(57)【要約】      （修正有）【課題】より良好かつ強固なカプセル封入方法と、物理的衝撃に対してより強固である一方で、公知のカプセル封入方法よりも大幅に薄いカプセル封入を含む導電性接点を提供するためのより良好な方法とを提供する。【解決手段】第１の電気接点と、前記第１の電気接点と連結され、埋込導体を備える結合層と、少なくとも１つのセル構造と、第２の電気接点とを備え、前記結合層および前記少なくとも１つのセル構造は、前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間に挟まれ、前記結合層は材料が異なる複数の層を備え、前記複数の層は前記セル構造と接触している下層を含み、前記下層は前記セル構造に対して化学的適合性を有し、前記複数の層は前記第１の電気接点と接触している上層を含み、前記上層は高い融点および圧力弾力性を有し、前記下層は、前記上層の下に配置されており、前記結合層の前記上層は、ポリアミド等を備える、バッテリ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリであって、
第１の電気接点と、
前記第１の電気接点と連結され、埋込導体を備える結合層と、
少なくとも１つのセル構造と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記結合層および前記少なくとも１つのセル構造は、前記第１の接点層と前記第２の接点層との間に挟まれ、
前記結合層は、複数の層を備える、バッテリ。
【請求項２】
前記結合層は、熱可塑性のまたは熱硬化性の、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項３】
前記結合層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック、ケイ酸塩ベースのガラス、非ケイ酸塩ベースのガラス、繊維ガラス、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項４】
前記結合層の前記複数の層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉの圧力弾力性を有する材料からできている少なくとも１つの非接着性層と、実質的に接着性の材料からできている少なくとも１つの接着性層とを備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項５】
前記結合層の前記複数の層は、実質的に接着性の材料からできている、少なくとも１つの接着性層を備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項６】
前記接着性の材料は、熱可塑性のまたは熱硬化性の、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される材料を備える、請求項５に記載のバッテリ。
【請求項７】
前記結合層の前記複数の層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉの圧力弾力性を有する材料からできている少なくとも１つの非接着性層を備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項８】
前記結合層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック、ケイ酸塩ベースのガラス、非ケイ酸塩ベースのガラス、繊維ガラス、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料をさらに備える、請求項７に記載のバッテリ。
【請求項９】
前記埋込導体は、Ｌｉ、Ｂ、黒鉛状炭素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、それらの任意の合金、およびステンレス鋼から成る群より選択される少なくとも１つの成分を備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項１０】
前記埋込導体は、Ｌｉ、Ｂ、黒鉛状炭素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、それらの任意の合金、およびステンレス鋼から成る群より選択される複数の導体をさらに備える、請求項９に記載のバッテリ。
【請求項１１】
前記結合層は、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される少なくとも１つの接着剤と、金被覆ポリマー球、はんだ型合金、炭素、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、および金属粉末から成る群より選択される少なくとも１つの導電性材料と、を備える等方性または異方性の導電接着剤を備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項１２】
前記第１の電気接点は、導電性挿入物を伴う、導体または絶縁層である、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項１３】
前記絶縁層は、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つのセラミックを備える、請求項１２に記載のバッテリ。
【請求項１４】
前記絶縁層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびセルロース樹脂から成る群より選択される少なくとも１つのポリマー材料を備える、請求項１２に記載のバッテリ。
【請求項１５】
前記絶縁層は、その構成要素が、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびセルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される複合材料を備える、請求項１２に記載のバッテリ。
【請求項１６】
前記導体は、少なくとも部分的に電気絶縁膜で覆われる、請求項１２に記載のバッテリ。
【請求項１７】
前記電気絶縁膜は、Ｌｉｐｏｎ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびセルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される材料を備える、請求項１６に記載のバッテリ。
【請求項１８】
前記導体は、機械的にロバストな膜で覆われる、請求項１２に記載のバッテリ。
【請求項１９】
前記機械的にロバストな膜は、Ｌｉｐｏｎ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびセルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される材料を備える、請求項１８に記載のバッテリ。
【請求項２０】
バッテリであって、
第１の電気接点と、
少なくとも１つのセル構造と、
前記第１の電気接点と連結される結合層と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記第１の電気接点は、前記結合層を通して、前記少なくとも１つのセル構造と電気的に接続され、
前記結合層および前記少なくとも１つのセル構造は、前記第１の接点層と前記第２の接点層との間に挟まれ、
前記結合層は、複数の層を備える、バッテリ。
【請求項２１】
前記結合層の前記複数の層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉの圧力弾力性を有する材料からできている少なくとも１つの非接着性層と、実質的に接着性の材料からできている少なくとも１つの接着性層と、を備える、請求項２０に記載のバッテリ。
【請求項２２】
バッテリであって、
少なくとも１つのセル構造と、
絶縁層と、
前記絶縁層の内側に設置され、第１の電気接点として機能するように構成された少なくとも１つの埋込導体と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記少なくとも１つのセル構造は、前記絶縁層と前記第２の電気接点との間に挟まれている、バッテリ。
【請求項２３】
バッテリであって、
相互の上部に積層される、第１のセル構造および隣接するセル構造を備え、
各セル構造は、第１の電気接点と、第２の電気接点と、結合層と、を備え、
前記結合層は、前記第１のセル構造の前記第１の電気接点と前記隣接するセル構造の前記第２の電気接点との間に挟まれ、
前記結合層は、複数の層を備え、
前記第１のセル構造の前記第１の電気接点は、少なくとも１つの埋込導体をさらに備える、バッテリ。
【請求項２４】
前記結合層の前記複数の層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉの圧力弾力性を有する材料からできている少なくとも１つの非接着性層と、実質的に接着性の材料からできている少なくとも１つの接着性層と、を備える、請求項２３に記載のバッテリ。
【請求項２５】
前記結合層の前記複数の層は、実質的に接着性の材料からできている少なくとも１つの接着性層を備える、請求項２３に記載のバッテリ。
【請求項２６】
前記結合層の前記複数の層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉの圧力弾力性を有する材料からできている少なくとも１つの非接着性層を備える、請求項２３に記載のバッテリ。
【請求項２７】
前記結合層は、熱可塑性のまたは熱硬化性の、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂ン、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびセルロース樹脂、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック、ケイ酸塩ガラス、非ケイ酸塩ベースのガラス、繊維ガラス、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、請求項２３に記載のバッテリ。
【請求項２８】
バッテリであって、
少なくとも１つのセル構造と、
プリント回路を備え、少なくとも１つの縁を有する絶縁層と、
前記絶縁層の内側に設置され、第１の電気接点として機能するように構成された少なくとも１つの埋込導体と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記少なくとも１つのセル構造は、前記絶縁層と前記第２の電気接点との間に挟まれている、バッテリ。
【請求項２９】
前記絶縁層の前記少なくとも１つの縁を覆って設置され、前記少なくとも１つのセル構造および前記プリント回路の両方に電気的に接続される少なくとも１つの電気接続をさらに備える、請求項２８に記載のバッテリ。
【請求項３０】
前記絶縁層は、セラミック材料を備える、請求項２８に記載のバッテリ。
【請求項３１】
前記絶縁層は、ポリマー材料を備える、請求項２８に記載のバッテリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国特許出願第１１／６８７，０３２号（２００７年３月１６日出願）の一部継続出願であり、この出願の米国特許法第１２０条の優先権を主張し、この出願は、米国特許出願第６０／７８２，７９２号（２００６年３月１６日出願）の米国特許法第１１９条の利益を主張し；本願は、また、米国特許出願第１１／５６１，２７７号（２００６年１１月１７日出願）の一部継続出願であり、この出願の米国特許法第１２０条の利益を主張し、この出願は、米国特許出願第６０／７３７，６１３号（２００５年１１月１７日出願）、米国特許出願第６０／７５９，４７９号（２００６年１月１７日出願）および米国特許出願第６０／７８２，７９２号（２００６年３月１６日出願）の米国特許法第１１９条の利益を主張し；本願は、また、米国特許出願第１１／２０９，５３６号（２００５年８月２３日出願）の一部継続出願であり、この出願の米国特許法第１２０条の利益を主張し、この出願は、米国特許出願第６０／６９０，６９７号（２００５年６月１５日出願）から変更された米国特許出願第１１／３７４，２８２号の継続出願であり、この出願の米国特許法第１２０条の利益を主張し、この出願は、米国特許出願第１０／２１５，１９０号（２００２年８月９日出願）であって、現在は、米国特許第６，９１６，６７９号（２００５年７月１２日発行）の一部継続出願であり、この出願の米国特許法第１２０条の利益を主張し；これらの出願の全ては、それらの全体が本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明の分野は、素子、組成物、および、バッテリを含む、固体状態の薄膜の２次および１次電気化学素子の蒸着、製造、および、より具体的にはカプセル封入の方法を含む。
【背景技術】
【０００３】
典型的な電気化学素子は、陽極、陰極、電解質、基板、電流コレクタ等の、複数の電気的活性層を備える。例えば、リチウムを備える陽極層等のいくつかの層は、非常に環境に敏感である材料から成る。そのようなバッテリは、そのような環境に敏感な材料を保護するためにカプセル封入を必要とする。金箔によるカプセル封入等の、電気化学素子の敏感層をカプセル封入するために使用されるいくつかのスキームは、高価である。他のスキームは、素子の周辺を密閉する、例えば、金属およびプラスチックでできているポーチで、素子をカプセル封入する。温度が変化するにつれて、金属およびプラスチックポーチ内の残留ガス雰囲気は、拡張および／または収縮する。この拡張および／または収縮は、金属およびプラスチックポーチの密閉を破裂させるか、または他の問題を生じる場合があり、したがって、ポーチのカプセル封入の便益を排除する。
【０００４】
典型的な電気化学素子はまた、基板から外へ延在するタブも有する。これらのタブは、バッテリに対する導電性接点を提供する。これらのタブは、脆弱となり得て、外側から把持または固定されると壊れ、タブの周囲で適正な密閉を維持するためにカプセル封入を設計しようとすると困難を生じ得る。
【０００５】
バッテリを含む、固体状態の薄膜の２次および１次電気化学素子は、非常に小さい厚さの寸法を有し、それらの導電性接点である端子を、主に密閉材料の厚さによって画定される寸法だけ層状に重なって極めて近接させ得る。そのような素子に対する任意の物理的衝撃は、素子を偶然に電気的にショートさせる、これら２つの端子を接触させる危険性を生じさせ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、当技術分野では、より良好かつロバストなカプセル封入アプローチと、物理的衝撃に対してよりロバストである一方で、公知のカプセル封入方法よりも大幅に薄いカプセル封入を含む導電性接点を提供するためのより良好なアプローチとを提供する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの例示的実施形態は、第１の電気接点と、第１の電気接点と連結され、埋込導体を備える結合層と、少なくとも１つのセル構造と、第２の電気接点とを伴う、バッテリを含み、結合層および少なくとも１つのセル構造は、第１の接点層と第２の接点層との間に挟まれ、結合層は、埋込導体を介して選択的に伝導性であり得る。セル構造はさらに、埋込導体を介して、第１の電気接点と選択的に電気接触し得る。
【０００８】
第１の電気接点は、例えば、カプセル型金属を含み得る。第２の電気接点は、例えば、基板を含み得る。結合層は、接着性材料、絶縁材料、プラスチック、ガラス、および／または繊維ガラスであり得る。導体は、タブ、ワイヤ、複数のワイヤ、金網、穿孔金属、接着性層に適用された金属被覆、またはディスクであり得る。導体は、結合層内に織り込まれてもよく、結合層は、その中に埋込導体が織り込まれるスリットを含み得る。結合層は、例えば、１つ以上の選択された領域に適用される、伝導粉末、本体、または粒子であり得る、１つ以上の伝導部分を含有する接着性材料であり得る。第１および第２の接点は、例えば、金、白金、ステンレス鋼、チタン、ジルコニウム、コバルト、アルミニウム、インジウム、ニッケル、銅、銀、炭素、青銅、真鍮、ベリリウム、および／またはそれらの酸化物、窒化物、および合金等の、伝導性材料から作られ得る。第１および／または第２の接点上の絶縁層も含まれ得る。絶縁層は、例えば、プラスチックであり得る。セル構造は、陽極と、電解質と、陰極と、障壁層とを含み得る。陰極は、例えば、アニールされなくてもよく、または高速熱アニール方法を使用してアニールされ得る。
【０００９】
本発明の別の例示的実施形態は、順不同で、結合層を第１の接点層と連結するステップと、セル構造の第１の側面を第２の接点層と連結するステップと、セル構造の第２の側面を結合層と連結するステップとを有する、薄膜バッテリを製造する方法を含む。代替的ステップは、陽極、陰極、および電解質層を伴うセル構造を作成するステップと、結合層内に導体を埋め込むステップと、結合層を通して少なくとも１つの導線を織り込むステップであって、導線の選択的部分が露出される、ステップと、結合層を加熱し、結合層内の導体を圧縮するステップと、絶縁材料でバッテリを絶縁するステップとを含み得る。ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）、繊維ガラス、プラスチック、ガラス、または他の絶縁材料を含む補強層も、結合層内に埋め込まれ得る。この補強層は、選択的に伝導性である。
【００１０】
本発明の別の例示的実施形態は、少なくとも１つのノッチを伴う電気化学素子と、金属箔とを有する、素子である。金属箔は、電気化学素子をカプセル封入してもよく、金属箔の一部分は、ノッチを覆って延在し、電気化学素子のノッチ部分を覆う金属箔上に電気接点タブを提供する。接触域はまた、穴を有し得る。金属箔は、１つ以上の開口部を有し得る。素子はまた、両方の電気化学素子をカプセル封入する金属箔を伴う、第２の電気化学素子を有し得る。さらに、その間に金属箔を伴う、いくつかの電気化学素子があり得る。金属箔は、電気化学素子をカプセル封入するか、または電気化学素子を覆って位置する。
【００１１】
金属箔はさらに、電気化学素子の陰極要素を含み得る。電気化学素子は、基板を有し得、金属箔はまた、基板に伝導的に取り付けられ得る。
【００１２】
これらの例示的実施形態のうちのいずれかでは、金属箔は、例えば、ステンレス鋼、または必要量の伝導性等の必要な特性および性質を有する任意の他の金属物質で作られ得る。素子はまた、例えば、絶縁層を含み得る。さらに、金属箔は、例えば、厚さ１００ミクロン未満、厚さ５０ミクロン未満、または厚さ２５ミクロン未満であり得る。
【００１３】
本発明の別の例示的実施形態は、基板を提供するステップと、電気化学素子におけるノッチを提供するステップとを含み得る、電気化学素子を提供するステップを含む電気化学素子を製造する方法を含む。この例示的実施形態はまた、例えば、金属箔で基板をカプセル封入するステップを含み得る。この実施形態では、例えば、金属箔は、ノッチを提供するステップにおいてノッチを入れられた領域を覆って延在し、基板に伝導的に結合させられる。この実施形態はまた、高速熱アニールによって基板上に陰極を製造するステップをさらに含み得る。また、この例示的実施形態は、陰極、陽極、電解質、電流コレクタ、障壁層、金属箔上の絶縁材料、および／または第２の電気化学素子を提供するステップを含んでもよく、第２の電気化学素子は、金属箔によってカプセル封入される。この例示的実施形態はまた、金属箔における開口部を提供するステップを含み得る。これらの開口部は、金属箔に事前に製造され得る。
【００１４】
本発明の別の例示的実施形態は、第１の電気接点と、第１の電気接点と連結され、埋込導体を有する結合層と、少なくとも１つのセル構造と、第２の電気接点とを伴う、バッテリを含み、結合層および少なくとも１つのセル構造は、第１および第２の接点層の間に挟まれている。結合層は、埋込導体を介して選択的に伝導性であり得る。セル構造はさらに、埋込導体を介して、第１の電気接点と選択的に電気接触し得る。
【００１５】
導体は、Ｌｉ、Ｂ、黒鉛状炭素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、それらの任意の合金、およびステンレス鋼等の成分を備え得る。導体はまた、電気絶縁膜または機械的にロバストな膜で覆われてもよい。絶縁膜は、例えば、Ｌｉｐｏｎ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせを備え得る。機械的にロバストな膜は、例えば、Ｌｉｐｏｎ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせを備え得る。
【００１６】
第１の電気接点は、それ自体が導体または絶縁層であり得る。絶縁層は、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、およびそれらの任意の組み合わせを備える、セラミックであり得る。また、絶縁層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびセルロース樹脂を備える、ポリマー材料であり得る。絶縁層は、その構成要素が上述の材料のうちのいずれかを備え得る、複合材料であり得る。
【００１７】
結合層は、複数の層(例えば、２つ、３つ、４つ、または５つの層)を備えてもよく、各層または複数の層は、接着性材料を備え得る。結合層および接着性材料の両方は、熱可塑性の、熱硬化性のエチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を備え得る。結合はさらに、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック、ケイ酸塩ベースのガラス、非ケイ酸塩ベースのガラス、繊維ガラス、およびそれらの任意の組み合わせを備え得る。接着性材料はさらに、例えば、金被覆ポリマー球、はんだ型合金、炭素、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、および金属粉末を備え得る。
【００１８】
本発明の別の例示的実施形態は、第１の電気接点と、少なくとも１つのセル構造と、第１の電気接点と連結される結合層と、第２の電気接点とを伴う、バッテリを含み、第１の電気接点は、結合層を介してセル構造との電気的接触を行うように機械的に変形させられ、結合層およびセル構造は、第１の接点層と第２の接点層との間に挟持され、結合層は、複数の層を備え得る。
【００１９】
本発明の別の例示的実施形態は、少なくとも１つのセル構造と、少なくとも１つの層を備える絶縁層と、絶縁層の内側に設置される、少なくとも１つの埋込導体であって、導体は、第１の電気接点の役割を果たす、埋込導体と、第２の電気接点とを伴う、バッテリを含み、セル構造は、絶縁層と第２の接点層との間に挟持されている。
【００２０】
本発明の別の例示的実施形態は、相互の上に積層される、２つ以上のセル構造を伴うバッテリを含み、各セル構造は、第１の電気接点と、第２の電気接点と、結合層とを備え、結合層は、第１のセル構造の第１の電気接点と隣接するセル構造の第２の電気接点との間に挟持され、かつ２つ以上の層を備え、第１のセル構造の第１の接点はさらに、少なくとも１つの埋込導体を備える。各セル構造における結合層は、熱可塑性の、熱硬化性のエチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭化物セラミック、ケイ酸塩ガラス、非ケイ酸塩ベースのガラス、繊維ガラス、およびそれらの任意の組み合わせを備え得る。
【００２１】
本発明の別の例示的実施形態は、少なくとも１つのセル構造と、プリント回路を備える絶縁層と、絶縁層の内側の少なくとも１つの埋込導体であって、導体は、第１の電気接点の役割を果たす、埋込導体と、第２の電気接点とを伴う、バッテリを含み、絶縁層はさらに、少なくとも１つの層を備え、セル構造は、絶縁層と第２の電気接点との間に挟持されている。電気接続は、セル構造およびプリント回路の両方との電気接点を作成しながら、絶縁層の１つの縁を越え得る。絶縁層はまた、セラミックまたはポリマー材料を供え得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
実施例を例示することを目的とし、本発明の全範囲を限定することを目的としない、ある好ましい実施形態の図面を参照して、本発明のある実施形態のいくつかの特徴および利点を説明する。
【００２３】
本発明の種々の実施形態のさらなる理解を提供するように含まれる、添付図面は、本明細書の一部に組込まれ、かつそれを構成し、発明を実施するための形態とともに本発明のある原則を説明する働きをする、本発明の例示的実施形態を図示する。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の例示的実施形態による電気化学素子の上面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の例示的実施形態による電気化学素子の側面図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の例示的実施形態による、電気化学素子にノッチを伴う、電気化学素子の１つの角の斜視図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の例示的実施形態による、カプセル封入層にノッチを伴う電気化学素子の１つの角の斜視図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の例示的実施形態による、金属カプセル封入に穴の構成を伴う電気化学素子の上面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の例示的実施形態による、金属カプセル封入に穴の別の構成を伴う電気化学素子の上面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の例示的実施形態による、接点に穴を伴う電気化学素子の上面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の例示的実施形態による、接点に穴を伴う電気化学素子の側面図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の例示的実施形態による、金属膜カプセル封入の各側面上に電気化学素子を伴う、電気化学素子の側面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の例示的実施形態による、金属膜カプセル封入の各側面上に電気化学素子を伴う、電気化学素子の斜視図を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の例示的実施形態による、２つの素子の間にノッチ金属膜カプセル封入を伴う、電気化学素子の斜視図を示す。
【図６】図６は、本発明の例示的実施形態による、その間に金属箔を伴って積層された複数の電気化学素子を示す。
【図７】図７は、本発明の例示的実施形態による、電気化学素子の側面上にノッチおよびタブを伴う電気化学素子を示す。
【図８】図８は、本発明の例示的実施形態による、基板、陰極、電解質陽極、および金属箔カプセル封入を伴う電気化学素子を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の例示的実施形態による、絶縁層を伴う図２Ａの電気化学素子を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の例示的実施形態による、絶縁層を伴う図２Ｂの電気化学素子を示す。
【図１０】図１０は、本発明の例示的実施形態による、３つの金属箔を伴う２つの電気化学素子を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の例示的実施形態による、カプセル封入および基板としての電気接点を伴う、電気化学素子の側面図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の例示的実施形態による、カプセル封入および基板としての電気接点を伴う、電気化学素子の上面図を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の例示的実施形態による、カプセル封入に部分的切り欠きを伴う、図１１Ｂの電気化学素子の上面図を示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の例示的実施形態による、結果として生じる折り重ねられた細片を有する、図１１Ｃの電気化学素子の上面図を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の例示的実施形態による、独立型導体の側面図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の例示的実施形態による、独立型導体の上面図を示す。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の例示的実施形態による、その中にスリット切り欠きを伴う、結合層の側面図を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の例示的実施形態による、その中にスリット切り欠きを伴う、結合層の上面図を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の例示的実施形態による、結合層を通して織り込まれた導体の側面図を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の例示的実施形態による、結合層を通して織り込まれた金網導体の上面図を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の例示的実施形態による、結合層内に埋め込まれた導体の側面図を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の例示的実施形態による、結合層内に埋め込まれた金網導体の上面図を示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の例示的実施形態による、第１の接点層の側面図を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の例示的実施形態による、第１の接点層の上面図を示す。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の例示的実施形態による、結合層と結合させられた第１の接点層の側面図を示す。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明の例示的実施形態による、結合層と結合させられた第１の接点層の上面図を示す。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の例示的実施形態による、第２の接点層上のセル構造の側面図を示す。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の例示的実施形態による、第２の接点層上のセル構造の上面図を示す。
【図１９Ａ】図１９Ａは、本発明の例示的実施形態による、図１８Ａのセル構造および第２の接点と連結された、図１７Ａの第１の接点および結合層の側面図を示す。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、本発明の例示的実施形態による、図１８Ｂのセル構造および第２の接点と連結された、図１７Ｂの第１の接点および結合層の上面図を示す。
【図２０Ａ】図２０Ａは、本発明の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、本発明の別の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、本発明の別の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２０Ｄ】図２０Ｄは、本発明の別の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２０Ｅ】図２０Ｅは、本発明の別の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２１】図２１は、本発明の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２２】図２２は、本発明の例示的実施形態による、導体の側面図を示す。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本発明の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本発明の別の例示的実施形態による、結合層の側面図を示す。
【図２４】図２４は、本発明の例示的実施形態による、複数の結合層の側面図を示す。
【図２５】図２５は、陽極を含む、本発明の例示的実施形態の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、添付図面に図示されている例示的実施形態に関連して、本発明のこれらの側面および他の側面をより詳細に説明する。
【００２５】
本発明は、本明細書で説明される特定の方法、化合物、材料、製造技法、使用法、および用途が様々であり得るため、それらに限定されないことを理解されたい。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のみに使用され、本発明の範囲を限定することを目的としないことも理解されたい。本明細書および添付の請求項で使用されるように、「１つの」および「その」といった単数形は、文脈が明確に他の意味を定めない限り、複数形の言及を含むことに留意しなければならない。したがって、例えば、「１つの要素」への言及は、１つ以上の要素への言及であり、当業者に公知である、その同等物を含む。同様に、別の例として、「１つのステップ」または「１つの手段」への言及は、１つ以上のステップまたは手段への言及であり、サブステップよび従属手段を含み得る。使用される全ての接続詞は、可能な限り包含的な意味で理解されるものである。したがって、「または」という単語は、文脈が明確に他の意味を必要としない限り、論理的な「排他的または」よりもむしろ、論理的な「または」の定義を有するものとして理解されるべきである。本明細書で説明される構造は、そのような構造の機能的同等物も参照すると理解されるものである。近似を表現すると解釈され得る言葉は、文脈が明確に他の意味を定めない限り、そのように理解されるべきである。
【００２６】
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を持つ。好ましい方法、技法、素子、および材料を説明するが、本明細書で説明されるものと同様または同等の任意の方法、技法、素子、または材料が、本発明の実践および試験で使用され得る。本明細書で説明される構造は、そのような構造の機能的同等物も参照すると理解されるものである。
【００２７】
識別される全ての特許および他の出版物は、説明および開示する目的で、参照することにより本明細書に組込まれる。例えば、そのような出版物で説明されている用語が、本発明に関連して使用される場合がある。これらの出版物は、本願の出願日の前に、それらの開示のためだけに提供されている。この点で、従来の発明により、または任意の他の理由により、本発明者らがそのような開示に先行する権利がないという承認として、何事も解釈されるべきではない。
【００２８】
図１Ａは、１つの例示的実施形態の上面図を示す。図１Ｂは、この実施形態の側面図を示す。図に示されるように、この実施形態は、電気化学素子１３０と、金属カプセル封入層１１０とを備える。電気化学素子１３０は、任意の数の材料または層を備え得る。電気化学素子１３０はまた、バッテリを備え得る。例えば、電気化学素子１３０は、陽極、陰極、電解質、電流コレクタ、基板等を備え得る。いくつかの材料は、例えば、リチウム、ＬｉＣｏＯ２、Ｌｉｐｏｎ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、金、白金、ステンレス鋼、チタン、ジルコニウム、コバルト、アルミニウム、インジウム、ニッケル、銅、銀、炭素、青銅、真鍮、ベリリウム、および／またはそれらの酸化物、窒化物、および合金を備え得る。さらに、電気化学素子１３０は、厚膜素子であり得る。
【００２９】
金属箔は、例えば、厚さが１００ミクロン未満であり得る。別の実施形態では、金属箔は、５０ミクロン未満であり得、特定の実施形態では、金属箔は、２５ミクロン未満であり得る。
【００３０】
電気化学素子１３０は、少なくとも１つのノッチ１３１を備え得る。図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、および２Ｂに示された電気化学素子１３０は、単一のノッチ１３１を備え、カプセル封入層１１０もまた、ノッチ１１１を備える。これらのノッチ１１１、１３１は、任意の形状またはサイズであり得る。電気化学素子１３０またはカプセル封入層１１０は、任意の数のノッチを備え得る。金属カプセル封入層１１０は、電気化学素子１３０のノッチ１３１を覆って延在し、カプセル封入接点タブ１１２を提供する。この接点タブ１１２は、ノッチ１３１によって残された空き領域を覆って延在する。接点タブ１１２は、素子用の従来の導電性接点を提供し得る。同様に、電気化学素子は、金属カプセル封入層１１０のノッチ１１１の下に延在し、接点タブ１３２を提供し得る。
【００３１】
図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示された実施形態の斜視図を示す。図２Ａは、電気化学素子１３０、金属カプセル封入層１１０、電気化学素子１３０のノッチ１３１、およびカプセル封入層１１０の接点タブ１１２を示す。図２Ｂは、電気化学素子１３０、金属カプセル封入層１１０、カプセル封入１１０のノッチ１１１、および電気化学素子１３０の接点タブ１３２を示す。これらの図は、素子の角の上にあるノッチ１３１、１１１を示すが、それらは任意の場所にあり得る。１つのそのような例示的構成が、素子の側面上にノッチを伴う図７Ａに示されている。また、ノッチは、必ずしも四角とは限らない。例えば、図７Ａに示されたノッチは丸いが、図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、および２Ｂに示されたものは長方形のノッチである。
【００３２】
金属箔層１１０は、電気化学素子１３０をカプセル封入するように適合され得る。このカプセル封入は、例えば、損傷環境影響から電気化学素子１３０を保護し得る。例えば、多くの電気化学素子は、リチウム等の環境に敏感な材料を備える。これらの材料は、空気および湿気と極端に反応し得て、そのような環境に暴露されると劣化する場合がある。したがって、金属箔カプセル封入層１１０は、空気および／または湿気から、電気化学素子における環境に敏感な材料を保護し得る。
【００３３】
本発明の例示的実施形態における金属箔カプセル封入層１１０は、電気化学素子１３０における基板層を覆って位置し得る。電気化学素子は、いくつかの層、例えば、基板、陰極、電解質、および陽極を含み得る。そのような素子は、基板上に蒸着された金属箔によってカプセル封入され得、また、接点タブを含み得る。したがって、金属箔は、確実で耐久性があり、素子の任意の場所に組込まれ得る接点を提供し得る。接点は、金属箔の一部であるため、基板から離脱または切断される可能性が低い。
【００３４】
本発明の例示的実施形態における金属箔層は、陰極を備え得る。
【００３５】
図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の例示的実施形態の上面図を示す。この実施形態では、金属箔カプセル封入１１０は、開口部１５０を備える。これらの開口部１５０は、例えば、電気化学素子における層への接触またはアクセスを提供し得る。例えば、これらの開口部１５０は、電気化学素子における基板への直接アクセスを提供し得る。これらの開口部１５０は、任意のサイズまたは構成であり得る。図には、例示的な円形および長円形の開口部が示されている。用途に応じて、複数の開口部が要求され得、または単一の開口部が十分であり得る。
【００３６】
図９Ａは、金属箔１１０上に絶縁層１８０を伴う、図２Ａの実施形態を示し、図９Ｂは、金属箔１１０上に絶縁層１８０を伴う、図２Ｂの実施形態を示す。絶縁層１８０は、不要な電気接触から金属箔１１０を保護する。図９Ａおよび図９Ｂでは、タブ１１２、１３２部分が、絶縁層１８０で覆われていない唯一の部分であり、タブ１１２、１３２上のみで電気接触を可能にする。
【００３７】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の例示的実施形態を示す。この実施形態は、接点タブ１３２の穴１２６と、カプセル封入タブ１１２の穴１２５とを備える。したがって、これらの穴１２５、１２６は、例えば、より確実な接点を提供し得る。他の素子が、穴１２５、１２６を通って接点を把持し得る。
【００３８】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、本発明の例示的実施形態を示す。この実施形態は、２つの素子の間に単一の金属箔カプセル封入層１１０を伴う、２つの電気化学素子１３０、１６０を備える。この実施形態では、例えば、金属箔１１０は、両方の電気化学素子１３０、１６０に対する陰極を備え得る。さらに、別の実施形態では、金属箔１１０は、電気化学素子１３０、１６０の基板に導電的であり得る。この実施形態はまた、図５Ｂに示されるように、電気化学素子１６０の上にカプセル封入層１６１を含み得る。図１０では、第３の金属箔１３４も含まれている。
【００３９】
図５Ｂは、第２のカプセル封入層１６１を伴う、図５Ａの右側の斜視図である。示されるように、２つの電気化学素子１３０、１６０は、ノッチ１３１、１４１を有し、カプセル封入層１１０、１１３に延長タブ１１２がある。
【００４０】
図５Ｃは、図５Ａの左側の斜視図であり、カプセル封入１１０のノッチ１１１、および両方の電気化学素子のタブを示す。
【００４１】
図６は、間に金属箔層１１０、１６１、１７１を、上部に金属カプセル封入１８１を伴って、相互に積層した複数の電気化学素子１３０、１６０、１７０、１８０を示す。この図は、４つの電気化学素子１３０、１６０、１７０、１８０を示すが、本発明は、積層され得る素子の数によって限定されない。本発明から逸脱することなく、任意の数の素子が積層され得る。この実施形態はまた、カプセル封入層の４つのタブ１１２、１２２、１７３、１８３も示す。
【００４２】
図７は、本発明の例示的実施形態を示す。この実施形態では、電気化学素子１３０は、ノッチ１３１およびタブ１３２を有する。電気化学素子１３０の底部には、タブ１１２およびノッチ１１１を含む、カプセル封入層１１０がある。ノッチ１１１、１３１は、円形であり、素子の同じ側面上に配置される。
【００４３】
図８は、カプセル封入１１０および電気化学セル１３０の両方に円形ノッチを伴う、図７に示されたものと同様の実施形態を示す。この例示的実施形態は、第２の電気化学素子１６０および第２のカプセル封入層１６１を示す。
【００４４】
本発明の例示的実施形態では、金属箔が電気化学素子を覆って位置し得る。この金属箔は、電気化学素子をカプセル封入し、それを環境被害から保護する。金属箔はまた、素子の基板と伝導的に接触させられるタブを提供する。
【００４５】
本発明の例示的実施形態では、電気化学素子は、ＬｉＣｏＯ２を備える。この実施形態では、素子は、高速熱アニールで処理される。例えば、素子は、６分間の期間にわたって最大約７００℃まで昇温される。次いで、素子は、約５分間この温度に保たれ、次いで、約６分間で急速に室温まで冷却される。この高速熱アニールは、障壁層を伴わずに使用され得るように、ＬｉＣｏＯ２を結晶化する。期間は、最大３０分まで、または１０秒まで変動し得る。
【００４６】
図１１Ａは、本発明の例示的実施形態による電気化学素子の側面図を示す。この実施形態では、第１の接点１１０１が結合層１１１０と連結され、第１の接点１１０１の一部分は結合層１１１０を越えて延在している。結合層１１１０はまた、セル構造１１１５と接着させられ得る。第２の接点１１０５は、セル構造１１１５の下に配置される。障壁層もまた、例えば、第２の接点１１０５とセル構造１１１５との間に配置され得る。導体１１２０が、結合層１１１０内に埋め込まれて示されている。この導体１１２０は、例えば、選択的伝導結合層を作成する。選択的伝導結合層１１１０は、特定の点において、結合層１１１０を通ってセル構造１１１５から第１の接点１１０１までの伝導を可能にし、さらに、第１の接点１１０１と第２の接点１１０５との間の絶縁を提供する。
【００４７】
導体１１２０は、多くの異なる方法で結合層１１１０内に配置され得る。例えば、金属タブ、金属線、複数の金属線、金網、穿孔金属箔、穿孔金属、接着性層に適用された金属被覆、金属ディスク、金属被覆された繊維ガラス、またはそれらの組み合わせが使用され得る。これらの実施形態の各々において、導体１１２０は、セル構造１１１５と第１の接点１１０１との間の電気伝導を提供し、さらに、２つの接点１１０１、１１０５の間の絶縁を提供することができる。いくつかの実施形態では、導体１１２０は、結合層１１１０内に織り込まれ得る。導体１１１５は、例えば、結合層１１１０内に埋め込まれたディスクであり得る。いくつかの実施形態では、結合層１１１０を通して導体１１２０を織り込むか、または配置するために、結合層１１１０内のスリットが作製され得る。また、例えば、結合層１１１０を通して導体１１２０を配置するために、穴または他の手段も使用され得る。
【００４８】
例示的実施形態では、補強層が絶縁層内に配置され得る。例えば、繊維ガラス材料が、層を通して織り込まれて絶縁層の一方の表面の半分を覆い、次いで、結合層の他方の半分を覆い得る。伝導被覆を伴わない、そのような繊維ガラスの層は、間に配置された材料を絶縁する。繊維ガラスは、局所領域において伝導性材料で被覆され得る。そのような伝導被覆は、結合層の頂面および底面において繊維ガラス領域を被覆することができる。そのような実施形態では、例えば、繊維ガラスは、上部接点とセルとの間で伝導する。伝導性材料は、インクジェット、シルクスクリーン、プラズマ蒸着、電子ビーム蒸着、噴霧、および／またはブラシ方法を使用して、繊維ガラス上に配置され得る。繊維ガラスよりもむしろ、例えば、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）、プラスチック、ガラス、または他の絶縁材料等の、他の材料が使用され得る。
【００４９】
本発明の例示的実施形態は、結合層の穴を通して、第１の接点とセル構造との間に選択的接触を提供する。そのような実施形態では、結合層の穴は、第１の接点とセル構造とが接触したままになることを可能にし得る。層は、例えば、接点を作成するために共に押し付けられ得る。代替として、層の間に接点を作製するために、伝導接着剤またはインクが、結合層の穴領域の中または付近に適用され得る。リチウムもまた、伝導性材料として使用され得る。
【００５０】
導体１１２０は、例えば、金、白金、ステンレス鋼、チタン、ジルコニウム、コバルト、アルミニウム、インジウム、ニッケル、銅、銀、炭素、青銅、真鍮、ベリリウム、またはそれらの酸化物、窒化物、および合金で作られ得る。
【００５１】
図１１Ｂは、図１１Ａに示された例示的実施形態の上面図を示す。図１１Ｂに示されるように、第１の接点１１０１は、結合層１１１０および第２の接点１１０５を越えて延在する。同様に、例えば、第２の接点１１０５も、反対方向に結合層１１１５および第１の接点１１０１を越えて延在する。
【００５２】
図１１Ｃおよび１１Ｄは、リード線が第１および第２の接点１１０１、１１０５から形成される、例示的実施形態を示す。図１１Ｃに示されるように、第１の部分的切り欠き１１４０ａが第１の接点１１０１に作製され、部分的切り欠き１１４０ｂが第２の接点１１０５に作製される。これらの部分的切り欠きは、電気化学素子から延在するように折り重ねられ得る、細片を形成する。例えば、図１１Ｄは、接点１１０１、１１０５の部分的切り欠きに起因する細片１１４２ａおよび１１４２ｂが、図面の下向きの方向に折り畳まれる、実施例を示す。電気化学素子の所望の用途または配向のために、種々の方法でリード線を形成するように、接点１１０１、１１０５の延長部分の一方のみ、または両方を部分的に切断できることを理解されたい。
【００５３】
図１１Ａ−１１Ｄに示された例示的実施形態を説明する目的で、図１２Ａ−１９Ｂは、この実施形態の個々の層および部品と、どのようにしてそれらを一緒に連結または接着させることができるかを示す。これらの図は、本発明の任意の実施形態を製造するためのステップごとのプロセスを示すように意図されていない。むしろ、これらの図は、どのようにして層が相互作用するかを理解するのに役立つように提示されている。図１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ、１８Ａ、および１９Ａは、例示的なバッテリの種々の部品の側面図を示し、図１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂ、１７Ｂ、１８Ｂ、および１９Ｂは、上面図を示す。
【００５４】
図１２Ａは、本発明の一実施形態による導体１１２０の側面図を示す。３つの例示的な種類の導体である、ワイヤ１１２１、タブ１１２２、および金網１１２３の上面図が、図１２Ｂに示されている。図１３Ａは、側面図を示し、図１３Ｂは、結合層１１１０内に切り込まれたスリット１１３０の上面図を示す。図１４Ａは、例えば、結合層を通して織り込まれた、導体１１２０の側面図を示す。図１４Ｂは、結合層１１１０を通して織り込まれた金網導体１１２３の上面図を示す。図１５Ａは、結合層内に埋め込まれた導体１１２０を示す。導体１１２０は、例えば、導体１１２０が結合層１１１０内に押込まれ得る点まで結合層１１１０を加熱することによって、結合層１１１０内に埋め込まれ得る。導体１１２０および結合層１１１０の表面は、好ましくは、このプロセス後に同一平面上にあり得る。図１５Ｂは、結合層内に埋め込まれた金網導体１１２３の上面図を示す。
【００５５】
図１２Ａ−１５Ｂからの結果として生じた結合層１１１０は、絶縁性を伴う結合層を示し、さらに、結合層１１２０の上面の部分と下面の部分との間に選択的伝導性を提供する。他の組み合わせも、選択的伝導性を生じてもよい。
【００５６】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、第１の接点１１０１を示す。図１７Ａは、結合層１１１０に結合させられた第１の接点１１０１を示す。この実施形態では、導体１１２０は、好ましくは、第１の電気接点１１０１と電気接触を行うことに留意されたい。図１７Ｂは、図１７Ａの上面図を示す。第１の接点はまた、バッテリをカプセル封入し、それにより、それを環境劣化および損傷から保護し得る。例えば、多くの電気化学素子は、リチウム等の環境に敏感な材料を備える。これらの材料は、空気および湿気と極度に反応し得て、そのような環境に暴露されると劣化する場合がある。したがって、第１の接点１１０１は、バッテリをカプセル封入し、空気および／または湿気から、電気化学素子における環境に敏感な材料を保護し得る。
【００５７】
図１８Ａは、第２の接点１１０５と連結された単一のバッテリセル１１１５の例示的実施形態を示す。第２の接点１１０５はまた、その上に電池が配置される基板であり得る。この実施形態におけるセル構造は、陰極と、陽極と、電解質とを備える。電解質は、Ｌｉｐｏｎ（リン酸リチウムオキシナイトライド）を含み得る。
【００５８】
図１９Ａは、完成したセル構造を示す。図１８Ａからの第２の接点１１０５およびセル構造１１１５は、図１７Ａに示されるように、第１の接点１１０１および結合層１１１０と連結される。再度、どのようにして導体１１２０が選択的領域中で電気化学素子１１１５と好ましく電気接触するかに留意されたい。セルは、その間に最小限の層を伴って、外部接点１１０１および１１０５によって結合させられる。この実施形態では、第１および第２の接点１１０１および１１０５は、電気化学素子１１１５の領域を越えて延在する。
【００５９】
この実施形態の第１および第２の接点１１０１、１１０５は、伝導性金属から作ることができる。例えば、１つまたは複数の接点は、金、白金、ステンレス鋼、チタン、ジルコニウム、コバルト、アルミニウム、インジウム、ニッケル、銅、銀、炭素、青銅、真鍮、ベリリウム、またはそれらの酸化物、窒化物、および合金から作られ得る。他の伝導性材料も使用され得る。
【００６０】
上記の実施例は、図１３Ｂに示されたスリット１１３０等の結合層１１１０の開口部の中に提供された伝導性材料１１２０−１１２３を示すが、セル構造１１１５と第１の電気接点１１０１との間の電気接触は、いくつかの他の方法によって提供され得ることを理解されたい。例えば、セル構造１１１５と第１の接点１１０１との間の電気伝導は、結合層１１１０を形成する接着剤内に伝導性粉末を埋め込むことによって提供され得る。例えば、結合層１１１０内および接点１１０１とセル構造１１１５との間の１つ以上の選択された領域において、金属粉末（例えば、ニッケル粉末）等の伝導性粉末を結合層１１１０内に埋め込むことができる。当業者であれば、接着剤内に選択的提供される伝導性の球、小塊、金網等の、選択的伝導性のために提供され得る、他の伝導性材料を理解するであろう。セル構造１１１５と第１の接点１１０１との間で電気伝導を達成し、さらに、２つの接点１１０１、１１０５の間に絶縁を提供する方法は、本明細書で説明される実施形態に限定されると見なされるべきではない。
【００６１】
図２０Ａは、本発明の例示的実施形態による結合層の側面図を示す。この実施形態では、結合層１１１０は、第１の接点１１０１と接触している上層１１１０Ａ、およびセル構造１１１５と接触している下層１１１０Ｂといった、２つの層から成ることができる。下層１１１０Ｂは、セル構造１１１５との化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学ロバスト性を有し得る。複合結合層が結合層１１１０と比較して強化した熱および圧力弾力性を有するように、最上層１１１０Ａは、好ましくは１００℃より高い融点、および少なくとも１０ｐｓｉに対する圧力弾力性を有し得る。導体１１２０は、１１１０Ａおよび１１１０Ｂの層の両方を通して埋め込まれ得る。
【００６２】
この例示的実施形態では、下層１１１０Ｂは、例えば、熱可塑性または熱硬化性であり得る、共重合体となり得る。別の例示的実施形態では、下層１１１０Ｂは、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体となり得る。さらに別の例示的実施形態では、下層１１１０Ｂは、メタクリル酸の一部が亜鉛（Ｚｎ）またはナトリウム（Ｎａ）等の金属イオンで中性化される、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体となり得る。さらに別の例示的実施形態では、下層１１１０Ｂは、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される、少なくとも１つのポリマー型を備え得る。
【００６３】
この例示的実施形態では、上層１１１０Ａは、ポリアミド（例えば、Ｎｙｌｏｎ）、ポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））、ポリエチレンテレフタレート（例えば、Ｍｙｌａｒ（登録商標））、パラアラミド（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標））、ポリエチレン、高密度ポリエチレン（例えば、Ｖａｌｅｒｏｎ（登録商標））、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣおよびＣＰＶＣ）、アセタール樹脂（デルリン（登録商標））、フェノール、フッ素プラスチック（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））、ポリウレタン、ポリスチレン（例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン［ＡＢＳ］）、Ｋｅｔｅｏｎ（登録商標）（ポリエーテルエーテルケトン：ＰＥＥＫ）、Ｔｅｎｉｔｅ（登録商標）（セルロース樹脂（例えば、ブチラート））、ケイ酸塩または非ケイ酸塩ベースのガラス、繊維ガラス、酸化物セラミック（例えば、ＺｒＯ２）、窒化物セラミック（例えば、ＡｌＮ）、炭化物セラミック（例えば、ＳｉＣ）、またはそれらの組み合わせ／修飾から成る群より選択される、少なくとも１つのポリマー型を備え得る。
【００６４】
図２０Ｂは、本発明の別の例示的実施形態による結合層の側面図を示す。この例示的実施形態では、結合層１１１０は、第１の接点１１０１と接触している最上層１１１０Ｄ、およびセル構造１１１５と接触している最下層１１１０Ｆといった、３つの層を有し得る。中間層１１１０Ｅは、層１１１０Ｄおよび１１１０Ｆと接触し得るが、１１１０Ｅはまた、１１０１および１１１５とは接触しなくてもよい。最上層１１１０Ｄは、第１の接点１１０１との化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学頑健性を有し得る。最下層１１１０Ｆは、セル構造１１１５との化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学頑健性を有し得る。複合結合層が強化した熱および圧力弾力性を有するように、いわゆる熱および圧力弾力性層（ＨＡＰＲ層）である、中間層１１１０Ｅは、好ましくは１００℃より高い融点、および少なくとも１０ｐｓｉに対する圧力弾力性を有し得る。
【００６５】
図２０Ｃは、本発明の別の例示的実施形態による結合層の側面図を示す。この例示的実施形態では、結合層１１１０Ｇを層１１１０Ｄと１１１０Ｅとの間に追加することができる。図２０Ｄは、結合層１１１０が１１１０Ｆと１１１０Ｅとの間の結合層１１１０Ｈを備え得る、別の例示的実施形態の側面図を示す。図２０Ｅは、層１１１０Ｇおよび１１１０Ｈの両方を１１１０Ｆと１１１０Ｅとの間に追加することができる、さらに別の例示的実施形態を示す。結合層１１１０Ｇおよび１１１０Ｈは、同じであるか、または異なり得る。層１１１０Ｄおよび１１１０Ｆも、同じであるか、または異なり得る。導体１１２０は、存在する場合には１１１０Ｇおよび１１１０Ｈ層を含んで、１１１０Ｄ、１１１０Ｅ、および１１１０Ｆの全ての層を通して埋め込まれ得る。
【００６６】
これらの例示的実施形態のうちのいずれかでは、最上層１１１０Ｄは、例えば、共重合体、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、または、メタクリル酸の一部が亜鉛（Ｚｎ）またはナトリウム（Ｎａ）等の金属イオンで中性化されるエチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体となり得る。いくつかの他の例示的実施形態では、最上層１１１０Ｄは、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される、少なくとも１つのポリマー型を備え得る。
【００６７】
これらの例示的実施形態のうちのいずれかでは、ＨＡＰＲ層１１１０Ｅは、ポリアミド（例えば、Ｎｙｌｏｎ）、ポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））、ポリエチレンテレフタレート（例えば、Ｍｙｌａｒ（登録商標））、パラアラミド（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標））、ポリエチレン、高密度ポリエチレン（例えば、Ｖａｌｅｒｏｎ（登録商標））、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣおよびＣＰＶＣ）、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））、ポリウレタン、ポリスチレン（例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン［ＡＢＳ］）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂（例えば、ブチラート）、酸化物セラミック（例えば、ＺｒＯ２）、窒化物セラミック（例えば、ＡｌＮ）、炭化物セラミック（例えば、ＳｉＣ）、ケイ酸塩または非ケイ酸塩ベースのガラス、繊維ガラス、またはそれらの組み合わせ／修飾から成る群より選択される、少なくとも１つのポリマー型を備え得る。
【００６８】
これらの例示的実施形態のうちのいずれかでは、最下層１１１０Ｆは、例えば、共重合体、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、または、メタクリル酸の一部が亜鉛（Ｚｎ）またはナトリウム（Ｎａ）等の金属イオンで中性化され得る、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体であり得る。いくつかの他の例示的実施形態では、最下層１１１０Ｆは、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される、少なくとも１つのポリマー型を備え得る。
【００６９】
これらの例示的実施形態のうちのいずれかでは、導体１１２０は、例えば、Ｌｉ、Ｂ、黒鉛状炭素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、およびステンレス鋼を含むそれらの任意の合金から成る群より選択される、少なくとも１つの成分を備えてもよく、圧延、電鋳、引抜、または任意の他の材料加工技法、あるいは、スパッタリング、蒸着、またはＣＶＤ等の任意の真空蒸着技法、あるいは電気化学プロセス（例えば、電気めっきまたは無電解めっき）によって作製される。
【００７０】
図２１は、本発明の例示的実施形態による結合層の側面図を示す。この例示的実施形態では、結合層１１１０は、部分的または完全に、金被覆ポリマー球、はんだ型合金、あるいは、炭素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、またはＡｇ等の固体金属粉末を含有し得る、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される、少なくとも１つの接着剤を備える、等方性または異方性の導電接着剤１１１０Ｉであり得る。接着性材料は、熱硬化性（強力かつ確実な接着のため）または熱可塑性（再加工プロセスを促進するため）となり得る。等方性または異方性の接着剤は、導体１１２０、１１１０Ａ、１１１０Ｂ、１１１０Ｄ、１１１０Ｅ、１１１０Ｆ、１１１０Ｇ、および１１１０Ｈから成る群からの層のうちの少なくとも１つ、または両方に取って代わってもよい。
【００７１】
図２２は、本発明の例示的実施形態による導体の図を示す。この例示的実施形態では、導体１１２０は、取り付けられた（１つ、２つ、３つ、または多くの）伝導細片（例えば、１１２０Ａおよび１１２０Ｂ）を有し得る。細片（１１２０Ａおよび１１２０Ｂ）は、圧延、電鋳、引抜、または任意の他の材料加工技法、あるいは、スパッタリング、蒸着、またはＣＶＤ等の任意の真空蒸着技法、あるいは電気化学プロセス（例えば、電気めっきまたは無電解めっき）によって作製され得る。１つの例示的実施形態では、細片形成プロセスは、蒸着マスクを伴ってもよい。細片材料は、陽極材料（例えば、Ｌｉ）との良好な金属結合を形成することができるように選択することができる。金属結合は、固溶体を介して、または合金化合物を介して作成され得る。別の例示的実施形態では、細片は、Ｌｉ、Ｂ、黒鉛状炭素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、およびステンレス鋼を含むそれらの任意の合金等の金属で作られ得、Ｌｉ、Ｎｉ、またはＣｕは、例えば、最も好ましい材料選択である。細片（１１２０Ａおよび１１２０Ｂ）は、数度（例えば、５度）の角度から、例えば、導体１１２０の最長寸法に対して９０度まで、屈曲させられ得る。１つの例示的実施形態では、細片１１２０Ａは、例えば、導体１１２０の最長寸法に対して９０度の角度２２０２Ａを形成するように屈曲させられる。別の例示的実施形態では、細片１１２０Ｂは、例えば、導体１１２０の最長寸法に対して５度の角度２２０２Ｂを形成するように屈曲させられる。細片の長さおよび幅は、数マイクロメートルから数十ミリメートルに及び得る。厚さは、１／１００マイクロメートルから最大で数１０マイクロメートルに及び得る。１つの例示的実施形態では、細片は、長さ３ｍｍ、幅０．３ｍｍ、および厚さ０．０１ｍｍである。
【００７２】
図２５は、陽極を含む、本発明の例示的実施形態の側面図を示す。この例示的実施形態では、保護層６００Ａを陽極６００上に蒸着させることができる。保護層６００Ａは、陽極６００から外側端子８００までの電気接触を提供し得、同時に、湿気、酸素、および環境種への暴露からの環境保護を提供する。この例示的実施形態では、保護層６００Ａは、酸化物、窒化物、炭化物、または炭酸塩から作ることができる。別の例示的実施形態では、保護層６００Ａは、シャドーマスクを用いて蒸着される（ＣＶＤまたはＰＶＤ）金属で作られ得る。さらに別の例示的実施形態では、保護層６００Ａは、ＮｉまたはＣｕで作られ得る。
【００７３】
図２３Ａは、本発明の例示的実施形態による結合層の側面図を示す。この例示的実施形態では、第１の接点１１０１は、例えば、非伝導、絶縁、または半導体層となり得る。開口部２３０１が、（層の形成中に機械的手段またはマスキングによって）非伝導、絶縁、または半導体層１１０１内に作成されて、終端用途のためのセル構造１１１５と接触するために、導体１１２０が使用され得る。導電性挿入物（例えば、金属または等方性／異方性の伝導接着剤）が、開口部２３０１の中に配置され得る。非伝導、絶縁、または半導体層１１０１は、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、ＡＩ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、窒化物セラミック、炭化物セラミック、またはそれらの任意の組み合わせを備える群より選択される、セラミックであり得る。非伝導層１１０１はまた、ポリアミド（例えば、Ｎｙｌｏｎ）、ポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））、ポリエチレンテレフタレート（例えば、Ｍｙｌａｒ（登録商標））、パラアラミド（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標））、ポリエチレン、高密度ポリエチレン（例えば、Ｖａｌｅｒｏｎ（登録商標））、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣおよびＣＰＶＣ）、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））、ポリウレタン、ポリスチレン（例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン［ＡＢＳ］）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂（例えば、ブチラート）、またはそれらの組み合わせ／修飾から成る群より選択される、少なくとも１つのポリマー型を備え得る。さらに、半導体層１１０１は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、それらの合金、またはそれらの組み合わせ／修飾であり得る。
【００７４】
この例示的実施形態では、非伝導層１１０１はまた、プリント回路２３０５を有し得、セル構造１１１５は、導体１１２０を通して、または等方性または異方性の伝導接着剤の使用によって、非伝導層１１０１を通る開口部２３０１を介して回路２３０５に接続され得る。開口部は、機械的手段またはマスキング／エッチングによって作成され得る。異なる例示的実施形態では、非伝導層１１０１は、非伝導層１１０１の少なくとも１つの縁を越え、非伝導層１１０１によって挟まれているセル構造１１１５およびプリント回路２３０５の両方と電気接触を行う少なくとも１つの電気接続層を装備し得る。電気接続層は、Ｌｉ、Ｂ、黒鉛状炭素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、およびステンレス鋼を含むそれらの任意の合金を備える、伝導媒体を備え得、ＮｉまたはＣｕは、最も好ましい材料選択である。非伝導層１１０１は、非伝導層と保護層との間に結合層を伴って、または伴わずに、別の保護金属層を提供し得る。結合層は、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される、少なくとも１つのポリマー型を備え得る。
【００７５】
結合層が損傷された場合に、非伝導層が第２の接点１１０５への電気的短絡を生じさせないので、この例示的実施形態における結合層１１１０は、さらなる補強を伴わずに、熱および圧力弾力性層として使用され得る。別の例示的実施形態では、非導体層材料がセル構造材料と反応する傾向があり得る場合、補強構造（上記で図示されるような２層、３層、４層、または５層構造）が結合層の代わりに使用され得る。
【００７６】
図２３Ｂは、本発明の例示的実施形態による結合層の側面図を示す。この例示的実施形態では、第２の接点１１０５は、非伝導層である。開口部２３０２が、層の形成中に機械的手段またはマスキングによって、非伝導層１１０５内に作成されることにより、終端用途のためのセル構造１１１５に接触するために、導体１１９０（例えば、Ａｕの穴充填金属柱）が使用され得る。導電性挿入物（例えば、金属または等方性／異方性の伝導接着剤）が、開口部の中に配置され得る。非伝導層１１０５は、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、ＡＩ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、またはそれらの任意の組み合わせを備える群より選択される、セラミックであり得る。この例示的実施形態では、結合層が損傷された場合に、非伝導層１１０５が第１の接点１１０１への電気的短絡を生じさせないので、結合層１１１０は、さらなる補強を伴わずに、熱および圧力弾力性層として使用され得る。
【００７７】
種々の目的のために、第１の接点１１０１が本発明において削除され得る。１つの例示的実施形態では、第１の接点層１１０１が削除されると、終端用途のためのセル構造１１１５に電気的に接触するために、導体１１２０を使用することができる。図２４は、本発明による例示的実施形態の側面図を示し、図中、第１の薄膜バッテリの第１の接点１１０１は、第１の薄膜バッテリの結合層１１１０に真正面から取り付けられる、図１１Ａの層の全て（１１０１’、１１１０Ｄ’、１１１０Ｇ’、１１１０Ｅ’、１１１０Ｆ’、１１１０Ｈ’、１１１５’、および１１０５’）を有する第２の薄膜バッテリに置換され得る。しかしながら、前記の真正面から取り付けられた第２の薄膜バッテリは、必ずしも図１１Ａに示された層の全てを保有しなくてもよく、層１１０１、１１１０、および１１２０のうちのいずれかが欠落していてもよい。例えば、２つの薄膜バッテリは、上記で詳述されるような１つまたは複数の結合層を介して、相互に取り付けられ得る。この真正面から取り付けられた第２の薄膜バッテリは、第１の薄膜バッテリへの熱および圧力弾力性カプセル封入として機能し得る。
【００７８】
第１の接点１１０１は、Ｌｉｐｏｎ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、および／またはセルロース樹脂を備える、電気的絶縁性の機械的にロバストな膜によって覆われ得る。ホウ化物、炭化物、窒化物、および／または酸化物は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、または同様の元素、またはそれらの修飾／組み合わせで構成され得る。絶縁膜は、損傷から第１の接点１１０１を機械的および電気的に保護し得る。終端用途のための導体１１２０と接触させるために、絶縁膜の形成中または後にシャドーマスクによって、陥凹が第１の接点１１０１に作成され得る。同じ目的を達成するために、別の導体も、導体１１２０に接触するために中心部分で使用され得る。さらに、等方性または異方性の伝導接着剤が、終端用途のための導体１１２０に接触するために中心部分において使用され得る。等方性または異方性の接着剤は、金被覆ポリマー球、はんだ型合金、あるいは、炭素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、またはＡｇ等の固体金属粉末を含有する、エチレンメタクリル酸（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、エチレンメタクリル酸メタレート（Ｅ／ＭＡＡ）共重合体、シアノアクリレート、エポキシ、フルオロアクリレート、エーテル結合を含有するポリイミド、尿素ホルムアルデヒド樹脂、塩化ビニル、および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る群より選択される、少なくとも１つの接着剤を備え得る。
【００７９】
導体１１２０は、本発明の必要構成要素でなくてもよい。第１の接点１１０１とセル構造１１１５との間の接触が、第１の接点１１０１の中心部分にマンドレルによって圧力を印加することによって行われることにより、第１の接点１１０１にくぼみを作成し、それにより、電気接点を作成することができる。結合層１１１０は、第１の接点とセル構造との間によりロバストな電気接点を作成するために、マンドレルによって１１０１のくぼみを作成する前に除去することができる。
【００８０】
上記で説明される実施形態および実施例は、例示にすぎない。当業者であれば、本開示および発明の範囲内となることを目的とする、本明細書で具体的に説明される実施形態からの変化例を認識し得る。そのようなものとして、本発明は、以下の請求項のみによって限定される。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの同等物の範囲内に入るならば、本発明の修正を網羅することが意図される。
【図１Ａ】
2016042468.tif 000002
【図１Ｂ】
2016042468.tif 000003
【図２Ａ】
2016042468.tif 000004
【図２Ｂ】
2016042468.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2016042468.tif 000010
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2016042468.tif 000020
【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
2016042468.tif 000023
【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１４Ａ】
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【図１５Ａ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月18日(2015.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリであって、
第１の電気接点と、
前記第１の電気接点と連結され、埋込導体を備える結合層と、
少なくとも１つのセル構造と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記結合層および前記少なくとも１つのセル構造は、前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間に挟まれ、
前記結合層は、材料が異なる複数の層を備え、
（１）前記複数の層は、前記セル構造と接触している下層を含み、前記下層は、前記セル構造に対して化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学ロバスト性を有し、
（２）前記複数の層は、前記第１の電気接点と接触している上層を含み、前記上層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉに対する圧力弾力性を有し、
前記下層は、前記上層の下に配置されており、
前記結合層の前記上層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、バッテリ。
【請求項２】
前記埋込導体は、Ｌｉ、Ｂ、黒鉛状炭素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、それらの任意の合金、およびステンレス鋼から成る群より選択される、少なくとも１つの成分を備える、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項３】
前記第１の電気接点は、導電性挿入物を伴う、導体または絶縁層である、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項４】
前記絶縁層は、ＢｅＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢＮ、ホウ酸塩ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ケイ酸塩ガラス、ＳｃＯｘ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｒＯｘ、ＦｅＯｘ、ＹＯｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＭｏＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＷＯｘ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つのセラミックを備える、請求項３に記載のバッテリ。
【請求項５】
バッテリであって、
第１の電気接点と、
少なくとも１つのセル構造と、
前記第１の電気接点と連結される結合層と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記第１の電気接点は、前記結合層を通して、前記少なくとも１つのセル構造と電気的に接続され、
前記結合層および前記少なくとも１つのセル構造は、前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間に挟まれ、
前記結合層は、材料が異なる複数の層を備え、
（１）前記複数の層は、前記セル構造と接触している下層を含み、前記下層は、前記セル構造に対して化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学ロバスト性を有し、
（２）前記複数の層は、前記第１の電気接点と接触している上層を含み、前記上層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉに対する圧力弾力性を有し、
前記下層は、前記上層の下に配置されており、
前記結合層の前記上層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、バッテリ。
【請求項６】
バッテリであって、
少なくとも１つのセル構造と、
絶縁層と、
前記絶縁層の内側に設置され、第１の電気接点として機能するように構成された少なくとも１つの埋込導体と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記少なくとも１つのセル構造は、前記絶縁層と前記第２の電気接点との間に挟まれて、
前記絶縁層は、材料が異なる複数の層を備え、
（１）前記複数の層は、前記セル構造と接触している下層を含み、前記下層は、前記セル構造に対して化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学ロバスト性を有し、
（２）前記複数の層は、前記第１の電気接点と接触している上層を含み、前記上層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉに対する圧力弾力性を有し、
前記下層は、前記上層の下に配置されており、
前記絶縁層の前記上層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、バッテリ。
【請求項７】
バッテリであって、
相互の上部に積層される、第１のセル構造および隣接するセル構造を備え、
各セル構造は、第１の電気接点と、第２の電気接点と、結合層と、を備え、
前記結合層は、前記第１のセル構造の前記第１の電気接点と前記隣接するセル構造の前記第２の電気接点との間に挟まれ、
前記結合層は、材料が異なる複数の層を備え、
（１）前記複数の層は、前記セル構造と接触している下層を含み、前記下層は、前記セル構造に対して化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学ロバスト性を有し、
（２）前記複数の層は、前記第１の電気接点と接触している上層を含み、前記上層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉに対する圧力弾力性を有し、
前記下層は、前記上層の下に配置され、
前記第１のセル構造の前記第１の電気接点は、少なくとも１つの埋込導体をさらに備え、
前記結合層の前記上層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、バッテリ。
【請求項８】
バッテリであって、
少なくとも１つのセル構造と、
プリント回路を備え、少なくとも１つの縁を有する絶縁層と、
前記絶縁層の内側に設置され、第１の電気接点として機能するように構成された少なくとも１つの埋込導体と、
第２の電気接点と、
を備え、
前記少なくとも１つのセル構造は、前記絶縁層と前記第２の電気接点との間に挟まれ、
前記絶縁層は、材料が異なる複数の層を備え、
（１）前記複数の層は、前記セル構造と接触している下層を含み、前記下層は、前記セル構造に対して化学的適合性、化学安定性、耐化学性、化学非反応性、および化学ロバスト性を有し、
（２）前記複数の層は、前記第１の電気接点と接触している上層を含み、前記上層は、１００℃より高い融点および少なくとも１０ｐｓｉに対する圧力弾力性を有し、
前記下層は、前記上層の下に配置されており、
前記絶縁層の前記上層は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、パラアラミド、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素プラスチック、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セルロース樹脂、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、バッテリ。
【外国語明細書】
2016042468000001.pdf