金属膜包封制造技术

本发明专利技术涉及对电化学装置的金属箔包封。所述金属箔包封还可以为电化学装置提供接触垂片。本发明专利技术还包括在接触和电池结构之间的选择性导电结合层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利
涉及设备、组合物、沉积和制造方法，更具体地，涉及固态薄 膜二次(secondary)和一次(primary)电化学装置(包括电池组)的包封。
技术介绍
常规的电化学装置包括多个电活性层，如阳极、阴极、电解质、基板、集 电器等。 一些层(如包含锂的阳极层)由对环境极度敏感的材料构成。这类电 池组需要包封以保护对环境敏感的材料。用来包封电化学装置的敏感层的一些 方案(如用金箔包封)的成本昂贵。其他方案用诸如金属和塑料构成的袋包封 装置，这种袋沿装置的周边进行密封。当温度变化时，金属和塑料袋内的空气 膨胀和/或收縮。这种膨胀和/或收縮可能吹破金属和塑料袋的密封，或造成其 他问题，因此削弱了袋包封的益处。12常规的电化学装置还具有从基板伸出的垂片(tab)。这些垂片为电池组提供导电接触点。这些垂片可能是易碎的，在从外部抓紧或固定时可能碎裂，对进 行包封设计以保持在垂片周围的适当密封造成困难。因此，本领域需要提供更好更经济的包封方法以及提供导电接触、包括明 显比已知的包封方法更薄的包封的更好的方法。专利技术概述本专利技术的一个示例实施方式包括具有第一电接触的电池组；与第一电接 触连接并具有嵌埋的导体的结合层；至少一种电池结构；以及第二电接触，其 中，结合层和至少一种电池结构夹在第一和第二接触层之间。结合层通过嵌埋 的导体可选择性地导电。电池结构还可以通过嵌埋的导体达到与第一电接触的 选择性电接触。例如，第一电接触可以包括包封金属。第二电接触例如可以包括基板。结 合层可以是粘合材料、绝缘材料、塑料、玻璃和/或玻璃纤维。导体可以是垂片、 金属丝、多根金属丝、金属丝网、穿孔金属、施涂在粘合层上的金属涂层，或 盘。导体可以织造在结合层中，该结合层可包括狭缝，在狭缝内织造有嵌埋的 导体。结合层可以是含一个或多个导电部分的粘合材料，所述导电部分例如可 以是施用于一个或多个选定区域的导电粉末、导电体或颗粒。第一和第二接触 可以由导电材料(例如，金，铂，不锈钢，钛，锆，钴，铝，铟，镍，铜，银，碳, 青铜，黄铜，铍，和/或它们的氧化物、氮化物和合金)构成。还可以包括在第 一和/或第二接触上的绝缘层。绝缘层例如可以是塑料。电池结构可以包括阳极、电解质；阴极和阻挡层。阴极例如可以不进行退火或者釆用快速热退火方法进 行退火。本专利技术的另一个示例实施方式包括制造薄膜电池组的方法，该方法包括无 特定顺序的以下步骤形成选择性导电的结合层；将该结合层与第一接触层相 连；将电池结构的第一侧与第二接触层相连；将电池结构的第二侧与结合层相 连。替代步骤可包括形成具有阳极、阴极和电解质层的电池结构；将导体嵌埋 在结合层内；将至少一种导电金属丝编织在整个结合层中，其中露出导电金属 丝的选定部分；加热结合层并挤压位于结合层内的导体；用绝缘材料对该电池 组进行绝缘。在结合层内还可以嵌埋增强层，该层包括KEVLAR⑧、玻璃纤维、 塑料、玻璃或其他绝缘材料。这种增强层是选择性导电的。本专利技术的另一个示例实施方式是一种设备，该设备具有带至少一个凹槽的 电化学装置和金属箔。金属箔可以包封电化学装置，金属箔的一部分延伸超过 凹槽，在超出电化学装置的开槽部分的金属箔上提供电接触垂片。所述接触区 还可以具有孔。金属箔上可以有一个或多个开口。该设备还可以具有第二电化学装置，这两个电化学装置都用金属箔包封。此外，可以有多个其间具有金属 箔的电化学装置。金属箔包封电化学装置或者金属箔位于电化学装置之上。金属箔还可以包括电化学装置的阴极元件。电化学装置可以具有基板，金 属箔还可以与基板导电连接。在这些示例实施方式的任何一个中，例如，金属箔可以由不锈钢或具有所 需特性和性质(如必需量的电导率)的其他金属物质构成。所述设备例如还可 以包括绝缘层。此外，金属箔的厚度可以例如小于100微米，小于50微米，或小于25微米。本专利技术的另一个示例实施方式包括制造电化学装置的方法，该方法包括提供电化学装置的各步骤，这些步骤包括提供基板，在该电化学装置中提供凹 槽。该示例实施方式还可以例如包括用金属箔包封基板的步骤。在此实施方式 中，例如，金属箔延伸超出在提供凹槽的步骤中开槽的区域并且金属箔与基板 导电连接。该实施方式还包括通过快速热退火在基板上制造阴极的步骤。该示 例实施方式还包括提供阴极、阳极、电解质、集电器、阻挡层、金属箔上的绝 缘材料，和/或第二电化学装置的步骤，该第二电化学装置用金属箔包封。这一 示例实施方式还可以包括在金属箔上形成开口的步骤。这些开口预先形成在金 属箔中。附图简述附图说明图1A示出根据本专利技术的示例实施方式的电化学装置的顶视图。 图1B示出根据本专利技术的示例实施方式的电化学装置的侧视图。 图2A示出根据本专利技术的示例实施方式的电化学装置中有凹槽的电化学装置的一个角的透视图。图2B示出根据本专利技术的示例实施方式的包封层中有凹槽的电化学装置的一个角的透视图。图3A示出根据本专利技术的示例实施方式在金属包封中有孔的构形的电化学 设备的顶视图。14图3B示出根据本专利技术的示例实施方式在金属包封中有另一种孔构形的电化学设备的顶视图。图4A示出根据本专利技术的示例实施方式在接触中有孔的电化学设备的顶视图。图4B示出根据本专利技术的示例实施方式在接触中有孔的电化学设备的侧视图。图5A示出根据本专利技术的示例实施方式在金属膜包封的各侧上具有电化学 装置的电化学设备的侧视图。图5B示出根据本专利技术的示例实施方式在金属膜包封的各侧上具有电化学 装置的电化学设备的透视图。图5C示出根据本专利技术的示例实施方式在两个装置之间具有开槽的金属膜 包封的电化学设备透视图。图6示出根据本专利技术的示例实施方式的多个其间堆叠有金属箔的电化学装 置的透视图。图7示出根据本专利技术的示例实施方式在电化学装置的侧面具有凹槽和垂片 的电化学设备。图8示出根据本专利技术的示例实施方式具有基板、阴极、电解质、阳极和金 属箔包封的电化学设备。图9A示出根据本专利技术的示例实施方式具有绝缘层的图2A的电化学装置。 图9B示出根据本专利技术的示例实施方式具有绝缘层的图2B的电化学装置。 图IO示出根据本专利技术的示例实施方式的具有三层金属箔的两个电化学装置。图11A示出根据本专利技术的示例实施方式具有电接触作为包封并具有基板的 电化学装置的侧视图。图IIB示出根据本专利技术的示例实施方式具有电接触作为包封并具有基板的 电化学装置的顶视图。图IIC示出根据本专利技术的示例实施方式在包封中具有部分切口的图IIB的 电化学装置的顶视图。图IID示出根据本专利技术的示例实施方式使形成的条带发生折叠的图IIC的 电化学装置的顶视图。图12A示出根据本专利技术的示例实施方式的孤立导体的侧视图。15图12B示出根据本专利技术的示例实施方式的孤立导体的顶视图。图13A示出根据本专利技术的示例实施方式其中具有狭缝切口的结合层的侧视图。图13B示出根据本专利技术的示例实施方式其中具有狭缝切口的结合层的顶视图。图14A示出根据本专利技术的示例实施方式编织在整个结合层中的导体的侧视图。图14B示出根据本专利技术的示例实施方式编织在整个结合层中的金属丝网导 体的顶视图。图15A示出根据本专利技术的示例实施方式嵌埋在结合层中的导体的侧视图。 图15B示出根据本专利技术的示例实施方式嵌埋在结合层中的金属丝网导体的 顶视图。图16A示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组，其包括：　第一电接触；　与第一电接触连接的结合层，其包括嵌埋的导体；　至少一种电池结构；　以及第二电接触，　其中，结合层和至少一种电池结构夹在第一和第二接触层之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SW斯奈德，BJ纽德克尔，PC布兰特纳，
申请(专利权)人：无穷动力解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]