[发明专利]密封的固态电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年8月13日提交的美国临时专利申请No.62/036,715的优先权，其通过全文引用和所有目的结合于此。

背景技术

除非这里另有表示，这部分中描述的材料对于本申请中的权利要求而言不是现有技术，并且不因包括在该部分中而看作是现有技术。

电池技术上的进步已经能制造微小、高能量密度的电化学电池，其能为高级装置长时间供电而占据很小的体积。电化学电池包括插设在两个电极(阳极和阴极)之间的电解质。阳极和电解质之间以及电解质和阴极之间的电化学反应可导致电极之间电动势的发展。连续的电化学反应可驱动电流从一个电极通过连接到电极的装置到相对电极，以允许装置被电流供电。

锂离子电池包括由传输锂离子的电解质彼此分隔开的阴极和阳极。在充电期间，当电池给通过电极连接的电路提供电流时，两个电极发生氧化还原反应。阳极的氧化反应使锂电离，这将电子从阳极释放到所连接的电路，引起电流从阴极到阳极(即与电子行进方向相反)流过连接的电路。锂离子通过电解质从阳极传输到阴极以平衡电路中电子的流动。在阴极锂离子和电子减少。锂在阳极和阴极之间的势能差与电池中化学储存的能量对应。在某些情况下，锂电池可通过给电极施加反向电流引起锂离子穿过电解质且重新给阳极提供锂而再充电。

发明内容

电化学电池可包括设置在电解质的相对表面上的电极(阴极和电极)。电极和电解质的每一个可为固态膜，可层叠在彼此顶部上，以产生设置在基板上的堆叠结构。聚合物密封剂材料可施加在电池堆叠之上和周围，并且湿气屏障可形成在密封剂材料之上以因此防止湿气达到电池。分别电连接到阴极和阳极的导电端子于是可形成在基板的与第一侧相对的第二侧上。这样，电池可倒装安装到对应的安装焊盘，并且因此连接到可从电池接收电力的其它电子器件。

本公开的某些实施例可包括密封电池。密封电池可包括基板、电池堆叠、聚合物密封剂层、第一导电焊盘和第二导电焊盘。基板可具有第一侧和第二侧。电池堆叠可设置在基板的第一侧上。电池堆叠可包括阴极层、阳极层和电解质层。阴极层和阳极层的第一个可设置在基板的第一侧上。电解质层可设置在阴极层和阳极层之间。聚合物密封剂层可形成在电池堆叠之上和周围。第一导电焊盘可位于基板的第二侧上，并且可电连接到阴极层。第二导电焊盘可位于基板的第二侧上，并且可电连接到阳极层。

本公开的某些实施例可包括身体可安装装置。身体可安装装置可包括形成为具有身体可安装表面的聚合物材料和埋设在聚合物材料内的密封电池。密封电池可包括基板、电池堆叠、聚合物密封剂层、第一导电焊盘和第二导电焊盘。基板可具有第一侧和第二侧。电池堆叠可设置在基板的第一侧上。电池堆叠可包括阴极层、阳极层和电解质层。阴极层和阳极层的第一个可设置在基板的第一侧上。电解质层可位于阴极层和阳极层之间。聚合物密封剂层可形成在电池堆叠之上和周围。第一导电焊盘可位于基板的第二侧上，并且可电连接到阴极层。第二导电焊盘可位于基板的第二侧上，并且可电连接到阳极层。

本公开的某些实施例可包括一种方法。该方法可包括在基板的第一侧上形成电池堆叠。形成电池堆叠可包括：(i)在基板的第一侧上形成阴极集流器层以使阴极集流器层至少占据基板的第一侧的第一区域；(ii)在阴极集流器层上形成阴极活性层；(iii)在阴极活性层上形成电解质层；(iv)在电解质层上形成阳极活性层；以及(v)在阳极活性层上形成阳极集流器层。阳极集流器层的一部分可延伸超过阳极活性层且设置在基板的第一侧上，以使阳极集流器层至少占据基板的第一侧的第二区域。该方法还可包括在电池堆叠之上和周围施加聚合物密封剂层以因此包封聚合物密封剂层和基板之间的电池堆叠。该方法还可包括在聚合物密封剂层之上施加湿气屏障以因此抑制湿气达到聚合物密封剂层和电池堆叠。该方法还可包括在基板中形成第一孔和第二孔。第一孔可从基板的第二侧暴露阴极集流器的至少一部分。第二孔可从基板的第二侧暴露阳极集流器的至少一部分。该方法还可包括用导电材料填充第一和第二孔的每一个的至少一部分以因此产生通过基板的相应电气通道。该方法还可包括在基板的第二侧上形成电连接到第一孔内的导电材料的第一导电焊盘，以使第一导电焊盘电连接到阴极集流器层。该方法还可包括在基板的第二侧上形成电连接到第二孔内的导电材料的第二导电焊盘，以使第二导电焊盘电连接到阳极集流器层。