(57)【要約】  方法は基板の第１の部分上に第１の電極層を設けることと、第１の電極層上に電解質層を設けることと、電解質層上に第２の電極層を設けることとを含む。集電体層の少なくとも一部は基板の第２の部分上に設けられる。電気的絶縁材料は、第１の電極層の露出表面および電解質層の露出表面上に堆積される。第２の電極層を集電体層の少なくとも一部に接続するために導電性材料が電気的絶縁材料上に堆積される。
2021531628.tif 000002
【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方法であって、
基板の第１の部分上に第１の電極層を設けるステップと、
前記第１の電極層上に電解質層を設けるステップと、
前記電解質層上に第２の電極層を設けるステップと、
前記基板の第２の部分上に集電体層の少なくとも一部を設けるステップと、
前記第１の電極層の露出表面および前記電解質層の露出表面上に電気的絶縁材料を堆積させるステップと、
前記第２の電極層を前記集電体層の前記少なくとも一部に接続するために前記電気的絶縁材料上に導電性材料を堆積するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記基板の前記第２の部分上の前記集電体層の前記少なくとも一部は、前記集電体層の第１の部分であり、前記方法は
前記集電体層の前記第２の部分上に前記第１の電極層を設ける前に前記基板の前記第１の部分上に前記集電体層の第２の部分を設けて、前記基板の前記第１の部分上に前記第１の電極層を設けるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板上に前記集電体層を設けるステップを含み、前記集電体層を設けるステップは、
前記基板の前記第２の部分上に前記集電体層の前記第１の部分を設けるステップと、
前記基板の前記第１の部分上に前記集電体層の前記第２の部分を設けるステップと、
前記基板の前記第１の部分と前記基板の前記第２の部分との間の前記基板の第３の部分上に前記集電体層の第３の部分を設けるステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板の前記第１の部分上に前記第１の電極層を設けるステップ、前記第１の電極層上に前記電解質層を設けるステップ、または前記電解質層上に前記第２の電極層を設けるステップのうちの少なくとも１つの後に、
前記集電体層の前記第３の部分を除去して前記基板の前記第３の部分を露出させるステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記集電体層の前記第３の部分を除去するステップは、前記集電体層の前記第３の部分をレーザーアブレーションするステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の電極層を設けるステップは、前記電気的絶縁材料を堆積した後に実行される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記電気的絶縁材料を堆積するステップは、前記電気的絶縁材料をインクジェット印刷するステップを含むか、または
前記導電性材料を堆積するステップは、前記導電性材料をインクジェット印刷するステップを含むか
のいずれかである、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
基板上に、エネルギー貯蔵デバイスに対するスタックを設けるステップであって、前記スタックは
集電体層と、
電解質層と、
前記集電体層と前記電解質層との間の第１の電極層とを含む、ステップと、
前記第１の電極層の一部および前記電解質層の一部を除去して、前記集電体層の部分を露出させるステップと、
前記第１の電極層および前記電解質層と重ならない前記集電体層の第１の部分と、前記第１の電極層および前記電解質層と重なり合う前記集電体層の第２の部分とを残すように前記集電体層の前記部分の一部を除去するステップと、
前記集電体層の前記第１の部分と前記集電体層の前記第２の部分との間に、ならびに前記第１の電極層の露出表面および前記電解質層の露出表面上に、電気的絶縁材料を堆積するステップと、
前記電解質層上に第２の電極層を設けるステップと、
前記第２の電極層を前記集電体層の前記第１の部分に接続するために前記電気的絶縁材料上に導電性材料を堆積するステップとを含む方法。
【請求項９】
前記電気的絶縁材料を堆積するステップは、前記集電体層の前記第１の部分と実質的に重なることなく前記集電体層の前記第１の部分と前記集電体層の前記第２の部分との間に前記電気的絶縁材料を堆積するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記集電体層の前記部分の前記一部を除去するステップは、前記基板の部分を露出させ、前記電気的絶縁材料を堆積させるステップは、前記基板の前記部分に接触するように前記電気的絶縁材料を堆積するステップを含む、請求項８または請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電気的絶縁材料を堆積するステップは、前記基板の前記部分の第２の部分に接触することなく、前記基板の前記部分の第１の部分に接触するように前記電気的絶縁材料を堆積するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電性材料を堆積するステップは、前記基板の前記部分の前記第２の部分に接触するように前記導電性材料を堆積するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電性材料を堆積するステップは、前記導電性材料が前記集電体層の前記第１の部分に実質的に重なることなく前記第２の電極層を前記集電体層の前記第１の部分に接続するように前記導電性材料を前記電気的絶縁材料上に堆積するステップを含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の電極層の前記部分および前記電解質層の前記部分を除去するステップは、前記第１の電極層の前記部分をレーザーアブレーションするステップと前記電解質層の前記部分をレーザーアブレーションするステップとを含むか、または
前記集電体層の前記部分の前記一部を除去するステップは、前記集電体層の前記部分の前記一部をレーザーアブレーションするステップを含むか
のいずれかである、請求項８から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法によって形成されるエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項１６】
エネルギー貯蔵デバイスであって、
基板と、
前記基板の第１の部分上のスタックであって、
第１の電極と、
前記第１の電極よりも、前記基板から遠い第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とを含むスタックと、
前記基板の前記第１の部分と異なる、前記基板の第２の部分上の集電体の少なくとも一部と、
前記第１の電極を前記第２の電極から絶縁する前記スタックの露出表面上の電気的絶縁材料と、
前記第２の電極を前記集電体の前記少なくとも一部に接続する前記電気的絶縁材料上の導電性材料とを備えるエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項１７】
前記基板の前記第２の部分上の前記集電体の前記少なくとも一部は、前記集電体の第１の部分であり、前記エネルギー貯蔵デバイスは、前記基板の前記第１の部分と前記スタックとの間の、前記基板の前記第１の部分上の前記集電体の第２の部分を含む、請求項１６に記載のエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項１８】
前記電気的絶縁材料は、前記基板の前記第１の部分と前記基板の前記第２の部分との間の前記基板の第３の部分に接触し、前記集電体の前記第１の部分を前記集電体の前記第２の部分から絶縁する、請求項１７に記載のエネルギー貯蔵デバイス。
【請求項１９】
前記第２の電極の一部は、前記電気的絶縁材料が少なくとも部分的に前記第２の電極の前記部分と前記基板との間にあるように前記電気的絶縁材料と重なり合う、請求項１６から１８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２０】
エネルギー貯蔵デバイスの製造のための中間構造であって、
基板と、
前記基板の第１の部分上のスタックであって、
電解質層と、
前記電解質層と前記基板との間の第１の電極層とを含むスタックと、
前記基板の前記第１の部分と異なる、前記基板の第２の部分上の集電体層の少なくとも一部とを備え、
前記基板は前記スタックおよび前記集電体層の各々と重ならない第３の部分を含み、前記第３の部分は前記第１の部分と前記第２の部分との間にある、中間構造。
【請求項２１】
前記基板の前記第３の部分の少なくとも一部上にあり、前記基板の前記第２の部分全体に満たない部分と重なり合う、電気的絶縁材料を含み、前記電気的絶縁材料は前記第１の電極層の露出表面を少なくとも部分的に覆う、請求項２０に記載の中間構造。
【請求項２２】
前記基板の前記第２の部分と重なり合う電気的絶縁材料が実質的にない、請求項２１に記載の中間構造。
【請求項２３】
前記電気的絶縁材料は、前記基板の前記第３の部分の一部にない、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の中間構造。
【請求項２４】
前記基板の前記第２の部分上の前記集電体層の前記少なくとも一部は、前記集電体層の第１の部分であり、前記集電体層は、前記基板の前記第１の部分と前記スタックとの間の、前記基板の前記第１の部分上の第２の部分を含む、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の中間構造。
【請求項２５】
前記スタックは第２の電極層を含み、前記電解質層は前記第１の電極層と前記第２の電極層との間にある、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の中間構造。
【請求項２６】
前記第２の電極層の一部は、前記基板の前記第３の部分と少なくとも部分的に重なり合う、請求項２５に記載の中間構造。
【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方法が提供され、この方法は、
基板の第１の部分上に第１の電極層を設けることと、
第１の電極層上に電解質層を設けることと、
電解質層上に第２の電極層を設けることと、
基板の第２の部分上に集電体層の少なくとも一部を設けることと、
第１の電極層の露出表面および電解質層の露出表面上に電気的絶縁材料を堆積させることと、
第２の電極層を集電体層の少なくとも一部に接続するために電気的絶縁材料上に導電性材料を堆積することとを含む。
【０００５】
導電性材料を使用して第２の電極層を集電体層の少なくとも一部に接続することで、エネルギー貯蔵デバイスが集電体層を介して外部回路に接続され得る。集電体層は、たとえば、導電性材料を基板にコーティングして集電体層として動作させることによって、容易に堆積され得る。
【０００６】
第２の電極層を外部回路に接続するための集電体層の堆積は、たとえば、他の材料の堆積に比べて制御が容易である。たとえば、導電性材料がインクの形態で堆積される場合、この堆積プロセスは、インク粒子径に関するまたはレオロジー効果によるバラツキの影響を受け得る（たとえば、導電性材料の流れに影響を与え、堆積された導電性材料の量もしくは配置のバラツキを引き起こし得る）。したがって、第２の電極層を外部回路に接続するための集電体層は、導電性材料がそれ自体、第２の電極層を外部回路に接続するために使用される場合に比べて容易に制御可能であるプロセスを使用して提供され得る。
【０００７】
それに加えて、外部回路が導電性材料それ自体を介してエネルギー貯蔵デバイスに接続された場合に比べて少ない量の導電性材料が堆積され得る。これは、たとえば、エネルギー貯蔵デバイスの製造にかかる時間を短縮することによって、および／または導電性材料などの材料の無駄を低減することによって、製造プロセスの効率を改善し得る。たとえば、より少ない量の導電性材料が堆積され得るので、導電性材料の乾燥および／または硬化にかかる時間（たとえば、導電性材料をインクとして堆積させる場合）を短縮され得る。
【０００８】
エネルギー貯蔵デバイスのための複数のセルは、各々同じ仕方で製造され得る。そのような場合、複数のセルの各々に対する集電体層は互いに接続され、それにより複数のセルを並列に接続し得る。これは、マルチセルエネルギー貯蔵デバイスが単純な方式で製造されることを可能にする。
【０００９】
例では、基板の第２の部分の集電体層の少なくとも一部は、集電体層の第１の部分であり、方法は、集電体層の第２の部分上に第１の電極層を設ける前に基板の第１の部分に集電体層の第２の部分を設けて、基板の第１の部分上に第１の電極層を設けることを含む。
【００１０】
したがって、これらの例では、集電体層の第２の部分は、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の下に設けられ得る。集電体層の第１および第２の部分は、たとえば、集電体層の第１および第２の部分が互いに電気的に絶縁されるように、互いに切断または分離され得る。これは、たとえば、エネルギー貯蔵デバイスの柔軟性をさらに高め、短絡の危険性を低減する。たとえば、集電体層の第１の部分も、外部回路に接続され、それにより第１の電極層を外部回路に接続し得る。これは、製造プロセスをさらに簡素化し得る。
【００１１】
例では、集電体層の第１の部分は基板の第１の部分上に設けられ、集電体層の第２の部分は基板の第２の部分上に設けられ、集電体層の第３の部分は基板の第１の部分と基板の第２の部分との間の基板の第３の部分上に設けられる。これは、たとえば、集電体層が、たとえば、基板の第１、第２、および第３の部分を覆うか、または重なり合う、連続する層として堆積されることを可能にする。これは、基板上の集電体層の堆積の配置に関する要件の制約を減らして、集電体層が単純に堆積されることを可能にし得る。
【００１２】
例では、集電体層の第３の部分は、基板の第３の部分を露出させるために、基板の第１の部分上に第１の電極層を設けること、第１の電極層上に電解質層を設けること、または電解質層上に第２の電極層を設けることの少なくとも１つの後に、除去される。このようにして、集電体層の第１および第２の部分は互いに電気的に切断され得る。これは、たとえば、第１および第２の電極層が互いに電気的に接触している場合（たとえば、集電体層を介して、導電性材料を使用して第２の電極層を集電体層に接続した後）に他の何らかの形で生じ得る、短絡を回避する。さらに、集電体層を層として設け、集電体層の第３の部分を除去するこのアプローチは、基板の第２の部分だけに集電体層を正確に堆積させることを試みるなどの他のアプローチに比べて実行するのが簡単または容易であり得る。
【００１３】
集電体層の第３の部分を除去することは、集電体層の第３の部分をレーザーアブレーションすることを含み得る。レーザーアブレーションは、迅速に実行され、相対的に容易に制御され、したがって、集電体層の他の部分を除去することなく、集電体層の第３の部分が正確に除去されることを可能にし得る。
【００１４】
例では、第２の電極層は、電気的絶縁材料を堆積した後に設けられる。これは、たとえば、第２の電極層が堆積中に第１の電極層と接触して、エネルギー貯蔵デバイスの使用中に短絡を引き起こし得る、危険性を低減する。たとえば、電気的絶縁材料は、第２の電極層の堆積の前に、第１の電極層が露出しないように、または十分に絶縁されるように堆積され得る。これは、また、第１の電極層がすでに絶縁されている場合に、第２の電極層に対する堆積精度は、（第２の電極層が非常に正確に堆積されない限り第２の電極層が第１の電極層と接触し得る）他の場合ほど正確である必要がないこともあり得るので、第２の電極層の堆積に対する堆積要件を緩和し得る。
【００１５】
例では、電気的絶縁材料または導電性材料の少なくとも一方は、インクジェット印刷される。たとえば、インクジェット印刷は、電気的絶縁材料および／または導電性材料が正確に堆積されることを可能にし、それにより、堆積されるべきこれらの材料の量を減らす。これは、また、これらの材料が精度の低い方法を使用して堆積される場合にそうしなければ生じ得る電気的絶縁材料および／または導電性材料の無駄を減らすことによって製造プロセスの効率を改善し得る。
【００１６】
本発明の第２の態様により、方法が提供され、この方法は、
基板上に、エネルギー貯蔵デバイスに対するスタックを設けることであって、スタックは
集電体層と、
第１の電極層と、
集電体層と第１の電極装置の間の電解質層とを含む、スタックを設けることと、
第１の電極層の一部および電解質層の一部を除去して、集電体層の部分を露出させることと、
第１の電極層および電解質層と重ならない集電体層の第１の部分と、第１の電極層および電解質層と重なり合う集電体層の第２の部分とを残すように集電体層の部分の一部を除去することと、
集電体層の第１の部分と集電体層の第２の部分との間に、ならびに第１の電極層の露出表面および電解質層の露出表面上に、電気的絶縁材料を堆積することと、
電解質層上に第２の電極層を設けることと、
第２の電極層を集電体層の第１の部分に接続するために電気的絶縁材料上に導電性材料を堆積することとを含む。
【００１７】
本発明の第１の態様と同様に、本発明の第２の態様は、たとえば、エネルギー貯蔵デバイスがより容易にまたはより効率的に製造されることを可能にする。
【００１８】
例では、電気的絶縁材料は、集電体層の第１の部分と集電体層の第２の部分との間に、集電体層の第１の部分と実質的に重なることなく堆積される。このアプローチでは、たとえば、電気的絶縁材料は、より小さな表面積を有する。これは、堆積されるべき導電性材料の量をさらに減らすことによって製造方法の効率をさらに改善し得る（導電性材料は、たとえば、より小さい表面積を有する、電気的絶縁材料上に堆積されるので）。それに加えて、電気的絶縁材料の量が減るので、方法の効率も改善し得る。
【００１９】
例では、集電体層の部分の一部を除去することで、基板の部分を露出させる。そのような例では、電気的絶縁材料は、基板の部分に接触するように堆積され得る。このようにして、電気的絶縁材料は、集電体層の第１の部分（したがって、集電体層の第１の部分に接続されている、第２の電極層）を第１の電極層から絶縁することによって、短絡の危険性をさらに低減し得る。
【００２０】
例では、電気的絶縁材料は、基板の部分の第２の部分に接触することなく基板の部分の第１の部分に接触するように堆積される。上で説明されているように、これは、使用される電気的絶縁材料の量を減らし、導電性材料が堆積されるべき電気的絶縁材料の表面積を減らし得る。これは、方法の効率を改善し得る。
【００２１】
例では、導電性材料は、基板の部分の第２の部分に接触するように堆積される。これは、たとえば、電気的絶縁材料と集電体層の第１の部分のエッジとの間に導電性材料を収容するのを補助し、第２の電極層と集電体層の第１の部分との間の接続を改善する。
【００２２】
例では、導電性材料は、導電性材料が集電体層の第１の部分に実質的に重なり合うことなく、第２の電極層を集電体層の第１の部分に接続するように電気的絶縁材料上に堆積される。このようにして、集電体層の第１の部分に重なるようにより多くの量の導電性材料を堆積させるのではなくむしろ、比較的少量の導電性材料が堆積され得る。
【００２３】
例では、第１の電極層の一部、電解質の一部、または集電体層の部分の一部のうちの少なくとも１つは、レーザーアブレーションを使用して除去される。上で説明されているように、レーザーアブレーションは、たとえば、迅速に、また容易に制御可能なプロセスであり、方法の全体的効率を改善し得る。
【００２４】
本発明の第３の態様により、エネルギー貯蔵デバイスが提供され、このデバイスは
基板と、
基板の第１の部分上のスタックであって、
第１の電極と、
第１の電極よりも、基板から遠い第２の電極と、
第１の電極と第２の電極との間の電解質とを含むスタックと、
基板の第１の部分と異なる、基板の第２の部分上の集電体の少なくとも一部と、
第１の電極を第２の電極から絶縁するスタックの露出表面上の電気的絶縁材料と、
第２の電極を集電体層の少なくとも一部に接続するための電気的絶縁材料上の導電性材料とを備える。
【００２５】
本発明の第１の態様と同様に、本発明の第３の態様は、他のエネルギー貯蔵デバイスよりも容易にまたは効率的に製造され得るエネルギー貯蔵デバイスに関する。
【００２６】
例では、基板の第２の部分上の集電体の少なくとも一部は、集電体の第１の部分であり、エネルギー貯蔵デバイスは、基板の第１の部分とスタックとの間の、基板の第１の部分上の集電体の第２の部分を備える。上で説明されているように、これは、たとえば、短絡の危険性を低減する。さらに、そのようなエネルギー貯蔵デバイスは、より容易に製造され得る。
【００２７】
例では、電気的絶縁材料は、基板の第１の部分と基板の第２の部分との間の基板の第３の部分に接触し、集電体の第１の部分を集電体の第２の部分から絶縁する。上で説明されているように、これは、たとえば、短絡の危険性をさらに低減する。
【００２８】
例では、第２の電極の一部は、電気的絶縁材料が第２の電極の一部と基板との間に少なくとも部分的にあるように電気的絶縁材料と重なり合う。これは、たとえば、第２の電極が電気的絶縁材料と重ならない例と比較してエネルギー貯蔵デバイス内の導電性材料の量をさらに減らす。そのような場合、導電性材料は電気的絶縁材料と重なり合って第２の電極と接触することがあり、必要とされる導電性材料の量を増やす可能性がある。第２の電極の部分が電気的絶縁材料と重なり合っている場合、第２の電極が電気的絶縁材料と完全に重ならないように堆積される例と比較して、第２の電極に対する堆積要件が緩和され得る。したがって、そのようなエネルギー貯蔵デバイスは、より容易に製造され得る。
【００２９】
本発明の第４の態様により、エネルギー貯蔵デバイスの製造のための中間構造が提供され、中間構造は、
基板と、
基板の第１の部分上のスタックであって、
電解質層と、
電解質層と基板との間の第１の電極層とを含むスタックと、
基板の第１の部分と異なる、基板の第２の部分上の集電体層の少なくとも一部とを備え、
基板はスタックおよび集電体層の各々と重ならない第３の部分を含み、第３の部分は第１の部分と第２の部分との間にある。
【００３０】
本発明の第１の態様と同様に、本発明の第４の態様は、より容易にまたはより効率的に製造され得るエネルギー貯蔵デバイスに対する中間構造に関する。
【００３１】
例では、中間構造は、基板の第３の部分の少なくとも一部上にあり、基板の第２の部分全体に満たない部分と重なり合う、電気的絶縁材料を含み、電気的絶縁材料は第１の電極層の露出表面を少なくとも部分的に覆う。電気的絶縁材料は、たとえば、第１の電極層を絶縁するが、これは、第１の電極層と第２の電極層（その後、堆積され得る）との間の短絡の危険性を低減し得る。
【００３２】
そのような例では、基板の第２の部分と重なり合う電気的絶縁材料は実質的にないものとしてよい。これらの例では、中間構造は、他の場合よりも少ない量の電気的絶縁材料を含み、これは、中間構造が他の場合よりも効率的に製造されることを可能にし得る。
【００３３】
例では、電気的絶縁材料は、基板の第３の部分の一部にない。これは、たとえば、導電性材料がその後設けられ得る陥凹部をもたらし、これは、導電性材料の堆積を簡素化し、堆積されるべき導電性材料の量を減らし得る。
【００３４】
例では、基板の第２の部分上の集電体層の少なくとも一部は、集電体層の第１の部分であり、集電体層は、基板の第１の部分とスタックとの間の、基板の第１の部分上の第２の部分を含む。上で説明されているように、これは、たとえば、短絡の危険性を低減する。さらに、そのようなエネルギー貯蔵デバイスは、より容易に製造され得る。
【００３５】
例では、スタックは、第２の電極層を備え、電解質層が第１の電極層と第２の電極層との間にある。これは、たとえば、スタックがエネルギー貯蔵デバイスとして、たとえば、薄膜電池セルとして使用されることを可能にする。
【００３６】
例では、第２の電極層の一部は、基板の第３の部分と少なくとも部分的に重なり合う。上で説明されているように、これは、たとえば、第２の電極が基板の第３の部分と重ならない例に比べて（製造後に）エネルギー貯蔵デバイス内の導電性材料の量を減らす。さらに、これは、たとえば、第２の電極層に対する堆積要件を緩和することによってエネルギー貯蔵デバイスの製造を簡素化する。
【００３７】
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】
【００３８】
【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を示す概略図である。
【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３】例によるエネルギー貯蔵デバイスの一部を示す概略図である。
【図４】例によるエネルギー貯蔵デバイスの複数の電気的に接続されているセルを示す概略図である。
【図５ａ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図５ｂ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図５ｃ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図５ｄ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図５ｅ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図５ｆ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図５ｇ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図５ｈ】例によるエネルギー貯蔵デバイスを製造する方法の特徴を示す概略図である。
【図６】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例示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
図３は、本明細書の例によるエネルギー貯蔵デバイスの一部を概略として示している。対応する説明が適用されると解釈されるべきである。図３の例では、エネルギー貯蔵デバイスの一部は、図１のスタック１００と似た第１のスタック２００ａを含む。図１の対応する特徴に類似する図３の第１のスタック２００ａの特徴は、同じ参照番号を１００ずつ増やして付けられ、文字「ａ」を付加される。
【００５８】
第１のスタック２００ａは、第１の電極２０４ａと、電解質２０６ａと、第２の電極２０８ａとを含む。電解質２０６ａは、第１の電極２０４ａと第２の電極２０８ａとの間にある。図３の第１のスタック２００ａの要素は、図１のスタック１００の対応する要素と異なる相対的な幅を有するものとして示されている。しかしながら、これは、単なる説明例（概略として示されている）であり、他の例では他の相対的な幅が可能である。第１のスタック２００ａは、図１の基板１０２と類似しているか、または同じであってよい、基板２０２上に配置構成される。
【００５９】
第１のスタック２００ａは、基板１０２の第１の部分上に配置構成され、第２の電極層２０８ａは第１の電極層２０４ａよりも基板１０２から遠い。基板１０２の第１の部分の広がりは、図３の参照番号１０２ｉで示されている。集電体の少なくとも一部（図３では、集電体の第１の部分１２６ａ）は、基板１０２の第１の部分とは異なる、基板１０２の第２の部分上にある。基板１０２の第２の部分の広がりは、図３の参照番号１０２ｉｉで示されている。
【００６０】
図３の例では、エネルギー貯蔵デバイスは、また、基板１０２の第１の部分上にある、集電体の第２の部分１２８ａも含む。しかしながら、いくつかの例では、集電体は、基板１０２の第１の部分になくてもよい。第１のスタック２００ａは、集電体の第２の部分１２８ａ上に配置構成され、同様に基板１０２の第１の部分上にある。したがって、集電体の第２の部分１２８ａは、基板１０２の第１の部分と第１のスタック２００ａとの間にある。
【００６１】
したがって、図３の例では、集電体（第１の部分１２６ａおよび第２の部分１２８ａを含む）は、基板２０２上の分割または切断された金属化層に対応すると考えられ得る。これは、集電体の第１の部分１２６ａが集電体の第２の部分１２８ａから切断されているので、分割切断と称されてよい。
【００６２】
第１の電極２０４ａを第２の電極２０８ａから絶縁するために、第１のスタック２００ａの露出表面上に電気的絶縁材料１３０ａが配置構成される。この文脈において、スタックの露出表面は、たとえば、電気的絶縁材料１３０ａの堆積に先立って、別の層で覆われるか、または別の層と他の何らかの形で接触していることのない、スタックの表面である。このようにして、スタックの露出表面は、たとえば、電気的絶縁材料１３０ａの堆積に先立って、覆われていないか、暴露されているか、または示されている。
【００６３】
図３などの例では、第１のスタック２００ａなどのスタックの露出表面は、電気的絶縁材料１３０ａの堆積の前に、５つの部分、すなわち、頂部（たとえば、基板２０２から最も遠い第１のスタック２００ａの表面などの、第１のスタック２００ａの上側表面または頂面に対応する）と、たとえば、スタックの短い辺に対応する４つの面とを含むと考えられ得る。図３では、スタックの一番右端の面（スタックの露出表面の一部を形成する）は、電気的絶縁材料１３０ａによって覆われている。しかしながら、他の例では、露出表面の他の部分は、図３に示されている部分に加えて、またはその代わりに、電気的絶縁材料１３０ａによって覆われ得る。さらに、他の例では、露出表面は、図３の例とは異なる形状および／またはサイズを有し得る、５つより多いまたは少ない部分を含み得る。
【００６４】
電気的絶縁材料１３０ａは、第１の電極２０４ａを第２の電極２０８ａから絶縁するために、露出表面の一部（または全部）を部分的にまたは全体的に覆うように堆積され得るが、これは、第１および第２の電極２０４ａ、２０８ａの形状および／または配置に依存し得る。典型的には、電気的絶縁材料１３０ａは、第１の電極２０４ａと第２の電極２０８ａとの間の電流の流れを実質的に妨げるかまたは制限するのに十分な量の電気的絶縁材料１３０ａが適切な配置に堆積されている場合に第１の電極２０４ａを第２の電極２０８ａから絶縁すると考えられ得る。これは、第１の電極２０４ａと第２の電極２０８ａとの間の電流が、たとえば、エネルギー貯蔵デバイスの充電または放電中に、第１の電極２０４ａと第２の電極２０８ａとの間の短絡を回避できるくらいに十分小さい場合であり得る。
【００６５】
図３の例では、電気的絶縁材料１３０ａは、基板１０２の第１の部分（第１のスタック２００ａが配置構成されている）と基板１０２の第２の部分（集電体１２６ａの第１の部分が配置構成されている）との間の基板１０２の第３の部分に接触する。基板１０２の第３の部分の広がりは、図３の参照番号１０２ｉｉｉで示されている。この配置構成では、第１の電極２０４ａを第２の電極２０８ａから絶縁することに加えて、電気的絶縁材料１３０ａは、集電体の第１の部分１２６ａを集電体の第２の部分１２８ａから絶縁する。しかし、他の例では、電気的絶縁材料１３０ａは、その代わりに、基板１０２と直接接触していなくてもよい。たとえば、電気的絶縁材料１３０ａ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もよい。さらなる例では、追加の絶縁材料が、集電体１２６ａ、１２８ａの第１および第２の部分を（電気的絶縁材料１３０ａではなくむしろ）互いに電気的に絶縁するために使用されてよい。しかしながら、電気的絶縁材料１３０ａが、第１および第２の電極２０４ａ、２０８ａを互いに絶縁すること、および集電体１２６ａ、１２８ａの第１および第２の部分を互いに絶縁することの両方のために使用されている場合、エネルギー貯蔵デバイスは、より効率的に製造され得る。
【００６６】
例では、電気的絶縁材料１３０ａは、基板１０２の第２の部分全体に満たない部分と重なり合ってもよい。図３のエネルギー貯蔵デバイスにおいて、基板１０２の第２の部分に重なり合う電気的絶縁材料１３０ａは実質的にない。たとえば、基板１０２の第２の部分の少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％は、電気的絶縁材料１３０ａと重なっていなくてもよい。このようにして、基板１０２の第２の部分の大部分またはすべてが、導電性材料１３２ａによる接触のために露出され得る（以下でさらに説明される）。
【００６７】
導電性材料１３２ａは、第２の電極２０８ａを集電体の少なくとも一部（この例では、集電体の第１の部分１２６ａ）に接続するために電気的絶縁材料１３０ａ上に配置構成される。図３などの例では、導電性材料１３２ａは、電気的絶縁材料１３０ａの露出表面の少なくとも一部を覆うか、または接触し得る。導電性材料１３２ａは、比較的薄い層として堆積されてよいが、これは、それにもかかわらず、エネルギー貯蔵デバイスの通常の使用時に電流の流れを中断することなく（たとえば、溶融せずに）、第２の電極２０８ａから集電体の第１の部分１２６ａに電流を流せる十分な厚さを有する。
【００６８】
図３からわかるように、導電性材料１３２ａは、第１のスタック２００ａのエッジに沿って、材料の比較的薄い層として提供され得る。たとえば、導電性材料１３２ａは、第１のスタック２００ａの露出表面に沿って細長であり得る（たとえば、導電性材料１３２ａが第１のスタック２００ａの長さに沿って、たとえば、基板２０２の平面に平行な方向に、延在するように）。導電性材料１３２ａは、第２の電極２０８ａを集電体の第１の部分１２６ａに接続するために、基板２０２の平面に垂直なまたは実質的に垂直な方向にさらに、もしくはその代わりに延在し得る。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考えられ得る。
【００６９】
そのような場合、エネルギー貯蔵デバイス内の導電性材料１３２ａの量は、他の配置構成と比較して比較的少なくてもよい。一例として、導電性材料１３２ａは、延在して基板１０２の第２の部分に完全に重なるように配置構成されてよく、したがって、たとえば、基板１０２の平面に垂直な方向に基板１０２のエッジに沿って延在する電気コネクタにアクセス可能である。しかしながら、そのような場合、エネルギー貯蔵デバイスは、図３などの例に比べて多量の導電性材料１３２ａを含むものとしてよく、これは、エネルギー貯蔵デバイスの製造効率を低下させる可能性がある。
【００７０】
たとえば、いくつかの場合（図３の場合など）では、導電性材料１３２ａは、集電体の第１の部分１２６ａと重ならないことがある。そのような場合、導電性材料１３２ａは、その代わりに、集電体の第１の部分１２６ａによって一般的に支持されているか、またはその上にあるのではなくむしろ、集電体の第１の部分１２６ａの隣にあるか、または側部に接触し得る。これは、エネルギー貯蔵デバイスの製造のための導電性材料１３２ａの量をさらに減らし得る。
【００７１】
図３などの例では、電気的絶縁材料１３０ａは、基板１０２の第３の部分の全体に接触することなく、基板１０２の第３の部分の一部に接触するか、または重なり合うものとしてよい。これは図３に示されており、電気的絶縁材料１３０ａは、基板１０２の第３の部分の一部にない。したがって、これは、基板１０２に凹凸または非平面状の表面を形成する（導電性材料１３２ａの堆積の前に）。たとえば、基板１０２は、導電性材料１３２ａが堆積され得る陥凹部を備え得る。陥凹部の一方の壁または面は、集電体の第１の部分１２６ａの面によって形成されてもよく、陥凹部に対向する面は、電気的絶縁材料１３０ａによって形成され得る。そのような陥凹部は、エネルギー貯蔵デバイスの製造時に導電性材料１３２ａを保持するのに役立ち、堆積時に集電体の第１の部分１２６ａ上への導電性材料１３２ａの流れを減少させるのに役立ち得る。これは、堆積される導電性材料１３２ａの量をさらに減少させ、エネルギー貯蔵デバイスの製造効率をさらに改善し得る。
【００７２】
図３の例では、第２の電極２０８ａの一部１３４ａは電気的絶縁材料１３０ａと重なり合う。このような配置構成では、電気的絶縁材料１３０ａは、少なくとも部分的に第２の電極２０８ａの部分１３４ａと基板１０２との間にあるものとしてよい。図３からわかるように、この配置構成では、第２の電極２０８ａの面は、電気的絶縁材料１３０ａの面と実質的に整列し、たとえば、電気的絶縁材料１３０ａおよび第２の電極２０８ａの堆積後に第１のスタック２００ａの実質的に平面状の露出表面（基板１０２の平面に実質的に垂直な方向で）を形成し得る。次いで、導電性材料１３２ａは、電気的絶縁材料１３０ａ上に堆積され、これにより第２の電極２０８ａの部分１３４ａを集電体の第１の部分１２６ａに接続するものとしてよい。第２の電極２０８ａが電気的絶縁材料１３０ａと重ならない、また第２の電極２０８ａの面が導電性材料１３２ａが堆積されている電気的絶縁材料１３０ａの面から陥凹するか、除去され得る他の例と比べてより少ない量の導電性材料１３２ａが使用され得る。
【００７３】
この場合、第２の電極２０８ａの部分１３４ａは、基板１０２の第３の部分と少なくとも部分的に重なり合うものとしてよい。たとえば、第２の電極２０８ａの部分１３４ａは、電気的絶縁材料１３０ａと重なり合う基板１０２の第３の部分の実質的に同じ部分と重なり合うものとしてよい。すでに説明されているように、これは、たとえば、エネルギー貯蔵デバイス内の導電性材料１３２ａの量を減らす。
【００７４】
第１のスタック２００ａ、電気的絶縁材料１３０ａ、導電性材料１３２ａ、および集電体の第１の部分１２６ａの組合せは、エネルギー貯蔵デバイスに対する第１のセル１３６ａに対応すると考えられ得る。しかし、エネルギー貯蔵デバイスは、典型的には、複数のセルを含む。
【００７５】
たとえば、図３に示されているように、第１のセル１３６ａが配置構成される基板１０２の第１の面に対向する、基板１０２の第２の面上に配置された第２のセル１３６ｂがあり得る。図３の例では、第１のセル１３６ａおよび第２のセル１３６ｂは、他の何らかの形で互いに同一である。第２のセル１３６ｂの特徴は、第１のセル１３６ａの対応する特徴と同じ参照番号を付けられているが、文字「ａ」ではなくむしろ文字「ｂ」を付加されている。対応する説明が適用されると解釈されるべきである。しかしながら、他の例では、基板の一方の面上のセルは、基板の対向する面上のセルと異なり得る。
【００７６】
いくつかの例において、複数の第１のセル１３６ａが基板２０２の第１の面上に製造され、複数の第２のセル１３６ｂが基板２０２の第２の面上に、たとえば、ロールツーロール製造プロセスの一部として製造され得る。そのような場合、基板２０２は、複数のセルを互いの上に重ねるように折り畳まれ得る。したがって、これは、複数のセルを含むエネルギー貯蔵デバイスが生産されることを可能にする。
【００７７】
図４は、エネルギー貯蔵デバイスの複数の電気的に接続されているセルの一例を示している。図４に例示されているセルは、図３の第１のセル１３６ａおよび第２のセル１３６ｂ、さらには第３のセル１３６ｃおよび第４のセル１３６ｄを含む。第３のセル１３６ｃおよび第４のセル１３６ｄは、第１のセル１３６ａおよび第２のセル１３６ｂと同じであってもよいが、図４に示されている積層構造を形成するために基板２０２を折り畳む前に基板２０２上の異なる位置に形成されていてもよい。図３の対応する特徴に類似している図４の特徴は、同じ参照番号を付けられており、対応する説明が適用されると解釈されるべきである。図３に示されているいくつかの特徴は、わかりやすくするため、図４内では、ラベル付けされていない。さらに、第３のセル１３６ｃおよび第４のセル１３６ｄの特徴は、第１のセル１３６ａの対応する特徴と同じ参照番号を付けられているが、文字「ａ」ではなくむしろそれぞれ文字「ｃ」または「ｄ」を付加されている。
【００７８】
図４を見るとわかるように、基板２０２は、たとえば、第１のセル１３６ａの要素を第２のセル１３６ｂの要素から絶縁する。同様に、基板２０２（たとえば、第１のセル１３６ａと第２のセル１３６ｂとの間のものと同じ基板２０２の異なる部分である）も、第３のセル１３６ｃを第４のセル１３６ｄから絶縁する。しかしながら、第２のセル１３６ｂの第２の電極２０８ｂは、第３のセル１３６ｃの第２の電極と接触している。同様に、第２のセル１３６ｂの導電性材料１３２ｂは、第３のセル１３６ｃの導電性材料１３２ｃと接触している。このようにして、第２のセル１３６ｂおよび第３のセル１３６ｃは、互いに電気的に接続される。第１のセル１３６ａは、第１のセル１３６ａおよび第２のセル１３６ｂの集電体の第１の部分１２６ａ、１２６ｂを電気的に接続することによって、第２のセル１３６ｂに電気的に接続され得る。同様に、第３のセル１３６ｃは、第１および第２のセル１３６ｃ、１３６ｄの集電体の第１の部分１２６ｃ、１２６ｄを電気的に接続することによって、第４のセル１３６ｄに電気的に接続され得る。これは、たとえば、第１および第２のセル１３６ａ、１３６ｂの集電体の第１の部分１２６ａと１２６ｂとの間の電気コネクタ、ならびに第１および第２のセル１３６ｃ、１３６ｄの集電体の第１の部分１２６ｃ、１２６ｄとの間の電気コネクタを配置構成することによって、容易に実行され得る。たとえば、単一の電気コネクタが、セル１３６ａ〜１３６ｄの各々の集電体の第１の部分１２６ａ〜１２６ｄを一緒に接続するために、図４の積層構造の面に沿って配置構成され得る。このようにして、セル１３６ａ〜１３６ｄの各々の第２の電極２０８ａ〜２０８ｄは一緒に接続され得る。第２の電極２０８ａ〜２０８ｄが、たとえば、セル１３６ａ〜１３６ｄの放電時にアノードに対応する負の電極である場合、アノードの各々は、それによって、電気コネクタによって一緒に接続され得る。したがって、電気コネクタは、たとえば、エネルギー貯蔵デバイスの正の端子である、エネルギー貯蔵デバイスの第１の端子に対する接点を形成し得る。
【００７９】
類似の手順が、第１の電極２０４ａ〜２０４ｄの各々を電気コネクタを使用して一緒に電気的に接続し、たとえば、エネルギー貯蔵デバイスの負の端子であるエネルギー貯蔵デバイスの第２の端子に対する接点を形成するために、セル１３６ａ〜１３６ｄの対向する面上で実行され得ることは理解されるべきである。したがって、実質的に、セル１３６ａ〜１３６ｄは並列に接続され得る。正の端子および負の端子は、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。そのようなマルチセルエネルギー貯蔵デバイスは、たとえば、金属層（セル１３６ａ〜１３６ｄの各々に対する集電体の第１の部分１２６ａ〜１２６ｄなど）に接触する電気コネクタを形成することは容易であるので、単純な方式で製造され得る。
【００８０】
図５（図５ａから図５ｈを含む）は、図３および図４の第１のセル１３６ａを製造する例を概略として示している。しかし、図５による方法は、図３および図４のものとは異なるセルまたはエネルギー貯蔵デバイスを製造するためにも使用され得ることが理解されるべきである。図３および図４の対応する特徴と同じである、図５の特徴は、同じ参照番号を付けられている。対応する説明が適用されると解釈されるべきである。
【００８１】
図５ａにおいて、基板２０２が提供される。集電体層１３８ａは、たとえば、スパッタリングによって基板２０２上に形成される。たとえば、集電体層１３８ａは、金属層に対応すると考えられ、これは基板２０２全体を覆うか、またはその代わりに基板２０２の一部を覆ってもよい。集電体層１３８ａは、以下でさらに説明されているように、製造されるべきセルの端子に対する接点を提供し得る。
【００８２】
図５ｂでは、第１の電極層１４０ａが集電体層１３８ａ上に設けられている。第１の電極層１４０ａは、たとえば、物理的気相成長（ＰＶＤ）または化学的気相成長（ＣＶＤ）などの気相成長プロセスによって、またはスロットダイコーティング（スリットコーティングと呼ばれることもある）などのロールツーロールシステムとともに使用するためのコーティングプロセスによって、提供され得る。
【００８３】
図５Ｃでは、第１の電極層１４０ａ上に電解質層１４２ａが設けられている。第１の電極層１４０ａを設けることについては、電解質層１４２ａは、蒸着またはコーティングプロセスなどによって設けられ得る。
【００８４】
図５では、集電体層１３８ａ、第１の電極層１４０ａ、および電解質層１４２ａが順次設けられるけれども、他の例では、基板２０２が部分的に組み立てられて提供され得る。たとえば、集電体層１３８ａ、第１の電極層１４０ａ、および電解質層１４２ａを含むスタック（またはこれらの層のサブセット）は、基板２０２が設けられる前にすでに基板２０２上に配置構成されていてもよい。他の例では、集電体層１３８ａ、第１の電極層１４０ａ、および電解質層１４２ａを基板２０２上に設けることは、これらの層を含むスタックを設けることに対応すると考えられてよく、このスタックは、基板２０２上に設けられ得る。
【００８５】
図５ｄでは、第１の電極層１４０ａの一部および電解質層１４２ａの一部が除去される。この例では、第１の電極層１４０ａの一部を除去した後、図３および図４の第１の電極２０４ａが残る。同様に、電解質層１４２ａの一部を除去した後、図３および図４の電解質２０６が残る。第１の電極層１４０ａおよび電解質層１４２ａの一部は、たとえば、レーザーアブレーションを使用して除去されるものとしてよく、第１の電極層１４０ａおよび電解質層１４２ａの除去されるべき部分の表面はレーザービームを照射される。これは、たとえば、第１の電極層１４０ａおよび電解質層１４２ａの一部分が蒸発するか、昇華するか、またはプラズマに変換され、したがって除去されることを引き起こす。レーザーアブレーションによって除去される第１の電極層１４０ａおよび電解質層１４２ａ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、第１の電極層１４０ａおよび電解質層１４２ａの部分の除去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、第１の電極層１４０ａおよび電解質層１４２ａの部分を除去するために、フォトリソグラフィ技術などの代替的方法が使用され得る。第１の電極層１４０ａおよび電解質層１４２ａの部分を除去することによって、図５ｄに示されているように、集電体層１３８ａの一部１４４ａが露出される。
【００８６】
次に図５ｅを参照すると、集電体層１３８ａの部分１４４ａの一部が除去されて、集電体層１３８ａの第１の部分１２６ａ（図３および図４に示されているような集電体の第１の部分１２６ａである）を残す。集電体層１３８ａの第１の部分１２６ａは、第１の電極層やまたは電解質層と重なっていない（したがって、第１の電極層および電解質層の部分を除去した後の第１の電極２０４ａおよび電解質２０６ａと重なっていない）。しかしながら、集電体層１３８ａの第２の部分１２８ａ（図３および図４に示されているような集電体の第２の部分１２８ａである）は残り、これは第１の電極層および電解質層（図５ｅに示されているように、第１の電極２０４ａおよび電解質２０６ａと重なっている）と重なる。集電体層１３８ａの部分１４４ａの一部は、第１の電極層および電解質層の部分の除去と同様の方式で、たとえばレーザーアブレーションなどの技法を使用して除去され得る。
【００８７】
図５ｅに例示されている構造は、エネルギー貯蔵デバイスの製造のための中間構造に対応すると考えられ得る。そのような構造は、たとえば、基板２０２と、基板の第１の部分上のスタックとを含み、スタックは電解質２０６ａと、電解質２０６ａと基板２０２との間の第１の電極２０４ａを含む。基板２０２の第２の部分上に、スタックが配置構成されている第１の部分と異なる、集電体層（第１の部分１２６ａ）の少なくとも一部がある。基板２０２は、スタックまたは集電体層のいずれとも重ならない第３の部分も備える。第３の部分は、第１の部分と第２の部分との間にあり、たとえば、第１の部分と第２の部分とを互いに分離する。このような中間構造は、その後、図５ｆから図５ｇを参照しつつ説明されている処理、または他の処理を経て、エネルギー貯蔵デバイスを製造するものとしてよい。
【００８８】
図５ｆでは、電気的絶縁材料１３０ａは、集電体層の第１の部分１２６ａと集電体層の第２の部分１２８ａとの間に堆積される。電気的絶縁材料１３０ａは、インクジェット印刷を用いて堆積されるものとしてよく、これは、たとえば、電気的絶縁材料１３０ａが正確、精密に堆積されることを可能にする。電気的絶縁材料１３０は、図３を参照しつつ上で説明されているように、第１の電極２０４ａの露出表面および電解質２０６ａの露出表面上に堆積される。
【００８９】
図５ｆなどの例では、電気的絶縁材料１３０ａは、集電体層の第１の部分１２６ａと集電体層の第２の部分１２８ａとの間に、集電体層の第１の部分１２６ａと実質的に重なることなく堆積され得る。これは、たとえば、インクジェット印刷などの十分に精密な堆積プロセスを使用して実行され得る。さらに、図３を参照しつつ上で説明されているように、これは、製造プロセスの後の段階で堆積されるべき導電性材料の量を減らし得る。
【００９０】
図５ｆでは、電気的絶縁材料１３０ａは、集電体層１３８ａの部分１４４ａの一部を除去した後に露出される基板２０２の一部に接触するように堆積される（図５ｈに示されているように）。このようにして、電気的絶縁材料１３０ａは、集電体層の第１および第２の部分１２６ａ、１２８ａを互いに絶縁する。
【００９１】
図３を参照しつつ上説明されているように、また図５に示されているように、電気的絶縁材料１３０ａは、基板２０２の部分の第１の部分（集電体層１３８ａの部分１４４ａの一部を除去した後に露出される）に接触するように堆積され得る。これは、基板２０２の部分の第２の部分を残し、その上に導電性材料１３２ａがその後堆積され得る。
【００９２】
図５ｇでは、第２の電極層（たとえば、図３および図４の第２の電極２０８ａに対応する）が電極２０６ａ上に設けられる。第２の電極２０８ａは、第１の電極層と同様に、たとえば、蒸着またはコーティングプロセスによって設けられ得る。
【００９３】
図５ｆでは、第２の電極２０８ａを集電体層の第１の部分１２６ａに接続するために電気的絶縁材料１３０ａ上に導電性材料１３２ａが堆積される。導電性材料１３２ａは、他の堆積プロセスも可能であるけれども、インクジェットプロセスを使用して堆積され得る。図３を参照しつつ上で説明されているように、導電性材料１３２ａは、導電性材料１３２ａが集電体層の第１の部分１２６ａに実質的に重なることなく、第２の電極２０８ａを集電体層の第１の部分１２６ａに接続するように堆積され、それにより、図５の方法において堆積される導電性材料の量をさらに減らし得る。
【００９４】
図５は、エネルギー貯蔵デバイスの製造の一例を提示している。しかしながら、本明細書において説明されている方法は、異なるエネルギー貯蔵デバイスを製造するために使用され得るか、またはそれにもかかわらず、図５を参照しつつ説明されている効果をもたらしながら適応または変更され得ることは理解されるべきである。
【００９５】
図６は、エネルギー貯蔵デバイスを製造するためのさらなる例示的な方法を要約したフローチャートである。図６の項目１４６において、第１の電極層は、基板の第１の部分上に設けられる。第１の電極層および基板は、第１の電極層２０４ａに類似し、同様にして設けられ得る。基板は、上で説明されている基板２０２に類似しているものとしてよい。しかしながら、いくつかの場合において、集電体層は、第１の電極層を設ける前に基板上に配置構成され得ない（または集電体層は、第１の電極層が設けられる基板の第１の部分上になくてもよい）。
【００９６】
図６の項目１４８では、電解質層は、第１の電極層上に設けられる。電解質層は、上で説明されている電解質層２０６に類似していてもよく、これもまた同様にして設けられ得る。
【００９７】
図６の項目１５０では、第２の電極層は、電解質層上に設けられる。第２の電極層は、上で説明されている第２の電極層２０８ａに類似しているものとしてよい。しかしながら、図５の第２の電極層２０８ａは、電気的絶縁材料が堆積された後に設けられるが、図６の方法では、第２の電極層は、電気的絶縁材料を設ける前または後のいずれかにおいて設けられ得る。
【００９８】
図６の項目１５２において、集電体層の少なくとも一部は、基板の第２の部分上に設けられる。基板の第２の部分は、たとえば、基板の第１の部分とは異なり、第１の電極層、電解質層、および／または第２の電極層と重なり合わなくてもよい。基板は、第１の部分と第２の部分との間にある第３の部分も含み得るか、または第１の部分および第２の部分が連続的であるか、もしくは接触していてもよい。集電体層は、上で説明されている集電体層１３８ａに類似していてよく、同様にして設けられ得る。しかしながら、集電体層は、基板の第１および第２の部分ではなくむしろ基板の第２の部分だけに設けられてよい。この例の集電体層は、第１の電極層、電解質層、または第２の電極層のうちのどれかが形成される前に、または後に設けられ得る。
【００９９】
いくつかの場合において、図６の方法は、図５の方法に類似し、基板の第２の部分上に集電体層の第１の部分を設けることと、集電体層の第２の部分上に第１の電極層を設ける前に基板の第１の部分上に集電体層の第２の部分を設けることとを含み得る。これらの場合において、基板上に集電体層を設けることは、基板の第２の部分上に集電体層の第１の部分を、基板の第１の部分上に集電体層の第２の部分を、基板の第１の部分と第２の部分との間の基板の第３の部分上に集電体層の第３の部分を設けることを含み得る。たとえば、集電体層は、基板の第１、第２、および第３の部分を覆う連続する層として設けられ得る。集電体層の第３の部分は、基板の第３の部分を露出させるために、第１の電極層、電解質層、または第２の電極層のうちの少なくとも１つを設けた後に除去され得る。たとえば、集電体層の第３の部分は、上で説明されているように、レーザーアブレーションによって除去され得る。
【０１００】
図６の項目１５４において、電気的絶縁材料は、第１の電極層の露出表面および電解質層の露出表面上に堆積される。電気的絶縁材料は、第２の電極層が電解質層上に設けられる前（図５に示されているように）、または後に堆積され得る。
【０１０１】
図６の項目１５６において、導電性材料は電気的絶縁材料上に堆積され、それにより第２の電極層を集電体層の少なくとも一部に接続する。導電性材料は、図５を参照しつつ上で説明されているように堆積され得る。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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】
【０１０４】
１００  スタック
１０２  基板
１０４  第１の電極層
１０６  電解質層
１０８  第２の電極層
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
１２６ａ  第１の部分
１２６ｂ  第１の部分
１２６ｃ  第１の部分
１２６ｄ  第１の部分
１２８ａ  第２の部分
１３０ａ  電気的絶縁材料
１３２ａ  導電性材料
１３２ｂ  導電性材料
１３２ｃ  導電性材料
１３４ａ  部分
１３６ａ  第１のセル
１３６ｂ  第２のセル
１３６ｃ  第３のセル
１３６ｄ  第４のセル
１３８ａ  集電体層
１４０ａ  第１の電極層
１４２ａ  電解質層
１４４ａ  一部
２００ａ  第１のスタック
２０２  基板
２０４ａ  第１の電極
２０６  電解質
２０６ａ  電解質
２０８ａ  第２の電極
２０８ｂ  第２の電極
２０８ａ〜２０８ｄ  第２の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図５ｈ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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