(57)【要約】  固体状の電解液を主成分とした電気化学的エネルギー源が、従来技術において知られている。これらの（平面状の）エネルギー源、又は「固体電池」は、化学エネルギーを電気エネルギーに効率良く変換し、携帯用の電子機器のための電源として使われることができる。本発明は、改善された電気化学的エネルギー源に関する。本発明は、斯様な電気化学的エネルギー源を具備する電子デバイスにも関する。
2010524166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の基板上へ蒸着された第1の電極と、
第2の基板上へ蒸着された第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成された受容空間に適用される電解液とを、
各セルが有した、少なくとも一つの電気化学セルを有する、電気化学的エネルギー源。
【請求項２】
前記第1の電極が陰極を有し、及び/又は前記第2の電極が陽極を有することを特徴とする、請求項１に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項３】
前記第1の電極が前記第2の電極に向かい合っていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項４】
少なくとも一つの前記電極が、前記電解液に面している増大した接触表面積を具備することを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項５】
両方の前記電極が前記電解液に面している増大した接触表面積を具備することを特徴とする、請求項４に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項６】
前記電解液に面している少なくとも一つの前記電極の表面が、少なくとも部分的にパターン化されていることを特徴とする、請求項４又は5に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項７】
少なくとも一つの前記電極の少なくとも一つの前記パターン化された表面が、少なくとも一つの空所を具備していることを特徴とする、請求項６に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項８】
少なくとも一つの前記空所の少なくとも一部が柱、溝、スリット、又は孔を形成していることを特徴とする、請求項7に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項９】
少なくとも一つの前記電極が、少なくとも部分的に多孔性であることを特徴とする、請求項4乃至8の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１０】
少なくとも一つの前記電極が、表面を増加させる複数の粒子を少なくとも部分的に具備していることを特徴とする、請求項4乃至9の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１１】
前記受容空間が、液体状の電解液で少なくとも部分的に満たされていることを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１２】
前記受容空間が、固体状の電解液で少なくとも部分的に満たされていることを特徴とする、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１３】
前記電気化学的エネルギー源が、前記受容空間への前記電解液の挿入の後、当該受容空間を実質的に封止するための密封手段を有することを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源
【請求項１４】
陽極及び陰極が、要素H、Li、Be、Mg、Cu、Ag、Na、及びKのうちの少なくとも一つの活性種の蓄積に適応していることを特徴とする、請求項２乃至１３の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１５】
陽極及び陰極のうちの少なくとも一つが、材料C、Sn、Ge、Pb、Zn、Bi、Li、Sb、及び好ましくは、ドーピングされたSiのうちの少なくとも一つで作られていることを特徴とする、請求項２乃至１４の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１６】
前記第1の電極及び前記第2の電極が、集電装置を各々有することを特徴とする、請求項１乃至１５の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１７】
少なくとも一つの前記集電装置が、材料Al、Ni、Pt、Au、Ag、Cu、Ta、Ti、TaN、及びTiNのうちの少なくとも一つで作られていることを特徴とする、請求項16に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１８】
前記電気化学的エネルギー源が、前記基板と少なくとも一つの前記電極との間に蒸着され、前記セルの活性種の前記基板への拡散を少なくとも実質的に排除するよう適応された、少なくとも一つの電子伝導性のバリア層を更に有することを特徴とする、請求項１乃至１７の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項１９】
少なくとも一つの前記バリア層が、材料Ta、TaN、Ti、及びTiNのうちの少なくとも一つで作られていることを特徴とする、請求項１８に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項２０】
少なくとも一つの前記基板が、材料C、Si、Sn、Ti、Ge、Al、Cu、Ta、及びPbのうちの少なくとも一つを有することを特徴とする、請求項１乃至１９の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項２１】
少なくとも一つの前記基板が、可撓性のある材料で作られていること特徴とする、請求項１乃至２０の何れか一項に記載の電気化学的エネルギー源。
【請求項２２】
請求項１乃至２１の何れか一項に記載の少なくとも一つの電気化学的エネルギー源と、当該電気化学的エネルギー源に接続された少なくとも電子部品とを有する電子デバイス。
【請求項２３】
少なくとも一つの前記電子部品が、前記電気化学的エネルギー源の前記基板に少なくとも部分的に埋め込まれていることを特徴とする、請求項２２に記載の電子デバイス。
【請求項２４】
少なくとも一つの前記電子部品が、検知手段、鎮痛手段、通信手段、及び作動手段から成るグループから選択されていることを特徴とする、請求項２２又は２３に記載の電子デバイス。
【請求項２５】
前記電子デバイス及び電気化学的エネルギー源が、システム・イン・パッケージ（SiP）を形成していることを特徴とする、請求項２２乃至２４の何れか一項に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は改善された電気化学的エネルギー源に関する。本発明は、斯様な電気化学的エネルギー源を具備する電子デバイスにも関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
固体状の電解液を主成分とする電気化学的エネルギー源が、従来技術において知られている。これらの（平面的な）エネルギー源、又は「固体電池」は、化学エネルギーを電気エネルギーに効率良く変換し、携帯用電子機器の電源として使われることができる。小型の、斯様なバッテリは、例えばマイクロ・エレクトロニクスのモジュール、より特定すると集積回路（IC）に電気エネルギーを供給するために使われることができる。この例が、国際特許公開公報 WO 00/25378に開示されており、固体状の薄膜マイクロ・バッテリが、具体的な基板上へ直接加工されている。この加工プロセスの際、第1の電極、中間にある固体状の電解液、及び第2の電極が、基板上のスタックとして、順番に蒸着される。当該基板は平面でもよく、又は2次元の、若しくは3次元のバッテリ・スタックを実現するために、湾曲していてもよい。既知のバッテリの主な欠点は、スタックの活性層が、層材料の最適ではない選択及び/又はスタックの活性層の蒸着順序の最適ではない選択に起因して、概して容易に劣化することであると判明した。この、一つ又はこれより多くの活性層の劣化は、これらの活性層が、粗悪な特性を伴う界面層を形成するために、隣接する活性層と反応し、当該隣接する活性層を分解する可能性があり、及び/又は所望されない特性を伴う相を形成する、（再）結晶する可能性がある点が、明らかにされることができる。さらに、既知のマイクロ・バッテリの製造工程は、比較的時間がかかり、これ故、非効率的である。
比較的効率の良い電気化学的エネルギー源を供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この目的は、プリアンブルによる、少なくとも1個の電気化学セルを有する電気化学的エネルギー源を供することによって達成されることができる。当該セルの各々は、第1の基板上へ蒸着された第1の電極と、第2の基板上へ蒸着された第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成された受容空間に適用される電解液とを、有する。これ以降で解明されるであろうが、好ましくは、第2の電極は、セル部分のフリップチップ配置ができるよう、第1の電極と向かい合っている。（通常）種々異なる基板上へ種々異なる電極を蒸着させることによって、両方の電極が、種々異なる基板上に同時に蒸着、焼鈍（アニール）されることができ、これは製造時間のかなりの節約に至るので、電気化学的エネルギー源が、比較的効率の良い態様で製造されることができる。この蒸着ステップの後、両方のセル部分がフリップチップされることができ、この結果、両方の電極は互いから少し離れて互いの方向に向けられる。両電極の間に存在する受容空間は、この後、電解液で満たされる。より実際的ではなく、これ故、より効率が良くないと思われるにもかかわらず、第1の基板と第2の基板とが同じ（共有の）基板で形成されることが考えられ、両方の電極が（互いの上にではなく）各々の傍らに蒸着され、すなわち、両方の電極は、製造時間を節約するという長所を実現するために、同時に蒸着されることができる。この後者の場合、（共有）基板のフリップチップは、本発明による電気化学的エネルギー源を実現するために、必要ではない。さらに、両方の電極が互いに隔てられて蒸着されるので、電極材料の整合は、種々異なる層が連続して互いの上に蒸着される場合と比較すると、殆ど気に掛けることはない。劣化を回避するために、特に電極のアニールの際の電気化学セル（の層）の腐食を回避するために、種々異なる電極のアニール温度の調節をすることは、これ故、必要がない。これ故、電極材料は互いに独立して選択されることができ、電極として使われるこれらの材料の機能性が、効果的にもかかわらず比較的単純な態様で最適化されることができる。第1の電極は、概して陰極を有し、第2の電極は、概して陽極を有する（又は、その逆）。各電極は、概して集電装置も有する。当該集電装置を用いて、セルは、電子デバイスに容易に接続されることができる。好ましくは、集電装置は、以下の材料、即ち、Al、Ni、Pt、Au、Ag、Cu、Ta、Ti、TaN、及びTiNのうちの少なくとも一つで作られる。例えばSi、GaAs、InPなどの、好ましくはドーピングされた半導体材料のような、他の種類の集電装置が使用されてもよい。
【０００４】
好ましい実施例では、少なくとも一つの電極が設けられ、より好ましくは、電解液に面する、より広い接触表面積を伴う複数の電極が設けられる。この態様で、電解液と複数の電極との間の有効接触表面積は、従来の電極の滑らかな接触面に対して実質的に増大し、結果として、本発明による電気化学的エネルギー源の定格出力能力の比例的な増大となる。両方の電極と電解液との間の接触表面積が、互いから独立して増すことができるので、全接触表面積、従って本発明による電気化学的エネルギー源の全体の定格出力能力が、比較的効率の良い態様で最適化されることができる。各電極材料が、概して具体的な反応力学に関連する特性をもつので、各電極のパターンは、比較的正確な態様で、両方の電極の全体の反応力学と整合するよう最適化されることができる。安定した態様で長く永続的に動作することを目的とする（（再）充電可能な）電気化学セルが必要とされる場合、上記はかなり有益である。
【０００５】
特定の好ましい実施例では、電解液に面している少なくとも一つの電極の表面が、少なくとも部分的にパターン化されている。このように、（複数の）電極と電解液との間の有効な接触表面積は、従来の電極の比較的滑らかな接触面に対して実質的に増大し、結果として、本発明による電気化学的エネルギー源の定格出力能力の比例的な増大となる。電解液に面している、一つ又は複数の電極の表面をパターン化することは、さまざまな方法、とりわけ、選択的な湿式化学エッチング、物理エッチング（反応性イオンエッチング）、機械的な押圧、及び化学的な機械研磨（CMP）を用いて実現されることができる。電極と電解液との間の接触表面積を増大させる電極のパターンは、さまざまな態様で形づくられることができる。好ましくは、少なくとも一つの電極のパターン化された表面は、複数の空所、特に柱、溝、スリット、又は孔を具備し、この特定の空所は、比較的正確な態様で適用されることができる。この態様にて、電気化学的エネルギー源の改善された特性が、比較的正確な態様で予め定められることもできる。特定の好ましい実施例では、少なくとも一つの電極は、少なくとも部分的に多孔性である。一つ又は二つの多孔質の電極を適用することによって、電極の接触表面積が増大することができ、本発明によるエネルギー源の定格出力能力が増大する。代替の好ましい実施例では、少なくとも一つの電極は、表面を増加させる複数の粒子を少なくとも部分的に具備している。さまざまな材料が、表面を増加させる粒子を形成するのに用いられる可能性があり、電極の粒子のサイズは、異なっていてもよい。表面を増加させる粒子は、ナノ多孔性薄膜の、例えば直接物理的気相成長法（PVD）、化学的気相成長法（CVD）、特に湿式の化学蒸着法若しくはゾル-ゲル蒸着法を用いて、又は平滑なフィルムの（多孔性フィルムを結果として生じる）事後処理のさまざまな方法を用いて適用されることができる。円柱状の超小形構造を有する高多孔性の薄膜は、傾けられた基板上への物理的気相成長法用の視射角蒸着法を使用して、加工されることができる。熱酸化（RGTO）が後続する、スズのレオタキシャル成長に基づいて、高い表面積を有するSnO2薄膜を成長させる新規な技術を適用することも考えられる。他の方法もまた、表面を増加させる粒子を実現するために、使用されてもよいことが、当業者には明白であろう。表面を増加させる粒子は、HSGとも呼ばれる、半球状の粒子シリコンによって形成されることができる。概して、最上層は、表面を増加させる粒子を生成するために、表面変更処理を受ける。この処理の間、大部分の粒子、特にこれらの粒子の境界部は、比較的高い有効表面積を伴った多孔性の構造体を形成するために、概してわずかに溶融することであろう。しかしながら、この構造体では、粒子は概して個々に区別されることができ、表面を増加させる粒子の直径は、好ましくは実質的に10ナノメートルと200ナノメートルとの間にあり、好ましくは10ナノメートルと60ナノメートルとの間にある。粒子が、複数の粒子の集合体である場合には、直径がこの範囲を超える可能性があることは、明白であろう。二つの隣接粒子の間の相互の距離（ピッチ）は、好ましくは約20ナノメートルまでの特定のナノメート���の間にある。
【０００６】
好ましい実施例では、受容空間は、液体状の電解液で、少なくとも部分的に満たされている。液体状の電解液の主な長所は、電極との、特に増大した接触表面積をもつ電極の表面との、電解液の強く耐久性ある接触が実現されることができ、結果として、本発明による電気化学的エネルギー源の性能が最適化されることができる点である。液体状の電解液を使用することの別の重要な長所は、液体状の電解液は、固体状の電解液と比較して比較的高いイオン導電率をもち、これはとりわけ、改善された定格出力能力に至る電解液のインピーダンスの点で有益なことである。液体状の電解液の例は、リチウム食塩水であり、例えば、LiClO4、LiPF6及び/又はLiAsF6が、プロピレン炭酸塩、ジ・エチル炭酸塩、エチレン炭酸塩、及び/又はジ・メチル炭酸塩内で溶解されることができる。液体状の電解液として役立つことができる他の液体は、イオン性液体としても知られている室温溶融塩である。イオン性液体は、イオンが十分に調整されていない塩であり、これらの溶媒は100度C以下で、又は室温でさえ液体になる（室温イオン性液体、RTILの場合）。少なくとも一つのイオンは、安定結晶格子の形成を妨げる、自由に動ける電荷をもち、少なくとも一つの構成要素は有機体である。メチルイミダゾリウム・イオン及びピリジニウム・イオンは、イオン性液体の開発の良好な出発点であることが判明した。出発点の材料及び他の溶媒の溶融点、粘度、及び可溶性などの特性は、有機体の構成要素の置換性及び対イオン性によって決定される。具体的な合成の課題に対して、多くのイオン性液体が、これまでに開発されてきた。このために、イオン性液体は、「デザイナー溶媒」と称されてきた。液体状の電解液を使用する場合、電解液による受容空間の充填は、概して比較的単純である。究極的には、負圧が、電解液を受容空間内へと能動的に吸引するために、受容空間内に適用されることができる。受容空間からの液体状の電解液の漏れを防止するために、受容空間を封止するための密封手段を適用することが、概して好都合である。液体状の電解液の代わりに、ゲルタイプの電解液を使用することが考えられ、この電解液も、両方の電極間の受容空間にしみ込ませるのに非常に適切である。ゲルタイプの電解液は、概して、ポリマーが、使用される溶媒中に比較的高い濃度で溶解されるよう適応された場合、電解液をより粘度があるようにするために、PMMA、PVPなどのポリマーと、上記で設定された液体状の電解液を混合して準備されることができる。
【０００７】
漏れを防止する代替の溶剤は、固体状の電解液を使用することである。固体状の電解液は、好ましくは、Li5La3Ta2O12（ガーネット-タイプ級の）、LiPON、LiNbO3、LiTaO3、及びLi9SiAlO8から成るグループから選択された少なくとも一つの材料で作られる。高性能で使用されることができる他の固体状の電解液は、リチウム・オルト・タングステン酸塩（Li2WO4）、リチウム・ゲルマニウム・酸化窒化物（LiGeON）、Li14ZnGe4O16（LISICON）、Li3N、β-アルミナ、又はLi1.3Ti1.7Al0.3（PO4）3（NASICONタイプ）である。陽子を導通する電解液が、例えばTiO（OH）、又はZrO2Hxによって形成されてもよい。特定の好ましい実施例では、受容空間は、少なくとも部分的にポリマー系の電解液で満たされている。この後者の場合、（準備されるべき）電解液は、（液体状態の）モノマーとして、受容空間に挿入されることができる。充分な量のモノマーの受容空間への挿入の後、当該モノマーは、実際のポリマー系の電解液を形成するよう重合されることができる。
【０００８】
好ましい実施例において、陰極は、LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、V2O5、MoO3、WO3、及びLiNiO2から成るグループから選択された少なくとも一つの材料で作られる。少なくともこれらの材料は、リチウムイオン・エネルギー源に使用されるのに非常に適切であることがわかった。陽子ベースのエネルギー源の場合の陰極の例は、Ni（OH）2、及びNiM（OH）2であり、ここでMは、例えばCd、Co、又はBiのグループから選択される一つ又はこれより多くの要素によって形成される。他の陰極材料も、本発明による電気化学的エネルギー源において使われることができることが明白であろう。陽極は、好ましくはLi金属、Si系合金、Sn系合金、Al、Si、SnOx、Li4Ti5O12、SiOx、LiSiON、LiSnON、及びLiSiSnON、特にLixSiSn0.87O1.2０N1.72から成るグループから選択された少なくとも一つの材料で作られる。
【０００９】
好ましくは、本発明によるエネルギー源の少なくとも一つの電極は、水素（H）、リチウム（Li）、ベリリウム（Be）、マグネシウム（Mg）、アルミニウム（Al）、銅（Cu）、銀（Ag）、ナトリウム（Na）、及びカリウム（K）、又は周期表のグループ1、又はグループ2に割り当てられている他のいかなる適切な要素の中の少なくとも一つの活性種の蓄積に適応している。従って、本発明によるエネルギー・システムの電気化学的エネルギー源は、さまざまな挿入機構に基づく可能性があり、これ故、種々異なる種類の（充電タイプの）電池セル、例えばリチウムイオン電池セル、NiMH電池セル、等々を形成するために適切である。好ましい実施例では、少なくとも一つの電極、特にバッテリの陽極は、C、Sn、Ge、Pb、Zn、Bi、Sb、Li、及び、好ましくは、ドーピングされたSiの材料のうちの少なくとも一つを有する。これらの材料の組合せが、（複数の）電極を形成するために用いられてもよい。好ましくは、n型若しくはp型のドーピングされたSiが、又はSiGe若しくはSiGeCのようなドーピングされたSi関連の合成物が、電極として用いられる。また、バッテリ電極の材料が上述の活性種の挿入及び蓄積に適応されているのであれば、他の適切な材料が、好ましくは周期表のグループ12乃至16のうちの一つに割り当てられているいかなる他の適切な要素が、陽極として使用されてもよい。上述した材料は、リチウムイオン・ベースの電池セルで使用されるのに、特に適切なものである。水素ベースの電池セルが使用される場合、陽極は好ましくはAB5タイプの材料、特にLaNi5などの水酸化物形成材料、及びマグネシウム系合金、特にMgxTi1-xなどの水酸化物形成材料を有する。
【００１０】
電気化学的エネルギー源は、好ましくは、基板と少なくとも一つの電極との間に蒸着された少なくとも一つのバリア層を有し、当該バリア層は、セルの活性種の前記基板内への拡散を、少なくとも実質的に排除するよう適応されている。この態様にて、基板と電気化学セルとは化学的に隔てられることであろうし、結果として、電気化学セルの性能は比較的長く-永続的に維持されることができる。リチウムイオン・ベースのセルが使用される場合、バリア層はTa、TaN、Ti、及びTiNの材料のうちの少なくとも一つで好ましくは作られる。また、他の適切な材料がバリア層として作用するために使われてもよいことは明白であろう。概して、陽極と、隣接する基板との間にバリア層を配置することが有益であろう。
【００１１】
好ましい実施例では、好ましくは基板が使用され、基板の使用は、当該基板をパターン化するために表面処理を受けるのに理想的に適しており、（複数の）電極のパターン化を容易にする可能性がある。当該基板は、C、Si、Sn、Ti、Ge、Al、Cu、Ta、及びPbの材料のうちの少なくとも一つで、より好ましくは、作られる。これらの材料の組合せが、基板を形成するために用いられてもよい。好ましくは、n型若しくはp型のドーピングされたSi又はGeが基板として用いられ、又はSiGe若しくはSiGeCのような、ドーピングされたSi関連及び/又はGe関連の合成物が基板として用いられる。前述のように、比較的剛性のある材料とは別に、例えばカプトン（登録商標）箔などの、実質的に可撓性のある材料が、基板の製造のために用いられてもよい。また、他の適切な材料も基板材料として用いられてよいことが明白であろう。
【００１２】
本発明は、本発明による少なくとも一つの電気化学的エネルギー源を具備する電子デバイスにも関し、前記電気化学的エネルギー源に接続される少なくとも一つの電子部品にも関する。当該少なくとも一つの電子部品は、電気化学的エネルギー源の基板内に、好ましくは少なくとも部分的に埋め込まれている。この態様で、システム・イン・パッケージ (SiP)が、実現されることができる。SiPでは、集積回路（IC）、アクチュエータ、センサ、受信機、送信機、等々などの一つ又は複数の電子構成要素及び/又はデバイスが、本発明による電気化学的エネルギー源の基板内に、少なくとも部分的に組み込まれている。本発明による電気化学的エネルギー源は、（生体）埋め込み骨板、補聴器、自立したネットワーク装置、及び神経や筋肉の刺激装置などの、比較的小さくてハイパワーの電子アプリケーションにパワーを供するために、理想的に適切であり、さらに、電子繊維製品、洗濯可能な電子製品、予め形が決まっているバッテリを必要とするアプリケーション、電子新聞、及び携帯用の電子機器のアプリケーションのホストなどの可撓性をもつ電子デバイスにパワーを供するために、理想的に適切である。
【００１３】
本発明は、以下の制限的ではない例の態様によって例示される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による電気化学的エネルギー源の横断面を示す。
【図２ａ】図1による電気化学的エネルギー源の製造工程の第1のステップを示す。
【図２ｂ】図1による電気化学的エネルギー源の製造工程の第2のステップを示す。
【図２ｃ】図1による電気化学的エネルギー源の製造工程の第3のステップを示す。
【図２ｄ】図1による電気化学的エネルギー源の製造工程の第4のステップを示す。
【図３ａ】電極と電解液との間の接触表面積を更に増すために、表面を増加させるナノ粒子が蒸着されたことを詳細に示す。
【図３ｂ】電極と電解液との間の接触表面積を更に増すために具備された、超小形構造部を示す。
【図４】本発明による別の電気化学的エネルギー源の横断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図1は、第1のセル部分3、第2のセル部分4、及び当該第1のセル部分3と第2のセル部分4との間に適用された液体状の電解液5が有る、リチウムイオン電池セル2を有する、本発明による電気化学的エネルギー源1を示す。第1のセル部分3は、第1の集電装置7及び陽極8が順番に蒸着された第1の基板6を有する。第1の集電装置7は、陽極8によって当初含まれている活性種の、第1の基板6内への拡散を排除するバリア層としても作用する。第2のセル部分4は、第2の集電装置10及び陰極11が蒸着された第2の基板9を有する。電解液5の受容空間12は、封止継ぎ目13A、13Bを用いて封止された。この図では、両方の基板6、9がパターン化されており、これ故、陽極8及び陰極11の両方が、両方のそれぞれの電極8、11と電解液5との間の接触表面積を増し、これ故、電池セル2の能力を増大させるために、パターン化されていることが明確に示されている。
【００１６】
図2A乃至図2Dは、図1による電気化学的エネルギー源1の製造法を示す。図2Aに示すように、第1のステップは、両方のセル部分3、4を用意することである。この目的のために、第1の集電装置7と陽極8とが、第1の基板6上へ順番に蒸着され、第2の集電装置10と陰極11とが、第2の基板9上へ順番に蒸着される。セル部分3、4を用意した後、第2のセル部分4が、第1のセル部分3へフリップチップされ（矢印を参照）、両方の電極8、11は、互いに距離をおいて、互いの方向を向く（図2Bを参照）。両方のセル部分3、4の間にある受容空間12は、この後負圧（図2Cの左の矢印を参照）を受け、液体状の電解液5が、受容空間12に挿入される（図2Cの右側の矢印を参照）。受容空間12に電解液5を満たした後、当該受容空間は、封止継ぎ目13A、13Bを用いて封止される（図2Dを参照）。個々の層7、8、10、11の蒸着は、例えば、CVD、スパッタリング、電子線蒸着、又はゾル-ゲル蒸着によって成し遂げられることができる。両方の基板6、9をパターン化することは、例えば湿式化学エッチング、物理エッチング（反応性イオンエッチング）、機械的な押圧、及び化学的な機械研磨（CMP）によって実現されることができる。
【００１７】
図3A及び図3Bは、図1による電気化学的エネルギー源1の一部の詳細な横断面を示す。より特定すると、図3Aは、陽極8及び陰極11の両方が、電極8、11と電解液5との間の接触表面積を更に増すために、表面を増加させるナノ粒子として蒸着されたことを更に詳細に示す。両方の集電装置7、10は、基板6、9と近接した滑らかな層としてそれぞれ蒸着された。図3Bでは、基板6、9（図中では、単に第1の基板6のみが示されている）が、電極8、11と電解液5との間で接触表面積を更に増すために、超小形構造部14を具備している様子が、より詳細に示されている。当該超小形構造部14は、第1の集電装置7及び陽極8が、続いて蒸着される。
【００１８】
図4は、本発明による別の電気化学的エネルギー源15の横断面を示す。当該エネルギー源15は、表面を増加させる粒子を具備している第1の集電装置17とパターン化された陽極18とが続いて蒸着された、カップ形のベース基板16を有する。さらに、ベース基板16の上に、表面を増加させる粒子を具備している第2の集電装置19とパターン化された陰極20とが、第1の集電装置17及び陽極18から少し距離をおいて蒸着された。これに続いて、カップ形のベース基板16は、電気化学的エネルギー源15を確定させるために、液体状の、及び/又は固体状の電解液21で満たされる。オプションで、上部基板22が、電気化学的エネルギー源15の活性層18、20、21を保護するため、及び電解液21用の閉じている受容空間を生成するために使用される。単に液体状の電解液21が用いられる場合は、好ましくは、シール（図示せず）がベース基板16と上部基板22との間に使用される。
【００１９】
上述の実施例が本発明を限定するよりは、むしろ例示している点と、当業者は、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、多くの代替実施例を設計することが可能であろう点とに留意されねばならない。請求項において、括弧の間に置かれたいかなる引用符号も、請求項を限定するものとして解釈されてはならない。動詞「有する」及び、その活用型の使用は、請求項において明言された以外の要素又はステップの存在を除外することはない。要素に先行する冠詞「a」又は「an」が、複数の斯様な要素の存在を除外することはない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使われることができないことを示してはいない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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