TWI485905B - 薄膜電池結構及其製作方法 - Google Patents

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TWI485905B TW103124744A TW103124744A TWI485905B TW I485905 B TWI485905 B TW I485905B TW 103124744 A TW103124744 A TW 103124744A TW 103124744 A TW103124744 A TW 103124744A TW I485905 B TWI485905 B TW I485905B
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Chi Hung Su
Der Jun Jan
Yuh Jenq Yu
Yuan Ruei Jheng
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Description

薄膜電池結構及其製作方法
本發明為一種電池結構及其製作方法，尤其是指一種薄膜電池結構及其製作方法。
隨著3C電子的輕薄短小化，攜帶式能源的需求與日俱增，習知之膠態或固態電解質薄膜電池，例如鋰離子電池，其缺點為在較高電流密度下，因能量密度偏低而無法提升其電容量，且在高電流密度下的充放電也不穩定。
請參考美國專利US7540886 B2，專利名稱為“Method of manufacturing lithium battery”，其係提供一種製作全固態鋰電池的方法，該方法製作之鋰電池為層狀結構鋰電池，因為固態活性物質與固態電解質的接觸面積不足，因此鋰鈷氧(LiCoO2 )全固態薄膜電池超過400nm的膜厚於較高電流密度下的充放電過程中無法被充分利用。
請參考中華民國專利TW200919802，專利名稱為“固態電池及製造該固態電池之方法”，其係提供一種製作固態電池的方法，然而其為層狀堆疊之固態電池，無法在較高電流密度下有效提高單位面積電池的電容量。
請參考歐盟專利EP1928051，專利名稱為“THIN FILM LITHIUM BATTERY”，其係提供一種圖案化電極材料，其為一種差排之層狀結構固態電池，目的是為了避免針孔(pinhole)效應產生，進而使鋰離子薄膜電池發生短路，故無法在較高電流密度下有效提高單位面積電池的電容量。
請參考日本專利JP2013080669，專利名稱為“LITHIUM-ION BATTERY”，其係提供矽薄膜450nm作為陽極，雖然具有較大的電容量，但也是一種層狀結構固態電池，依舊無法在較高電流密度下有效提高單位面積電池的電容量。
鑒於上述之發明背景中，本發明提供了一種薄膜電池結構及其製作方法，其係在較高電流密度下充放電具有高電容量、高循環壽命與增加具活性材料之電極的利用率，進而降低單位電容量的製作成本。
本發明提出一種薄膜電池結構及其製作方法，其係於較高電流密度下充放電具有高電容量、高循環壽命與增加具活性材料之電極的利用率，進而降低單位電容量的製作成本。
在一實施例中，本發明提出一種薄膜電池結構，其係包括一基板、一第一集電層、一第一電極層陣列、一電解質層、一第二電極層以及一第二集電層。第一集電層設置於基板上且具有至少一第一集電凸塊。第一電極層陣列具有至少一第一電極層，其中每一第一電極層設置於第一集電層上，且至少一第一集電凸塊嵌設於每一第一電極層內。每一第一電極層嵌設於電解質層內。第二電極層設置於電解質層上。第二集電層設置於第二電極層上。
在另一實施例中，本發明提出一種薄膜電池結構的製作方法，的製作方法，其步驟包括：提供一基板；形成一第一集電層於該基板上，且該第一集電層具有至少一第一集電凸塊；形成至少一第一電極層陣列，其中每一第一電極層設置於該第一集電層上，且至少一第一集電凸塊嵌設於每一第一電極層內；形成一電解質層於該第一集電層與每一第一電極層上；形成一第二電極層於該電解質層上；形成一第二集電層於該第二電極層上。
10、20、30‧‧‧薄膜電池結構
100‧‧‧基板
110‧‧‧第一集電層
112‧‧‧第一集電凸塊
120‧‧‧第一電極層陣列
122‧‧‧第一電極層
130‧‧‧電解質層
132‧‧‧電解質凸塊
140‧‧‧第二電極層
150‧‧‧第二集電層
152‧‧‧第二集電凸塊
160‧‧‧第三電極層
170‧‧‧第四電極層
180‧‧‧第五電極層
190‧‧‧第六電極層
步驟S602-步驟S612
圖1為本發明第一實施例之薄膜電池結構示意圖。
圖2為本發明第二實施例之薄膜電池結構示意圖。
圖3為本發明第三實施例之薄膜電池結構示意圖。
圖4為本發明第四實施例之薄膜電池結構示意圖。
圖5為本發明第一實施例之薄膜電池結構製作方法流程圖。
圖6A至圖6F為本發明第一實施例之薄膜電池結構製作示意圖。
圖1為本發明第一實施例之薄膜電池結構示意圖。薄膜電池結構10，其包括一基板100、一第一集電層110、一第一電極層陣列120、一電解質層130、一第二電極層140以及一第二集電層150。第一集電層110設置於基板100上且具有至少一第一集電凸塊112，在一實施例中，第一集電層110與第一集電凸塊112可為兩種不同的材料，但不以此為限。第一電極層陣列120具有至少一第一電極層122，其中每一第一電極層122設置於第一集電層110上，且至少一第一集電凸塊112嵌設於每一第一電極層122內，其中，第一電極層122與第一集電凸塊112可為相同的材料，但不以此為限。每一第一電極層122嵌設於電解質層130內，在本實施例中，電解質層130更設置於第一集電層110上，但不以此為限。第二電極層140設置於電解質層130上。第二集電層150設置於第二電極層140上。
圖2為本發明第二實施例之薄膜電池結構示意圖，第二集電層150更具有至少一第二集電凸塊152，且至少一第二集電凸塊152嵌設於第二電極層140內，在一實施例中，第二集電層150與第二集電凸塊152可為兩種不同的材料，第二集電層150與第二集電凸塊152可為相同的材料，但不以此為限。
在一實施例中，基板100可為一絕緣基板、一導電基板、一 半導體基板或一軟性基板。而第一電極層120可為一矩形體電極層、一梯型體電極層、一圓柱體電極層、一環型體電極層、一指狀體電極層或任意形狀電極層，在本實施例中，第一電極層120為一矩形體電極層，但不以此為限。
在另一實施例中，電解質層130更具有至少一電解質凸塊132。電解質凸塊132可為一矩形體電解質凸塊、一梯型體電解質凸塊、一圓柱體電解質凸塊、一中空柱形體凸塊、一環型體電解質凸塊、一指狀體電解質凸塊或任意形狀電解質凸塊。電解質層130亦可為一膠態電解質或一固態電解質。第一電極層122或第二電極層140可為LiMn2 O4 、LiCoO2 、LiFePO4 、LiNiO2 、C、Si、SnO2 、TiO2 、V2 O5 、Li或其組合之合金或化合物，而當第一電極層120為一陰極電極層時，則第二電極層140為一陽極電極層，反之，當第一電極層120為一陽極電極層，則第二電極層140為一陰極電極層。在本實施例中，電解質層130係為固態電解質，例如固態鋰離子電解質，且第一電極層120係為陰極電極層，而第二電極層140係為陽極電極層，但不以此為限。
在此要特別說明，第一集電凸塊與第二集電凸塊之目的係為幫助增加第一電極層、第二電極層分別與第一集電層、第二集電層之間的表面附著力，以及提升第一電極層與第二電極層收集電子流與電洞流的能力。而設計具有突起結構之各種形狀電極層或電解質層，將增加電解質層與第一電極層及第二電極層的接觸面積，使離子傳導變成多方向傳導而提升電解質層間的傳導效率，可於較高電流密度下充放電有效提高薄膜電池結構之電容量，並增加其能量密度。
圖3為本發明第三實施例之薄膜電池結構示意圖。薄膜電池結構20基本上類似於本發明第一實施例之薄膜電池結構10。其更具有一第三電極層160與一第四電極層170，第三電極層160設置於第一 集電層110上，第四電極層170設置於第三電極層160上，且第一電極層122、第三電極層160與第四電極層170嵌設於電解質層130內，形成多層突起結構，但不以此為限。
圖4為本發明第四實施例之薄膜電池結構示意圖。薄膜電池結構30基本上類似於本發明第一實施例之薄膜電池結構10。其中第一電極層具有一第五電極層180與一第六電極層190，第五電極層180設置於第一集電層110上，電解質層130與第六電極層190設置於第五電極層180上，且至少一第一集電凸塊112嵌設於第五電極層180與第六電極層190內，但不以此為限。
圖5為本發明第一實施例之薄膜電池結構製作方法流程圖，圖6A至圖6F為本發明第一實施例之薄膜電池結構製作示意圖。其製作方法之步驟包括：
步驟S602，如圖6A所示，提供一基板100。在一實施例中，基板100可為一絕緣基板、一導電基板、一半導體基板或一軟性基板，但不以此為限。
步驟S604，如圖6B所示，形成一第一集電層110於基板100上，且第一集電層110具有至少一第一集電凸塊112。在一實施例中，第一集電層110可為任何導電金屬，但不以此為限
步驟S606，如圖6C所示，形成至少一第一電極層陣列120，其中每一第一電極層122設置於第一集電層110上，且至少一第一集電凸塊112嵌設於每一第一電極層110內。在一實施例中，第一電極層120可為一矩形體電極層、一梯型體電極層、一圓柱體電極層、一中空柱形體電極層、一環型體電極層、一指狀體電極層或任意形狀電極層，且第一電極層122可為LiMn2 O4 、LiCoO2 、LiFePO4 、LiNiO2 、C、Si、SnO2 、TiO2 、V2 O5 、Li或其組合之合金或化合物，但不以此為限。此外，形成第一電極層之方 法可使用遮罩製程、蝕刻製程、網印製程、奈米壓印製程、光阻製程或雷射切割製程，並可利用真空熱蒸鍍、射頻濺射、射頻磁控濺射、高頻濺射、高頻磁控濺射、化學氣相沉積、靜電噴霧沉積或雷射脈衝沉積來形成。在本實施例中，第一電極層120為一矩形體電極層，並使用遮罩製程來形成第一電極層，但不以此為限。
步驟S608，如圖6D所示，形成一電解質層130於第一集電層110與每一第一電極層122上。在一實施例中，電解質層130更具有至少一電解質凸塊132。電解質凸塊132可為一矩形體電解質凸塊、一梯型體電解質凸塊、一圓柱體電解質凸塊、一環型體電解質凸塊、一指狀體電解質凸塊或任意形狀電解質凸塊。電解質層130亦可為一膠態電解質或一固態電解質，在本實施例中，電解質層130更具有至少一矩形體電解質凸塊，且電解質層130係為固態電解質，例如固態鋰離子電解質，但不以此為限。
步驟S610，如圖6E所示，形成一第二電極層140於電解質層130上。其中，第二電極層140可為LiMn2 O4 、LiCoO2 、LiFePO4 、LiNiO2 、C、Si、SnO2 、TiO2 、V2 O5 、Li或其組合之合金或化合物，但不以此為限。當第一電極層120為一陰極電極層時，則第二電極層140為一陽極電極層，反之，當第一電極層120為一陽極電極層，則第二電極層140為一陰極電極層，但不以此為限。
步驟S612，如圖6F所示，形成一第二集電層150於第二電極層140上。
在此要特別說明，本發明第一實施例至第四實施例之製作方法皆類似於本發明第一實施例之製作方法，於此不再贅述。
綜上所述，本發明之薄膜電池結構及其製作方法係分別設計突起結構之集電凸塊、電極層與電解質層來取代習知之層狀結構固態電池， 本發明第一集電凸塊與第二集電凸塊之目的係為幫助增加第一電極層、第二電極層分別與第一集電層、第二集電層之間的表面附著力，以及提升第一電極層與第二電極層收集電子流與電洞流的能力。而設計具有突起結構之各種形狀電極層或電解質層，將增加電解質層與第一電極層及第二電極層的接觸面積，使離子傳導變成多方向傳導而提升電解質層間的傳導效率，在高電流密度下充放電，具有提高薄膜電池結構之電容量、具有高循環壽命與增加具活性材料之電極的利用率，進而降低單位電容量的製作成本。
惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧薄膜電池結構
100‧‧‧基板
110‧‧‧第一集電層
112‧‧‧第一集電凸塊
120‧‧‧第一電極層陣列
122‧‧‧第一電極層
130‧‧‧電解質層
132‧‧‧電解質凸塊
140‧‧‧第二電極層
150‧‧‧第二集電層

Claims (10)

  1. 一種薄膜電池結構，其包括：一基板；一第一集電層，其設置於該基板上且具有至少一第一集電凸塊；一第一電極層陣列，其具有至少一第一電極層，其中每一第一電極層設置於該第一集電層上，且至少一第一集電凸塊嵌設於每一第一電極層內；一電解質層，其中每一第一電極層嵌設於該電解質層內；一第二電極層，其設置於該電解質層上；以及一第二集電層，其設置於該第二電極層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電池結構，其中該電解質層更設置於該第一集電層上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之薄膜電池結構，其中該第二集電層更具有至少一第二集電凸塊，且至少一第二集電凸塊嵌設於該第二電極層內。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之薄膜電池結構，其中該第一電極層係為一矩形體電極層、一梯型體電極層、一圓柱體電極層、一環型體電極層、一指狀體電極層或任意形狀電極層。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之薄膜電池結構，其中該電解質層更具有至少一電解質凸塊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜電池結構，其中該電解質凸塊係為一矩形體電解質凸塊、一梯型體電解質凸塊、一圓柱體電解質凸塊、一中空柱形體凸塊、一環型體電解質凸塊、一指狀體電解質凸塊或任意形狀電解質凸塊。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之薄膜電池結構，其更具有一第三電 極層與一第四電極層，該第三電極層設置於該第一集電層上，該第四電極層設置於該第三電極層上，且該第一電極層、該第三電極層與該第四電極層嵌設於該電解質層內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電池結構，其中該第一電極層具有一第五電極層與一第六電極層，該第五電極層設置於該第一集電層上，該電解質層與該第六電極層設置於該第五電極層上，且至少一第一集電凸塊嵌設於該第五電極層與該第六電極層內。
  9. 一種薄膜電池結構的製作方法，其步驟包括：提供一基板；形成一第一集電層於該基板上，且該第一集電層具有至少一第一集電凸塊；形成至少一第一電極層陣列，其中每一第一電極層設置於該第一集電層上，且至少一第一集電凸塊嵌設於每一第一電極層內；形成一電解質層於該第一集電層與每一第一電極層上；形成一第二電極層於該電解質層上；以及形成一第二集電層於該第二電極層上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之薄膜電池結構的製作方法，其中該第二集電層更具有至少一第二集電凸塊，且至少一第二集電凸塊嵌設於該第二電極層內。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI611624B (zh) * 2016-10-13 2018-01-11 輝能科技股份有限公司 電池結構
TWI612710B (zh) * 2016-10-13 2018-01-21 輝能科技股份有限公司 電池結構
TWI627779B (zh) * 2016-10-13 2018-06-21 輝能科技股份有限公司 電池結構

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI642222B (zh) * 2017-10-17 2018-11-21 行政院原子能委員會核能硏究所 薄膜電池、薄膜電池製備方法與微小晶粒電極製備方法
EP3740995A4 (en) * 2018-01-16 2021-10-20 Printed Energy Pty Ltd THIN FILM-BASED ENERGY STORAGE DEVICES
CN113016092A (zh) * 2018-11-16 2021-06-22 株式会社村田制作所 固体电池
JP7115559B2 (ja) * 2018-11-16 2022-08-09 株式会社村田製作所 固体電池

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6280875B1 (en) * 1999-03-24 2001-08-28 Teledyne Technologies Incorporated Rechargeable battery structure with metal substrate
TWI246217B (en) * 2003-12-16 2005-12-21 Ind Tech Res Inst DIY thin film battery
TWI260812B (en) * 2004-08-26 2006-08-21 Academia Sinica Thin film battery, cathode film for thin film battery and preparation method thereof
US7618744B2 (en) * 2005-09-21 2009-11-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Thin film lithium battery
US20120028129A1 (en) * 2009-04-15 2012-02-02 Sony Corporation Method for manufacturing solid electrolyte battery and solid electrolyte battery
TWI377728B (en) * 2009-04-24 2012-11-21 Univ Nat Sun Yat Sen Stacked fuel cell structure
TWI377730B (en) * 2009-04-03 2012-11-21 Univ Nat Sun Yat Sen Fuel cell structure
TWI406443B (zh) * 2005-11-17 2013-08-21 Infinite Power Solutions Inc 混合薄膜電池
US8530071B2 (en) * 2008-06-25 2013-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Secondary battery having improved flexibility
US20140045015A1 (en) * 2012-08-09 2014-02-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59224076A (ja) * 1983-06-01 1984-12-15 Hitachi Ltd 大面積薄膜リチウム電池
JPH0754714B2 (ja) * 1990-11-21 1995-06-07 日本電信電話株式会社 薄形鉛蓄電池およびその製造方法
US5350645A (en) * 1993-06-21 1994-09-27 Micron Semiconductor, Inc. Polymer-lithium batteries and improved methods for manufacturing batteries
JP3648780B2 (ja) * 1995-02-15 2005-05-18 新神戸電機株式会社 密閉形鉛蓄電池用集電体の製造方法
JP2004311117A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Hitachi Maxell Ltd 電極用集電体およびそれを用いた扁平形電池
FR2880197B1 (fr) * 2004-12-23 2007-02-02 Commissariat Energie Atomique Electrolyte structure pour microbatterie
WO2007044904A2 (en) 2005-10-11 2007-04-19 Ji-Guang Zhang Method of manufacturing lithium battery
JP2007273249A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Arisawa Mfg Co Ltd リチウムイオン二次電池の製造方法
WO2008026595A1 (fr) * 2006-08-29 2008-03-06 Panasonic Corporation Collecteur de courant, électrode et batterie secondaire à électrolyte non aqueux
FR2910721B1 (fr) * 2006-12-21 2009-03-27 Commissariat Energie Atomique Ensemble collecteur de courant-electrode avec des cavites d'expansion pour accumulateur au lithium sous forme de films minces.
JP2008192594A (ja) * 2007-01-11 2008-08-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池用負極とその製造方法およびそれを用いた非水電解質二次電池
KR20100036280A (ko) 2007-06-04 2010-04-07 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 고체 배터리 및 이러한 고체 배터리를 제조하는 방법
JP2010239122A (ja) * 2009-03-09 2010-10-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 蓄電デバイス
US20100261049A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-14 Applied Materials, Inc. high power, high energy and large area energy storage devices
JP5313761B2 (ja) * 2009-05-08 2013-10-09 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池
JP2012178309A (ja) * 2011-02-28 2012-09-13 Furukawa Electric Co Ltd:The リチウムイオン二次電池用負極と、これを用いたリチウムイオン二次電池
JP2013080669A (ja) 2011-10-05 2013-05-02 Idemitsu Kosan Co Ltd リチウムイオン電池
JP6059941B2 (ja) * 2011-12-07 2017-01-11 株式会社半導体エネルギー研究所 リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池
JP2014032893A (ja) * 2012-08-06 2014-02-20 Sharp Corp 薄膜電池
KR102050439B1 (ko) * 2012-12-07 2019-11-29 엘지디스플레이 주식회사 다중 접합 박막 전지 및 그 제조 방법

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6280875B1 (en) * 1999-03-24 2001-08-28 Teledyne Technologies Incorporated Rechargeable battery structure with metal substrate
TWI246217B (en) * 2003-12-16 2005-12-21 Ind Tech Res Inst DIY thin film battery
TWI260812B (en) * 2004-08-26 2006-08-21 Academia Sinica Thin film battery, cathode film for thin film battery and preparation method thereof
US7618744B2 (en) * 2005-09-21 2009-11-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Thin film lithium battery
TWI406443B (zh) * 2005-11-17 2013-08-21 Infinite Power Solutions Inc 混合薄膜電池
US8530071B2 (en) * 2008-06-25 2013-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Secondary battery having improved flexibility
TWI377730B (en) * 2009-04-03 2012-11-21 Univ Nat Sun Yat Sen Fuel cell structure
US20120028129A1 (en) * 2009-04-15 2012-02-02 Sony Corporation Method for manufacturing solid electrolyte battery and solid electrolyte battery
TWI377728B (en) * 2009-04-24 2012-11-21 Univ Nat Sun Yat Sen Stacked fuel cell structure
US20140045015A1 (en) * 2012-08-09 2014-02-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI611624B (zh) * 2016-10-13 2018-01-11 輝能科技股份有限公司 電池結構
TWI612710B (zh) * 2016-10-13 2018-01-21 輝能科技股份有限公司 電池結構
TWI627779B (zh) * 2016-10-13 2018-06-21 輝能科技股份有限公司 電池結構

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