包括佈置在該第二電連接層上的導電油墨。
  8. 如請求項1至請求項7中任一項所述的電池，進一步包括： -         一電連接支撐件，其至少部分地由導電材料製成，該電連接支撐件設定在一單元電池元的端面附近， -         一電絕緣裝置，其使得該電連接支撐件的二遠離的區域能夠彼此絕緣，這二遠離的區域形成相應的電連接路徑， -         該陽極接觸構件使得每一單元電池元的一第一橫向面能夠電連接到一第一電連接路徑，而該陰極接觸構件使得每一單元電池元的一第二橫向面能夠電連接到一第二電連接路徑。
  9. 如請求項8所述的電池，其中，該電連接支撐件是單層型的，特別是一金屬柵格或一矽中間層。
  10. 如請求項8所述的電池，其中，該電連接支撐件包括彼此上下佈置的複數層，該電連接支撐件特別是一印刷電路板型的。
  11. 如請求項1至請求項10中任一項所述的電池，其中，該電池是一鋰離子電池。
  12. 如請求項1至請求項11中任一項所述的電池，其中，該電池是一固態鋰離子電池。
  13. 如請求項1至請求項12中任一項所述的電池，其中，該電池被設計成並且定尺寸成具有小於或等於1mAh的容量。
  14. 如請求項1至請求項13中任一項所述的電池，其中，該電池被設計成並且定尺寸成具有大於1mA h的容量。
  15. 一種如請求項1至請求項14中任一項所述的電池的製造方法，該製造方法包括： a） 供應至少一陽極集流基底箔，其塗覆有一陽極層並且可選地塗覆有由一電解質材料或用一電解質浸漬的隔板構成的層，並在下文中稱為陽極箔， b）               供應至少一陰極集流基底箔，其塗覆有一陰極層並且可選地塗覆有由一電解質材料或用一電解質浸漬的隔板構成的層，並在下文中稱為陰極箔， c） 製作一堆疊體，該堆疊體使至少一陽極箔和至少一陰極箔交替，以依次地獲得至少一陽極集流基底、至少一陽極層、至少一由電解質材料或用一電解質浸漬的隔板構成的層、至少一陰極層、以及至少一陰極集流基底， d）               熱處理及/或機械壓縮在步驟c）中獲得的一交替箔的該堆疊體，以便形成強化堆疊體， e） 藉由沉積如下層來執行將該強化堆疊體封裝的步驟： -         可選的，至少一第一覆蓋層，其較佳地選自派瑞林、派瑞林F、聚醯亞胺、環氧樹脂、矽樹脂、聚醯胺、溶膠-凝膠二氧化矽、有機二氧化矽及/或它們的混合物，並且沉積在該電池上， -         可選的，一第二覆蓋層，其由一電絕緣材料組成，並且藉由一原子層沉積而沉積在該電池上或該第一覆蓋層上，以及 -         不可滲透的至少一第三覆蓋層，其具有小於10-5 g/m2 .d的水蒸汽透過率（WVTR），該第三覆蓋層由一陶瓷材料及/或一低熔點玻璃製成、較佳地由熔點低於600℃的玻璃製成，並且該第三不可滲透的覆蓋層沉積在該電池的外周處或該第一覆蓋層的外周處， 理解為至少一第二覆蓋層和至少一第三覆蓋層的該次序可以重複z次，其中z≥1，並且該次序的至少一第二覆蓋層和至少一第三覆蓋層沉積在至少該第三覆蓋層的外周處，並且，該封裝系統的最後一層是水蒸汽透過率（WVTR）小於10-5 g/m2 .d且由一陶瓷材料及/或一低熔點玻璃製成的不可滲透的該第三覆蓋層， f）  做出二切口，以形成使至少該陽極連接區域和該陰極連接區域暴露的經過切割的堆疊體， g）該陽極接觸構件和該陰極接觸構件的製作。
  16. 如請求項15所述的方法，其中，該陽極接觸構件和該陰極接觸構件的製作包括： -         在至少該陽極連接區域和至少該陰極連接區域上、較佳地至少在包括至少該陽極連接區域的該接觸表面上、以及至少在包括至少該陰極連接區域的該接觸表面上，沉積由填充有導電顆粒的材料製成的一第一電連接層，該第一電連接層較佳地由一填充有導電顆粒的聚合物樹脂及/或藉由溶膠-凝膠法獲得的材料製成， -         可選的，當該第一電連接層由一填充有導電顆粒的聚合物樹脂及/或藉由溶膠-凝膠法獲得的材料製成時，在乾燥步驟之後進行使該聚合物樹脂及/或藉由溶膠-凝膠法獲得的該材料聚合的步驟， -         在該第一電連接層上沉積佈置在該第一電連接層上的一第二電連接層，該第二電連接層較佳地是一金屬箔或一金屬油墨，要記住，在後一種情況下，該乾燥步驟可以作為替代方案在沉積該第二電連接層之後執行。
  17. 如請求項15或請求項16所述的方法，其中，藉由軋製形成該金屬箔，然後將由此形成的該金屬箔施加到該第一電連接層上。
  18. 如請求項15或請求項16所述的方法，其中，藉由相對於該第一金屬連接層非原位或原位地電鍍而直接形成該金屬箔。
  19. 如請求項15至請求項18中任一項所述的方法，其中，該方法包括步驟h）：在步驟g）之後，至少在該電池的塗覆有該第一電連接層和該第二電連接層的該陽極連接區域和該陰極連接區域上沉積導電油墨。
  20. 如請求項15至請求項19中任一項所述的方法，其中，該低熔點玻璃選自SiO2 -B2 O3 ；Bi2 O3 -B2 O3 、ZnO-Bi2 O3 -B2 O3 、TeO2 -V2 O5 和PbO-SiO2 。
  21. 如請求項15至請求項20中任一項所述的方法，其中，該第二覆蓋層是藉由PECVD、較佳地藉由HDPCVD或ICP CVD在低溫下沉積的。
  22. 如請求項15至請求項21中任一項所述的方法，其中，該第二覆蓋層包括氧化物及/或氮化物及/或Ta2 O5 及/或氮氧化物及/或Six Ny 及/或SiO2 及/或SiON及/或非晶矽及/或SiC。
  23. 如請求項15至請求項22中任一項所述的方法，用於製造如請求項8至請求項14中任一項所述的電池，其中，在將該電連接支撐件放置在該單元堆疊體的一第一端面附近之後，塗覆一不可滲透的密封裝置。
  24. 如請求項15至請求項22中任一項所述的方法，用於製造如請求項8至請求項14中任一項所述的電池，其中，在將該電連接支撐件放置在該單元堆疊體的一第一端面附近之前，塗覆一不可滲透的密封裝置的至少一部分。
  25. 如請求項24所述的方法，其中，在將該電連接支撐件放置在該單元堆疊體的一第一端面附近之前，塗覆一不可滲透的密封裝置的至少一第一層，然後在已將該電連接支撐件放置在該第一端面附近之後，塗覆一不可滲透的密封裝置的至少一第二層。
  26. 如請求項15至請求項25中任一項所述的方法，進一步包括： -         供應用於形成複數電連接支撐件的框架， -         將該框架放置在複數單元堆疊體的一第一端面附近，這些堆疊體佈置成複數行及/或複數列， -         在這些堆疊體的縱向及/或橫向上做出至少一切口，特別是複數切口，以形成複數電化學裝置。
  27. 一種電能消耗裝置，包括主體和如請求項1至請求項14中任一項所述的電池，該電池能夠向該電能消耗裝置供應電能，並且該電池的該電連接支撐件被緊固到該主體上。
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