(57)【要約】【課題】改良されたバッテリーおよび組立方法を提供する。【解決手段】実施例は、活物質コーティングをシリコン基板上に配置することによってバッテリー電極を形成すること、バッテリー電極をバッテリー電極のスタックに組み立てることであって、バッテリー電極が他のバッテリー電極からセパレータによって分離される、組み立てること、スタックをハウジング内に配置すること、内部スペースに電解質を充填すること、内部スペースからの電解質の流れを阻止するためにハウジングを密封することを含む方法を含む。【選択図】  図４
2015028954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のバイポーラバッテリー極板であって、
電気的に導電性のシリコンウェハと、
前記電気的に導電性のシリコンウェハの第１の表面上に配置された第１のバッテリー電極と、
前記第１の表面とは反対側の前記電気的に導電性のシリコンウェハの表面上に配置されており、前記第１のバッテリー電極とは反対の極性を有する第２のバッテリー電極と、
前記電気的に導電性のシリコンウェハの前記第１の表面上に配置された活物質と
を備え、
前記電気的に導電性のシリコンウェハの前記第１の表面はケイ化物を含む、導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項２】
ケイ化物層と前記活物質との間にあるバリア層を備える、請求項１に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項３】
前記バリア層は、ＴｉＮ、ＴａＮ、セレン化モリブデン、スズまたはクロムのうちの一つまたは複数を含む、請求項２に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項４】
前記活物質は、多孔質である、請求項１に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項５】
前記電気的に導電性のシリコンウェハは、粗面または切断面を含む、請求項１に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項６】
ケイ化物層は、ニッケルを含む、請求項１に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項７】
前記活物質は、鉛を含む、請求項１に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項８】
前記活物質は、鉛ペーストを含む、請求項７に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項９】
前記シリコンウェハは、金属グレードの導電性のシリコンウェハを含む、請求項２に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項１０】
前記シリコンウェハは、多結晶の導電性のシリコンウェハを含む、請求項２に記載の導電性のバイポーラバッテリー極板。
【請求項１１】
導電性のバイポーラバッテリー極板であって、
電気的に導電性のシリコンウェハと、
前記電気的に導電性のシリコンウェハの第１の表面上に配置され、ケイ化物を含む第１のバッテリー電極と、
前記第１の表面とは反対側の前記電気的に導電性のシリコンウェハの表面上に配置されており、前記第１のバッテリー電極とは反対の極性を有する第２のバッテリー電極と、
前記電気的に導電性のシリコンウェハの前記第１の表面上に配置され、鉛を含む活物質と、
ケイ化物層と前記活物質との間にあるバリア層と
を備える導電性のバイポーラバッテリー極板。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
例えば、電気自動車および再生可能エネルギー用途のバッテリー技術は重点研究開発領域である。研究はいくつかの技術に集中しているが、最も成熟し、かつ成功を収めているものはリチウムイオン電池および鉛蓄電池である。この研究にもかかわらず、コストは依然主要な問題である。リチウムイオンはそのエネルギー密度のため魅力があるが、自動車メーカはリチウムイオン電源に１，０００ドル／キロワット時以上支払わねばならない。安全の向上のために使用される電子機器に加え、複雑な制御システムおよび冷却システムのためにコストは依然高いままである。このコストは米国新型電池協会（ＵＳＡＢＣ：Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）の２０２０年目標である１５０ドル／キロワット時の少なくとも６倍である。これは再生可能エネルギー貯蔵に約１５０ドル／キロワット時のコストがかかる現代の鉛蓄電池（鉛蓄電池）と対比されるが、それらの限られたエネルギー密度、サイクル寿命および効率が、多くの場合、それらの使用を思いとどまらせている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
以下に記載されている実施例では、非常に薄いシリコン基板（例えば、厚さ０．５ミリメートル未満）上に活性物質（例えば、鉛またはその化合物）を配置させた１つまたは複数の非常に薄い平面バッテリー電極（例えば、１．０ミリメートル未満）で形成された鉛蓄電池を提供することによって従来のバッテリーを向上することができる。実施例では、より安価であり、かつ他の手法よりも良好に機能する改良されたバッテリーを提供する。普及には信頼度および補助インフラが重要なため、実施例では、鉛電池などの、実証済みのバッテリーの化学的性質に基づく技術を使用している。複数のこれら電極は共にスタックされ、パッケージングされ、鉛電池が提供されうる。鉛電池は、例えば、非反応性の鉛材料を生じるおそれのある不均衡なイオン枯渇を避けることにより従来の鉛蓄電池よりも良好に機能する。これらバッテリーの実施例、ならびにそれらを作成および使用する方法を本明細書中に記載する。
【０００３】
この発明の概要は本特許出願の対象の概要を提供することを意図しており、独占的または網羅的な本発明の説明を提供するようには意図されていない。本特許出願に関するさらに詳しい情報を提供するために詳細な説明が含まれている。
【０００４】
図面は必ずしも縮尺通りに描かれてはおらず、一般に、例として、限定することなく、本明細書に記載されている様々な実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】１Ａは、一例による、鉛基板上の微粒子の集合体を示すバッテリー層の概略図を示す。矢印はイオンの流れを示す。１Ｂは、一例による、図１Ａの層の簡略図の概略図を示す。
【図２】２Ａは、一例による、低電流密度の気孔を示す。２Ｂは、一例による、高電流密度の気孔を示す。
【図３】一例による、単一層の代わりに、より薄い活性物質を有する３つの層を示す。
【図４】一例による、電解質に浸漬させた、交互に配置された層とスペーサを含むスタックまたはバイポーラバッテリー構成を示す。
【図５】一例による、スタック式バッテリーを組み立てるための方法を示す。バッテリー層とスペーサが交互にスタックされる。スタックはフレーム内に配置される。スタックとフレームとの間の間隙に接着剤が充填される。接着剤が固化した後、電解質が添加され（スペーサによって吸収される）、キャップが上部に配置される。
【図６】一例による、取り外し可能なスペーサを使用してスタック式バッテリーを組み立てるための方法を示す。
【図７】７Ａは、一例による、テーパ状の端部を含む板形のスペーサの上面図を示す。Ｂは、一例による、Ｕ字形のスペーサの前面図を示す。７Ｃは、一例による、ガラス繊維製スペーサの縁ライニングを有するガラス繊維製スペーサを示す。
【図８】一例による、バッテリー組立工程の流れ図を示す。
【図９】一例による、左から右に、シリコン、ニッケルケイ化物、障壁層、酸化鉛を示す異なる層を示す活性物質コーティングを有するバッテリー層の断面図である。
【図１０】一例による、層を酸による腐食から保護するため、および活性物質の接着性を促進するためのバリアを形成するため、ケイ化物接点の形成および層の追加を含む、バッテリー層を作成するための工程の流れ図である。
【図１１】１１Ａは、一例による、微粒子とマトリックスのミックスを示す。１１Ｂは、一例による、微粒子が除去されたマトリックスを示す。１１Ｃは、一例による、めっきを有するマトリックスを示す。１１Ｄは、一例による、マトリックスを除去した状態を示す。
【図１２】一例による、多孔質活性物質の形成のための流れ図である。
【図１３】一例による、溶解した塩粒子による気孔を有するワックスマトリックスの顕微鏡写真である。
【図１４】従来の鉛蓄電池における重量配分を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書中に記載される実施例は、例えば、電気自動車および再生可能エネルギー市場のニーズを満たすために鉛蓄電池の性能を向上する一方で、鉛蓄電池の低コストおよび市場による受け入れを維持することができる。これら実施例では、鉛蓄電池の受け入れおよび成熟、ならびにそのインフラの利点を利用することができ、リスク回避市場において良く知られた解決策を提供する。本実施例の多くは、また、他の種類のバッテリーの製造または設計を簡略化するために使用してもよい。
【０００７】
本対象による貢献を形作るため、従来の鉛蓄電池の特性を考えることが有用である。従来の鉛蓄電池はいくつかの制約を有する。第１に、従来の鉛蓄電池は充電および放電における高い効率のため低電流で動作すべきである。これは、反応生成物である硫酸鉛が蓄積して電解質の拡散を妨いで、バッテリー構造（以下、図２Ａ〜Ｂの説明を参照）の深くに位置する活性物質材料（活物質とも呼ばれる）が化学反応に到達不能になるおそれがあるためである。この効果は、充電または放電電流が増加するにつれてバッテリー容量がどのように減少するかを示すポイカートの法則（Ｐｅｕｋｅｒｔ’ｓ  Ｌａｗ）として公知である。一部この現象の理由から、効率の上昇を示すために、従来の鉛蓄電池は、長時間、例えば、数十時間にわたり充電または放電されるべきである。あいにく、ほとんどの再生可能エネルギー貯蔵用途および車両用途では、かなり短い放電時間、例えば、２時間から６時間が望まれる。
【０００８】
第２に、従来の鉛蓄電池では、深い放電でサイクルすると寿命の低下を示すおそれがある。活性物質はそれが鉛または酸化鉛から硫酸鉛に変化する際、体積が２０〜６０％膨張しうる。この膨張が応力を形成し、ペースト活性物質（つまりペーストとして塗布された活性物質であり、これは従来の商用プロセスである）の剥離の原因となるおそれがある。このため、従来の鉛蓄電池は４０〜６０％の浅い放電で動作されるべきである。これにより、いくつかの用途においては必要とされるバッテリーの数が増加する可能性があり、いくつかの例では数が２倍になる。
【０００９】
第３に、高鉛含有量は低エネルギー密度になる可能性がある。硫酸電解質に耐性のある鉛は、従来のバッテリーにおいて活性物質として使用されることはもとより、電極または上部鉛（ｔｏｐ  ｌｅａｄｓ）に使用されていると共に、層を相互接続するための厚い内部導体を設けるために使用されている。鉛バッテリーの典型的な比エネルギーは、ＵＳＡＢＣ（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）による目標の１００ワット時／キログラムに対し、４０〜４５ワット時／キログラムとされうる。図１４は、牽引に使用される従来の鉛蓄電池の重量配分を示す。ここで記載される対象は、負極活性物質と、正格子および負格子と、上部鉛構成要素とを排除するか、または大幅に削減することができ、従来の鉛蓄電池において見られる鉛の約半分が取り除かれる。記載される対象は、重量を除去する（いくつかの実施例では約半分）可能性を有し、エネルギー密度を増加することができる（いくつかの実施例では２倍）。
【００１０】
第４に、従来の鉛蓄電池は低電圧高電流のデバイスとされうる。これら特性は車両および再生可能エネルギーシステムに使用される高電圧方式には合わない。
従来の鉛蓄電池の制約を克服する試みには障害がつきものであった。高電流における低効率はペーストとして塗布される活物質を使用するという従来の手法で作成されたバッテリーに影響を及ぼす。この成熟した、低コストの手法が、高性能バッテリーを含む現代の鉛蓄電池設計に継続して使用されている。
【００１１】
サイクル寿命を向上するための努力が行なわれてきた。１つの手法は、負極活性物質（「ＮＡＭ：ｎｅｇａｔｉｖｅ  ａｃｔｉｖｅ  ｍａｓｓ」）の代わりに炭素電極を使用することである。水素は、リチウムイオン電池におけるリチウムインターカレーションに類似する手法で炭素にインターカレートすることができる。これにより、その層における脱落を低減するか、または排除することができる。別の手法では、始動−停止サイクルに必要な出力バーストの繰り返しのための寿命の延長を提供するため、スーパーキャパシタを従来のバッテリーと一体化することができる。
【００１２】
バイポーラ鉛蓄電池（Ｂ鉛蓄電池（Ｂｌｅａｄ−ａｃｉｄ  ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）またはバイポーラバッテリー等）では、鉛含有量は改善され（すなわち、低減されている）、電圧は改良されている（例えば、増加されている）。実施例では、高電圧かつ低電流にて動作する直列接続されたセルのスタックを含みうる。この構成により、低電圧高電流バッテリーにおいて使用されている重い内部導体を削減または排除することができ、高電圧出力を提供することができる。
【００１３】
Ｂ鉛蓄電池（Ｂｌｅａｄ−ａｃｉｄ  ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）では、導体質量の低減によって高エネルギー密度等の利点が約束される。しかしながら、いくつかの問題のため商用化が制限されている。これらには、セル間における漏洩、充電中に形成される硫酸電解質と酸素ラジカルの両方を含む腐食環境における層劣化、活性物質の脱落、および層剥離の問題を呈する電極のたるみを含む。
【００１４】
層劣化の問題に対処するための手法では、セラミック導電性のＴｉＯ２基板を使用することができる。活物質は従来の鉛蓄電池同様ペーストである。セラミック層は、よりたるみにくいが、低コストで大量に製造することが困難であろう。
【００１５】
しかしながら、これら手法にも欠点がある。典型的なＢ鉛蓄電池（Ｂｌｅａｄ−ａｃｉｄ  ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）の設計はピューカートの法則（Ｐｕｅｋｅｒｔ’ｓ  Ｌａｗ）による制約に対処していない。これら制約の原因については図１Ａ、１Ｂ、２Ａおよび２Ｂの補助により理解されうる。
【００１６】
図１Ａは、一例による、鉛基板上の微粒子の集合体を示すバッテリー層の概略図を示し、矢印１１０はイオンの流れを示す。ペースト活性物質層１０２は、基板１０８上に配置された微粒子１０４の集合体を含みうる。これは直径数マイクロメートルとされうる。電解質は微粒子間のチャネルを流れることができる。チャネル直径は数マイクロメートルとすることができ、その長さは、活性物質の厚さ、いくつかの実施例では１〜３ミリメートルとほぼ同様とされうる。
【００１７】
図１Ｂは、一例による、図１Ａの層の簡略図の概略図を示す。図１Ｂに示されるように、チャネル１０６は理論的には直線のチャネルとしてモデル化されうる。低電流では、電解質イオンが、少ない枯渇またはさらには枯渇なく、チャネルの全長に拡散することができるため、反応が、チャネル１０６の全長に沿って進行しうる。高電流では、電解質イオンは、電解質イオンがチャネル１０６の全長に拡散しうる前に、消費されうる。結果的に、高電流では、層の深くの活性物質は所望のように反応せず、利用可能な活性物質（ＡＭ：ａｃｔｉｖｅ  ｍａｓｓ）との反応に関連する利用可能なエネルギーが減少するおそれがある。
【００１８】
図２Ａは、一例による、低電流密度の気孔を示す。図２Ｂは、一例による、高電流密度の気孔を示す。これら実施例では、気孔２０８を示すチャネル２０６は硫酸鉛コーティング２１０を有する。イオン枯渇の開始時の電流は１／Ｌ２であり、ここで、Ｌはチャネル長さである。狭小部２１２はより狭くない部分に比べてより多くの反応が生じることを示す。
【００１９】
図３は、一例による、単一層の代わりにより薄い活性物質を有する３つの層を示す。不均衡なイオン枯渇という問題への１つの解決策は、図３に示すように、活性物質をいくつかのより薄い層に分割することである。図３では、図２に示した長さ「Ｌ」を１／Ｘ倍低減して、より短いチャネル３０２を設けている。１／Ｘ倍低減による合計チャネル長さの低減を補償するため、さらなるチャネル３０２’、３０２”が使用されうる。それらは合計数がＸであってもよいが、他の数も可能である。このような構成は同じ量の活性物質を保持することができるため、バッテリーは、同じか、または同様の容量を保持することができる。より短いチャネルのため、バッテリーはより高電流で動作することができる一方で、活性物質のより広い部分に到達する。例えば、単一の厚さ１ミリメートルの活性物質層を３つの厚さ０．３ミリメートルの活性物質層に分割すると、容量の損失なく９倍大きな電流が供給される。
【００２０】
本明細書中に開示されるこの手法および他の手法を、上に記載されている欠点を克服するために使用することができる。本明細書中に記載される新規のシステムおよび方法では、薄い活性物質層を有するバッテリー層が提供される。これら層は近接し間隔をあけて配置する（ｃｌｏｓｅｌｙ  ｓｐａｃｅｄ）ことができ、活性物質の量は一定のままで所望のバッテリー容量を保持することができる。さらに、これら薄い活性物質層は、他の望ましい特性を有する。
【００２１】
例えば、鉛層は硫酸鉛に変化すると約６０％膨張し、酸化鉛層は約２０％膨張する。この膨張は、ディープサイクルにおいて活性物質の脱落を引き起こすおそれがある。より薄い層は界面においてより低い機械的応力を有するため脱落する可能性が低下し、ディープサイクルにおいてバッテリーが確実に動作することを可能にする。
【００２２】
本明細書中に開示される実施例では、バイポーラ鉛蓄電池を提供する。バイポーラ鉛蓄電池は、従来の極板に比べて大幅に薄くすることができ、平衡したイオン枯渇を可能にすることができる層を備えている。シリコンウェハは、基板として使用することができ、かつ軽量で、硫酸との反応に耐性があり、かつ安価な層を提供する。活性物質層は、ペースティングの代わりにめっきまたは電気泳動堆積を使用して形成することができ、薄層の制御された形成が可能となる。組成を深さを変更することで、多孔性、粒度、および応力などの重要な特性の選択を提供することができる。接触層および障壁層が含まれうる。制御された多孔性を提供するための例として、犠牲層の堆積および電気泳動を使用した共堆積のうちの１つまたは両方を用いる犠牲テンプレート法について説明する。バッテリーをパッケージングするための方法についても記載する。方法は、層のスタックをモールド形態において密封すること、電解質を添加すること、カバーを取り付けることを含みうる。
【００２３】
実施例では、薄層を使用して、従来のバッテリーのものに比べて増加した層密度をバッテリーに提供することを可能にするバイポーラ鉛蓄電池設計を提供する。実施例では、ピューカートの法則（Ｐｕｅｋｅｒｔ’ｓ  Ｌａｗ）の効果を低減し、活性物質の脱落を低減しつつディープサイクル（すなわち、平衡したイオン枯渇）を可能にするため、活性物質を多数の薄層上に展延することを可能にする。実施例では、電気自動車および再生可能エネルギーシステムに好適な高電圧出力を提供する。実施例では、従来の鉛蓄電池の鉛よりも少ない鉛を使用する（いくつかの実施例では半分）が、これにより、エネルギーおよび出力密度を増加することができる（いくつかの実施例では２倍）。
【００２４】
図４は、一例による、電解質に浸漬させた、交互に配置された極板およびセパレータまたはスペーサを含むスタックまたはバイポーラバッテリー構成を示す。電気化学電池は２つの電極、つまり陰極（正極）および陽極（負極）を有する。陰極で還元反応が起こり、陽極で酸化反応が起こる。バッテリーの電位は半反応電圧（ｈａｌｆ−ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｖｏｌｔａｇｅｓ）の合計である。鉛蓄電池の場合、正極板は、通常、酸化鉛であり、半反応電圧は約１．６ボルトである。負極板は、通常、鉛であり、半反応電圧は０．４ボルトである。
【００２５】
バッテリーセルは、最低限、陽極と陰極とを含む。直列で繋がれたセルの電圧は加法的である。したがって、直列で接続された１０個の鉛蓄電池は２０ボルトを供給することができる（例えば、１０セルｘ２ボルト／セル）。直列接続の例では、列は、介在する電解質が電気的に隔離された状態で複数の陰極に接続された一連の複数の陽極を含みうる。
【００２６】
実施例では、スペーサ４０６でパッケージングされた極板４０８などの層のスタック４００を含む。スタック４００は、例えば、スペーサまたはセパレータ４１４によって陰極４１２から分離された１つまたは複数の陽極４１０を含みうる。極板間の間隙に硫酸電解質が充填されうる。極板が直列とされうるように電解質の質量または容量が電気的に隔離されうる。スペーサ材料は、多孔質であり、かつ十分な硫酸を吸収することができるガラス繊維とされうる。極板の間隔は０．５ミリメートルとされうる。
【００２７】
セパレータまたはスペーサ４０８は、極板のショートを防止することができ、ガラス繊維の薄板とされうる。場合によっては、極板は剛体であり、それら実施例のいくつかにおいては、スペーサが必ずしも使用されるわけではない。硫酸とされうる電解質が極板間のスペース内に配置されうる。電解質をスペーサに浸漬させることができる。
【００２８】
複数の電解質の質量または容量を互いに電気的に隔離することができ、かつ例えば、導電性の極板の使用により陽極から陰極への導電路がある場合、スタックはセルの直列接続配置を形成することができる。電圧は（Ｎ−ｌ）ＶＣｅｌｌに等しくされうる。ここで、Ｎは、極板の数（正端子４０４および負端子４０２への接続のため各端部に１つ有する）、およびＶＣｅｌｌは、単セルの電圧である。例えば、鉛蓄電池反応のセル電圧は約２ボルトとされうる。したがって、１０１個の極板を有するバッテリーは２００ボルトの電圧を有しうる。スタック内に複数のセルを機械的に維持しているハウジング４０６が示される。
【００２９】
実施例では、一方の側に陽極および他方の側に陰極を有する電気的に導電性の基板を含みうる。基板は、電解質を互いに隔離する一方、セルを互いに接続するための導体または「ワイヤー」として機能しうる。いくつかの実施例では、炭素またはシリコン対電極を使用することによって鉛電極を完全に排除することが可能である。これにより、さらに高いエネルギー密度を提供することができる。そのような実施例では、ベアシリコンまたは炭素コーティングされたシリコンを酸化鉛電極の対電極として使用することができる。
【００３０】
陰極は、セル電圧の大部分を提供することができることに留意されたい。いくつかの場合においては、陽極における半電池反応のための材料としての鉛を省略する一方で、セルのその側に還元反応が起こるための場所を提供する。これを達成するための１つの手法は、リチウムイオンなどの他の種類のバッテリーにおいて起こるのと同様、電解液から得られた陽子が反応する（インターカレートする）ことを可能にすることである。この反応は炭素およびシリコンの両方において動作する。このような場合では、セル電圧は少なくとも１．６ボルト（陰極半電池電位）とされうるが、陽極側の鉛の質量および重量は削減または排除することができるため、出力およびエネルギー密度が増加し、コストおよび有毒物質含有量が削減される。鉛はそれが硫酸鉛に変化する際に最大に膨張し、その結果、最大応力になるため、寿命も延長することができる。電圧の損失は、直列接続されたセルをさらに追加することによって容易に補填することができる。
【００３１】
露出した最も左側の電極４０２は、例えば、電子機器と電気的にかつ機械的に接続するための端子として機能しうる。最も右側の電極４０４の露出した主要面は反対の極性の電極として機能しうると共に、端子としても機能しうる。しかしながら、いくつかの実施例では、スタックは、ハウジングまたは容器内に配置され、かつハウジングを貫通している１つまたは複数のフィードスルーによりハウジング外部の電子機器に接続される。
【００３２】
チャネル４１８を画定する複数の突起物４１６を有する陽極が示される。しかしながら、本対象は、そのように限定されるものではなく、陰極が突起物を有する実施例も企図される。突起物が使用されない実施例も同様である。
【００３３】
予期せぬ結果は、そのようなバッテリーが、いくつかの実施例では、標準的な太陽電池テクスチャのシリコンウェハを使用できることである。いくつかの実施例では、カットウェハなどのテクスチャ構造を有するシリコンを使用する。太陽電池に本来使用されているアズカット（Ａｓ−ｃｕｔ)シリコンウェハを電極の基板として使用することができる。これらウェハは軽量であり（鉛の密度の約４分の１）、硫酸腐食に耐性のあるものとすることができ、かつ一般にそれらを大量に使用することによって低コストで入手することができる。アズカットウェハは、例えば、コーティングと機械的に接合するための良好な接着性を提供する表面粗さを有しうる。例えば、フッ化水素酸および硝酸の浴中等における等方テクスチャリング（ｉｓｏ−ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）によって多結晶（ＭＣ：ｍｕｌｔｉ−ｃｒｙｓｔａｌ）ウェハが形成されうる。
【００３４】
多結晶ウェハにより、正方形の形状ファクターが提供され、かつコストが低下されうる。単結晶ウェハも使用することができる。単結晶は、一般に、水酸化カリウム（「ＫＯＨ」）／イソプロピルアルコールによるエッチングで形成されるピラミッド構造を有しうる。大きな粒度はそれほど重要でないため、多結晶（ＭＣ：ｍｕｌｔｉ−ｃｒｙｓｔａｌ）ウェハは、それらがソーラ用途のために作成される場合よりも迅速に作成することができ、コストの低下をもたらすことができる。低コストの金属グレードシリコンは、その純度が本明細書中に開示されるバッテリー用途に適合するため、使用することができる。電子、ソーラまたは半導体グレードなどの他のシリコンも使用できるが、全般的により高額である。
【００３５】
いくつかの実施例では、ウェハはドープされうる。ドープされたウェハは、一般に、１Ω−ｃｍ未満の抵抗率を有しうる。いくつかの実施例では、抵抗率は０．００１Ω−ｃｍ未満とされうる。バッテリー電流がウェハを流れるため、より低い抵抗率は効率を向上させることができる。低抵抗率は、また、シリコンへの接触の質を向上させることができる。リン、ホウ素、アンチモンまたはヒ素などのドーパントが使用されうる。そのようなウェハは厚さ５００μｍ（０．５ミリメートル）未満および厚さ２００μｍ未満とされうる。
【００３６】
ウェハは、標準的な太陽電池ウェハでは１５６ミリメートルのエッジ長を有する正方形とすることができるが、長方形のウェハ、または、例えば、角を落とした（ｃｌｉｐｐｅｄ  ｃｏｒｎｅｒ）他の形状ファクターのウェハも使用することができる。標準的なエッジ長の使用により、大量生産されたウェハの使用を可能にすることができ、これによりコストを削減することができる。だが、他のエッジ長を使用することもできる。標準サイズのウェハの使用により、バッテリー製造時におけるウェハの取り扱いおよび処理のために標準的な製造設備の使用を可能にすることができる。
【００３７】
特定の実施例では、基板の片面または両面に活性物質が形成されうる。鉛を両面にめっきすることもできる。めっきされた一方の面はマスキングすることができ、他方の面を硫酸浴に露出させることができる。露出される間、鉛負極を使用してそのような浴に電流を流すことができる。このような手法では、「フォーミング」と呼ばれるプロセスを使用して、露出した面を酸化鉛に変化させることができる。
【００３８】
特定の実施例では、シリコン基板の片面のみに鉛が塗布され、酸化鉛に変化されるか、交互に酸化鉛がコーティングされる。片面の実施例では、バッテリーは活物質鉛が両面にコーティングされた例よりも低い電圧を有しうる。いくつかの実施例では、酸化鉛が硫酸鉛反応する半電池電位は１．６８ボルトとされうる。片面のみに鉛がコーティングされたバッテリーではより少ない（例えば半分）鉛を使用しうるため、毒性が低下しうると共に重量が軽くなりうる。加えて、鉛は、硫酸鉛に変化すると酸化鉛よりも膨張しうるため、サイクル時、鉛コーティングされた面のない極板ではより低い応力となりうる。
【００３９】
種々の実施例によれば、片面または両面のいずれかを活性物質でコーティングすることができる。他の材料を活性物質として使用することができ、シリコン極板の使用は鉛蓄電池式のバッテリーに限られるものではない。片面用として構成されるいくつかの例では、リチウムイオン電池においてリチウムが行うのと同様、対向電極のシリコンに水素をインターカレートすることができる。シリコン表面は炭素などの不活性材料でコーティングすることができ、水素は炭素にインターカレートすることができることに留意されたい。そのようなインターカレーションは、ガス生成によるセルレジストの膨出を補助しうるため有利となりうる。
【００４０】
図５は、スタック式バッテリーを組み立てるための方法を示す。左に、バッテリー極板とスペーサとを交互にスタックしたものの側面図を示す。示されるように、図５において左の図面に示すように、極板５０２とガラス繊維製スペーサ５０４の交互する層がスタックされうる。各端部に、バッテリーの正端子および負端子または正極および負極を形成するための極板を設けることができることに留意されたい。バッテリースタックは３面を提供するＵ字形のフレーム５０６内に配置されうる。エポキシなどの硫酸に耐性のある、または耐える接着剤、もしくはポリプロピレンなどの硫酸に耐性のある任意のいくつかのプラスチックをＵ字形のフレーム５０６とバッテリースタック５００との間のスペース５０８に注入することができる。接着剤が固化した後、電解質を添加することができ、かつカバー５１０を所定の位置に配置することができる。いくつかの実施例では、ガラス繊維製スペーサは、極板の面の縁近辺のわずかな領域を超えて極板間のスペース内に接着剤が浸出することを妨げるまたは防止することができる。電解質の質量（すなわち、反対側の面にある反対の極性の電極を含む容積）が電気的に隔離されうるようにスタックの縁５１２を密封することが有用とされうる。場合によっては、太陽電池製造において一般的なレーザ溝加工（ｌａｓｅｒ  ｇｒｏｏｖｉｎｇ）設備を使用してレーザ切断された溝が、極板の周縁部の近辺に形成されうる。そのような溝は、深さ１０〜２０μｍおよび幅５０μｍのオーダとされうる。これにより、縁シールの質を向上させるための凹部（ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ）構造を提供することができる。
【００４１】
図６は、一例による、取り外し可能なスペーサを使用してスタック式バッテリーを組み立てるための方法を示す。場合によっては、極板間の間隙６０４に追加のスペースを有することが望ましく、それによって、さらなる電解質のための余地が設けられる。このスペースを設ける一例は、図６に示すような取り外し可能なスペーサ６０２の使用である。バッテリースタックは、左の側面図に示すように、上側においてスタックから突出するスペーサ６０２を用いて作成されうる。バッテリースタックは、中央の前面図に示される、３面を提供するＵ字形のフレーム６０６内に配置されうる。エポキシなどの硫酸に耐性のある、または耐える接着剤、もしくは硫酸に耐性のある任意のいくつかのプラスチックをＵ字形のフレーム６０６とバッテリースタック６００との間のスペース６０８に注入することができる。接着剤またはプラスチックが固化した後、スペーサを引き抜くことができ、電解質を添加することができ、カバー６１０を所定の位置に配置することができる。カバー６１０は、バッテリーが過充電された場合に気体圧力が蓄積することを防止するためのベントを有することができ、かつ電解質の再充填を可能にするため取り外し可能とされうる。
【００４２】
図７Ａは、一例による、テーパ状の端部を含む板形のスペーサの上面図を示す。上面図である図７Ａに示すように、スペーサの端部はテーパ状とされうる。主要本体７０８から離れる方に延びるテーパ状の端部７０６はスペーサとフレームなどの別の構造との間の接触領域を低減し、より簡単な取り外しを提供しうる。それらは、また、改良されたシールを提供するためにエポキシまたはプラスチックで充填されうるテーパ状の領域を提供する。
【００４３】
図７Ｂは、一例による、Ｕ字形のスペーサの前面図を示す。図７Ｂに示されるように、スペーサはＵ字形とすることができ、スペーサ部７１０は内部空隙７１２を画定する。端部７１４を矢印の方向に挟持し、スペーサをフレームから持ち上げることによって取り外しを可能にすることができるというような、スペーサの取り外しを簡単にするためフレームに空気を入れることができる工程がある。
【００４４】
図７Ｃは、一例による、縁ライニングを有するガラス繊維製スペーサを示す。場合によっては、ガラス繊維製セパレータは、グルーが極板間のスペース内に極度に広がるようにグルーを逃がすことができる。図７Ｃに示すように、縁用ライナー７０４をガラス繊維製スペーサ７０２の周りに形成すると、この逃げを防止することができる。いくつかの実施例では、ガラス繊維を融解して接着剤を逃がさないガラスフレームを形成することができる。いくつかの実施例では、接着剤またはプラスチックをスペーサの周縁に塗布して、固化した接着剤を含むフレームを形成することができる。いくつかの実施例では、シリコーンなどの適切な接着剤が使用された場合、縁用ライナーは軟質および可撓性とされうる。
【００４５】
スペーサは、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）などの非付着材料で作成することも、取り外しを容易にするためテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）コーティングを有することもできる。複数のスペーサは、一番上のスペーサを貫通する穴を有して、１つまたは複数のロッドをスペーサのセットに挿通して、アライメントと取り外しを簡略化できるように整列させることができる。より簡単な取り外しを提供するため、離型材料を１つまたは複数の表面に塗布することができる。
【００４６】
いくつかの実施例では、シリコン極板の縁はそれらの製造時に生じる欠け傷または欠陥を有する場合がある。これら欠け傷により、取り扱いの際、極板が破壊されるおそれがある。極板は組み付け前にエポキシまたはプラスチックでコーティングすることができる。これはプレコーティングと呼ばれる。それは、縁を保護し、ウェハが破断するリスクを低下させることができる。コーティングは浸漬または直接塗布によるものとされうる。いくつかの実施例では、コーティング厚さは極板の離隔距離の半分に等しい。いくつかの実施例では、バッテリーの外部ハウジングを形成するため、極板をスタックすることができ、エポキシまたはプラスチックの追加層を塗布することができる。プレコーティング材料は実質的に硫酸に耐性のあるプラスチックとされうる。極板面上のプレコーティングの厚さの合計は、極板間における極板離隔距離にほぼ等しくされうる。
【００４７】
図８は、一例による、バッテリー組立工程の流れ図を示す。この工程は、図４〜６において説明した実施例および本明細書中に開示される他の実施例を作成するために使用されうる。８０２では、電極がスタックとなるように配置される。８０４では、電極スタックがフレーム内に配置される。８０６では、スタックをフレームに接着するため接着剤が添加される。８１０では、任意選択のステップにより、少なくともいくつかのスペーサの取り外しを可能にする。８１２では、フレームに接着された電極間に画定される１つまたは複数の内部スペースが電解質で充填されうる。８１４では、電解質を密封するためにカバーまたはふたがフレームに付加される。
【００４８】
図９は、一例による、活性物質コーティングが、シリコン、ニッケルケイ化物、障壁層、酸化鉛を左から右に示す異なる層を示すバッテリー極板の断面図である。図９は、複数層スタックの例を示す。図は、シリコン９０２と、ニッケルケイ化物９０４と、障壁層９０６と、酸化鉛９０８とを含む極板９００を示す。層を塗布する前にシリコンからあらゆる自然酸化物を除去することが望ましい場合があることに留意されたい。これは、サンドブラストによっても、緩衝フッ化水素酸などの化学エッチングを使用することによっても実施されうる。
【００４９】
シリコン基板と活性物質との間に層を形成することが有利とされうる。１つの利点は、基板（例えば、シリコン）と活性物質との間の接触が向上することである。いくつかの実施例では、基板と活性物質との間にケイ化物層を介在させる。いくつかの実施例では、基板と活性物質との間にニッケルケイ化物層を介在させる。このような層は、無電解ニッケル堆積法、もしくは蒸着またはスパッタ堆積などの真空法を使用して形成されうる。いくつかの実施例では、例えば５００℃での加熱サイクルを含む。いくつかの実施例では、約１０秒間加熱する。不活性層（例えば、炭素）または電解質への接触を向上するため反対側にケイ化物層が形成されうる。いくつかの実施例では、ニッケルの代わりに、またはニッケルに加えて、モリブデン、チタン、タングステンなどの他のケイ化物およびそれらの合金が使用されうる。
【００５０】
シリコンを電解質との反応から保護するため、および活性物質の、基板への接着性を向上させるため、追加層が添加されうる。このような層は、ＴｉＮ、ＴａＮ、セレン化モリブデン、スズまたはクロムを含むことができ、基板の片面または両面に形成されうる。堆積の方法には、スパッタリング、反応性スパッタリングまたは蒸着を含むが、それらに限定されない。障壁層または接着層は比較的薄くすることができ、例えば、２０〜１００ｎｍである。
【００５１】
図１０は、一例による、酸による腐食から極板を保護するため、および活性物質の接着性を促進するためのバリアを形成するためのケイ化物接点の形成および層の追加を含む、バッテリー極板を作成するための工程の流れ図である。この工程は、層の片面または両面に使用されうる。１００２において、方法は、シリコン基板を用意することによって開始する。１００４では、汚染および有機堆積物を除去するため基板が洗浄されうる。使用されうる洗浄溶液には、有機物を除去するための硫酸と過酸化水素との混合物を含む。表面は、また、硫黄／過酸化物洗浄後に形成するあらゆる酸化物層を除去するためフッ化水素酸でエッチングすることも、サンドブラストをかけることもできる。１００６では、無電解ニッケルが堆積されうる。上述のように、任意選択で、無電解ニッケルは真空堆積されうる。１００８では、堆積物が焼成されうる。そのような堆積物は、ケイ化物接触層を形成するために３００〜７００℃で、例えば３０秒間加熱されうる。１０１０では、バリアが堆積されうる。形成の方法の中でもとりわけ、バリアはめっきすることもスパッタリングすることもできる。１０１２では、接着層および／または障壁層が堆積されうる。１０１４では、本明細書中に記載される方法を使用して活性物質が形成されうる。１０１６では、活性物質は、例えば、それを鉛から酸化鉛に変化させるためにコンディショニングされうる。いくつかの実施例では、鉛はシリコンに直接めっきされうる。接触性および接着性を向上させるため、鉛は、任意選択で、２００℃で５分間加熱されうる。
【００５２】
実施例では、制御された多孔性および気孔径を有する活性物質を形成することができる。いくつかの実施例では、活性物質はめっきされうる。活性物質は厚さ１ミリメートル未満とされうる。いくつかの実施例は厚さ０．２〜０．３ミリメートルである。
【００５３】
いくつかの実施例では、活性物質は酸化鉛（ＩＶ）、ＰｂＯ２を含みうる。鉛「（ＩＶ）」という記号は、＋４の原子価を有する鉛を意味する。めっき材料には、フォーミングまたはコンディショニングを使用してＰｂＯ２に電解的に変化されうる鉛を含みうる。いくつかのコンディショニング工程では、６モルの硫酸浴中の極板に電流を流し、それを硫酸鉛に変換させることができる。電流は正極板に酸化鉛を形成するために逆転されうる。
【００５４】
図１１Ａ〜Ｃは、一例による、多孔質活性物質を作成する工程の絵画的表現図を示す。堆積物は種々の方法を使用して多孔質にされうる。いくつかの実施例では、マット仕上げめっきを作成するのに使用されるような添加剤をめっき溶液中に加えることができる。いくつかの実施例では、犠牲層１１０２が使用されうる。微細な可溶性微粒子１１０４と、パラフィンろう等の硬化樹脂またはエッチングレジスト等のポリマーなどのマトリックス材料１１０６とのミックスが用意されうる。微粒子１１０４は、活性物質粒子と同じサイズを有することができ、それは直径約５μｍとされうる。微粒子１１０４は、結晶塩などの可溶性材料のものとすることができ、塩化ナトリウムが一例である。ミックスは基板１１０８に塗布され、マトリックス（例えば、パラフィン）を流すために加熱されうる。例えば、冷却または有機成分の蒸着によってミックス１１０２を固化させることができる。可溶性微粒子１１０４が溶解するようにウェハは水中に配置されうる。そのような工程で多孔質の有機マトリックス１１０６を形成することができる。
【００５５】
多孔質のマトリックスが形成されると、ウェハはめっき浴中に配置されうる。活性物質材料が気孔内にめっきされうる。マトリックス１１０６は、めっき１１１０の厚さよりも厚くされうる。この厚さは、めっき時間および電流によって決定されうる。多孔質活性物質層を残すためにマトリックスが溶剤中に溶解されうる。多孔質活性物質層は、元のめっき材料が鉛である場合は、酸化鉛（ＩＶ）を形成するためにコンディショニングされうる。
【００５６】
いくつかの実施例では、活性物質を堆積させるために電気泳動堆積が使用されうる。電気泳動は荷電粒子を電極に引き付けることができるプロセスである。工程の一例では、例えば、超音波撹拌を使用することによって活性物質微粒子の懸濁液がエタノール浴中に作成されうる。エタノールおよびその組成物の１つの利点は、それが電気の不良導体（ｐｏｏｒ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）であるため、浴中に電界を設けることができることである。例えば、浴１００ミリリットル当たり０．５ミリリットルの少量の硫酸が懸濁液に添加されうる。そのような添加により、懸濁した活性物質微粒子を帯電させるためのイオンの源を提供することができる。コーティングされる電極は浴中に配置され、５０〜２００ボルトの電源等の電圧源の負端子に接続されうる。電極の間隔は２〜５センチメートルのオーダである。電位が活性物質微粒子を表面に押しやり、そこでそれらは堆積する。コーティングされた極板は１００℃超の温度で焼成されうる。いくつかの実施例は２００℃で３０分間焼成される。焼成によりエタノールをコーティングから除去することができる。
【００５７】
この方法で共堆積されうる他の材料は、繊維結合剤および化学結合剤を含むが、それらに限定されない。そのような材料は膜の接着性および完全性を向上することができる。完全性とは、本明細書では、活性物質層の剥離または分解に対する抵抗を意味する。膜の多孔性を制御するため、塩粒子などの溶解種も共堆積することができ、かつ上述のように溶解させることができる。これは、犠牲パラフィンおよび後のめっき工程の必要性を低下させるか、または排除するという利点を有する。
【００５８】
図１２は、一例による、多孔質活性物質を作成するための流れ図である。この流れ図は図１１の装置を作成するために使用されうる。１２０２では、充填済みのマトリックスが基板に塗布されうる。１２０４では、マトリックス中のフィラーが溶解されうる。１２０６では、マトリックスがめっきされうる。１２０８では、マトリックスが溶解されうる。１２１０では、残った材料がコンディショニングされうる。
【００５９】
図１３は、パラフィンマトリックス１３０２の顕微鏡写真１３００を示す。ここでは、塩結晶が溶解した後に穴１３０４が残されている。マトリックス材料と微粒子の比率が多孔性を決定しうる。粒度および粒形が気孔径を決定しうる。混合物は５０〜７０％の固体を含みうる。高い固体分率は連続的な気孔の形成を促進することができ、これにより、マトリックスの全体に完全にめっきを施すことが可能になる。マトリックス材料により上部表面が濡れる場合、塩分を露出させるためにこの表面を軽く削り取ることができる。
【００６０】
活性物質の稠度を深さによって変えることができる。例えば、複数の連続的な堆積物を互いの上に積層することができる。堆積中、パラメータは変えることができ、粒度、多孔性、組成またはフィルム応力などのパラメータを変えることを可能とすることができる。［実施例］
実施例１は、シリコン基板と、シリコン基板上に配置された活物質または活性物質とを含む第１の電極と、スタック内に第１の電極と整列して配置された第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置されたセパレータとを含む電極のスタックなどの対象（例えば、装置、方法、動作を実行するための手段、またはデバイスによって実行された場合、デバイスに動作を実行させることができる命令を含むデバイス可読媒体）を含むことも、使用することもできる。実施例は、電極のスタックがハウジング内に配置され、電解質がハウジングに充填され、第１の電極と第２の電極とに接触している状態のハウジングと、ハウジングとスタックとの間に結合され、第１の電極と第２の電極との間に広がる内部スペースを画定するシールであって、シールが内部スペースからの電解質の流れを阻止するように構成されているシールと、ハウジングに結合されたカバーと、内部スペース内からの電解質の流れを阻止するように構成されているカバーシールと、を含みうる。
【００６１】
実施例２は、第１の電極の主要面が外部に露出しており、第２の電極が異なる極性のものであり、第２の電極の第２の主要面が、第１の主要面の反対側の外部に露出している、先行する実施例１のいずれの対象も任意選択で含むことができる。
【００６２】
実施例３は、活物質が鉛（または鉛化合物）を含み、電解質が硫酸を含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例４は、少なくとも１つの介在層が基板と活物質との間に配置されている、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００６３】
実施例５は、介在層が、ＴｉＮ、ＴａＮ、セレン化モリブデン、スズおよびクロムを含む群の少なくとも１つで形成されている、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００６４】
実施例６は、介在層がケイ化物を含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例７は、ケイ化物がタングステン、チタン、ニッケルまたはモリブデンを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００６５】
実施例８は、基板が厚さ０．５ミリメートル未満であり、活物質が厚さ０．５ミリメートル未満である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例９は、基板が切断面を有し、切断面上に活物質が配置される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００６６】
実施例１０は、活物質が多孔質である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例１１は、基板の主要面が辺長約１５６ミリメートルの矩形の外周を有する、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００６７】
実施例１２は、活物質コーティングをシリコン基板上に配置することによってバッテリー電極を形成すること、バッテリー電極をバッテリー電極のスタックに組み立てることであって、バッテリー電極がセパレータによって他のバッテリー電極から分離される、組み立てること、スタックをハウジング内に配置すること、内部スペースに電解質を充填すること、内部スペースからの電解質の流れを阻止するためハウジングを密封することを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００６８】
実施例１３は、めっきされるコーティングが鉛であり、酸化鉛（ＩＶ）を形成するため、コーティングを塗布後に酸化させることをさらに含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００６９】
実施例１４は、ニッケルを基板上に配置し、基板を加熱することによって、基板と活物質との間にケイ化物を形成することを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７０】
実施例１５は、ニッケルを配置することが、無電解堆積を使用してニッケルを塗布することを含む、ニッケルをめっきすることを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７１】
実施例１６は、ケイ化物が金属をスパッタリングまたは蒸着し、基板を加熱することによって形成される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例１７は、活物質が、マトリックス材料と微粒子の犠牲層を基板上に配置すること、気孔を有するマトリックスを形成するために微粒子を溶解すること、活物質を少なくともいくつかの気孔内にめっきすること、マトリックスを溶解することによって形成される多孔質めっきを施した活物質である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７２】
実施例１８は、活物質を基板上に配置することが、電気泳動を使用して基板に塗布することを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例１９は、セパレータが内部スペース内に配置された状態で、内部スペースを画定するためスタックをハウジングに機械的に固定すること、セパレータを取り外すことを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７３】
実施例２０は、活物質を配置することが、活物質を犠牲材料と共に電気泳動共堆積すること、電気泳動共堆積後、犠牲材料を溶解することによって多孔質活物質を画定することを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７４】
実施例２１は、シリコン基板が高度にドープされる、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例２２は、シリコンの抵抗率が１Ω−ｃｍ未満である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７５】
実施例２３は、基板がアズカット面（ａｓ−ｃｕｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）を有する、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例２４は、シリコンが標準的な太陽電池テクスチャを有する、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７６】
実施例２５は、シリコンが金属グレード材料である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例２６は、基板が多結晶シリコンである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７７】
実施例２７は、活性物質コーティングをシリコンバッテリー極板に塗布するための工程を含み、コーティングが電気泳動を使用してめっきまたは堆積される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７８】
実施例２８は、めっきされた、または電気泳動堆積されたコーティングが厚さ１ミリメートル未満である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例２９は、バッテリー極板への活性物質の接着性を促進するため、シリコン基板と活性物質との間に介在層を含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００７９】
実施例３０は、多孔性を促進するためめっき溶液に添加物が含まれる、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例３１は、犠牲層がバッテリー極板に塗布され、前記犠牲層がマトリックス材料と微粒子とを含み、前記微粒子が、その後、気孔を有するマトリックスを形成するために溶解され、前記気孔の少なくとも一部が、その後、めっきにより充填され、前記マトリックスが、その後、溶解され、マトリックス材料がワックスおよびポリマーのうちの少なくとも１つである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８０】
実施例３２は、前記微粒子が結晶塩である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例３３は、結晶塩が塩化ナトリウムである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８１】
実施例３４は、極板間に多孔質のスペーサも含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例３５は、多孔質のスペーサ材料がガラス繊維を含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８２】
実施例３６は、交互に配置されたバッテリー極板、多孔質のスペーサ、および取り外し可能なスペーサを含むスタックが形成され、前記スタックが、その後、封じ込め用固定具（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ  ｆｉｘｔｕｒｅ）内に配置され、シーラントが前記スタックの周縁部に塗布され、前記シーラントが固化した後、前記取り外し可能なスペーサが取り外される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８３】
実施例３７は、３面が密閉され、スペーサが取り外され、電解質が添加され、上部カバーがバッテリー上に配置される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８４】
実施例３８は、取り外し可能なスペーサの１つまたは複数の端部がテーパ状である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例３９は、取り外し可能なスペーサにリリースコーティング（ｒｅｌｅａｓｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）が塗布される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８５】
実施例４０は、取り外し可能なスペーサがＵ字形を有して、取り外しが、Ｕ字形の端部を互いに向かって挟持するステップを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８６】
実施例４１は、取り外し可能なスペーサが再利用可能である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例４２は、交互に配置されたバッテリー極板と多孔質のスペーサとを含むスタックが形成され、前記スタックが、その後、封じ込め用固定具内に配置され、シーラントが前記スタックの周縁部に塗布される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８７】
実施例４３は、３面が密閉され、電解質が添加され、上部カバーがバッテリー上に配置される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例４４は、シーラントがスペーサに吸収されることを防止するため、多孔質のスペーサが縁用ライナーを有する、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８８】
実施例４５は、縁用ライナーが接着剤である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例４６は、接着剤がシリコーンである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００８９】
実施例４７は、縁用ライナーがガラス繊維製スペーサの縁を溶融することによって形成される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例４８は、基板の１つの面が不活性である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９０】
実施例４９は、不活性面がシリコンである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例５０は、不活性面が炭素でコーティングされている、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９１】
実施例５１は、不活性面がケイ化物である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例５２は、少なくとも１つの面の活性物質が電気泳動を使用して塗布される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９２】
実施例５３は、活性物質材料が酸化鉛を含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例５４は、活性物質が、電気泳動堆積後、１００℃超の温度で焼成される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９３】
実施例５５は、介在層が電気泳動活性物質堆積物（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  ａｃｔｉｖｅ  ｍａｓｓ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と極板基板との間に配置される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９４】
実施例５６は、極板材料がシリコンを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例５７は、電極が活性物質材料と犠牲材料の電気泳動共堆積によって形成され、前記犠牲材料が、活性物質層の多孔性を増加させるため、電気泳動共堆積後、溶解される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９５】
実施例５８は、活性物質が第２の材料と共堆積され、前記第２の材料の機能が活性物質層の物理的性質を向上させることである、先行する活性物質層の実施例のいずれの対象も任意選択で含むことができる。
【００９６】
実施例５９は、物理的性質が接着性である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例６０は、物理的性質が活性物質層の完全性である、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９７】
実施例６１は、極板表面をサンドブラストすることを含む、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例６２は、バッテリーが複数の極板を使用し、少なくとも２つの極板がプレコーティングされた縁を有する、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９８】
実施例６３は、プレコーティング材料がエポキシである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例６４は、プレコーティング材料が実質的に硫酸に耐性のあるプラスチックである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【００９９】
実施例６５は、極板面上におけるプレコーティングの厚さの合計は極板の離隔距離にほぼ等しい、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例６６は、バッテリーの外部ハウジングを提供するため、極板のスタックがスタッキング後に密閉される、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【０１００】
実施例６７は、シール材がプラスチックである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
実施例６８は、シール材がエポキシである、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【０１０１】
実施例６９は、複数の連続的な堆積、または堆積工程を通じて堆積パラメータを変えることのいずれかの使用により活性物質稠度が深さによって変わる、いずれの先行する実施例の対象も任意選択で含むことができる。
【０１０２】
実施例７０は、実施例１〜６９の機能の任意の１つまたは複数を実施するための手段、または機械によって実行されると、実施例１〜６９の機能の任意の１つまたは複数を機械に実行させる命令を含む機械可読媒体を含みうる対象を含むために、実施例１〜６９の任意の１つまたは複数の任意の部分または任意の部分の組み合わせを含みうる、または、任意選択で、実施例１〜６９の任意の１つまたは複数の任意の部分または任意の部分の組み合わせと組み合わせることができる。
【０１０３】
これらの非限定的な実施例のそれぞれは単独で適用することも、種々の順列で、もしくはいくつかの実施例の１つまたは複数との組み合わせにおいて組み合わせることもできる。
【０１０４】
上記の発明を実施するための形態には、発明を実施するための形態の一部分を形成する添付の図面の参照を含む。図面は、実例として、本発明が実施されうる特定の実施形態を示す。これら実施形態は、本明細書中において「実施例」とも呼ばれる。そのような実施例は、示される、または記載されているものの他に要素を含みうる。しかしながら、本願発明者は、示される、または記載されている要素のみが提供される実施例も企図する。さらに、本願発明者は、特定の例（またはその１つまたは複数の態様）に対して、または本明細書中に示される、または記載されるいくつかの実施例（またはその１つまたは複数の態様）に対して示される、または記載されている要素（またはその１つまたは複数の態様）の任意の組み合わせまたは順列を使用する実施例も企図する。
【０１０５】
本明細書と参照によって組み込まれる任意の文書との間に使用の矛盾が生じた場合、本明細書における使用が優先する。
本明細書において、用語「一つ」は、「少なくとも１つ」または「１つまたは複数」という他の例または用法とは無関係に、特許文献において一般に用いられるように、１つまたは１つより多くを含むものとして用いられる。本明細書において、用語「または」は非排他的な「または」を意味するものとして使用される。すなわち、「ＡまたはＢ」は、特に定めのない限り、「ＡであるがＢでない」、「ＢであるがＡでない」および「ＡおよびＢ」を含む。また、以下の特許請求の範囲において、用語「を含む」および「を含む」はオープンエンドである。つまり、請求項においてそのような用語の後に列挙された要素以外に要素を含むシステム、デバイス、物品、組成物、配合または工程はなおその請求項の範囲内にあるとみなされる。さらに、以下の特許請求の範囲において、用語「第１の」、「第２の」および「第３の」等は、単に標識として使用され、それら対象物に番号順の要件を課すように意図するものではない。
【０１０６】
本明細書中で説明された方法例は、少なくとも一部分が機械またはコンピュータにより実行されてもよい。いくつかの例としては、上記の実施例で説明されたような方法を実施するための電子デバイスを構成するように作動可能な命令がコード化されたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含むことができる。そのような方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コードなどのようなコードを含むことができる。そのようなコードは、様々な方法を実施するためのコンピュータ可読な命令を含むことができる。コードはコンピュータプログラム製品の一部を形成してもよい。さらに、特定の実施例において、コードは、実行時またはその他の時点で１つ以上の揮発性の、一時的でない、または不揮発性の有形コンピュータ可読媒体上に有形で格納されうる。これらの有形コンピュータ可読媒体の例には、限定するものではないが、ハードディスク、着脱式磁気ディスク、着脱式光ディスク（例えばコンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリーカードまたはメモリースティック、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）、などを含みうる。
【０１０７】
上記の説明は、例示を意図したものであり、限定を意図したものではない。例えば、上記の実施例（またはその１つ以上の態様）は互いに組み合わせて使用されうる。例えば当業者が上記の説明を概観すれば、他の実施形態を使用することもできる。要約書は、特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または限定するために使用されることはないという合意を持って提供されている。さらに、上記の詳細な説明においては、様々な特徴が開示内容を簡素化するためにまとめられる場合がある。これは、請求項に記載されていない開示された特徴が任意の請求項にとって必須であることを意図すると解釈されるべきでない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴より少ない中に存在しうる。したがって、このように以下の特許請求の範囲は、個別の実施形態として自立している各請求項と共に、詳細な説明に実施例または実施形態として組み込まれる。また、そのような実施形態は様々な組み合わせまたは順列において互いに組み合わせることができると考えられる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に、そのような特許請求の範囲に付与される均等物の範囲全体を加えた範囲に関して、決定されるべきである。
【図１】
2015028954.tif 000003
【図２】
2015028954.tif 000004
【図３】
2015028954.tif 000005
【図４】
2015028954.tif 000006
【図５】
2015028954.tif 000007
【図６】
2015028954.tif 000008
【図７】
2015028954.tif 000009
【図８】
2015028954.tif 000010
【図９】
2015028954.tif 000011
【図１０】
2015028954.tif 000012
【図１１】
2015028954.tif 000013
【図１２】
2015028954.tif 000014
【図１３】
2015028954.tif 000015
【図１４】
2015028954.tif 000016