專利名稱：用于薄膜電池及其他器件的薄膜包封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括電池在內(nèi)的固態(tài)薄膜二次和初級(jí)電化學(xué)器件這樣的器件、其組合 物以及沉積、包封和制造方法。
背景技術(shù)：
薄膜電池(TFB)通常需要高性能的氣密性包封，使之在多年的使用壽命內(nèi)，不與 周圍環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)活性物質(zhì)(例如02、H2O, N2, CO2等)接觸。對(duì)包封的質(zhì)量要求與薄 膜電池內(nèi)最敏感部件——陽極[金屬鋰、鋰離子(例如碳或氮化錫)或“無鋰”陽極(=集 電器，在TFB工作過程中，電鍍金屬鋰)]的材料選擇無關(guān)，因?yàn)楫?dāng)有相當(dāng)量的長期積累的 反應(yīng)活性物質(zhì)滲入TFB之后，這些陽極中的任何一個(gè)都有可能停止工作。例如，對(duì)于10年 的預(yù)期保存壽命來說，包封優(yōu)選使水蒸氣的透過率(WVTR)小于10_3g/m2 ·天，而氧氣的透 過率(OTR)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選小于5Xl(T4g/m2 ·天。這些預(yù)計(jì)數(shù)值基于陽極中1. BxlO^g/m2的鋰金 屬或鋰離子完全反應(yīng)，生成LiOH或Li20。此外，這些預(yù)計(jì)數(shù)值代表了實(shí)際速率，除了利用 MOCON法僅沿著垂直通過包封部分的方向測量的典型透過率外，還包括反應(yīng)活性物質(zhì)沿包 封部分-TFB密封區(qū)域滲入(透過率)的情況。然而，當(dāng)前的非薄膜包封部分一般占標(biāo)準(zhǔn)TFB總厚度的將近50%或以上。當(dāng)將TFB 裝入電池堆中時(shí)，對(duì)于要求以指定電池堆厚度供應(yīng)最大能量的應(yīng)用來說，將50%的電池堆 體積浪費(fèi)在不供能的包封部分上是不劃算的。因此，需要最大程度減小包封部分的厚度，同時(shí)不破壞其保護(hù)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及例如用于諸如薄膜電池的器件的高性能薄膜包封，使包封器件能夠制 得比以前薄得多，同時(shí)顯著提高其高溫穩(wěn)定性。所述技術(shù)路徑是基于多層薄膜包封，其組成 亞單元包含例如交替的金屬吸氣件/金屬氮化物擴(kuò)散阻擋亞層，氧氣和濕氣基本上不能穿 透它們。在一個(gè)實(shí)施方式中，包封器件是薄膜電池，其陰極厚度大于約0. 5 μ m但小于約 200 μ m。電解質(zhì)厚度小于例如約5 μ m。陽極厚度可大于例如約0. 1 μ m但小于30 μ m。包 封層也可具有交替的金屬亞層和陶瓷阻擋亞層，它們各自的厚度至少約為500 A。此外，交 替的金屬和陶瓷阻擋亞層可包含例如至少兩個(gè)阻擋亞層和兩個(gè)金屬亞層。最后，至少在一 個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)金屬亞層和每個(gè)陶瓷阻擋亞層加起來的總厚度可小于約5 μ m。在另一個(gè)實(shí)施方式中，包封器件是電池，它采用前文所述電池型薄膜包封和多個(gè) 單電池的堆。五單電池堆的總厚度一般優(yōu)選小于約0. 5mm。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式用于包封電化學(xué)器件的多層薄膜的截面。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式用于包封電化學(xué)器件的多層薄膜的斷面。 薄包封材料可包含例如多個(gè)強(qiáng)金屬吸氣亞層110和與之交替設(shè)置的非晶形或玻璃態(tài)氧化 物或氮化物陶瓷阻擋亞層120。強(qiáng)金屬吸氣亞層110可用于例如防止該器件接觸濕氣和氧 氣。強(qiáng)金屬亞層可包含例如Zr、Y、Ti、Cr、Al或其任意合金。非晶形或玻璃態(tài)陶瓷阻擋亞 層120可以是用于吸氣亞層中的一種或多種金屬的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物或硼化 物，例如 Zr02、ZrN、ZrC, ZrB2, ZrSi、Y203、YN、YC、ΥΒ6、YSi、Ti02、TiN、TiC、TiB2、TiSi、Cr203、 CrN、Cr3C2、CrB2、CrSi、Al203、AlN、Al4C3、AlB2、Al4Si3 或其任意多元素化合物。這些接近以 共價(jià)鍵結(jié)合的材料的非晶形或玻璃態(tài)亞層通常是其組成原子的密堆積結(jié)構(gòu)，使得通過其本 體擴(kuò)散的濕氣或氧氣非常有限或者不能擴(kuò)散。結(jié)果，此多層薄膜可有效阻止例如任何濕氣 或氧氣通過其本體和沿著其界面擴(kuò)散，還可保護(hù)下面對(duì)空氣敏感的金屬陽極。此外，亞層的 總厚度也足以妨礙氧氣和濕氣滲透。在一些可得的材料中，金屬層(片、箔或薄膜)可提供針對(duì)氧氣和濕氣的最有效的 保護(hù)，特別是當(dāng)金屬能夠在對(duì)環(huán)境敏感的器件主體周圍形成氣密性密封時(shí)。具體說來，為了 保護(hù)薄膜器件，最優(yōu)選的是采用金屬薄膜包封，在具有基板的器件上產(chǎn)生罩形結(jié)構(gòu)，沿著緊 靠器件的表面，以緊密密封的形式將包封體附連到基板上。專為TFB設(shè)計(jì)的優(yōu)化包封途徑包括由多個(gè)薄金屬亞層和與之交替設(shè)置的非晶形 或玻璃態(tài)無機(jī)氧化物和/或氮化物和/或碳化物和/或硅化物和/或硼化物亞層形成的多 層結(jié)構(gòu)，這些亞層很少有或沒有顆粒結(jié)構(gòu)。特別地，一些“無顆?！钡铩⑻蓟?、硅化物 和硼化物具有非常致密的材料形貌，可有效阻擋可能已經(jīng)穿過相鄰薄金屬亞層的任何氧氣 和/或濕氣的擴(kuò)散路徑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，金屬可選自熟知的O2和/或H2O吸氣材料，如Zr、 Y、Ti、Cr、Al和/或其合金。阻擋擴(kuò)散的無機(jī)非晶形或玻璃態(tài)亞層可選自如以下的一些材 料，如Zr02、&N、Y203、YN、Cr203、CrN、Al203、AlN和/或其多元化合物的組合物和衍生物，如 TiAlNxOy?？赏ㄟ^例如金屬濺射法，在一個(gè)真空沉積室內(nèi)采用單一濺射陰極，不變換樣品， 交替沉積化合物來沉積這些薄膜包封亞層。這可通過簡單地在Ar與Ar-N2-O2之間來回 切換，濺射相同的金屬(例如TiAl)來實(shí)現(xiàn)。結(jié)果得到3μπι厚的30層結(jié)構(gòu)，包含Ο. μπι TiAl/0. Iym TiAlNx0y/0. Iym TiAl/0. 1 μ mTiAlNx0y/...，在此情況下，O2 和 H2O 難以沿垂直 方向穿透或滲透。為避免由于包封體-基板界面(密封區(qū))處的密封泄露而破壞此高性能 包封效果，要特別注意在密封區(qū)基本上沒有缺陷地沉積這些層。借助于恰當(dāng)制備的基板表 面和基本上沒有缺陷的薄膜層沉積，可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。這種類型的多層薄膜包封實(shí)施方式不僅優(yōu)選具有約3 μ m的厚度(將TFB的厚度 從約150 μ m減小到約80 μ m)，而且也可像其他任何電池組件層如3 μ HiLiCoO2陰極那樣具 有相當(dāng)?shù)娜犴g性。通過改變物理氣相沉積(PVD)參數(shù)和/或改變材料的選擇，如選用&N/&/Zr2N/&/ZrxN/&…而不用TiAl/TiAlNxOy/TiAl/…，可以精調(diào)多層薄膜包封體的柔 韌性。金屬鋰陽極對(duì)例如&和/或ZrN是化學(xué)穩(wěn)定的。但是，金屬鋰陽極較軟，而且如 同目前多數(shù)陽極材料那樣，在TFB工作期間容易發(fā)生顯著膨脹和收縮。對(duì)于多層薄膜包封來說，諸如此類的機(jī)械特征可能是個(gè)問題，有可能因鋰陽極/ 包封體界面處的應(yīng)力不平衡而產(chǎn)生裂紋。包封體一旦破裂，下面的鋰陽極就會(huì)暴露于空氣， 從而帶來化學(xué)破壞。為抑制這種應(yīng)力不平衡，可在金屬鋰陽極與多層薄膜包封體之間加入應(yīng)力調(diào)節(jié) 層，如鋰磷氧氮(LiPON) (Lipon)薄膜層。研究證明，LiPON薄膜層對(duì)TiAl、TiAlNxOy、Zr、&N 等，以及對(duì)鋰合金、鋰固溶體和金屬鋰，都具有化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。位于金屬鋰陽極 下面的LiPON電解質(zhì)層與上面的LiPON應(yīng)力調(diào)節(jié)層可限定插入的金屬鋰陽極，不僅為其提 供機(jī)械保護(hù)，而且提供化學(xué)保護(hù)，因?yàn)長iPON與金屬鋰相容。在金屬鋰陽極被限定在LiPON 層之間的這種構(gòu)造中，陽極可固定在其位置，即便加熱到高于其isrc的熔點(diǎn)，也是電化學(xué) 完好的。一些實(shí)施方式采用這種構(gòu)造，這樣的工程設(shè)計(jì)使得IFB可用于回流焊接或倒裝工 藝。在這種設(shè)計(jì)的幫助下，多層薄膜包封不僅使TFB的厚度大為減小，而且使其具有比工業(yè) 上目前使用的沙林樹脂(surlyn)/金屬箔高得多的溫度穩(wěn)定性(大于150°C，連續(xù))。在其他實(shí)施方式中，鋰的合金或固溶體(例如LixCu、LixZr, LixV, LixW)可用作陽 極，它們的電化學(xué)性質(zhì)非常類似于金屬鋰陽極，但與較軟的鋰陽極相比，它們具有更強(qiáng)的機(jī) 械性質(zhì)，從而可以在不使用LiPON應(yīng)力調(diào)節(jié)層的情況下，直接沉積多層薄膜包封體。所得多 層薄膜包封體仍能使TFB保持高溫穩(wěn)定性(大于150°C，連續(xù))，就像用LiPON應(yīng)力調(diào)節(jié)層 構(gòu)造的一樣。一旦一些實(shí)施方式中的多層薄膜包封體在TFB工作條件下顯示出對(duì)金屬鋰陽極 或鋰合金的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，即可在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，以一定方式將多層薄膜 包封體沉積成圖形，使其有選擇地在一些區(qū)域具有導(dǎo)電性，而在另一些區(qū)域具有絕緣性。這 樣，多層薄膜包封體也可起陽極集電器或負(fù)端的作用，防止TFB通過金屬基板短路，所述金 屬基板可設(shè)計(jì)為金屬箔上制造的IPS’ TFB中的正端。實(shí)施例實(shí)施例1 一些實(shí)施方式使用上述包封方法防止鋰陽極接觸濕氣和空氣。這些實(shí) 施方式包含1英寸2金屬箔基板，其厚度約為50 μ m。在基板的至少一個(gè)表面上設(shè)置0. 5 μ m 厚的導(dǎo)電阻隔層，除使用上述方法以外，還可使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通?？傻玫姆椒ㄖ?一。在導(dǎo)電阻隔層上設(shè)置3. 5μπι厚的LiCoO2E陰極。在陰極層上設(shè)置1.2μπι厚的LiPON 電解質(zhì)層，再在電解質(zhì)上設(shè)置9 μ m厚的Li陽極。然后，在層疊器件上設(shè)置3 μ m厚的薄膜 多層包封體，其包含15個(gè)0. 1 μ m的&亞層，以及與之交替放置的15個(gè)0. 1 μ m的&N亞 層。此具體實(shí)施方式
在85 °C /85% RH條件下可達(dá)500小時(shí)(h)。實(shí)施例2 另一些實(shí)施方式可組合5個(gè)前面討論的包封單電池。此實(shí)施方式一般 具有小于0. 5mm的總厚度，在25°C以1/2C的放電率供應(yīng)2. 5mAh的電，電壓為4. 2-2. 0V。實(shí)施例3 本發(fā)明還有一些實(shí)施方式包含0.5 μ m導(dǎo)電阻隔層、厚約12 PmWLiC0O2 正陰極、1. 2 μ mLiPON電解質(zhì)層、厚約10 μ m的Li陽極和Li陽極頂部的2 μ m厚LiPON調(diào)節(jié) 層。這些實(shí)施方式可在面積為1英寸2的50μπι金屬鉬基板上制造，用3μπι薄膜包封體包封。此實(shí)施方式的總厚度小于80 μ m，在25°C —般能以1/2C的放電率供應(yīng)2mAh的電，電壓 為 4. 2-2. OV0實(shí)施例4 此外，本發(fā)明的另一些實(shí)施方式可包含來自實(shí)施例1的電化學(xué)器件。由 于具有高熔點(diǎn)(>> 1000°C )，所以包封體能夠在更長的時(shí)間內(nèi)經(jīng)受最高265°C的 溫度——無鉛回流焊接過程中遇到的最高溫度。盡管金屬鋰陽極的熔體在這些條件下不與 Zr或ZrN反應(yīng)，但該電化學(xué)器件仍能達(dá)到這樣的化學(xué)和物理穩(wěn)定性，。實(shí)施例5 本發(fā)明的又一些實(shí)施方式包含選擇性導(dǎo)電包封體，借助于通過例如光 罩(shadow-masking)完成的薄膜沉積成圖，使包封體的一些區(qū)域具有導(dǎo)電性，而其他一些 區(qū)域具有絕緣性。導(dǎo)電區(qū)域包含金屬亞層和/或?qū)щ娞沾蓙唽?，而絕緣區(qū)域包含陶瓷非導(dǎo) 電亞層，例如&02。選擇性導(dǎo)電包封體使其可用作電化學(xué)器件的電終端。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于本文所述的特定方法、化合物、材料、制造技術(shù)、用法和應(yīng) 用，因?yàn)樗鼈兛梢宰兓?。還應(yīng)理解，本文所用方法僅出于描述特定實(shí)施方式的目的，不是為 了限制本發(fā)明的范圍。必須指出，本說明書和所述權(quán)利要求書中所用的單數(shù)形式“一個(gè)’x‘一 種”和“該”包括其復(fù)數(shù)形式，除非文中另有明確規(guī)定。因此，例如，當(dāng)提及“一個(gè)元件”時(shí)， 它是指一個(gè)或多個(gè)元件，包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的等效元件。類似地，作為另一個(gè)例子， 當(dāng)提及“一個(gè)步驟”或“一個(gè)方法”時(shí)，它們是指一個(gè)或多個(gè)步驟或方法，可包括分步驟和從 屬方法。所用的所有連詞均取其可能有的最廣泛的含義。因此，“或”字應(yīng)理解為具有邏輯 “或”的定義，而不是邏輯“異或”，除非文中明確需要取另外的含義。本文所述結(jié)構(gòu)應(yīng)理解 為還指這種結(jié)構(gòu)的功能等效結(jié)構(gòu)。可解釋為表達(dá)近似情形的語言應(yīng)作如是理解，除非文中 另有明確規(guī)定。除非另有界定，本文所用的所有科技術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通 常理解的含義。雖然本文描述了優(yōu)選的方法、技術(shù)、器件和材料，但與其類似或等效的任何 方法、技術(shù)、器件或材料均可用于實(shí)施或測試本發(fā)明。本文所述結(jié)構(gòu)應(yīng)理解為還指這種結(jié)構(gòu) 的功能等效結(jié)構(gòu)。所引用的所有專利和其他出版物均通過參考并入本文，其目的是描述和揭示例如 這些出版物所描述而又能用于本發(fā)明的方法。提供這些出版物僅僅是因?yàn)樗鼈兪窃诒旧暾?qǐng) 的提交日之前披露的。就此方面而言，不應(yīng)理解為引用它們是承認(rèn)本發(fā)明人無權(quán)通過在先 發(fā)明或其他任何理由享有先于這些出版物的日期。上述實(shí)施方式僅僅是示例性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難認(rèn)識(shí)到本文所具體描述的 實(shí)施方式的各種變化形式，這些變化形式包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。所以，本發(fā)明僅受以下權(quán) 利要求限定。因此，本發(fā)明意在涵蓋本發(fā)明的改進(jìn)形式，只要它們落在所附權(quán)利要求及其等 同內(nèi)容的范圍之內(nèi)。此外，有關(guān)本發(fā)明的電化學(xué)器件的形成或性能的具體解釋或理論僅用 于解釋，不應(yīng)視為限制本說明書或權(quán)利要求的范圍。
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權(quán)利要求
一種電化學(xué)器件，其包含環(huán)境敏感層；以及沉積在所述敏感層上的包封薄層，其包含多個(gè)交替的金屬亞層和陶瓷亞層。
2.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述金屬亞層包含選自下組的至少 一種元素鈧、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硼、鋁、碳、硅、 鍺、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋰、鈉、鉀、銣和銫。
3.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陶瓷亞層包含選自下組的至少 一種元素的氮化物鈧、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硼、鋁、 碳、硅、鍺、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋰、鈉、鉀、銣和銫。
4.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陶瓷亞層包含選自下組的至少 一種元素的氧化物鈧、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硼、鋁、 碳、硅、鍺、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋰、鈉、鉀、銣和銫。
5.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陶瓷亞層包含選自下組的至少 一種元素的碳化物鈧、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硼、鋁、 硅、鍺、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋰、鈉、鉀、銣和銫。
6.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陶瓷亞層包含選自下組的至少 一種元素的硅化物鈧、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硼、鋁、 碳、鍺、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋰、鈉、鉀、銣和銫。
7.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陶瓷亞層包含選自下組的至少 一種元素的硼化物鈧、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋁、碳、 硅、鍺、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋰、鈉、鉀、銣和銫。
8.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述環(huán)境敏感層包含選自下組的至 少一種材料鋰合金、鋰固溶體、金屬鋰、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、鈮、鉬、鈀、銀、 鉿、鉭、鎢、銥、鉬、金、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、硼、鋁、銦、碳、硅、鍺、錫、鉛、磷、砷、銻和鉍。
9.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，它還包含設(shè)置在所述環(huán)境敏感層與 所述包封層之間的應(yīng)力調(diào)節(jié)層。
10.如權(quán)利要求9所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層不與所述環(huán)境敏感 層或所述包封薄層反應(yīng)。
11.如權(quán)利要求9所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層包含Lipon。
12.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述環(huán)境敏感層是柔軟的。
13.如權(quán)利要求12所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述柔軟的環(huán)境敏感層包含至少 一種選自下組的材料鋰合金、鋰固溶體和金屬鋰。
14.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述包封層的至少一個(gè)亞層是利用 從金屬靶濺射的方法沉積的。
15.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述包封層的至少一個(gè)亞層是利用 雙濺射陰極沉積法沉積的。
16.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述環(huán)境敏感材料包括陽極。
17.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述器件在高達(dá)265°C的回流焊接 條件下保持熱穩(wěn)定性。
18.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述包封層是選擇性導(dǎo)電的。
19.如權(quán)利要求18所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述選擇性導(dǎo)電的包封薄層起所 述器件的一個(gè)電終端的作用。
20.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述包封層是撓性的。
21.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，它還包含 陰極；沉積在所述陰極上的電解質(zhì)； 沉積在所述電解質(zhì)上的陽極； 沉積在所述陽極與所述包封層之間的應(yīng)力調(diào)節(jié)層。
22.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陰極包含LiCo02。
23.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述電解質(zhì)包含Lipon。
24.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陽極包含選自下組的至少一 種材料鋰合金、鋰固溶體和金屬鋰。
25.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)材料包括Lipon。
26.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陰極的厚度在約0.5μπι與 200 μ m之間。
27.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述電解質(zhì)的厚度小于約5μ m。
28.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述陽極的厚度在約0.Ιμπι與 30 μ m之間。
29.如權(quán)利要求21所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述交替的金屬層與陶瓷層各自 的厚度至少約為500 Ao
30.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)器件，其特征在于，所述交替的金屬層與阻擋層分別包 含至少兩個(gè)金屬亞層和至少兩個(gè)陶瓷亞層。
31.如權(quán)利要求30所述的電化學(xué)器件，其特征在于，每個(gè)金屬層和每個(gè)陶瓷層的總厚 度小于約5 μ m。
32.—種電化學(xué)器件，其包含 陰極；沉積在所述陰極上的電解質(zhì)； 沉積在所述電解質(zhì)上的柔軟的環(huán)境敏感陽極； 沉積在所述陽極上的應(yīng)力調(diào)節(jié)層沉積在所述調(diào)節(jié)層上的包封層，其包含多個(gè)交替的金屬亞層和陶瓷亞層。
33.一種電化學(xué)器件，其包含 LiCoO2 層；沉積在所述LiCoO2層上的第一 Lipon層； 沉積在所述第一 Lipon層上的鋰層； 沉積在所述鋰層上的第二 Lipon層；以及沉積在所述第二 Lipon層上的包封層，其包含多個(gè)交替的金屬亞層和陶瓷亞層。
34.一種電化學(xué)器件，其包含厚度大于約0. 5 μ m但小于約200 μ m的陰極；厚度小于約5μπι的電解質(zhì)；厚度大于約0. 1 μ m但小于約30 μ m的陽極；調(diào)節(jié)層；以及多個(gè)交替的金屬亞層和陶瓷亞層，其中，每個(gè)亞層的厚度小于約5 μ m。
35.一種制造電化學(xué)器件的方法，其包括 沉積環(huán)境敏感層；以及沉積多個(gè)交替的金屬亞層和陶瓷亞層。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述環(huán)境敏感層包含至少一種選自下組 的材料鋰合金、鋰固溶體和金屬鋰。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，它還包括在所述敏感層上設(shè)置應(yīng)力調(diào)節(jié)層。
38.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述環(huán)境敏感層是柔軟的。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述柔軟的環(huán)境敏感層包含至少一種選 自下組的材料鋰合金、鋰固溶體和金屬鋰。
全文摘要
本發(fā)明要求并披露了一種電化學(xué)器件及其制造方法，所述器件包含環(huán)境敏感材料如鋰陽極；以及多個(gè)交替的薄金屬和陶瓷阻擋亞層。所述多個(gè)金屬和陶瓷阻擋亞層將環(huán)境敏感材料包封。所述器件可包含調(diào)節(jié)層，例如位于環(huán)境敏感材料與包封層之間的LiPON層。
文檔編號(hào)H01M10/36GK101911367SQ200980102137
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者B·J·紐德克爾, S·W·斯奈德 申請(qǐng)人:無窮動(dòng)力解決方案股份有限公司