(57)【要約】  エネルギー貯蔵デバイスを製造するための方法が提供される。スタックが基板上に設けられる。スタックは、第１の電極層、第２の電極層、および第１の電極層と第２の電極層との間の電解質層を含む。この方法は、第１の溝、第２の溝、および第３の溝を、基板のスタックの第２の面に対向するスタックの第１の面に形成することを含む。第１の溝は、第１の深さを有し、第１の表面は第２の電極層の第１の露出表面を含む。第２の溝は、第１の深さと異なる第２の深さを有し、第２の表面は第１の電極層の露出表面を含む。第３の溝は、第１の深さと実質的に同じ第３の深さを有し、第３の表面は第２の電極層の第２の露出表面を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵デバイスを製造するための方法であって、
基板の表面にスタックを設けるステップであって、前記スタックは第１の電極層、第２の電極層、および前記第１の電極層と前記第２の電極層との間の電解質層を含み、前記第１の電極層は前記第２の電極層よりも前記基板の前記表面に近い、ステップと、
前記スタックの第１の面上に第１の溝を形成するステップであって、前記スタックの前記第１の面は前記基板の前記表面上の前記スタックの第２の面に対向し、前記第１の溝は第１の深さ、および前記第２の電極層の第１の露出表面を含む第１の表面を有する、ステップと、
前記スタックの前記第１の面に第２の溝を形成するステップであって、前記第２の溝は前記第１の深さと異なる第２の深さ、および前記第１の電極層の露出表面を含む第２の表面を有する、ステップと、
前記スタックの前記第１の面に第３の溝を形成するステップであって、前記第３の溝は前記第１の深さと実質的に同じ第３の深さ、および前記第２の電極層の第２の露出表面を含む第３の表面を有する、ステップとを含み、
前記第２の溝は、前記第１の溝と前記第３の溝との間にある、方法。
【請求項２】
前記第１の溝、前記第２の溝、または前記第３の溝のうちの少なくとも１つは、前記基板を切断することなく形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の溝は、前記第２の溝から離間し、前記第２の溝に実質的に平行であり、
前記第２の溝は、前記第３の溝から離間し、前記第３の溝に実質的に平行である、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の溝の前記第１の深さ、前記第２の溝の前記第２の深さ、または前記第３の溝の前記第３の深さのうちの少なくとも１つは、前記基板の前記表面の平面に実質的に垂直である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の溝を形成し、前記第２の溝を形成し、前記第３の溝を形成するステップでは、前記基板の前記第１の面の方に向けられた少なくとも１つのレーザービームを使用する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の溝は、前記第２の電極層および前記電解質層を通して形成され、前記第２の電極層の前記第１の露出表面を露出させ、
前記第２の溝は、前記第２の電極層、前記電解質層、および前記第１の電極層を通して形成され、前記第１の電極層の前記表面を露出させ、
前記第３の溝は、前記第２の電極層および前記電解質層を通して形成され、前記第２の電極層の前記第２の露出表面を露出させる、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の溝は、前記第１の電極層を切断することなく、また前記基板を切断することなく、形成され、
前記第２の溝は、前記基板を切断することなく形成され、
前記第３の溝は、前記第１の電極層を切断することなく、また前記基板を切断することなく、形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電気的絶縁材料を、
前記第２の電極層の前記第１の露出表面を前記第１の電極層から絶縁するための、前記第１の溝、
前記第１の電極層の前記露出表面を前記第２の電極層から絶縁するための、前記第２の溝、または
前記第２の電極層の前記第２の露出表面を前記第１の電極層から絶縁するための、前記第３の溝のうちの少なくとも１つに設けるステップを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電気的絶縁材料を前記第２の溝内に設けた後、前記電気的絶縁材料の一部を除去し、前記第２の電極層の第３の露出表面を露出させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スタックの前記第１の面に、第１のプリカーサー溝と、第２のプリカーサー溝と、第３のプリカーサー溝とを形成するステップと、
前記第１のプリカーサー溝、前記第２のプリカーサー溝、および前記第３のプリカーサー溝内に電気的絶縁材料を設けるステップとを含み、
前記第１の溝は、前記第１のプリカーサー溝内の前記電気的絶縁材料を通して形成され、
前記第２の溝は、前記第２のプリカーサー溝内の前記電気的絶縁材料を通して形成され、
前記第３の溝は、前記第３のプリカーサー溝内の前記電気的絶縁材料を通して形成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のプリカーサー溝、前記第２のプリカーサー溝、および前記第３のプリカーサー溝は、互いに実質的に同じ深さで形成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記スタックは、さらなる第１の電極層と、さらなる第２の電極層と、前記さらなる第１の電極層と前記さらなる第２の電極層との間のさらなる電解質層とを含み、前記さらなる第１の電極層は前記第２の電極層と前記さらなる電解質層との間に配置され、
前記第１の溝を形成するステップが、
前記第２の電極層の前記第１の露出表面を含む前記第１の表面を有する前記第１の溝を形成するために、前記第１のプリカーサー溝内で前記電気的絶縁材料を通して前記第１の溝を形成するステップであって、前記さらなる第２の電極層の第１の露出表面が前記電気的絶縁材料によって前記第１の溝から絶縁されるように、形成するステップと、
前記第１の溝を、前記第１の表面が前記さらなる第２の電極層の前記第１の露出表面をさらに含むように広げるステップとを含むか、または
前記第２の溝を形成するステップが、
前記第１の電極層の前記露出表面を含む前記第２の表面を有する前記第２の溝を形成するために、前記第２のプリカーサー溝内で前記電気的絶縁材料を通して前記第２の溝を形成するステップであって、前記さらなる第１の電極層の露出表面が前記電気的絶縁材料によって前記第２の溝から絶縁されるように、形成するステップと、
前記第２の溝を、前記第２の表面が前記さらなる第１の電極層の前記露出表面をさらに含むように広げるステップとを含むか、または
前記第３の溝を形成するステップが、
前記第２の電極層の前記第２の露出表面を含む前記第３の表面を有する前記第３の溝を形成するために、前記第３のプリカーサー溝内で前記電気的絶縁材料を通して前記第３の溝を形成するステップであって、前記さらなる第２の電極層の第２の露出表面が前記電気的絶縁材料によって前記第３の溝から絶縁されるように、形成するステップと、
前記第３の溝を、前記第３の表面が前記さらなる第２の電極層の前記第２の露出表面をさらに含むように広げるステップとを含むか
のうちの少なくとも１つである、請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の溝を広げた後に、前記第１の溝の第１の部分は、前記第１の溝の第２の部分よりも狭く、前記第１の溝の前記第１の部分は前記第１の溝の前記第２の部分よりも、前記基板の前記第１の面に近い、
前記第２の溝を広げた後に、前記第２の溝の第１の部分は、前記第２の溝の第２の部分よりも狭く、前記第２の溝の前記第１の部分は前記第２の溝の前記第２の部分よりも、前記基板の前記第１の面に近い、
前記第３の溝を広げた後に、前記第３の溝の第１の部分は、前記第３の溝の第２の部分よりも狭く、前記第３の溝の前記第１の部分は前記第３の溝の前記第２の部分よりも、前記基板の前記第１の面に近い
のうちの少なくとも１つである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記スタックは、さらなる第１の電極層と、さらなる第２の電極層と、前記さらなる第１の電極層と前記さらなる第２の電極層との間のさらなる電解質層とを含み、前記さらなる第１の電極層は前記第２の電極層と前記さらなる電解質層との間に配置され、
前記第１のプリカーサー溝、前記第２のプリカーサー溝、および前記第３のプリカーサー溝は、各々、前記さらなる第２の電極層、前記さらなる電解質層、前記さらなる第１の電極層、前記第２の電極層、前記電解質層、および前記第１の電極層を通して形成される、請求項１２または請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スタックは、さらなる第１の電極層と、さらなる第２の電極層と、前記さらなる第１の電極層と前記さらなる第２の電極層との間のさらなる電解質層とを含み、前記さらなる第１の電極層は前記第２の電極層と前記さらなる電解質層との間に配置され、
前記第１の表面は、前記さらなる第２の電極層の第１の露出表面を含むか、または
前記第２の表面は、前記さらなる第１の電極層の露出表面を含むか、または
前記第３の表面は、前記さらなる第２の電極層の第２の露出表面を含むか、のうちの少なくとも１つである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板の平面に平行な方向における、前記第１の溝と前記第２の溝との間の第１の距離は、前記基板の前記平面に平行な前記方向における、前記第２の溝と前記第３の溝との間の第２の距離と実質的に同じである、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
エネルギー貯蔵デバイスであって、
基板の表面上のスタックであって、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の電解質であって、前記第１の電極は前記第２の電極よりも、前記基板の前記表面に近い、電解質とを備える、スタックと、
前記第２の電極の第１の露出表面の少なくとも一部に接触することなく前記第１の電極の第１の露出表面および前記電解質の第１の露出表面に接触している第１の電気絶縁体と、
前記第１の電極の第２の露出表面の少なくとも一部に接触することなく前記第２の電極の第２の露出表面および前記電解質の第２の露出表面に接触している第２の電気絶縁体とを備えるエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項１８】
前記第１の電気絶縁体は、前記スタックの第１の面に配置構成され、前記第２の電気絶縁体は、前記第１の面に対向する、前記スタックの第２の面に配置構成される、請求項１７に記載のエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項１９】
前記スタックの前記第１の面および前記スタックの前記第２の面は、各々、前記基板の前記表面の平面に実質的に垂直である、請求項１８に記載のエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項２０】
前記基板の前記表面の平面に垂直な方向の前記基板の厚さは、前記基板の前記表面の前記平面に垂直な前記方向の前記スタックの厚さと実質的に同じであるか、またはそれより大きい、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項２１】
前記スタックは、
さらなる第１の電極と、
さらなる第２の電極と、
前記さらなる第１の電極と前記さらなる第２の電極との間のさらなる電解質であって、前記さらなる第１の電極は前記第２の電極と前記さらなる電解質との間に配置される、さらなる電解質とを備え、
前記エネルギー貯蔵デバイスは、
前記さらなる第２の電極の第１の露出表面の少なくとも一部に接触することなく前記さらなる第１の電極の第１の露出表面および前記さらなる電解質の第１の露出表面に接触しているさらなる第１の電気絶縁体と、
前記さらなる第１の電極の第２の露出表面の少なくとも一部に接触することなく前記さらなる第２の電極の第２の露出表面および前記さらなる電解質の第２の露出表面に接触しているさらなる第２の電気絶縁体とを備える、請求項１７から２０のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵デバイスを製造する方法、エネルギー貯蔵デバイス、およびエネルギー貯蔵デバイスを製造するための中間構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体薄膜セルなどのエネルギー貯蔵デバイスは、基板上に層のスタックを形成することによって生産され得る。層のスタックは、典型的には、第１の電極層、第２の電極層、および第１の電極層と第２の電極層との間の電解質層を含む。次いで、スタックと基板との組合せは、分離したセクションへと切断され、個々のセルを形成し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
知られている製造方法よりも単純であるか、または効率的なエネルギー貯蔵デバイスの製造方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様により、エネルギー貯蔵デバイスを製造するための方法が提供され、この方法は、
基板の表面にスタックを設けることであって、スタックは第１の電極層、第２の電極層、および第１の電極層と第２の電極層との間の電解質層を含み、第１の電極層は第２の電極層よりも基板の表面に近い、スタックを設けることと、
スタックの第１の面上に第１の溝を形成することであって、スタックの第１の面は基板の表面上のスタックの第２の面に対向し、第１の溝は第１の深さ、および第２の電極層の第１の露出表面を含む第１の表面を有する、第１の溝を形成することと、
スタックの第１の面に第２の溝を形成することであって、第２の溝は第１の深さと異なる第２の深さ、および第１の電極層の露出表面を含む第２の表面を有する、第２の溝を形成することと、
スタックの第１の面に第３の溝を形成することであって、第３の溝は第１の深さと実質的に同じ第３の深さ、および第２の電極層の第２の露出表面を含む第３の表面を有する、第３の溝を形成することとを含み、
第２の溝は、第１の溝と第３の溝との間にある。
【０００５】
第１、第２、および第３の溝の形成は、電気的絶縁材料が堆積され得る領域をもたらす。導電性材料は、その後、第１および第２の電極層の露出表面に接触するように堆積され得る。スタックは、その後、たとえば、第１、第２、および第３の溝に対応する軸に沿って、複数のセルに分割され得る。次いで、導電性材料は、所与のセルの第１および第２の電極層を外部回路に接続するために使用され得る。
【０００６】
したがって、第１の態様による方法は、複数のセルがスタックから形成されることを可能にする。したがって、この方法は、スケーラブルであり、たとえば、ロールツーロールプロセスなどの効率的な連続製造プロセスの一部として実行され得る。さらに、第１、第２、および第３の溝をスタックの同じ面（第１の面）に形成することによって、この方法は、スタックの異なる面から溝が形成される他の方法に比べて容易であり得る。たとえば、スタックは、複数の方向からではなくむしろ単一の方向から加工され、それにより、第１、第２、および第３の溝を形成し得る。また、溝を形成するためのこの装置は、スタックの異なる面から溝が形成される他の場合に比べてあまり複雑になり得ない。
【０００７】
例では、第１の溝、第２の溝、または第３の溝のうちの少なくとも１つは、基板を切断することなく形成される。これは、スタック内に溝を形成する間に少なくとも部分的に基板を切断することを伴う方法と比較して、方法の効率を改善し得る。たとえば、より少ない量の材料が、第１、第２、または第３の溝の形成時に除去され得る。したがって、第１、第２、または第３の溝は、より多い量の材料（基板の一部など）が除去される他の場合に比べて、素早く、したがって効率的に形成され得る。さらに、第１、第２、または第３の溝の形成は、基板を切り開くことを伴う他の方法に比べて、容易であり得る。たとえば、基板とスタックの層との間に厚さの相違があり得る。いくつかの場合において、基板は、スタックの層を合わせたのと同じ厚さであってもよい。そのような基板を通して形成される溝の深さを制御することが困難な場合がある。しかしながら、基板を切断することなく第１、第２、および／または第３の溝を形成することによって、第１、第２、および第３の溝の第１、第２、および第３の深さが、それぞれ、より容易に制御され得る。
【０００８】
例では、第１の溝は、第２の溝から離間し、実質的に平行であり、第２の溝は、第３の溝から離間し、実質的に平行である。これは、第１、第２、および第３の溝の形成を簡素化し得る。たとえば、異なるそれぞれの角度を有する一連の溝よりも、一連の実質的に平行な溝を設ける方が、より容易であり得る。たとえば、材料を除去し溝を形成するための装置の角度方向は、第１の溝の形成と第２の溝の形成との間、または第２の溝の形成と第３の溝の形成との間で変更される必要はない。
【０００９】
例において、第１の溝の第１の深さ、第２の溝の第２の深さ、または第３の溝の第３の深さのうちの少なくとも１つは、基板の表面の平面に実質的に垂直である。このようにして第１、第２、または第３の溝を形成することによって、第１、第２、または第３の溝内での電気的絶縁材料のその後の堆積は、第１、第２、または第３の溝が基板の表面の平面に関して角度を付けられている例と比較して簡素化され得る。たとえば、第１、第２、または第３の溝のそのような配置構成は、電気的絶縁材料がそれぞれの溝の中に移動するのを促すか、またはそうでなければ、補助し、電気的絶縁材料とそれぞれの溝内の露出された表面（第１または第２の電極層の露出された表面などの）との間の接触を改善し得る。
【００１０】
例では、第１の溝を形成し、第２の溝を形成し、第３の溝を形成するときに、基板の第１の面の方へ向けられた少なくとも１つのレーザービームを使用する。これは、第１、第２、および第３の溝がレーザーアブレーションプロセスを使用して形成されることを可能にする。レーザーアブレーションは、迅速に実行され、比較的容易に制御され、したがって、第１、第２、および第３の溝の深さを正確に制御することが可能である。さらに、少なくとも１つのレーザービームを基板の第１の面の方に向けられるように配置構成することによって、レーザーアブレーションシステムは、基板の異なる面の方に向けられた異なるレーザービームがある他の場合に比べてあまり複雑にならないことがある。
【００１１】
例では、第１の溝は、第２の電極層および電解質層を通して形成され、第２の電極層の第１の露出表面を露出させ、第２の溝は、第２の電極層、電解質層、および第１の電極層を通して形成され、第１の電極層の表面を露出させ、第３の溝は、第２の電極層および電解質層を通して形成され、第２の電極層の第２の露出表面を露出させる。これは、複数のセルが同じスタックから製造されることを可能にする。これらのセルの各々において、第１の電極層および第２の電極層は、その後の加工の際にセルの対向する面上で露出され、短絡が発生する危険性を低減することができる。
【００１２】
例では、第１の溝は、第１の電極層を切断することなく、また基板を切断することなく、形成され、第２の溝は、基板を切断することなく形成され、第３の溝は、第１の電極層を切断することなく、また基板を切断することなく、形成される。したがって、他の場合に比べて除去される材料の量が少なくなり得る。したがって、これは、方法の効率を改善し得る。
【００１３】
例では、電気的絶縁材料は、第２の電極層の第１の露出表面を第１の電極層から絶縁するための第１の溝、第１の電極層の露出表面を第２の電極層から絶縁するための第２の溝、または第２の電極層の第２の露出表面を第１の電極層から絶縁するための第３の溝のうちの少なくとも１つに設けられる。たとえば、電気的絶縁材料は、第１の電極層および第２の電極層が互いに電気的に接触する場合に他の方法では発生し得る、短絡の危険性を低減する。
【００１４】
例では、電気的絶縁材料を第２の溝内に供給した後、電気的絶縁材料の一部は除去されて、第２の電極層の第３の露出表面を露出させる。これは、第２の電極層の第３の露出表面が、その後、外部回路への接続のために、導電性材料に接続されることを可能にする。より少ない量の電気的絶縁材料を第２の溝内に堆積するよりも、電気的絶縁材料を第２の溝内に堆積し、その後電気的絶縁材料の部分を除去する方が、簡単であり得る。たとえば、第２の溝内に堆積される電気的絶縁材料の量を正確に制御することは、より困難であり得る。電気的絶縁材料の堆積が少なすぎる場合、第２の電極層以外の、スタックの層（電解質層または第１の電極層など）が露出され、短絡を引き起こす可能性がある。逆に、電気的絶縁材料の堆積が多すぎる場合、露出される第２の電極層の量が不十分になり、その後の加工の際に第２の電極層と導電性材料との間の電気的接触を低下させ得る。これは、エネルギー貯蔵デバイスの有効性を減じる可能性がある。しかしながら、電気的絶縁材料を第２の溝に堆積し、その後電気的絶縁性材料の部分を除去することによって、グループ内に残っている電気的絶縁材料の量がより正確に制御され得る。
【００１５】
例では、方法は、スタックの第１の面に、第１のプリカーサー溝、第２のプリカーサー溝、および第３のプリカーサー溝を形成することと、第１のプリカーサー溝、第２のプリカーサー溝、および第３のプリカーサー溝内に電気的絶縁材料を設けることとを含む。このような例では、第１の溝は、第１のプリカーサー溝内の電気的絶縁材料を通して形成され、第２の溝は、第２のプリカーサー溝内の電気的絶縁材料を通して形成され、第３の溝は、第３のプリカーサー溝内の電気的絶縁材料を通して形成される。たとえば、第１のプリカーサー溝、第２のプリカーサー溝、および第３のプリカーサー溝の形成は、その後の加工に対する柔軟性をもたらす。
【００１６】
例では、第１のプリカーサー溝、第２のプリカーサー溝、および第３のプリカーサー溝は、互いに実質的に同じ深さで形成される。これは、第１、第２、および第３のプリカーサー溝を互いに異なる深さで形成するよりも、容易であり得る。たとえば、第１、第２、および第３のプリカーサー溝の各々を形成するために同じ加工がスタックに施され得る。これは、第１、第２、および第３のプリカーサー溝の各々を形成する、たとえば、異なるそれぞれの深さを有する第１、第２、および第３のプリカーサー溝を形成するために異なる加工がスタックに施される場合よりも制御が容易であり得る。
【００１７】
例では、スタックは、さらなる第１の電極層と、さらなる第２の電極層と、さらなる第１の電極層とさらなる第２の電極層との間のさらなる電解質層とを含み、さらなる第１の電極層は第２の電極層とさらなる電解質層との間に配置される。このようにして、スタックは、第１の電極層−電解質層−第２の電極層のサブスタックの複数のセットを含む。そのようなスタックでは活性材料と基板との比が大きく、したがって、単一の第１の電極層、電解質層、および第２の電極層を含むスタックと比較して大きなエネルギー密度を示し得る。
【００１８】
そのような例では、以下、すなわち
第１の溝を形成することが、
第２の電極層の第１の露出表面を含む第１の表面を有する第１の溝を形成するために、第１のプリカーサー溝内で電気的絶縁材料を通して第１の溝を形成することであって、さらなる第２の電極層の第１の露出表面が電気的絶縁材料によって第１の溝から絶縁されるように、形成することと、
第１の溝を、第１の表面がさらなる第２の電極層の第１の露出表面をさらに含むように広げることとを含むか、または
第２の溝を形成することが、
第１の電極層の露出表面を含む第２の表面を有する第２の溝を形成するために、第２のプリカーサー溝内で電気的絶縁材料を通して第２の溝を形成することであって、さらなる第１の電極層の露出表面が電気的絶縁材料によって第２の溝から絶縁されるように、形成することと、
第２の溝を、第２の表面がさらなる第１の電極層の露出表面をさらに含むように広げることとを含むか、または
第３の溝を形成することが、
第２の電極層の第２の露出表面を含む第３の表面を有する第３の溝を形成するために、第３のプリカーサー溝内で電気的絶縁材料を通して第３の溝を形成することであって、さらなる第２の電極層の第２の露出表面が電気的絶縁材料によって第３の溝から絶縁されるように、形成することと、
第３の溝を、第３の表面がさらなる第２の電極層の第２の露出表面をさらに含むように広げることとを含むか
のうちの少なくとも１つである。
【００１９】
これらの例では、第１、第２、または第３の溝の形成は、多段階プロセスであってよい。たとえば、第１の溝については、第２の電極層の第１の露出表面が、さらなる第２の電極層の第１の露出表面をその後露出する前に露出され得る。このようにして、露出表面は、複数の異なるサブスタックの電極層に対して形成され得る。これは、複数のサブスタックを含むスタックが効率的に形成されることを可能にする。さらに、異なるサブスタックの第１の電極層の露出表面は、単純な仕方で並列に接続され得る。同様に、異なるサブスタックの第２の電極層の露出表面も、並列に接続され得る。これは、マルチセルエネルギー貯蔵デバイスが効率的に製造されることを可能にする。
【００２０】
例では、以下、すなわち
第１の溝を広げた後に、第１の溝の第１の部分が、第１の溝の第２の部分よりも狭く、第１の溝の第１の部分は第１の溝の第２の部分よりも、基板の第１の面に近い、
第２の溝を広げた後に、第２の溝の第１の部分が、第２の溝の第２の部分よりも狭く、第２の溝の第１の部分は第２の溝の第２の部分よりも、基板の第１の面に近い、
第３の溝を広げた後に、第３の溝の第１の部分が、第３の溝の第２の部分よりも狭く、第３の溝の第１の部分は第３の溝の第２の部分よりも、基板の第１の面に近い
のうちの少なくとも１つである。
【００２１】
これは、たとえば、第１、第２、または第３の溝内に一連の棚部分を設け、その上に導電性材料が堆積され得る。したがって、これは、スタックの電極層が外部回路に接続されることを可能にするために、第１、第２、または第３の溝内の露出表面を導電性材料と接続することを円滑にする。
【００２２】
例では、スタックは、さらなる第１の電極層と、さらなる第２の電極層と、さらなる第１の電極層とさらなる第２の電極層との間のさらなる電解質層とを含み、さらなる第１の電極層は第２の電極層とさらなる電解質層との間に配置される。そのような例では、第１のプリカーサー溝、第２のプリカーサー溝、および第３のプリカーサー溝は、各々、さらなる第２の電極層、さらなる電解質層、さらなる第１の電極層、第２の電極層、電解質層、および第１の電極層を通して形成される。したがって、スタックは、２つのサブスタックを備え、この方法が容易にスケーリングされることを可能にし得る。これは、エネルギー貯蔵デバイスを製造するための方法の効率をさらに高め得る。さらに、エネルギー貯蔵デバイスは、活性材料と基板（たとえば、エネルギー貯蔵に寄与しない不活性材料である）との比率が低い他のエネルギー貯蔵デバイスに比べて大きなエネルギー密度を有し得る。
【００２３】
そのような例では、第１の表面が、さらなる第２の電極層の第１の露出表面を含むか、または第２の表面が、さらなる第１の電極層の露出表面を含むか、または第３の表面が、さらなる第２の電極層の第２の露出表面を含むか、のうちの少なくとも１つである。このようにして、第１の溝の第１の表面は、第２の電極層およびさらなる第２の電極層の露出表面を含み、これらの表面は各々カソードであってよい。同様に、第２の溝の第２の表面は、第１およびさらなる第１の電極層の露出表面を含み、これらは各々アノードであってよい。第１および第２の溝は、スタックの一部によって互いに分離され得る。したがって、第２およびさらなる第２の電極層（第１の溝内の）に接続されている導電性材料は、スタックの一部分によって第１およびさらなる第１の電極層（第２の溝内の）に接続されている導電性材料から分離され得る。これは、たとえば、短絡が発生する危険性を低減する。同様に、スタックのさらなる部分は、第２および第３の溝を分離し、短絡の可能性をさらに低減し得る。
【００２４】
例では、基板の平面に平行な方向における、第１の溝と第２の溝との間の第１の距離は、基板の平面に平行な方向における、第２の溝と第３の溝との間の第２の距離と実質的に同じである。この配置構成により、方法は、距離が隣接する溝の間で変化し得る他の場合に比べて、より効率的に（たとえば、隣接する溝の間の標準化された、予め決定されている、または他の何らかの形で固定された距離を使用して）実行され得る。第１、第２、および第３の溝の各々は、マルチセルエネルギー貯蔵デバイスの隣接するセル間の境界に対応し得る。そのような場合において、隣接する溝の間の一定の、または規則正しい距離は、（スタックおよび基板を含む中間構造を折り返すことによる）ｚ折り配置構成の形成を円滑にし、そこから、個別のセルが、溝の１つに対応する軸に沿って、中間構造を切り開くことによって形成され得る。たとえば、隣接する溝の間の規則正しい距離は、ｚ折り配置構成の形成時にセルを互いに（たとえば、垂直方向に）整列させることを容易にし得る。
【００２５】
本発明の第２の態様により、エネルギー貯蔵デバイスが提供され、これは
基板の表面上のスタックであって、
第１の電極と、
第２の電極と、
第１の電極と第２の電極との間の電解質であって、第１の電極は第２の電極よりも基板の表面に近い、電解質とを備える、スタックと、
第２の電極の第１の露出表面の少なくとも一部に接触することなく第１の電極の第１の露出表面および電解質の第１の露出表面に接触している第１の電気絶縁体と、
第１の電極の第２の露出表面の少なくとも一部に接触することなく第２の電極の第２の露出表面および電解質の第２の露出表面に接触している第２の電気絶縁体とを備える。
【００２６】
そのようなエネルギー貯蔵デバイスは、たとえば、本発明の第１の態様による方法を使用して、効率的な方式で製造され得る。第２の電極の第１の露出表面および第１の電極の第２の露出表面は、導電性材料を介して外部回路に接続され得る。
【００２７】
例では、第１の電気絶縁体は、スタックの第１の面に配置構成され、第２の電気絶縁体は、第１の面に対向する、スタックの第２の面に配置構成される。これらの例では、第２の電極の第１の露出表面はスタックの第１の面にあり、第１の電極の第２の露出表面はスタックの第２の面にあり得る。このようにして、スタックそれ自体が、第２の電極の第１露出表面を第１の電極の第２露出表面から分離し得る。スタックの第１の面で、第１の電気絶縁体は、第１の電極の第１の露出表面（スタックの第１の面にあってもよい）を第２の電極の第１の露出表面から絶縁し得る。同様に、スタックの第２の面では、第２の電気絶縁体は、第２の電極の第２の露出表面（スタックの第２の面にあってもよい）を第１の電極の第２の露出表面から絶縁し得る。このようにして、短絡は、効果的に防止または低減され得る。
【００２８】
例では、スタックの第１の面およびスタックの第２の面は、各々、基板の表面の平面に実質的に垂直である。これは、スタックの第１および第２の面が基板の表面の平面に関して角度を付けられている例と比較してスタックの形成を簡素化し得る。
【００２９】
例では、基板の表面の平面に垂直な方向の基板の厚さは、基板の表面の平面に垂直な方向のスタックの厚さと実質的に同じであるか、またはそれより大きい。そのような場合、エネルギー貯蔵デバイスは、たとえば、本発明の第１の態様による方法を使用して、容易に製造され得る。たとえば、第１、第２、および第３の溝の深さ（その後、たとえば、第１および第２の電気絶縁体を形成するために、少なくとも部分的に電気的絶縁材料を充填され得る）は、より容易に制御され得る。
【００３０】
例では、スタックは、さらなる第１の電極と、さらなる第２の電極と、さらなる第１の電極とさらなる第２の電極との間のさらなる電解質とを含み、さらなる第１の電極は第２の電極とさらなる電解質との間に配置される。そのような例では、エネルギー貯蔵デバイスは、さらなる第２の電極の第１の露出表面の少なくとも一部に接触することなくさらなる第１の電極の第１の露出表面およびさらなる電解質の第１の露出表面に接触しているさらなる第１の電気絶縁体と、さらなる第１の電極の第２の露出表面の少なくとも一部に接触することなくさらなる第２の電極の第２の露出表面およびさらなる電解質の第２の露出表面に接触しているさらなる第２の電気絶縁体とを備える。したがって、そのような例におけるスタックは、複数のサブスタックを含むと考えられ得る。そのようなスタックは、たとえば、単一のサブスタックだけを有する他のスタックよりもエネルギー密度が大きい。異なるサブスタックの第１の電極の露出表面は、たとえば、導電性材料を使用して、単純な方式で、並列に接続され得る。同様に、異なるサブスタックの第２の電極層の露出表面も、たとえば、導電性材料を使用して並列に接続され得る。これは、マルチセルエネルギー貯蔵デバイスが効率的に製造されることを可能にする。第１の電気絶縁体、さらなる第１の電気絶縁体、第２の電気絶縁体、およびさらなる第２の電気絶縁体は、たとえば、エネルギー貯蔵の様々なコンポーネントを互いに十分に離し、短絡の危険性を回避するかまたは低減する。それにもかかわらず、スタックが外部回路に効果的に接続されることを可能にするように、十分に露出された表面が設けられる。
【００３１】
さらなる特徴は、添付の図面を参照しつつなされる、例のみで与えられる、以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】例によるエネルギー貯蔵デバイスに対するスタックの概略図である。
【図２】例によるエネルギー貯蔵デバイスの製造のための図１のスタックの加工の一例を示す概略図である。
【図３ａ】例によるエネルギー貯蔵デバイスの製造方法を例示する概略図である。
【図３ｂ】例によるエネルギー貯蔵デバイスの製造方法を例示する概略図である。
【図３ｃ】例によるエネルギー貯蔵デバイスの製造方法を例示する概略図である。
【図３ｄ】例によるエネルギー貯蔵デバイスの製造方法を例示する概略図である。
【図３ｅ】例によるエネルギー貯蔵デバイスの製造方法を例示する概略図である。
【図４ａ】さらなる例によるエネルギー貯蔵の製造方法を例示する概略図である。
【図４ｂ】さらなる例によるエネルギー貯蔵の製造方法を例示する概略図である。
【図４ｃ】さらなる例によるエネルギー貯蔵の製造方法を例示する概略図である。
【図４ｄ】さらなる例によるエネルギー貯蔵の製造方法を例示する概略図である。
【図４ｅ】さらなる例によるエネルギー貯蔵の製造方法を例示する概略図である。
【図４ｆ】さらなる例によるエネルギー貯蔵の製造方法を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
例による方法、構造、およびデバイスの詳細は、図を参照しつつ、次の説明から明らかになるであろう。この説明では、説明を目的として、いくつかの例の多数の具体的詳細が述べられている。本明細書において「一例」または類似の言い回しを述べた場合、これは例に関連して説明されている特定の特徴、構造、または特性が、少なくともその一例に含まれていることを意味するが、必ずしも他の例に含まれているわけではない。いくつかの例は、例の基礎となる概念の説明および理解を容易にするためにいくつかの特徴が省略され、および／または必然的に簡略化されて概略として記述されていることにさらに留意されたい。
【００３４】
図１は、エネルギー貯蔵デバイスのための層のスタック１００を示している。図１のスタック１００は、たとえば、固体電解質を有する薄膜エネルギー貯蔵デバイスの一部として使用され得る。
【００３５】
スタック１００は、図１では基板１０２上にある。基板１０２は、たとえば、ガラスまたはポリマーであり、剛性または可撓性を有するものとしてよい。基板１０２は、典型的には平面状である。スタック１００は、図１において基板１０２に直接接触しているように示されているが、他の例ではスタック１００と基板１０２との間に１つまたは複数のさらなる層があってよい。したがって、特に断りのない限り、本明細書において１つの要素が別の要素の「上に」あると述べた場合に、このことは、直接または間接的な接触を含むものとして理解されるべきである。言い換えれば、別の要素上の一要素は、他の要素に接触しているか、または他の要素と接触していないが、その代わりに、一般的に、介在する（１つまたは複数の）要素によって支持されているが、それにもかかわらず、他の要素の上に配置されているか、または他の要素と重なり合っているものとしてよい。
【００３６】
図１のスタック１００は、第１の電極層１０４、電解質層１０６、および第２の電極層１０８を含む。図１の例では、第２の電極層１０８は、第１の電極層１０４よりも基板１０２から離れており、電解質層１０６は、第１の電極層１０４と第２の電極層１０８との間にある。
【００３７】
第１の電極層１０４は、正極集電体層として働き得る。このような例では、第１の電極層１０４は、正電極層（スタック１００を含むエネルギー貯蔵デバイスのセルの放電時のカソードに対応し得る）を形成し得る。第１の電極層１０４は、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、またはアルカリ金属多硫化塩などの、安定した化学反応によりリチウムイオンを貯蔵するのに適した材料を含んでいてもよい。
【００３８】
代替的な例では、第１の電極層１０４と基板１０２との間に配置され得る、別個の正極集電体層が存在してもよい。これらの例では、別個の正極集電体層はニッケル箔を含み得るが、アルミニウム、銅、もしくは鋼鉄、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上のアルミニウムなどの金属化プラスチックを含む金属化材料などの任意の好適な金属が使用され得ることは理解されるべきである。
【００３９】
第２の電極層１０８は、負極集電体層として働き得る。そのような場合における第２の電極層１０８は、負電極層（スタック１００を含むエネルギー貯蔵デバイスのセルの放電時のアノードに対応し得る）を形成し得る。第２の電極層１０８は、リチウム金属、グラファイト、シリコン、またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含み得る。第１の電極層１０４に関して、他の例では、スタック１００は、第２の電極層１０８上にあり、第２の電極層１０８は負極集電体層と基板１０２との間にあり得る、別個の負極集電体層を備え得る。負極集電体層が別個の層である例では、負極集電体層は、ニッケル箔を含んでもよい。しかし、アルミニウム、銅、もしくは鋼鉄、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上のアルミニウムなどの金属化プラスチックを含む金属化材料などの、任意の好適な金属が負極集電体層に使用され得ることも理解されるべきである。
【００４０】
第１および第２の電極層１０４、１０８は、典型的には導電性である。したがって、電流は、第１および第２の電極層１０４、１０８を通るイオンまたは電子の流れにより第１および第２の電極層１０４、１０８を通って流れ得る。
【００４１】
電解質層１０６は、オキシ窒化リン酸リチウム（ＬｉＰＯＮ）などの、イオン伝導性であるが、電気絶縁体でもある、任意の好適な材料を含み得る。上で説明されているように、電解質層１０６は、たとえば、固体層であり、高速イオン伝導体と称され得る。固体電解質層は、たとえば、規則的な構造を欠き、自由に移動し得るイオンを含む液体電解質の構造と、結晶性固体の構造との間の中間の構造を有し得る。結晶性物質は、たとえば、原子が秩序正しく配列されている正規構造を有し、これは二次元または三次元の格子として配列され得る。結晶性物質のイオンは、典型的には不動であり、したがって、物質全体を通して自由に移動することができない場合がある。
【００４２】
スタック１００は、たとえば、基板１０２上に第１の電極層１０４を堆積することによって製造され得る。電解質層１０６は、その後、第１電極層１０４上に堆積され、第２電極層１０８は、次いで、電解質層１０６上に堆積される。スタック１００の各層は、他の堆積方法も可能であるが、均質性の高い層を生成する単純で効果的な方法を提供する、フラッド堆積によって堆積され得る。
【００４３】
図１のスタック１００は、エネルギー貯蔵デバイスを製造するために、さらなる加工がなされ得る。図１のスタック１００に適用され得る加工の例は、図２に概略として示されている。
【００４４】
図２では、スタック１００および基板１０２は、一緒になって、エネルギー貯蔵デバイスを製造するための中間構造１１０を形成する。この例における中間構造１１０は可撓性であり、ロールツーロール製造プロセス（リールツーリール製造プロセスと称されることもある）の一部としてローラ１１２の周りに巻き付けられることを可能にする。中間構造１１０は、ローラ１１２から徐々に巻きを解かれ、さらなる処理を受け得る。
【００４５】
図２の例では、第１のレーザー１１４を使用して中間構造１１０を介して（たとえば、スタック１００を通して）溝が形成され得る。第１のレーザー１１４は、中間構造１１０にレーザービーム１１６を当てて中間構造の一部を除去し、それによってスタック１００に溝を形成するように配置構成される。このプロセスは、レーザーアブレーションと称され得る。
【００４６】
溝の形成後、電気的絶縁材料が、材料堆積システム１１８を使用して溝の少なくとも一部に堆積され得る。材料堆積システム１１８は、たとえば、有機懸濁液材料などの液体１２０で溝の少なくとも一部を満たす。次いで、液体１２０は、溝内で硬化され、溝内に電気的絶縁プラグを形成し得る。電気的絶縁材料は、非導電性であると考えられてよく、したがって、電界内に置かれたときに比較的少量の電流を伝導し得る。典型的には、電気的絶縁材料（絶縁体と称されることもある）は、半導体材料または導電性材料に比べて少ない電流を伝導する。しかしながら、絶縁体であっても電流を流すための少量の電荷担体を含み得るので、電界の影響下では、それにもかかわらず、少量の電流が電気的絶縁材料を通って流れることがある。本明細書の例では、材料は、絶縁体の機能を果たす十分な電気的絶縁性を有する場合に電気的絶縁性を有するとみなされ得る。この機能は、たとえば、短絡回避がなされるように材料が一方の要素を別の要素から十分に絶縁する場合に果たされ得る。
【００４７】
図２を参照すると、電気的絶縁材料を堆積した後に、中間構造１１０は、溝の少なくとも一部に沿って切断され、エネルギー貯蔵デバイスのための別々のセルを形成する。図２などの例では、数百個、潜在的に数千個のセルが中間構造１１０のロールから切断することができ、複数のセルが効率的な方式で製造されることを可能にする。
【００４８】
図２では、切断作業は、中間構造１１０にレーザービーム１２４を当てるように配置構成されている、第２のレーザー１２２を使用して実行される。各切断は、たとえば、プラグが２つのピースに分割され、各ピースがそれが付着しているエッジを含む露出表面上の保護カバーを形成するように絶縁プラグの中心を通るものとしてよい。この方式でスタック全体を切り開くことで、第１および第２の電極層１０４、１０８の露出表面を形成する。
【００４９】
図２には示されていないが（単なる概略図である）、電気的絶縁材料の堆積の後、中間構造１１０は、絶縁プラグの各々が整列されている少なくとも１０層、場合によっては数百層、潜在的には数千層を有するｚ折り配置構成を形成するために、それ自身の上に折り返され得ることが理解されるべきである。次いで、第２のレーザー１２２によって実行されるレーザー切断プロセスは、プラグの整列されたセットの各々について、単一の切断作業でｚ折り畳み配置構成を切り開くために使用され得る。
【００５０】
セルを切断した後、電気コネクタがセルの対向する面に沿って設けられ得、セルの一方の面上の第１の電気コネクタは第１の電極層１０４（セルが中間構造１１０の残りの部分から分離された後に第１の電極を形成すると考えられ得る）に接触するが、電気的絶縁材料によって他の層との接触が防がれる。同様に、セルの対向する面上の第２の電気コネクタは、第２の電極層１０８（セルが中間構造体１１０の残りの部分から分離された後に第２の電極を形成すると考えられ得る）と接触するように配置構成され得るが、絶縁材料によって他の層との接触を防がれている。したがって、絶縁材料は、第１および第２の電極層１０４、１０８と各セル内の他の層との間の短絡の危険性を低減し得る。第１および第２の電気コネクタは、たとえば、スパッタリングによってスタックのエッジ（または中間構造１１０のエッジ）に付けられる金属材料であるものとしてよい。したがって、セルは、単純、容易に並列に接合することができる。
【００５１】
図３ａから図３ｅ（図３と総称する）は、エネルギー貯蔵デバイスの製造方法の例示的な特徴を示す概略図である。図１の対応する特徴と同じである、図３の特徴は、同じ参照番号が付されている。対応する説明が適用されると解釈されるべきである。同じ参照番号は、図３ａから図３ｅの各々において同じ要素を表すために使用される。しかしながら、わかりやすくするために、図３ａから図３ｅの各々においてすべての要素にラベルが付けられているわけではない。図３ａから図３ｅのうちの１つの図ではラベルを付けられているが、図３ａから図３ｅのうちの他の図ではラベルを付けられていない要素は、図３ａから図３ｅの処理が同じスタックに順次適用され得るので、それにもかかわらず存在し得る。
【００５２】
図３ａの前に、図３による方法は、基板１０２の表面１２６上にスタック１００を設けることを含む。この例では、スタック１００および表面１０２は、図１に示されているとおりである。しかしながら、他の例では、図３による方法は、図１に示されているものとは異なる構造または層を有する他のスタックに適用され得る。
【００５３】
スタック１００の層（この場合、第１の電極層１０４、電解質層１０６、および第２の電極層１０８）は、順次設けられてもよい。しかしながら、他の例では、基板は、部分的に組み立てられて提供されてもよい。たとえば、第１の電極層、電解質層、および第２の電極層を含むスタックは、基板が提供される前にすでに基板上に配置構成されていてもよい。
【００５４】
図３ａでは、第１の溝１２８ａ、第２の溝１２８ｂ、および第３の溝１２８ｃが、スタック１００の第１の面１３０内に形成される。第１の溝１２８ａ、第２の溝１２８ｂ、および第３の溝１２８ｃは、参照番号１２８で総称され得る。スタック１００の第１の面１３０は、基板１０２の表面１２６上にあるスタック１００の第２の面に対向している。したがって、スタック１００の第１の面１３０は、たとえば、スタック１００の露出表面であり、これは別のコンポーネントと接触していないか、または他の何らかの形で目立たなくされている。この例では、スタック１００の第１の面１３０は、スタック１００の上面であるが、他の例ではそうである必要はない。
【００５５】
溝は、たとえば、連続しているか、または非連続的であり得るチャネル、スロット、またはトレンチである。いくつかの例では、溝は細長いものとしてよい。溝は、スタック１００の層を途中まで貫通し得るか、または基板１０２の一部を露出させるためにスタック１００のすべて層を貫通し得る。たとえば、溝は、液体または他の流体などのさらなる材料のその後の堆積のためのチャネルを提供する。
【００５６】
図３ａでは、第１の溝１２８ａは第１の深さｄ１を有し、第２の溝１２８ｂは第２の深さｄ２を有し、第３の溝１２８ｃは第３の深さｄ３を有する。第１の深さｄ１は第３の深さｄ３と実質的に同じであるが、第１の深さｄ１は第２の深さｄ２とは異なる。溝１２８の深さｄ１、ｄ２、ｄ３の各々は、図３ａの基板１０２の表面１２６の平面に対して実質的に垂直な方向に取られる。方向は、測定公差内にある、または垂直からプラス／マイナス５度、１０度、もしくは２０度の範囲内の角偏向を有するなど、方向が平面に対して正確に垂直であるか、または平面に対しておおよそ垂直である場合に平面に対して実質的に垂直であるとみなされ得る。このような場合、溝１２８は、この方向に延在するか、または他の何らかの形で伸長しているとみなされ得る。これらの場合、溝１２８は、それに加えて、これに垂直な方向（図３ａを参照してページの中に入るかまたはページの外に出る方向など）などの異なる方向に伸長してもよい。たとえば、溝の口または開口部から溝の基部に向かって延在する、溝の中心軸は、基板１０２の表面１２６の平面に実質的に垂直な方向であってよい。
【００５７】
しかしながら、他の例では、溝１２８の一部または全部が、基板１０２の表面１２６の平面に対して、実質的に垂直な角度とは異なる角度を成す軸に沿って延在し得る。たとえば、溝１２８の一部または全部は、基板１０２の表面１２６の平面に関して鋭角（９０度未満の角度など）を成す内面を有し得る。しかし、これにより、溝１２８内に材料を堆積することが、その後図３ａなどの例と比較して困難になり、溝１２８の内面は基板１０２の表面１２６の平面に対して実質的に垂直であるものとしてよい。
【００５８】
第１の溝１２８ａ、第２の溝１２８ｂ、および第３の溝１２８ｃは、スタック１００の様々な層を異なる部分に分離する。図３ａでは、第１の溝１２８ａは、第１の電極層１０８を第１の部分１０８ａおよび第２の部分１０８ｂに分離する。また、第１の溝１２８ａは、電解質層１０６を第１の部分１０６ａおよび第２の部分１０６ｂに分離する。第２の溝１２８ｂは、第１の電極層１０８の第２の部分１０８ｂを第１の電極層１０８の第３の部分１０８ｃから分離する。第２の溝１２８ｂは、電解質層１０６の第２の部分１０６ｂを電解質層１０６の第３の部分１０６ｃから分離する。それに加えて、第２の溝１２８ｂは、第２の電極層１０４を第１の部分１０４ａおよび第２の部分１０４ｂに分離する。図３ａでは、第３の溝１２８ｃは、第１の電極層１０８の第３の部分１０８ｃを第１の電極層１０８の第４の部分１０８ｄから分離し、電解質層１０６の第３の部分１０６ｃを電解質層１０６の第４の部分１０６ｄから分離する。第２の溝１２８ｂとは異なり、第１の溝１２８ａも第３の溝１２８ｃも、第２の電極層１０４の部分を分離しない。
【００５９】
図３ａでは、第１の溝１２８ａは、第２の電極層１０８の第１の露出表面１３２ａを含む第１の表面を有している。この例では、第２の電極層１０８の第１の露出表面１３２ａは、第２の電極層１０８の第１の部分１０８ａの表面である。しかしながら、第１の溝１２８ａの第１の表面は、第２の電極層１０８の第２の部分１０８ｂの露出表面、ならびに電解質層１０６の第１および第２の部分１０６ａ、１０６ｂの露出表面も含む。第１の溝１２８ａの第１の表面は、それに加えて、第１の電極層１０４の第１の部分１０４ａの露出表面を含み、これは、この例では、第１の電極層１０４の第１の部分１０４ａの上側表面である。したがって、この例では、第１の溝１２８ａは、第２の電極層１０８および電解質層１０６を通して形成される。したがって、第２の電極層１０８および電解質層１０６の露出表面は、第１の溝１２８ａの面を形成するが、第１の電極層１０４の露出表面は、第１の溝１２８ａの基部または底部領域を形成する。第１の溝１２８ａは、第１の電極層１０４または基板１０２を貫通しない。
【００６０】
溝の露出表面は、たとえば、溝の形成後に別の層で覆われるかまたは他の層と接触することのない表面である。このようにして、露出表面は、たとえば、溝の形成後に、覆われていないか、暴露されているか、または他の何らかの形で示されている。露出表面は、たとえば、溝の壁、側部、側壁、または面に対応し得る。したがって、露出表面は、覆われていない、溝内の任意の表面であるか、そのような表面を含み得る。たとえば、露出表面は、溝の垂直壁、または基板１０２に関して上向き方向に延在する溝の一般的に上向きに延在する内面であるか、または含み得る。これは、図３ａにおける場合であり、第１の溝１２８ａの第１の表面（たとえば、第１の溝１２８ａの露出表面である）は、第１の電極層１０８の第１および第２の部分１０８ａ、１０８ｂの面と、電解質層１０６の第１および第２の部分１０６ａ、１０６ｂの面とを含む。代替的に、露出表面は、水平に対して、または基板１０２の表面１２６の平面に対して一般的に平行である平面内に延在する溝の水平な壁または溝の壁もしくは他の表面であるか、または含むものとしてよい。たとえば、露出表面は、溝の水平な底部表面であるか、または含むものとしてよく、これは、たとえば、基板１０２に最も近いことがある、溝の最も深い表面である。他の例では、溝は、一般的に水平に、または基板の平面に平行である平面内に延在し得る、１つまたは複数の棚または出っ張り部分を含み得る。
【００６１】
第２の溝１２８ｂは、第１の電極層１０４の露出表面１３４を含む第２の表面を有する。この例では、第１の電極層１０４の露出表面１３４は、第１の電極層１０４の第１の部分１０４ａの表面（この例では、基板１０２の表面１２６の平面から離れる第１の電極層１０４の第１の部分１０４ａの面の表面）である。しかしながら、第２の溝１２８ｂの第２の表面は、また、電極層１０６の第２および第３の部分１０６ｂ、１０６ｃの露出表面と、第２の電極層１０８の第２および第３の部分１０８ｂ、１０８ｃの露出表面とを含む。したがって、この例では、第２の溝１２８ｂは、第２の電極層１０８、電解質層１０６、および第１の電極層１０４を通して形成され、これらは、たとえば、第２の溝１２８ｂの面を形成する。第２の溝１２８ｂは、基板１０２を貫通しないが、図３ａにおける基板１０２の表面１２６は、第２の溝１２８ｂの基部と対応する。第２の溝１２８ｂは、第１の溝１２８ａと第３の溝１２８ｃとの間に配置される。
【００６２】
第３の溝１２８ｃは、第２の電極層１０８の第２の露出表面１３２ｂを含む第３の表面を有する。この例では、第２の電極層１０８の第２の露出表面１３２ｂは、第２の電極層１０８の第３の部分１０８ｃの表面である。しかしながら、第３の溝１２８ｃの第３の表面は、電解質層１０６の第３の部分１０６ｃの露出表面、さらには第２の電極層１０８および電解質層１０６の第４の部分１０８ｄ、１０６ｄの露出表面も含む。第３の溝１２８ｃの第３の表面は、第１の電極層１０４の第２の部分１０４ｂの露出表面も含み、これは、たとえば、第３の溝１２８ｃの基部に対応する。したがって、この例では、第３の溝１２８ｃは、第２の電極層１０８および電解質層１０６を通して形成され、これらは、たとえば、第３の溝１２８ｃの面を形成する。しかし、第３の溝１２８ｃは、第１の電極層１０４または基板１０２を貫通しない。
【００６３】
第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃの第１および第３の深さｄ１、ｄ３は第２の溝１２８ｂの第２の深さｄ２と異なるので、第２の溝１２８ｂは第１の電極層１０４を貫通するが、第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃは第１の電極層１０４を貫通するのに十分な深さではない。これは、第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃ内に第２の電極層１０８の側部表面（第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃの内部表面または側壁とみなされ得る）を露出する。第１電極層１０４の側部表面は、第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃ内には露出されない。その代わりに、第１電極層１０４の上側表面は、第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃの基部を形成する。しかしながら、第１の電極層１０４の側部表面は、第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃよりも深い第２の溝１２８ｂ内に露出されている。しかし、他の例では、同じ層の側部表面が溝の各々の中に露出され、同じ層の異なる部分の側部表面が溝の異なる部分に露出され得る。しかしながら、そのような場合の第１および第３の溝は、それにもかかわらず、互いに実質的に同じ深さを有するが、第２の溝とは異なる深さを有し得る。
【００６４】
図３ａでは、第１の溝１２８ａは、第２の溝１２８ｂから離間し、実質的に平行であり、第２の溝１２８ｂは、第３の溝１２８ｃから離間し、実質的に平行である。２つの溝は、互いに正確に平行である場合、または製造公差内で、または２０度、１５度、１０度、もしくは５度未満の範囲内で、互いに平行である場合に、互いに実質的に平行であると考えられ得る。言い換えれば、第１、第２、および第３の溝１２８は、各々、互いに一般的に同じ方向に延在する。これは、第１、第２、および第３の溝１２８の形成を簡素化し得る。
【００６５】
図３ａでは、溝１２８は、実質的に一定の、または他の何らかの形で一様な断面を有する。溝の断面は、たとえば、溝の深さに垂直な方向に取られ、したがって、溝の幅に対応するものとしてよい。図３ａでは、溝１２８は円筒形である。しかしながら、他の例では、溝は異なる形状を有し得る。たとえば、溝の断面は、溝の基部から離れるにつれてサイズが増加または減少し得るか、またはサイズが不均一であってもよい。溝１２８の一部または全部は、正確に同じ幅、または製造公差内で同じ幅、または２０％、１５％、１０％、または５％未満の偏差などで、互いに実質的に同じ幅を有し得る。異なる幅を有する溝１２８を製造するよりも、各々同じ幅を有する溝１２８を製造する方が簡単であり得る。たとえば、これにより、他の場合であれば異なる幅の溝を形成するために必要になる可能性がある、隣接する溝の形成の間の製造機器の調整の必要がなくなり得る。溝の幅は、基板１０２の表面１２６の平面に平行な方向に取られてよく、これは溝の深さに垂直であってよい。他の例では、溝の１つまたは複数は、それらの溝のうちの別の溝とは異なる幅および／または形状を有し得る。
【００６６】
図３ａなどの例では、基板１０２の表面１２６の平面に平行な方向の第１の溝１２８ａと第２の溝１２８ｂとの間の第１の距離Ｄ１は、同じ方向の第２の溝１２８ｂと第３の溝１２８ｃとの間の第２の距離Ｄ２と実質的に同じである。２つの距離は、全く同じであるか、測定不確実性の範囲内で、またはたとえば、互いの２０％、１５％、１０％、もしくは５％の範囲内で同じである場合に実質的に同じであるとみなされ得る。この配置構成により、溝１２８は、溝１２８が不規則な間隔で形成されている他の場合に比べて、より容易に製造され得る。さらに、これは、溝をｚ折り配置構成で互いに整列させることを容易にし得る。
【００６７】
溝の一部または全部は、レーザーアブレーションを使用して形成され得る。レーザーアブレーションは、レーザーベースのプロセスを使用してスタック１００から材料を除去することを指すものとしてよい。材料の除去は、複数の物理的プロセスのうちの任意の１つを含み得る。たとえば、材料の除去は、溶融、溶融飛散、蒸発（または昇華）、光分解（単一光子）、光分解（多光子）、機械的衝撃、熱機械的衝撃、他の衝撃ベースのプロセス、表面プラズマ機械加工、および蒸発（アブレーション）による除去のうちの任意の１つまたはその組合せを（限定することなく）含み得る。レーザーアブレーションは、たとえば、除去されるべき（１つまたは複数の）層の表面にレーザービームを照射することを伴う。これは、たとえば、（１つまたは複数の）層の一部を除去する。レーザーアブレーションによって除去される層の量は、レーザービームの波長またはパルスレーザービームのパルス長などのレーザービームの特性を制御することによって制御され得る。レーザーアブレーションは、典型的には、溝の形成が容易に、素早く制御されることを可能にする。しかしながら、他の例では、代替的な方法がフォトリソグラフィ技術などの、溝の一部または全部を形成するために使用されてよい。
【００６８】
レーザーアブレーションが使用される例では、溝１２８は、たとえば、スタック１００が配置構成される基板１０２の表面１２６に対応する基板１０２の第１の面に向けられた少なくとも１つのレーザービームを使用して形成され得る。たとえば、少なくとも１つのレーザービームが、スタック１００の第１の面１３０に向けられ得る。少なくとも１つのレーザービームをスタック１００の第１の面１３０に向けることにより、少なくとも１つのレーザービームは、それによって基板１０２の第１の面に向けられ得る。少なくとも１つのレーザービームを基板１０２の第１の面に向けるために、少なくとも１つのレーザービームを生成するように配置構成されているレーザーは、それ自体、基板１０２の第１の面（たとえば、スタック１００の第１の面１３０に面する）に配置され得る。しかし、代替的に、少なくとも１つのレーザービームは、異なる位置に配置されてもよいが、それにもかかわらず、好適な光学的配置構成を用いて基板１０２の第１の面に向けられ得る。たとえば、少なくとも１つのレーザービームは、レーザー、およびレーザーによって生成された少なくとも１つのレーザービームを基板１０２の第１の面の方へ偏向させるための鏡または他の反射体などの光学素子を備えるレーザーアブレーションシステムを使用して生成され得る。
【００６９】
このようにして、溝１２８は、スタック１００の単一の面から少なくとも１つのレーザービームを当てることによって形成され得る。これは、スタック１００の異なるそれぞれの面からレーザービームが当てられる場合と比較して溝１２８の形成を簡素化し得る。
【００７０】
図３ａからわかるように、第１の溝１２８ａ、第２の溝１２８ｂおよび／または第３の溝１２８ｃは、基板１０２を切断することなく形成されてもよい。例では、基板１０２は、スタック１００と比較して比較的厚いものであってもよい。たとえば、基板１０２の表面１２６の平面に垂直な方向における基板１０２の厚さは、同じ方向におけるスタック１００の厚さと実質的に同じか、またはそれよりも大きく、実質的に同じであるとは、たとえば、厚さが正確に同じであること、製造公差内で同じであること、または互いの２０％、１５％、１０％、もしくは５％の範囲内などの一般的に類似していることを指す。そのような場合、基板１０２を切断することなくスタック１００の第１の面１３０から溝を切ることによって溝の深さを制御する方が、基板１０２を貫通してスタック１００内に溝を切ることよって溝の深さを制御することよりも簡単であり得る。
【００７１】
図３ａでは、第１および第３の溝１２８ａ、１２８ｃは、第１の電極層１０８および基板１０２を切断することなく形成される。第２の溝１２８ｂは、基板１０２を切断することなく形成される。これは、たとえば、追加の材料が除去される他の例と比較して、エネルギー貯蔵デバイスの形成に適した形状またはサイズを有する溝１２８を依然として生成しながら、溝１２８の形成の効率を向上させる。
【００７２】
図３ｂでは、電気的絶縁材料１３６が、第１、第２、および第３の溝１２８内に堆積されている（場合によっては、電気的絶縁材料は、溝１２８の１つまたは複数に堆積されていない場合もあるが）。電気的絶縁材料１３６は、たとえば、インクジェット印刷プロセスなどの、インクジェット材料堆積プロセスを使用して、第１の液体として提供され得る。これは、たとえば、電気的絶縁材料１３６の液滴を、たとえばノズルから、溝１２８内に噴射するか、または他の何らかの形で推進することを伴う。電気的絶縁材料１３６は、誘電体インクなどの、インクであってもよい。好適な誘電体インクは、Ｄｙｃｏｔｅｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｌｔｄ．、Ｕｎｉｔ  １２  Ｓｔａｒ  Ｗｅｓｔ、Ｗｅｓｔｍｅａｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｅｓｔａｔｅ、Ｗｅｓｔｌｅａ、Ｓｗｉｎｄｏｎ、ＳＮ５  ７ＳＷ、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍから入手可能なＤＭ−ＩＮＩ−７００３である。一般に、電気的絶縁材料１２６は、任意の好適な誘電体材料であってよい。誘電体材料は、たとえば、電界の印加時に分極し得る電気絶縁体である。そのような誘電体材料はまた、典型的には、低い電気伝導率を有する。図３ｂでは、同じ電気的絶縁材料１３６は溝１２８の各々に堆積されているが、他の例では、異なる電気的絶縁材料は溝１２８の１つまたは複数に堆積され得ることが理解されるべきである。
【００７３】
第１の溝１２８ａに電気的絶縁材料１３６を堆積させることで、第２の電極層１０８の第１の露出表面１３２ａを第１の電極層１０４から絶縁する。同様に、第２の溝１２８ｂに電気的絶縁材料１３６を堆積させることで、第１の電極層１０４の露出表面１３４を第２の電極層１０８から絶縁する。第３の溝１２８ｃに電気的絶縁材料１３６を堆積させることで、第２の電極層１０８の第２の露出表面１３２ｂを第１の電極層１０４から絶縁する。このようにして、第１電極層１０４と第２電極層１０８との間の短絡の危険性が低減され得る。
【００７４】
第２の溝１２８ｂに電気的絶縁材料１３６を設けた後、電気的絶縁材料１３６の一部が除去され得る。これは、図３ｃに概略として示されている。電気的絶縁材料１３６の部分は、溝１２８の形成に使用されたものと同じ装置もしくはシステムを使用して、またはそれにもかかわらず溝１２８を形成するために使用されたものと同じ処理を適用する異なる装置もしくはシステムを使用して除去され得る。たとえば、電気的絶縁材料１３６の部分は、レーザーアブレーションを使用して除去され得る。しかしながら、他の方法も可能である。たとえば、当業者には理解されるであろうが、溝１２８を形成するため、また電気的絶縁材料１３６の部分を除去するために、異なる方法が使用され得る。
【００７５】
電気的絶縁材料１３６の部分を除去することによって、第２の電極層１０８の第３の露出表面１３８が露出される。図３ｃでは、第２の電極層１０８の第３の露出表面１３８は、これは単なる例示に過ぎないが、第２の電極層１０８の第２の部分１０８ｂの表面である。第２の電極層１０８の第２の部分１０８ｂの表面を露出させることに加えて、図３ｃの例では、第２の電極層１０８の第３の部分１０８ｃの表面も露出されている（これはその場合でなくてもよいが）。導電性材料は、その後堆積され、第２の電極層１０８の第３の露出表面１３８に接触して、第２の電極層１０８を外部回路に接続し得る。
【００７６】
電気的絶縁材料１３６の堆積後、図３ｄに示されているように、切断手順が適用され得る。図３ｄでは、スタック１００および基板１２６の中間構造は、第１の溝１２８ａに整列された第１の軸１４０ａ、第２の溝１２８ｂに整列された第２の軸１４０ｂ、第３の溝１２８ｃに整列された第３の軸１４０ｃに沿って切断される。これらの軸は、参照番号１４０を付けて総称され得る。この例では、軸１４０は各々、それぞれの溝１２８の中心に整列されているが、他の場合には、そのような軸は、この方法で整列されていない場合もある。図２を参照しつつ述べられているように、これは単なる例に過ぎないが、切断作業はレーザーを使用して実行され得る。この方法で中間構造を切断することによって、中間構造は、個別のセルに分離され得る。
【００７７】
図３ｄに示されているような中間構造を切断することで、図３ｅに示されているように、エネルギー貯蔵デバイスのセル１４２が形成され得る。図３ｅでは、４つのセル１４２ａ〜１４２ｅが形成されているが、典型的には、スタック１００からかなり多くのセルが形成され得る。第１のセル１４２ａは、第２の電極層１０８の第１の部分１０８ａ（第２の電極に対応すると考えられる）、電極層１０６の第１の部分１０６ａ（電解質に対応すると考えられ得る）、第１の電解質層１０４の第１の部分１０４ａ（第１の電極に対応すると考えられ得る）、および第１の基板１０２の第１の部分１０２ａを含む。第２、第３、および第４のセル１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄは、第１のセル１４２ａと同様の層を含む。第１のセル１４２ａの対応するコンポーネントに類似する第２、第３、および第４のセル１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄのコンポーネントは、同じ参照番号を付けられているが、それぞれ、「ａ」ではなく、「ｂ」、「ｃ」または「ｄ」を付加されている。
【００７８】
図３ｅでは、第１の電気絶縁体は、第２の電極層１０８の一部の露出表面の少なくとも一部に接触することなく、第１の電極層１０４の一部の露出表面および電解質層１０６の一部の露出表面に接触している。第１の電気絶縁体は、第１、第２、第３、または第４のセル１４２ａ〜１４２ｄにそれぞれ関連付けられているかどうかに応じて、参照番号１４４に「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、または「ｄ」を付加して図３ｅにラベル付きで示されている。第２の電気絶縁体は、第１の電極層１０４の露出表面の少なくとも一部に接触することなく、第２の電極層１０８の一部の露出表面および電解質層１０６の一部の露出表面に接触している。第２の電気絶縁体は、第１、第２、第３、または第４のセル１４２ａ〜１４２ｄにそれぞれ関連付けられているかどうかに応じて、参照番号１４６に「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、または「ｄ」を付加して図３ｅにラベル付きで示されている。
【００７９】
図３ｅでは、第１のセル１４２ａおよび第４のセル１４２ｄは、第２の電気絶縁体１４６ａ、１４６ｄを含むが、第１の電気絶縁体を欠いている。それにもかかわらず、第１および第４のセル１４２ａ、１４２ｄは、第２および第３のセル１４２ｂ、１４２ｃの第１の電気絶縁体１４４ｂ、１４４ｃと同様のものであってよい、第１の電気絶縁体を追加するためのさらなる加工を受け得る。
【００８０】
第１および第２の電気絶縁体１４４ｂ、１４６ｂの機能は、次に、第２のセル１４２ｂを参照しつつ説明される。図３ｅでは、第２のセル１４２ｂの第１の電気絶縁体１４４ｂは、第１の電極層１０４の第２の部分１０４ｂの露出表面および電解質層１０６の第２の部分１０６ｂの露出表面に接触している。したがって、第１の電気絶縁体１４４ｂは、第１の電極層１０４の第２の部分１０４ｂを第２の電極層１０８の第２の部分１０８ｂから絶縁する。第２のセル１４２ｂの第２の電気絶縁体１４６ｂも、第１の電極層１０４の第２の部分１０４ｂを第２の電極層１０８の第２の部分１０８ｂから絶縁する。ただし、第２のセル１４２ｂの第２の電気絶縁体１４６ｂは、電解質層１０６の第２の部分１０６ｂの露出表面と第２の電極層１０８の第２の部分１０８ｂの露出表面とを接触させることによってこれを行う。
【００８１】
この例では、第１の電気絶縁体１４４ｂは、第２のセル１４２ｂの第１の面に配置構成され、第２の電気絶縁体１４６ｂは、第１の面に対向する、第２のセル１４２ｂの第２の面に配置構成される。たとえば、セルの面は、セルのスタックの面に対応する。電気絶縁体は、電気絶縁体がセルまたはスタックのその面の露出表面の少なくとも一部に接触するセルまたはスタックの面に配置構成されると考えられ得る。たとえば、電気絶縁体は、セルまたはスタックのその面に沿って延在し得る（必要ではないが）。図３ｅの例などの例では、セルまたはスタックの第１の面およびセルまたはスタックの第２の面は、各々、基板１０２の表面１２６の平面に対して実質的に垂直であってよい。そのような場合、セルもしくはスタックの第１または第２の面は、それ自体が平面である必要はなく、非平面状表面であってもよい。それにもかかわらず、第１または第２の面は、表面１２６の平面に対して一般的にまたは近似的に垂直であってよく、第１または第２の面の中心平面は、正確に、製造公差内で、または２０度、１５度、１０度、または５度の範囲内で、表面の平面に対して垂直である。このような場合、第１または第２の電気絶縁体１４４ｂ、１４６ｂは、基板１０２の表面１２６から一般的に離れる方向に延在し得る。たとえば、第１または第２の電気絶縁体１４４ｂ、１４６ｂは、第２のセル１４２ｂのスタックの側面の一部を覆うように、おおよそ垂直に延在し得る。
【００８２】
この配置構成により、第２のセル１４２ｂの第１の電極層１０４の第２の部分１０４ｂの露出表面は、第２の電気絶縁体１４６ｂによって覆われていないままである。第２のセル１４２ｂの第２の電極層１０８の第２の部分１０８ｂの露出表面も、第１の電気絶縁体１４４ｂによって覆われない。このようにして、第１の電極層１０４および第２の電極層１０８の露出部分は、第２のセル１４２ｂの対向面上にある。これは、第１の電極層１０４および第２の電極層１０８が第２のセル１４２ｂの対向する面上に導電性材料を配置構成し、第１の電極層１０４および第２の電極層１０８の露出部分と接触させることによって、外部回路に接続されることを可能にする。これは、したがって、第１の電極層１０４と第２の電極層１０８との間で短絡が発生する危険性を低減する。
【００８３】
図３ｅの第３のセル１４２ｃは、第２のセル１４２ｂの鏡像である。このようにして、図３ｃの第２の溝１２８ｂは、切断され２つに分割された後に第２および第３のセル１４２ｂ、１４２ｃの第１の電気絶縁体１４４ｂ、１４４ｃを形成する電気的絶縁材料１３６で満たすことができる。第３のセル１４２ｃは、第２のセル１４２ｂと同様に外部回路に接続され得る。
【００８４】
図３ｅのセル１４２に類似する複数のセルが並列に接続されて、マルチセルエネルギー貯蔵デバイスを形成し得る。たとえば、第１の電気コネクタが複数の第１の電極層の各々を互いに接続するために使用され、第２の電気コネクタが複数の第２の電極層の各々を互いに接続するために使用され得る。したがって、第１の電気コネクタおよび第２の電気コネクタは、エネルギー貯蔵デバイスの端子の接点を形成し得る。たとえば、第１の電気コネクタおよび第２の電気コネクタは、それぞれ、エネルギー貯蔵デバイスの負端子および正端子の接点を形成し得る。負端子および正端子は、負荷に電力を供給するために負荷に電気的に接続され、それによって、マルチセルエネルギー貯蔵デバイスが実現し得る。
【００８５】
図４ａから図４ｆ（図４と総称される）は、さらなる例によるエネルギー貯蔵デバイスの製造方法を示す概略図である。図４の特徴は、図３ａから図３ｅの対応する特徴と類似しており、同じ参照番号が１００ずつ増やして付されている。対応する説明が適用されると解釈されるべきである。同じ参照番号は、図４ａから図４ｆの各々において同じ要素を表すために使用される。しかしながら、わかりやすくするために、図４ａから図４ｆの各々においてすべての要素にラベルが付けられているわけではない。図４ａから図４ｆのうちの１つの図ではラベルを付けられているが、図４ａから図４ｆのうちの他の図ではラベルを付けられていない要素は、図４ａから図４ｆの処理が同じスタックに順次適用され得るので、それにもかかわらず存在し得る。
【００８６】
図４ａでは、スタック２００が基板２０２上に設けられている。スタック２００は、第１の電極層２０４、電極層２０６、および第２の電極層２０８を含む。しかしながら、スタック２００は、また、第２の電極層２０８の上に、さらなる一連の層を備える。この例では、さらなる一連の層は、２つのさらなる電解質層２０６’、２０６’’、さらなる第１の電極層２０４’、およびさらなる第２の電極層２０８’を含む。第１のさらなる電解質層２０６’は、さらなる第１の電極層２０４’を第２の電極層２０８から分離する。第２のさらなる電解質層２０６’’は、さらなる第２の電極層２０８’を第１の電極層２０４’から分離する。同じ参照番号を有するが、アポストロフィ’または二重アポストロフィ’’が付加された要素は、この付加がない対応する要素と同じであってもよい。対応する説明が適用されると解釈されるべきである。
【００８７】
図４ｂでは、第１、第２、および第３のプリカーサー溝１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃは、スタック２００の第１の面内に形成される。第１、第２、および第３のプリカーサー溝１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃは、プリカーサー溝１４８と総称され得る。図３と同様に、スタック２００の第１の面は、たとえば、基板２０２の表面２２６と接触しているスタック２００の第２の面に対向している。プリカーサー溝は、たとえば、形成された溝であり、その後の溝を形成するためにさらなる加工（広げるまたは他の要素を部分的に充填するなど）を受ける。プリカーサー溝は、図３の溝１２８を形成するために使用される方法と同じ方法または類似する方法を使用して形成され得る。たとえば、プリカーサー溝は、レーザーアブレーションまたはフォトリソグラフィなどの代替的プロセスを使用して形成され得る。
【００８８】
図４ｂのプリカーサー溝１４８は、互いに実質的に同じ深さで形成される。これは、プリカーサー溝１４８の形成を簡素化し得る。しかしながら、他の例では、プリカーサー溝のうちの１つまたは複数は、他のプリカーサー溝と異なる深さで形成され得る。図４ｃでは、プリカーサー溝１４８の各々は、さらなる第２の電極層２０８’、第２のさらなる電解質層２０６’’、さらなる第１の電極層２０４’、第１のさらなる電解質層２０６’、第２の電極層２０８、電解質層２０６、および第１の電極層２０４を通して形成される。しかしながら、他の例では、プリカーサー溝１４８は、これとは異なる層を通して形成されてもよい。さらに、いくつかの場合では、スタック２００は、図４のスタック２００と異なる層を含み得る。たとえば、第２の電極層２０８とさらなる第１の電極層２０６’との間の第１のさらなる電解質層２０６’は省略され得る。その代わりに別の層（絶縁層など）が、第２の電極層２０８をさらなる第１の電極層２０６’から分離してもよい。
【００８９】
図４ｂなどの例では、プリカーサー溝１４８は、プリカーサー溝の幅がプリカーサー溝の口の方へ（たとえば、基板２０２から離れる方向で）増大する、段付き形状の断面を有し得る。これは、図４ｄに例示されているように、特定の層が、たとえば、その後に導電性材料に接続できるように暴露されるか、または他の何らかの形で露出されることを可能にする。しかしながら、図４ｂのプリカーサー溝１４８の形状は、単なる一例に過ぎない。他の例では、プリカーサー溝１４８は、異なる形状および／またはサイズを有していてもよい。たとえば、プリカーサー溝１４８の一部または全部が、その代わりに、図３ａの溝１２８と同様に、一定の断面を有してもよい。
【００９０】
図４ｃは、プリカーサー溝１４８内に電気的絶縁材料２３６を設けることを示している。電気的絶縁材料２３６は、図３ｂを参照しつつ説明されているように提供され得る。
【００９１】
電気的絶縁材料２３６を提供した後、図３の溝１２８に類似している溝２２８が設けられ得る。これは、第１および第２の溝２２８ａ、２２８ｂの形成を示す、図４ｄに概略として示されている（第１の溝２２８ａの形成と同様に第３の溝が形成され得ることは理解されるが）。
【００９２】
図４ｄでは、第１の溝２２８ａは、第１のプリカーサー溝１４８ａ内の電気的絶縁材料２３６を通して形成される。第２の溝２２８ｂは、第２のプリカーサー溝１４８ｂ内の電気的絶縁材料を通して形成される。図４ｄには示されていないが、第３の溝は、第１の溝２２８ａの形成と同様にして第３のプリカーサー溝１４８ｃ内の電気的絶縁材料２３６を通して形成され得ることは理解されるべきである。
【００９３】
図４ｄの第１および第２の溝２２８ａ、２２８ｂを形成するために除去された電気的絶縁材料２３６は、図３の第１および第２の溝１２８ａ、１２８ｂを形成するために電気的絶縁材料１３６を除去するのと類似の方法で除去され得る。たとえば、第１および第２の溝２２８ａ、２２８ｂは、電気的絶縁材料２３６の一部をレーザーアブレーションすることによって、または別の技術を使用して電気的絶縁材料２３６の一部を除去することによって、形成され得る。
【００９４】
第１の溝２２８ａは、第１のプリカーサー溝１４８ａの第１の領域Ｒ１にある電気的絶縁材料２３６の第１の部分を最初に除去することによって形成され得る。電気的絶縁材料２３６の第１の部分を除去した後、電気的絶縁材料は、電解質層２０６ａ、２０６ｂの第１および第２の部分の表面ならびに第１および第２の電極層２０４、２０８の第１および第２の部分の表面に接触する第１の電気絶縁体２４４ａ、２４４ｂに分離され得る。このようにして、第１の電気絶縁体２４４ａ、２４４ｂは、第１および第２の電極層２０４、２０８を互いから電気的に絶縁する。
【００９５】
その後、第１の溝２２８ａは、第１のプリカーサー溝１４８ａの第２の領域Ｒ２内の電気的絶縁材料２３６の第２の部分を除去することによって広げられ得る。第２の領域Ｒ２は、たとえば、基板２０２の表面２２６の平面に平行な方向に第１の領域Ｒ１よりも広くなっている。
【００９６】
図４ｄの例では、第２の領域Ｒ２は、第２の領域Ｒ２内の電気的絶縁材料２３６の第２の部分を除去すると、第１の溝２２８ａ内で第２の電極層２０８の第１および第２の部分２０８ａ、２０８ｂの表面が露出する十分な広さを有する。このように、第１の溝２２８ａの第１の表面は、第２の電極層２０８の第１の露出表面を含み、これは、この場合、第２の電極層２０８の第１の部分２０８ａの露出表面である。
【００９７】
このように第１の溝２２８ａを広げると、第２の電気絶縁体２４６ａ、２４６ｂは、第１の溝２２８ａ内で、それぞれ、第１のさらなる電解質層２０６の第１および第２の部分２０６ａ’、２０６ｂ’の表面と接触したままになる。第２の電気絶縁体２４６ａ、２４６ｂは、また、それぞれ、第１の溝２２８ａ内のさらなる第１の電極層２０４の第１および第２の部分２０４ａ’、２０４ｂ’の表面に接触する。第２の電気絶縁体２４６ａ、２４６ｂは、また、それぞれ、第１の溝２２８ａ内の第２のさらなる電解質層２０６’’の第１および第２の部分２０６ａ’’、２０６ｂ’’の表面に接触したままである。これは、さらなる第１の電極層２０４’の第１および第２の部分２０４ａ’、２０４ｂ’を、第２の電極層２０８の第１および第２の部分２０８ａ、２０８ｂから電気的に絶縁する。このようにして、たとえば、第１の溝２２８ａに面するさらなる第１の電極層２０４の側面または面に対応する、さらなる第１の電極層２０４の第１および第２の部分２０４ａ’、２０４ｂ’の表面は、電気的絶縁材料２３６によって第１の溝２２８ａから絶縁される。同様にして、たとえば、第１の溝２２８ａに面するさらなる第１の電極層２０４の側面または面に対応する、さらなる第２の電極層２０８の第１および第２の部分２０８ａ’、２０８ｂ’の表面は、電気的絶縁材料２３６によって第１の溝２２８ａから絶縁される。さらなる第２の電極層２０８の第１の部分２０８ａ’のこの表面は、その後に露出され得るので、さらなる第２の電極層２０８の第１の露出表面と称されてよい。
【００９８】
電気的絶縁材料２３６の第２の部分を除去した後、電気的絶縁材料２３６の第３の部分は、第１のプリカーサー溝１４８ａの第３の領域Ｒ３内で除去される。第３の領域Ｒ３は、たとえば、基板２０２の表面２２６の平面と平行な方向において、第１および第２の領域Ｒ１、Ｒ２よりも幅広である。電気的絶縁材料２３６の第３の部分を除去することによって、第１の溝２２８ａ内のさらなる第２の電極層２０８’の第１および第２の部分２０８ａ’、２０８ｂ’の表面が露出される。これは、たとえば、さらなる第２の電極層２０８の第１の露出表面を露出させる。これは、さらなる第２の電極層２０８’が、たとえば、さらなる第２の電極層２０８’の第１の露出表面と接触して堆積されている導電性材料を介して外部回路に接続されることを可能にする。
【００９９】
図４ｄからわかるように、第１の溝２２８ａを広げた後、第１の溝２２８ａの第１の部分（たとえば、第１の電極層２０４の第１の部分２０４ａと第２の部分２０４ｂとの間の）は、第１の溝２２８ａの第２の部分（たとえば、さらなる第１の電極層２０４’の第１の部分２０４ａ’と第２の部分２０４ｂ’との間の）より狭くなっている。第１の溝２２８ａの第１の部分は、たとえば、第１の溝２２８ａの第２の部分よりも基板２０２に近い。したがって、第１の溝２２８ａは、たとえば、基板２０２から離れるにつれ（または第１の溝２２８ａの口に向かうにつれ）断面が広くなるものとしてよい。これは、導電性材料のようなさらなるコンポーネントの堆積など、スタック２００のさらなる加工を円滑にし得る。しかしながら、図４ｄの第１の溝２２８ａの形状は、単なる一例に過ぎない。
【０１００】
第１の溝２２８ａに対する加工に類似する加工が、第２の溝２２８ｂに施され得る。しかし、図４ｄに示されているように、第２の溝２２８ｂの第１の拡大中に除去された電気的絶縁材料２３６の第１の部分は、第１の溝２２８ａの第１の拡大中に除去された電気的絶縁材料２３６の第１の部分よりも大きくてもよい。このようにして、第１の電極層２０４の第２および第３の部分２０４ｂ、２０４ｃの露出表面は、電気的絶縁材料２３６の第１の部分を除去することによって、第２の溝２２８ｂ内に形成され得る。たとえば、第２の溝２２８ｂを形成することは、第２のプリカーサー溝１４８ｂ内に電気的絶縁材料２３６を通して第２の溝２２８ｂを形成し、第１の電極層２０４の露出表面を含む第２の表面（たとえば、第１の電極層２０４の第２の部分２０４ｂの露出表面である）を有する第２の溝２２８ｂを形成することを含み得る。逆に、第２の電極層２０８の第２および第３の部分２０８ｂ、２０８ｃの面または側面は、第２の溝２２８ｂを形成する間、電気的絶縁材料２３６によって覆われたままであるか、または他の何らかの形で絶縁されたままであり得る。同様に、さらなる第１の電極層２０４ａ’の第２および第３の部分２０４ａ’、２０４ｂ’の面または側面は、電気的絶縁材料２３６によって絶縁されたままであってよい。このようにして、さらなる第１の電極層２０４ａ’の露出表面（さらなる第１の電極層２０４ａ’の第２の部分２０４ａ’の表面など）と称され得るものは、電気的絶縁材料２３６によって第２の溝２２８ｂから絶縁されたままであってよい。しかしながら、第２の溝２２８ｂの第２の拡大、たとえば、電気的絶縁材料２３６の第２の部分の除去による第２の拡大は、第２の溝２２８ｂ内のさらなる第１の電極層２０４’の第２の部分２０４ｂ’および第３の部分２０４ｃ’の露出表面を露わにし得る。このようにして、第２の溝２２８ｂの第２の表面は、さらなる第１の電極層２０４ａ’の露出表面を含み得る。さらなる第２の電極層２０８の第２および第３の部分２０８ｂ’、２０８ｃ’の側面または面は、電気的絶縁材料２３６によって覆われたままであり得るか、または他の何らかの形で絶縁されたままであり得る。
【０１０１】
第３の溝は、第１のプリカーサー溝２２８ａを通して第１の溝２２８ａを形成するのと似た方法で第３のプリカーサー溝２２８ｃを通して形成され得る。したがって、図４のスタック２００などのスタック２００内に第１、第２、および第３の溝を形成した後、第１の溝２２８ａの第１の表面は、さらなる第２の電極層２０８’の第１の露出表面さらには第２の電極層２０８の第１の露出表面を含み得る。同様に、第２の溝２２８ｂの第２の表面は、さらなる第１の電極層２０４’の露出表面さらには第１の電極層２０４の露出表面を含み得る。第３の溝の第３の表面は、さらなる第２の電極層２０８’の第２の露出表面さらには第２の電極層２０８の第２の露出表面を含み得る。
【０１０２】
スタック２００内の第１、第２、および第３の溝を形成した後、図４ｅに示されているように、スタック２００の中間構造および基板２０２は切断され得る。図４ｅの中間構造の切断は、図３ｄの切断に類似している。たとえば、中間構造は、第１および第２の溝２２８ａ、２２８ｂとそれぞれ整列されている第１および第２の軸２４０ａ、２４０ｂ（参照番号２４０と総称される）に沿って切断されてもよい。中間構造は、また、第３の溝と整列されている第３の軸に沿って切断されてよい。
【０１０３】
中間構造の切断は、参照番号２４２で総称されている、図４ｆの３つのセル２４２ａ〜２４２ｃを形成する。セル２４２は、マルチセルエネルギー貯蔵デバイスを形成するために図３ｅのセル１４２の接続と似た仕方で一緒に接続され得る。
【０１０４】
上記の例は、説明図であると理解されるべきである。さらなる例も企図される。たとえば、図３ｅのセル１４２に類似したセルは、図４の方法に類似する方法を使用して形成されてよく、その場合、電気的絶縁材料のその後の選択的アブレーションの前に電気的絶縁材料を少なくとも部分的に充填されたプリカーサー溝が形成される。
【０１０５】
図３ｄおよび図４ｅは、例示しやすくするために、ｚ折りプロセスを経ずに中間構造を切断することを例示している。しかしながら、いくつかの場合では、図３ｄおよび図４ｅのものと似た中間構造は、中間構造をセルに分離するために切断をその後受ける前に図２を参照しつつ説明されているようなｚ折り配置構成を形成するためにｚ折りプロセスを受け得ることは理解されるべきである。そのような場合、溝１２８、２２８内の電気的絶縁材料１３６、２３６は、ｚ折り配置構成で整列され得る。次いで、中間構造は、電気的絶縁材料１３６、２３６と整列されている軸（たとえば、溝１２８、２２８と整列されている軸１４０、２４０に対応する）に沿って切断され得る。これは、そのようなｚ折り配置構成を形成しない例と比較して切断作業の回数を減らすことによって方法の効率をさらに改善し得る。
【０１０６】
１つの例に関して説明されている特徴は、単独で、または説明されている他の特徴と組み合わせて使用されてよく、これらの例のうちの他のものの１つまたは複数の特徴と組み合わせて、またはこれらの例の他のものと組み合わせても使用され得ることは理解されるべきである。さらに、上で説明されていない等価形態および修正形態も、付属の請求項の範囲から逸脱することなく採用され得る。
【符号の説明】
【０１０７】
１００  スタック
１０２  基板
１０４  第１の電極層
１０４ａ  第１の部分
１０４ｂ  第２の部分
１０６  電解質層
１０６ａ  第１の部分
１０６ｂ  第２の部分
１０６ｃ  第３の部分
１０６ｄ  第４の部分
１０８  第２の電極層
１０８ａ  第１の部分
１０８ｂ  第２の部分
１０８ｃ  第３の部分
１０８ｄ  第４の部分
１１０  中間構造
１１２  ローラ
１１４  第１のレーザー
１１６  レーザービーム
１１８  材料堆積システム
１２０  液体
１２２  第２のレーザー
１２４  レーザービーム
１２６  表面
１２８  溝
１２８ａ  第１の溝
１２８ｂ  第２の溝
１２８ｃ  第３の溝
１３０  第１の面
１３２ａ  第１の露出表面
１３２ｂ  第２の露出表面
１３６  電気的絶縁材料
１３８  第３の露出表面
１４２  エネルギー貯蔵デバイスのセル
１４２ａ  第１のセル
１４２ｂ  第２のセル
１４２ｃ  第３のセル
１４２ｄ  第４のセル
１４４ａ〜１４４ｄ、１４６ａ〜１４６ｃ  電気絶縁体
１４８  プリカーサー溝
１４８ａ  第１のプリカーサー溝
１４８ｂ  第２のプリカーサー溝
１４８ｃ  第３のプリカーサー溝
２００  スタック
２０２  基板
２０４  第１の電極層
２０４’  第１の電極層
２０４ａ’  第１の部分
２０４ｂ’  第２の部分
２０４ｃ’  第３の部分
２０６  電極層
２０６’、２０６’’  電解質層
２０６’’  第２の電解質層
２０６ａ、２０６ｂ  電解質層
２０６ａ’  第１の部分
２０６ｂ’  第２の部分
２０６ａ’’  第１の部分
２０６ｂ’’  第２の部分
２０８  第２の電極層
２０８’  第２の電極層
２０８ａ  第１の部分
２０８ｂ  第２の部分
２０８ａ’  第１の部分
２０８ｂ’  第２の部分
２０８ｃ  第３の部分
２２６  表面
２２８  溝
２２８ａ  第１の溝
２２８ｂ  第２の溝
２３６  電気的絶縁材料
２４０ａ  第１の軸
２４０ｂ  第２の軸
２４４ａ、２４４ｂ  第１の電気絶縁体
２４６ａ、２４６ｂ  第２の電気絶縁体
【図１】
2021530849.tif 000003
【図２】
2021530849.tif 000004
【図３ａ】
2021530849.tif 000005
【図３ｂ】
2021530849.tif 000006
【図３ｃ】
2021530849.tif 000007
【図３ｄ】
2021530849.tif 000008
【図３ｅ】
2021530849.tif 000009
【図４ａ】
2021530849.tif 000010
【図４ｂ】
2021530849.tif 000011
【図４ｃ】
2021530849.tif 000012
【図４ｄ】
2021530849.tif 000013
【図４ｅ】
2021530849.tif 000014
【図４ｆ】
2021530849.tif 000015
【国際調査報告】
2021530849.tif 000016
2021530849.tif 000017
2021530849.tif 000018