印制在基底上的工作電極的制作方法
【專利摘要】裝置包含基底（1）、電極（2）、軌道（4）和凹槽（3），其中基底在第一面和第二面之間延伸超出第一厚度；其中電極印制在第一面上；其中軌道印制在第二面上；其中基底是電絕緣的；其中電極基本上通過(guò)碳顆粒導(dǎo)電；其中軌道是導(dǎo)電的并含有銀顆粒；其中凹槽是導(dǎo)電的并且是由包含碳和銀的二元混合物的油墨制成的，其中碳和銀的比例滿足二元混合物中銀的量與碳和銀總量的比值位于0至1這個(gè)區(qū)間；其中凹槽在基底以內(nèi)從第一面延伸至第二面；其中凹槽與電極在第一面上的第一接合點(diǎn)高度處電接觸；其中凹槽與軌道在第二面上的第二接合點(diǎn)高度處有電接觸；其中在與流經(jīng)第一接合點(diǎn)的電流線垂直的方向上，凹槽內(nèi)第一接合點(diǎn)高度處的銀顆粒線密度低于在與流經(jīng)第二接合點(diǎn)的電流線垂直的方向上，軌道內(nèi)第二接合點(diǎn)高度處的銀顆粒線密度。
【專利說(shuō)明】印制在基底上的工作電極
[0001]本發(fā)明涉及印制在基底上的電化學(xué)電池，特別涉及這種電池的工作電極的制備，其制備通過(guò)印制技術(shù)，使用以聚合物、碳和銀的顆?；旌衔镏瞥傻挠湍?，用于分析電解質(zhì)溶液。
[0002]印制在基底上的電化學(xué)電池通常包含三個(gè)電極:工作電極、參比電極、對(duì)電極。每一個(gè)電極都通過(guò)一個(gè)導(dǎo)電軌道與可自動(dòng)運(yùn)作的電路相連，使得可以將電勢(shì)差加載在工作電極和參比電極之間，也使得由工作電極和對(duì)電極串聯(lián)的電路中的電流可以被測(cè)量。
[0003]印制的電化學(xué)電池通常制作于基底上，基底基本上為薄的平板狀，典型的厚度為80至120微米，例如聚酯薄片。基底包含將電極印制于其上的第一面和第二自由面。印制的電池以矩陣形式大量制備，這樣可以對(duì)相同的電解質(zhì)或平行的不同電解質(zhì)進(jìn)行多種測(cè)量，在衛(wèi)生領(lǐng)域尤為如此。
[0004]為了獲得對(duì)一種電解質(zhì)的電化學(xué)測(cè)量，將基底平置，其第二自由面向下，第一印制面向上，并將一帶穿孔的蓋子通過(guò)膠粘或焊接附于第一面上，以密封欲測(cè)量的電解質(zhì)，孔的底部對(duì)準(zhǔn)基底，從而使電池的電極(進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試所必需的)覆蓋井底。然后將井填滿電解質(zhì)溶液，通常用液態(tài)電解質(zhì)溶液。最后，通過(guò)與多路復(fù)用器適配的單電路按順序?qū)﹄姵赝?，多路?fù)用器可對(duì)各電池進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量。
[0005]油墨在印制電化學(xué)電池的發(fā)展中有著相當(dāng)?shù)闹匾?，油墨使得制造完整的電池成為可能，從而其可用性是至關(guān)重要的。這個(gè)領(lǐng)域中普遍使用的油墨是由溶于揮發(fā)性溶劑中的碳或銀顆粒二元混合物加入聚合物中制成的。油墨一經(jīng)印制到一個(gè)表面上，溶劑便揮發(fā)，即在該表面上形成一薄層的沉積物，溶于聚合物中的顆粒之間發(fā)生了滲濾現(xiàn)象。同時(shí)，基于碳和銀顆粒的濃度，可以觀察到電流的導(dǎo)通。
[0006]當(dāng)二元混合物在很寬的電化學(xué)勢(shì)范圍內(nèi)具有完全或幾乎完全的化學(xué)惰性，即基本由碳顆粒構(gòu)成時(shí)，這樣的油墨是制造質(zhì)量良好的工作電極的理想油墨。的確，在工作電極中，與電解質(zhì)接觸的面上，具有化學(xué)活性的銀的存在，會(huì)顯著降低工作性能。這是由于激活了氧化還原反應(yīng)，會(huì)阻斷測(cè)量信號(hào)，并且降低穩(wěn)定性，從而也降低了準(zhǔn)確性和實(shí)用性。
[0007]當(dāng)二元混合物基本是由銀顆粒構(gòu)成時(shí)，相比于由同濃度的碳顆粒構(gòu)成的相同體積的混合物，其電阻要低得多。這樣的二元混合物適用于制備導(dǎo)電軌道，用于傳輸電流，使電流從工作電極表面和接觸塊流過(guò)基底，使基底兩邊的導(dǎo)電軌道相連。
[0008]可能的話，將最好的碳工作電極連于銀軌道，從理論上來(lái)說(shuō)，這樣可以得到最佳的電化學(xué)電池結(jié)構(gòu)。這是通過(guò)最小化電池電測(cè)量回路中電化學(xué)電流所遇到的阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)也取決于碳和銀二元混合物制成的油墨的種類。
[0009]然而在實(shí)際中，當(dāng)通過(guò)油墨將工作電極印制在基底上時(shí)，這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)碰到一個(gè)問題，就是從軌道而來(lái)的銀顆粒會(huì)污染工作電極的表面。的確，在印制沉積過(guò)程中溶劑的存在使銀濃度產(chǎn)生梯度，從而導(dǎo)致在碳電極和軌道的連接處發(fā)生銀顆粒交換。同樣地，油墨中的聚合物受蠕變的影響，導(dǎo)致銀顆粒遷移至工作電極表面。另外，印制的碳電極可以是多孔的；也可以使電解質(zhì)直接接觸銀軌道。
[0010]因此，對(duì)于插入工作電極電路中的表面元件，可使其銀濃度低于軌道的銀濃度并且高于電極的銀濃度，以減少電極被軌道中的銀顆粒污染的現(xiàn)象。在現(xiàn)有技術(shù)中常?？梢?，單面的工作電極回路包含以碳油墨制成的工作電極、以銀油墨制成的軌道和銀緩沖層或銀耗盡凹槽或這樣一種凹槽，其由一定比例的碳和銀二元混合物油墨制成，即銀的量與混合物中碳和銀的總量之比值或二元混合物中的銀濃度，在O (電極的典型值)與I (軌道或?yàn)殂y軌道橫穿基底提供通道的接觸塊的典型值)之間變化。
[0011]在現(xiàn)有技術(shù)中，銀耗盡凹槽不含銀，并且為碳的電極尾部(electrodetails ofcarbon)，因而傾向于排斥電極中的銀顆粒。因此，電極出現(xiàn)不含銀的延長(zhǎng)部分，其長(zhǎng)度可以經(jīng)驗(yàn)地確定，延長(zhǎng)的部分限制了信號(hào)干擾。
[0012]但是， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，凹槽的存在會(huì)導(dǎo)致印制表面的雜亂，更重要的是需要包含井的頂部蓋子(top cover)和基底之間在一個(gè)非光滑的表面上形成粘合。對(duì)一次印制來(lái)說(shuō),例如一次絲網(wǎng)印制，電極尾部通常伸長(zhǎng)10至15微米。這種不規(guī)則的粘合表面導(dǎo)致井的密封的長(zhǎng)期流失或不斷的溫度循環(huán)對(duì)電化學(xué)電池的計(jì)量造成損害，其中工作電極所具有的凹槽仍然是必不可少的。
[0013]因此，在印制電化學(xué)電池的情形中，一個(gè)令人滿意的做法就是將銀軌道和凹槽轉(zhuǎn)移至自由面，而僅僅將電極留在印制面或者第一面上，也就是將軌道和凹槽這些非計(jì)量元件轉(zhuǎn)移至基底的第二面上。用這種方法就可以得到以“雙面”技術(shù)印制的工作電極，這是相對(duì)于將電池的所有元件(工作電極、凹槽和軌道)都印制在基底的同一個(gè)面上的“單面”技術(shù)而言的。在雙面技術(shù)中，使用了以銀漿制成的接觸塊，也即使用了基本由銀顆粒構(gòu)成的油墨，以使銀軌道從一個(gè)面轉(zhuǎn)移至另一面。
[0014]但是，要印制雙面的電化學(xué)電池，同時(shí)還需要將碳的電極尾部保持在井的內(nèi)徑之內(nèi)，井的底部由與頂部蓋子粘合以后的電池構(gòu)成。這樣的目的在于避免井橫跨頂部蓋子和基底之間的粘合表面，同時(shí)保留其長(zhǎng)度以用作銀耗盡凹槽。
[0015]因此，當(dāng)使工作電極表面最大以增加電化學(xué)信號(hào)時(shí)，銀耗盡凹槽在這個(gè)面積中占據(jù)了電極有用表面的一部分，減弱了電化學(xué)信號(hào)，從而給印制電化學(xué)電池的計(jì)量帶來(lái)問題。
[0016]因此，將銀耗盡凹槽置于第二面上更為有利。
[0017]從現(xiàn)有技術(shù)中可知，銀軌道的轉(zhuǎn)移不會(huì)帶來(lái)特別的問題。使銀接觸塊橫跨基底，并與第一面上的第一軌道和第二面上的第二軌道進(jìn)行電接觸，很容易就達(dá)到這種非計(jì)量的操作，而軌道實(shí)質(zhì)上也帶著電流。
[0018]從現(xiàn)有技術(shù)中還可以知道，接觸塊必須盡量有好的導(dǎo)電性，因此，考慮到成本問題，尤其是在本領(lǐng)域中，銀就是最佳的材料選擇，或者說(shuō)是具有較好導(dǎo)電性(即金屬性)的材料。
[0019]從現(xiàn)有技術(shù)中還可知，在沒有同時(shí)具備化學(xué)惰性和金屬導(dǎo)電性，價(jià)格又與銀可比的接觸塊時(shí)，可以將銀接觸塊直接置于電極下方，盡管這樣會(huì)引起污染的問題。
[0020]但是，現(xiàn)有技術(shù)中卻沒有提到將銀耗盡凹槽與工作電極在電路中串聯(lián)來(lái)測(cè)量位于井底部的該電極的電流，其中井底部由基底的第一面與頂部蓋子粘合后形成。
[0021]的確，不可能將一個(gè)銀含量高的元件置于表面而不采取保護(hù)措施，因?yàn)檫@樣會(huì)污染測(cè)量過(guò)程。 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，不可能將銀軌道置于碳工作電極下方，因?yàn)橛^察到了銀對(duì)測(cè)量的污染，并且15微米厚的印制電極不允許獲得有效的銀凹槽。基于同樣的原因，也不可能將銀接觸塊置于電極下方。[0022]因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，于擁有兩個(gè)面的基底上印制的碳工作電極的銀耗盡凹槽必須保持在基底的第一面上，同時(shí)也保持在井外，這樣就引入了 申請(qǐng)人:所強(qiáng)調(diào)的密封問題。
[0023]因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，印制工作電極的銀污染問題就引入了對(duì)銀耗盡凹槽和銀接觸塊的使用，并且使用在基底上與工作電極同在的那一面，同時(shí)位于測(cè)量井之外。
[0024]本申請(qǐng)揭示了一種裝置，包含基底、電極、軌道和凹槽，其中基底在第一面和第二面之間延伸超出第一厚度；其中電極印制在第一面上；其中軌道印制在第二面上；其中基底是電絕緣的；其中電極基本上通過(guò)碳顆粒導(dǎo)電；其中軌道是導(dǎo)電的并含有銀顆粒；其中凹槽是導(dǎo)電的并且是由包含碳和銀的二元混合物的油墨制成的，其中碳和銀的比例滿足二元混合物中銀的量與碳和銀總量的比值位于O至I這個(gè)區(qū)間；其中凹槽在基底以內(nèi)從第一面延伸至第二面；其中凹槽與電極在第一面上的第一接合點(diǎn)高度處(at the level of)電接觸；其中凹槽與軌道在第二面上的第二接合點(diǎn)高度處(at the level of)電接觸；其中在與流經(jīng)第一接合點(diǎn)的電流線垂直的方向上，凹槽內(nèi)第一接合點(diǎn)高度處的銀顆粒線密度低于在與流經(jīng)第二接合點(diǎn)的電流線垂直的方向上，軌道內(nèi)第二接合點(diǎn)高度處的銀顆粒線密度。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的變型:
[0026]-所述凹槽實(shí)質(zhì)上是通過(guò)碳顆粒導(dǎo)電；
[0027]-銀耗盡凹槽的銀顆粒濃度大體上等于軌道的銀顆粒濃度。平行于第一面、位于第一接合點(diǎn)高度處的凹槽截面，其面積小于與第二面平行、位于第二接合點(diǎn)高度處的凹槽截面面積。
[0028]-圍繞垂直于第一面的圓柱體軸，凹槽在基底內(nèi)按照旋轉(zhuǎn)圓柱體的方式延伸。
[0029]-圍繞垂直于第一面的第一軸，凹槽在基底內(nèi)按照第一截錐的方式延伸，第一截錐在平行于第一面方向上的截面從第二面向第一面逐漸減小。
[0030]-圍繞垂直于第一面的第二軸，凹槽在基底內(nèi)按照第二截錐的方式延伸，第二截錐在平行于第一面方向上的截面從第一面向第二面逐漸減小。
[0031]-圍繞垂直于第一面的第三軸，凹槽在基底內(nèi)按照第三截錐的方式延伸，第三截錐在平行于第一面方向上的截面在位于第一接合點(diǎn)高度處有一表面，其該表面低于第二接合點(diǎn)的表面。
[0032]-凹槽包含了印制在所述第二面上直至第二接合點(diǎn)的部分。
[0033]本發(fā)明還涉及一種獲得上述裝置的方法，包括了在所述基底上鉆孔從所述第一面穿至所述第二面的步驟、以所述油墨填充孔形成所述凹槽、在第一面上印制所述電極并與凹槽有電接觸、在第二面上印制所述軌道并與凹槽有電接觸。
[0034]本發(fā)明還涉及一種以上述裝置作為電化學(xué)電池工作電極的使用方法。
[0035]本公開內(nèi)容的實(shí)施例參照?qǐng)D1-4敘述:
[0036]圖1部分表示根據(jù)一個(gè)垂直平面，根據(jù)本公開內(nèi)容，一個(gè)水平基底的一面印有由碳油墨制成的電極，一個(gè)由碳油墨制成的圓柱形接觸塊橫跨基底和基底另一面上由銀油墨制成的軌道，接觸塊與電極和軌道電接觸。
[0037]圖2部分表示根據(jù)一個(gè)垂直平面，根據(jù)本公開內(nèi)容，一個(gè)水平基底的一面印有由碳油墨制成的電極，一個(gè)由碳油墨制成的截錐形接觸塊橫跨基底和基底另一面上由銀油墨制成的軌道，接觸塊最大部分或基座與電極電接觸，最小部分或尖端和軌道電接觸。
[0038]圖3部分表示根據(jù)一個(gè)垂直平面，根據(jù)本公開內(nèi)容，一個(gè)水平基底的一面印有由碳油墨制成的電極，一個(gè)由碳油墨制成的截錐形接觸塊橫跨基底和基底另一面上由銀油墨制成的軌道，接觸塊最小部分或尖端與電極電接觸，最大部分或基座與軌道電接觸。
[0039]圖4部分表示根據(jù)一個(gè)垂直平面，根據(jù)本公開內(nèi)容，一個(gè)水平基底的一面印有由碳油墨制成的電極，一個(gè)由銀油墨制成的截錐形接觸塊橫跨基底和基底另一面上由銀油墨制成的軌道，接觸塊最小部分或尖端與電極電接觸，最大部分或基座與軌道電接觸。
[0040]根據(jù)參照?qǐng)D1的第一個(gè)實(shí)施例，在由80-120微米聚酯制成的第一基底(I)上，利用第一碳油墨制成的第一工作電極(2)印制于第一基底的第一面，第一基底的第一面具有直徑為5mm的第一基本上圓弧的面。第一電極按直徑為2mm的第一圓形進(jìn)行印制，厚度為10-15微米。第一圓柱孔橫跨基底且被第一電極覆蓋，孔中充滿第一油墨以形成第一圓柱形工作接觸塊(3)。最后，利用第二導(dǎo)電銀油墨將第一軌道(4)印制于第一基底的第二面。第一軌道的一部分與第一工作接觸塊相連，可以利用上述第一碳油墨印制，從而增加離第一軌道中包含銀粒子的凹槽以及離第一電極的距離。在第一個(gè)方法中，利用第一電極的第一油墨完成印制，然后將基底返回，利用所述第一油墨將第一接觸塊印于第一孔洞處。最后，第一銀軌道印制于第一基底的第二面。
[0041]根據(jù)參照?qǐng)D2的第二個(gè)實(shí)施例，在由80-120微米聚酯制成的第二基底(5)上，第二工作電極(6)為直徑2_的第二圓形內(nèi)的一層碳油墨或一層碳,其厚度為10-15微米,印制于第二基底的第一面，第二基底的第一面具有直徑為5mm的第二基本上圓弧的面。第二截錐形孔(truncated cone shaped hole)橫跨基底且被第二工作電極覆蓋。此截錐形孔中通過(guò)印制充滿上述第一碳油墨，從而形成第二截錐形工作接觸塊(7)，其第二尖端通常為直徑10微米的圓面，與第二基底的第二面接觸，其第二基座通常為直徑100-150微米的圓面，與第二基底的第一面接觸。最后，利用上述第二銀油墨將第二軌道(8)印制于第二基底的第二面。第二軌道的一部分與第二工作接觸塊相連，可以利用上述第一碳油墨印制，從而增加第二軌道中包含銀粒子的凹槽與第二電極的距離。在第二個(gè)方法中，本公開內(nèi)容的實(shí)施例可以通過(guò)兩次印制實(shí)現(xiàn)，而第一個(gè)方法需要三次。實(shí)際上，利用上述第一油墨在一個(gè)步驟中印制第二電極和第二孔洞是可行的，從第二基底的第一面開始，第二截錐形孔的尖端小，可以防止第一油墨泄露于第二面，然后印制第二銀軌道與第二截錐形接觸塊電接觸。第二接觸塊的第一碳油墨的設(shè)置，和在第二軌道表面通過(guò)第二圓錐體形成的第二瓶頸，一同提供相對(duì)于上述第一方法的強(qiáng)化凹槽和相比第一方法的更高質(zhì)量的電化學(xué)信號(hào)，而且同樣相對(duì)于圓柱形，基座不變，由銀油墨制成，不構(gòu)成銀耗盡凹槽的第二接觸塊。
[0042]根據(jù)參照?qǐng)D3的第三個(gè)實(shí)施例，在由80-120微米聚酯制成的第三基底(9)上，第三工作電極(10)為直徑2mm的第二圓形內(nèi)的一層碳油墨或一層碳,其厚度為10-15微米，印制于第三基底的第一面，第三基底的第一面具有直徑為5mm的第三基本上圓弧的面。第三截錐形孔橫跨第三基底且被第三工作電極覆蓋。此截錐形孔中通過(guò)印制充滿上述第一碳油墨，從而形成第三截錐形工作接觸塊(11)，其第三尖端通常為直徑10微米的圓面，與第三基底的第一面接觸，其第三基座通常為直徑100-150微米的圓面，與第三基底的第二面接觸。最后，利用上述第二銀油墨將第三軌道(12)印制于第三基底的第二面。第三軌道的一部分與第三工作接觸塊相連，可以利用上述第一碳油墨印制，從而增加第三軌道中包含銀粒子的凹槽與第三電極的距離。在第三個(gè)方法中，本公開內(nèi)容的實(shí)施例可以通過(guò)三次印制實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，利用上述第一油墨在第三基底的第一面印制第三電極是可行的，從第三基底的第一面開始，第三截錐形孔的尖端小，可以防止第一油墨泄露于第三孔洞，然后返回第三基底，在第三基底的第二面印制第三碳油墨接觸塊，最后，在第三基底的第二面印制第三銀軌道，與第三截錐形接觸塊的基座電接觸。第三接觸塊的第一碳油墨的設(shè)置，和在第三電極第一面通過(guò)第三圓錐體形成的第三瓶頸，一同提供相對(duì)于上述第一方法的強(qiáng)化凹槽和相比第一方法的更高質(zhì)量的電化學(xué)信號(hào)，而且同樣相對(duì)于圓柱形，基座不變，由銀油墨制成的第三接觸塊。這是實(shí)現(xiàn)本公開實(shí)施例的最佳方法。
[0043]根據(jù)參照?qǐng)D4的第四個(gè)實(shí)施例，在由80-120微米聚酯制成的第四基底(13)上，第四工作電極(14)為直徑2_的第四圓形內(nèi)的一層碳油墨或一層碳，其厚度為10-15微米,印制于第四基底的第一面，第四基底的第一面具有直徑為5mm的第四基本上圓弧的面。第四截錐形孔橫跨第四基底且被第四工作電極(14)覆蓋。此截錐形孔中通過(guò)印制充滿第一銀油墨，從而形成第四截錐形工作接觸塊(15)，其第三尖端通常為直徑10微米的第四圓面，與基底的第二面接觸，基底與第四電極接觸，接觸塊第二基座通常為直徑100-150微米的第四圓面，與第四基底的第二面接觸。最后，利用上述與第四接觸塊電接觸的第二導(dǎo)電銀油墨將第四軌道(16)印制于第四基底的第二面。在這個(gè)方法中，銀離子或銀耗盡效應(yīng)僅通過(guò)瓶頸效應(yīng)獲得，此效應(yīng)通過(guò)第四接觸塊尖端的第四表面獲得，尖端以進(jìn)一步強(qiáng)化方式低于第四接觸塊基座表面，基座低于垂直于第四基底的軌道部分。在第四個(gè)方法中，利用充滿碳粒子的第一油墨，通過(guò)在第四工作電極的第四基底的第一面的第一次印制制造本公開中的裝置，返回第四基底，利用上述第二銀油墨印制是可行的。第四工作接觸塊與第四電極電接觸，第四軌道與第四接觸塊在第二面電接觸。這樣，印制可以在兩次操作中實(shí)現(xiàn)。但是，在這種模式下，第四截錐形接觸塊的尖端可以限制銀粒子在第四工作接觸塊和第四工作電極間無(wú)法有效潛在傳播，如果與圓柱形，基座不變的第四接觸塊相比，形成瓶頸。第四種方法是本公開的降級(jí)方法，但對(duì)此方法，對(duì)于利用根據(jù)本公開的裝置作為工作電極的完整電化學(xué)電池，耗盡效應(yīng)可以有效影響信噪比。
[0044]根據(jù)本申請(qǐng)內(nèi)容可以理解所有實(shí)例，并不偏離本公開內(nèi)容中的信息，有可能:
[0045]-利用其他可用碳銀二元混合物油墨印制的材料替換基底中的聚酯。
[0046]-利用其他適合于碳銀二元混合物油墨的印制技術(shù)替代絲網(wǎng)印制技術(shù)，特別是可以利用包含襯墊或印臺(tái)或油墨注射器或投射器的方法。
[0047]-利用可以影響基底兩面的印制方法，使印制過(guò)程中無(wú)需返回基底。
[0048]-在上述第一油墨制成的接觸塊和上述第二油墨制成的軌道間插入一個(gè)軌道元件或由上述第一油墨制成的具有不同長(zhǎng)度的接觸塊的延伸件，或具備相同功能的元件，引入瓶頸，由上述第二油墨或一種油墨制成的接觸塊具有比軌道低的銀濃度。
[0049]-當(dāng)允許使用本公開內(nèi)容中的裝置作為包括對(duì)電極和參比電極的印制電化學(xué)電池的工作電極，或包括印制電化學(xué)電池，井和電解質(zhì)的全電化學(xué)電池的工作電極時(shí)，可使用由碳銀二元混合物組成的第二銀油墨。
[0050]-根據(jù)第二油墨的銀濃度，選擇孔洞和截錐形接觸塊的傾斜角，當(dāng)上述第二油墨的銀濃度增加時(shí)，接觸塊的表面尖端降低。為達(dá)到此目的，技術(shù)人員可以利用不同的孔鑿制造不同傾角的孔洞，并且利用相同電解質(zhì)和不同大小的孔洞或接觸塊尖端檢查幾個(gè)平行的全電化學(xué)電池的信號(hào)比，以確定適用于電化學(xué)應(yīng)用的接觸塊尖端或截錐形孔洞的大小。當(dāng)銀軌道設(shè)置于基底的第一面時(shí)，從給定大小且裝有給定長(zhǎng)度凹槽的銀軌道開始，技術(shù)人員可以測(cè)試孔洞尖端或截錐形接觸塊的多個(gè)維度，從而當(dāng)基底雙面印制時(shí)，獲得改良的信噪比。
[0051]-改進(jìn)先前的方法，從強(qiáng)加銀濃度的第三油墨獲取作為第一和第二油墨之間的媒介，截錐形接觸塊包含相對(duì)于其基座和銀軌道部分特定的尖端，從而產(chǎn)生對(duì)于所選油墨，可以獲得最優(yōu)質(zhì)量信噪比的銀耗盡凹槽。
[0052]-改變井或工作電極的直徑。
[0053]-為制造孔洞，可利用不同直徑的鉆頭鉆取圓柱形孔，或利用不同類型孔鑿鉆取截錐形孔。
[0054]-制造截錐形部分時(shí)，其母線環(huán)繞回轉(zhuǎn)軸，與直線段不相同。
[0055]-為降低電極銀軌道中銀粒子的線密度，導(dǎo)電體中粒子的線密度為當(dāng)電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體時(shí)，上述垂直于電流線的軌道部分的粒子的體積密度。本公開的總體方法實(shí)際上可以看作一種降低由軌道或接觸塊帶到電極上的銀粒子的線密度的方法，例如，包含銀的導(dǎo)體。實(shí)際上，當(dāng)接觸塊由銀制成時(shí)，凹槽置于接觸塊和電極的表面，表面降低可以減少線密度；當(dāng)接觸塊由碳制成時(shí)，根據(jù)本公開的實(shí)施例，銀的體積密度被抵消，從而降低軌道和電極間的線密度。
[0056]可以理解的是，在所有應(yīng)用中，當(dāng)印制一個(gè)元件然后另一個(gè)時(shí)，兩個(gè)元件在印制結(jié)束后通過(guò)電接觸，印制是為了制造一個(gè)包含電極，接觸塊，也被叫做“渠道”和軌道的電路。
[0057]也可以理解的是，名詞“銀耗盡凹槽”可以理解為一種導(dǎo)體從銀粒子源移除或減少銀粒子傳遞的方法，尤其是軌道或接觸塊類型的導(dǎo)體。
[0058]也可以理解的是，在所有的現(xiàn)有申請(qǐng)中，利用銀碳二元混合物粒子制成的油墨可以是一種包含碳的油墨，一種包含銀的油墨，或者一種包含非零濃度銀和非零濃度碳的油墨。為達(dá)到現(xiàn)有申請(qǐng)的目的，一種由銀碳二元混合物粒子制成的導(dǎo)電油墨可以理解為替代通過(guò)銀和/或碳粒子導(dǎo)電油墨的方法。
[0059]在本公開的所有方法中，包含工作電極的第一電路按上述印制于基底上。包含對(duì)電極的第二電路和包含參比電極的第三電路可以使用導(dǎo)電油墨，利用同樣的印制技術(shù)印制。但是，銀粒子污染對(duì)于通常為銀的參比電極和對(duì)電極的重要性大大降低。從先有技術(shù)中獲得的不包含銀耗盡凹槽的技術(shù)可用于對(duì)電極和參比電極。
[0060]若以上三個(gè)電路印制于同一個(gè)基底上，它們一同形成一個(gè)印制電化學(xué)電池。通過(guò)印制多個(gè)平行電化學(xué)電池，印制技術(shù)容易適用于復(fù)制。如上所述，幾個(gè)電池可以根據(jù)本公開內(nèi)容平行印制于基底上，從而獲得印制電化學(xué)電池矩陣。然后，基底可以粘合于開口井穿透的平板上，這些開口井即橫跨上述板的孔洞，這樣每一個(gè)印制電化學(xué)電池包括每一個(gè)開口井的底端，與每個(gè)井的一面靠近。這些井然后可以保持開口高于底端排列，充滿電解質(zhì)，用作一個(gè)結(jié)合多路復(fù)用方法的全電化學(xué)電池，從而使連續(xù)操作電池成為可能。
[0061]這樣，本公開的實(shí)施例有可能在電化學(xué)領(lǐng)域具備工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.裝置包含基底(I)、電極(2)、軌道(4)和凹槽(3)，其中基底在第一面和第二面之間延伸超出第一厚度；其中電極印制在第一面上；其中軌道印制在第二面上；其中基底是電絕緣的；其中電極基本上通過(guò)碳顆粒導(dǎo)電；其中軌道是導(dǎo)電的并含有銀顆粒；其中凹槽是導(dǎo)電的并且是由包含碳和銀的二元混合物的油墨制成的，其中碳和銀的比例滿足二元混合物中銀的量與碳和銀總量的比值位于O至I這個(gè)區(qū)間；其中凹槽在基底以內(nèi)從第一面延伸至第二面；其中凹槽與電極在第一面上的第一接合點(diǎn)高度處電接觸；其中凹槽與軌道在第二面上的第二接合點(diǎn)高度處有電接觸；其中在與流經(jīng)第一接合點(diǎn)的電流線垂直的方向上，凹槽內(nèi)第一接合點(diǎn)高度處的銀顆粒線密度低于在與流經(jīng)第二接合點(diǎn)的電流線垂直的方向上，軌道內(nèi)第二接合點(diǎn)高度處的銀顆粒線密度。
2.權(quán)利要求1所述的裝置，其中凹槽基本上通過(guò)碳顆粒導(dǎo)電。
3.權(quán)利要求1所述的裝置，其中凹槽的銀顆粒濃度大體上等于軌道的銀顆粒濃度；平行于第一面、位于第一接合點(diǎn)高度處的凹槽截面，其面積小于與第二面平行、位于第二接合點(diǎn)高度處的凹槽截面面積。
4.權(quán)利要求2所述的裝置，其中圍繞垂直于第一面的圓柱體軸，凹槽在基底內(nèi)按照旋轉(zhuǎn)圓柱體的方式延伸。
5.權(quán)利要求2所述的裝置，其中圍繞垂直于第一面的第一軸，凹槽在基底內(nèi)按照第一截錐(11)的方式延伸，第一截錐在平行于第一面方向上的截面從第二面向第一面逐漸減小。
6.權(quán)利要求2所述的裝置，其中圍繞垂直于第一面的第二軸，凹槽在基底內(nèi)按照第二截錐(7)的方式延伸，第二截錐在平行于第一面方向上的截面從第一面向第二面逐漸減小。
7.權(quán)利要求3所述的裝置，其中圍繞垂直于第一面的第三軸，凹槽在基底內(nèi)按照第三截錐(15)的方式延伸，第三截錐在平行于第一面方向上的截面在位于第一接合點(diǎn)高度處有一表面，其該表面低于第二接合點(diǎn)的表面。
8.權(quán)利要求1至7所述的裝置，其中凹槽包含了印制在所述第二面上直至第二接合點(diǎn)的部分。
9.一種制造權(quán)利要求1所述的裝置的方法，包括了在所述基底上鉆孔從所述第一面穿至所述第二面的步驟、以所述油墨填充孔形成所述凹槽、在第一面上印制所述電極并與凹槽有電接觸、在第二面上印制所述軌道并與凹槽有電接觸。
10.利用權(quán)利要求1所述的裝置作為電化學(xué)電池的工作電極。
【文檔編號(hào)】G01N27/30GK103842807SQ201280048456
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月4日
【發(fā)明者】M·A·R·加利亞多 申請(qǐng)人:簡(jiǎn)易生命科學(xué)公司