層裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括至少3個(gè)連續(xù)相疊的層的裝置，其中這3個(gè)層具有上電極層（16）、下電極層（14）和布置在上電極層（16）和下電極層（14）之間的電解質(zhì)層（18），其中至少上電極層（16）和下電極層（14）之一以及電解質(zhì)（18）層具有有機(jī)基質(zhì)，并且其中電解質(zhì)層（18）的有機(jī)基質(zhì)具有在≥10-6S/cm范圍中的離子電導(dǎo)率。這種裝置尤其適合于形成鋰離子蓄電池，并且實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單和成本低廉的制造以及與期望應(yīng)用的良好可匹配性。
【專利說(shuō)明】層裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及層裝置，包括兩個(gè)電極層和布置在電極層之間的電解質(zhì)層。本發(fā)明尤其涉及包括該層裝置的鋰離子蓄電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池或鋰離子蓄電池目前是廣泛傳播的。尤其是在諸如移動(dòng)電話或移動(dòng)計(jì)算機(jī)的便攜式設(shè)備中，優(yōu)選采用鋰離子電池或鋰離子蓄電池。它們的優(yōu)點(diǎn)尤其在于它們的高功率密度和高容量密度。已經(jīng)嘗試借助半導(dǎo)體方法以薄層技術(shù)來(lái)制造鋰離子蓄電池。但是在此功率值由于薄的二維層中活性材料的數(shù)量小而大多有限。但是在節(jié)省能量的設(shè)備中已經(jīng)使用了這種薄層蓄電池。
[0003]此外，已經(jīng)在理論上借助所謂的三維電池展現(xiàn)了即使對(duì)于不位于功率譜的下端的應(yīng)用來(lái)說(shuō)也感興趣的一個(gè)觀點(diǎn)。在這種電池或蓄電池中，通過(guò)結(jié)構(gòu)化的襯底使用于薄層電池的有效面積折疊，并由此在襯底基面相同的情況下存儲(chǔ)多倍的容量并且還更快地吸收和輸出所存儲(chǔ)的電荷。因此也提供了更高的功率。
[0004]由DE 199 64 159 Al還已知用于制造具有電化學(xué)特性的材料的方法。這種材料由漿膏狀的物質(zhì)構(gòu)造而成，這些物質(zhì)例如適合于制造一次電池或者蓄電池。例如在蓄電池的情況下，該蓄電池可以具有三個(gè)連續(xù)相疊的層，在這些層中外面的層可以用作電極，而中間的層可以構(gòu)成電解質(zhì)層。這些層除了功能物質(zhì)之外分別還包括有機(jī)基質(zhì)和必要時(shí)的其它添加物。電極層除了離子存儲(chǔ)物質(zhì)之外例如還包含尤其是用于改善有機(jī)基質(zhì)的機(jī)械特性、尤其是涉及對(duì)有機(jī)基質(zhì)的支撐或?qū)τ袡C(jī)基質(zhì)的處理的固體。電解質(zhì)層在此具有籠子，在這些籠子中布置用作真正的電解質(zhì)的液體。例如該電解質(zhì)可以包括含水系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主題是包括至少3個(gè)連續(xù)相疊的層的裝置，其中這3個(gè)層具有上電極層、下電極層和布置在上電極層和下電極層之間的電解質(zhì)層，其中至少上電極層和下電極層之一以及電解質(zhì)層具有有機(jī)基質(zhì)，并且其中電解質(zhì)層的有機(jī)基質(zhì)具有在≥ 10 -6S/cm范圍中的離子電導(dǎo)率。
[0006]由此本發(fā)明的裝置包括至少三個(gè)層，這些層是連續(xù)相疊的并且由此直接相鄰。優(yōu)選的，所述至少三個(gè)層平行布置并且直接相互緊鄰。在此，所述至少三個(gè)層中的兩個(gè)具有電極的特性，也就是尤其是具有良好的離子存儲(chǔ)能力以及良好的電導(dǎo)率。因此下面將這些層稱為電極層。在電極層之間布置具有電解質(zhì)功能的層。該層因此尤其是具有在≥10-6S/Cm范圍中的良好的離子電導(dǎo)率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，在此所述至少三個(gè)層中的至少兩個(gè)相鄰的層包括有機(jī)基質(zhì)。有機(jī)基質(zhì)在本發(fā)明的范疇中在此尤其是意味著有機(jī)的、尤其是聚合的材料，該材料或者作為單獨(dú)的成份形成相應(yīng)的層，或者具有優(yōu)選可以在基質(zhì)中精細(xì)分布的其它輔助物質(zhì)或附加成份。此外，根據(jù)本發(fā)明有機(jī)基質(zhì)包括基于有機(jī)或聚合材料但是具有按照化學(xué)或物理化合形式的其它物質(zhì)的材料。特別優(yōu)選的是，有機(jī)基質(zhì)的有機(jī)份額位于> 30%的范圍中。
[0008]有機(jī)材料或有機(jī)基質(zhì)在此尤其是包括碳化合物、例如碳?xì)浠衔镒鳛樵煨蛦卧?br> [0009]通過(guò)設(shè)置至少兩個(gè)有機(jī)層可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)特別簡(jiǎn)單的制造方法。有機(jī)層可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式彼此固定或與其它例如無(wú)機(jī)的層一起固定。例如，可以通過(guò)常規(guī)的印刷過(guò)程施加有機(jī)層。結(jié)構(gòu)化通過(guò)采用絲網(wǎng)或者模子或激光而簡(jiǎn)單和精確地實(shí)現(xiàn)。此外可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式如期望的那樣并且通過(guò)精確定義的方式設(shè)定有機(jī)層的特性。例如，可以將厚度和幾何形狀特別簡(jiǎn)單和精確地與期望的應(yīng)用匹配。此外，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式將輔助物質(zhì)嵌入有機(jī)基質(zhì)中，以由此匹配相應(yīng)層的機(jī)械特性以及電子特性，從而關(guān)于期望的應(yīng)用領(lǐng)域改善所述裝置的特性。
[0010]根據(jù)本發(fā)明在此規(guī)定，電解質(zhì)層的離子電導(dǎo)率或電解質(zhì)層的有機(jī)基質(zhì)的離子電導(dǎo)率位于> 10_6S/cm的范圍內(nèi)。通過(guò)這種方式，有機(jī)基質(zhì)已經(jīng)具有足夠的離子電導(dǎo)率來(lái)例如適用于作為在電池或蓄電池(例如鋰離子蓄電池)中的電解質(zhì)層使用。由此有機(jī)基質(zhì)或電解質(zhì)層可以用作兩個(gè)電極層之間的電解質(zhì)層而無(wú)需例如結(jié)構(gòu)上的措施或制造步驟的其它措施。從而例如不需要在有機(jī)層的制造中混合電解質(zhì)材料以實(shí)現(xiàn)合適的特性。尤其是不需要在有機(jī)材料的基質(zhì)中構(gòu)造出籠子并且在其它工作步驟中例如用液態(tài)電解質(zhì)填充這些籠子。由此既可以節(jié)省用于制造電解質(zhì)層的工作步驟又可以節(jié)省用于制造電解質(zhì)層的材料，這減小了有機(jī)層的制造成本并由此減小了本發(fā)明裝置的制造成本。
[0011]此外可以通過(guò)放棄常規(guī)的電解質(zhì)、如尤其是液態(tài)電解質(zhì)來(lái)完全防止本發(fā)明裝置的泄漏。這尤其是在將本發(fā)明的裝置用作薄層電池或者薄層蓄電池的情況下是有利的，因?yàn)榕渲糜羞@種儲(chǔ)能器的部件和電子設(shè)備由于電解質(zhì)的泄漏而遭到損壞。此外，大量電解質(zhì)對(duì)環(huán)境不是毫無(wú)問(wèn)題的。因此根據(jù)本發(fā)明，使得例如在損壞之后對(duì)本發(fā)明裝置的清除或再利用變得容易。
[0012]有機(jī)電極層由于固有的離子電導(dǎo)率而是一種實(shí)現(xiàn)離子至嵌入的存儲(chǔ)材料的分布而無(wú)需高形貌結(jié)構(gòu)的表面作為與相鄰層的交界區(qū)的基質(zhì)。
[0013]在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的范疇中，下電極層和上電極層包括有機(jī)基質(zhì)。因此在該實(shí)施方式中，可以完全放棄例如針對(duì)鋰離子蓄電池已知的常規(guī)的電極材料和電解質(zhì)材料。更確切地說(shuō)，所有的層都具有有機(jī)基質(zhì)。由此本發(fā)明的裝置可以特別簡(jiǎn)單和成本低廉地制造并且還可以在很多應(yīng)用領(lǐng)域中采用。
[0014]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式的范疇中，下電極層或者上電極層包括陰極存儲(chǔ)材料，該陰極存儲(chǔ)材料從氧化材料的組中選擇，尤其是從二氧化鋰鈷(LiCoO2X磷酸鋰鐵(LiFeP04)、氧化鋰錳尖晶石(LiMn2O4)或包括鎳的混合氧化物中選擇，和/或下電極層或者上電極層包括陽(yáng)極存儲(chǔ)材料，該陽(yáng)極存儲(chǔ)材料從由硅(Si)、鍺(Ge)、鋰(Li)、含碳材料或金屬合金構(gòu)成的組中選擇。因此在該實(shí)施方式中對(duì)于只有一個(gè)電極層具有有機(jī)基質(zhì)的情況，該電極層包括陽(yáng)極存儲(chǔ)材料，而其它電極層由常規(guī)的陰極材料形成或具有該常規(guī)的陰極材料，所述陰極材料例如由鋰離子蓄電池的制造已知。對(duì)應(yīng)地對(duì)于只有一個(gè)電極層具有有機(jī)基質(zhì)的情況，該電極層可以具有陰極存儲(chǔ)材料，而其它電極層由常規(guī)的陽(yáng)極材料形成或具有該常規(guī)的陽(yáng)極材料，所述陽(yáng)極材料例如由鋰離子蓄電池的制造已知。對(duì)于兩個(gè)電極層都具有有機(jī)基質(zhì)的情況，電極層之一具有陰極存儲(chǔ)材料，而另一個(gè)電極層具有陽(yáng)極存儲(chǔ)材料。
[0015]陰極層在此尤其是具有相對(duì)于鋰高的化學(xué)勢(shì)并且能以合適的方式例如在對(duì)鋰蓄電池放電時(shí)存儲(chǔ)鋰。在作為陽(yáng)極的構(gòu)型中，電極層尤其是具有相對(duì)于陰極盡可能低的化學(xué)勢(shì)并且尤其是實(shí)現(xiàn)在對(duì)鋰離子蓄電池充電時(shí)的鋰存儲(chǔ)。
[0016]在另一優(yōu)選實(shí)施方式的范疇中,有機(jī)基質(zhì)包括一種從由殼聚糖、聚氧化乙烯、有機(jī)尚聚物或具有功能SO3X基的有機(jī)基質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的材料。在此，X例如可以表不單值離子，例如堿金屬離子，如鋰離子、鈉離子或鉀離子，以及銨離子。這種材料可以成本低廉地制造，這也成本低廉地構(gòu)成本發(fā)明的整個(gè)裝置。此外這種有機(jī)材料能被很好地處理，由此本發(fā)明的裝置尤其是適合于薄層電池或薄層蓄電池。此外，所提到的有機(jī)材料具有離子電導(dǎo)率，以便以合適的方式用作電解質(zhì)層，其中可以放棄其它電解質(zhì)材料、例如電解質(zhì)液的加入。由此可以特別簡(jiǎn)單和成本低廉地制造本發(fā)明的裝置。
[0017]在本發(fā)明另一優(yōu)選構(gòu)型的范疇中，在有機(jī)基質(zhì)中布置至少一種輔助物質(zhì)。該至少一種輔助物質(zhì)在此可以適于尤其是改善對(duì)應(yīng)層的電子特性，或者引起機(jī)械特性的改善。此夕卜，通過(guò)輔助物質(zhì)例如可以改善離子電導(dǎo)率，尤其是對(duì)于有機(jī)基質(zhì)布置在電解質(zhì)層中或至少部分地形成電解質(zhì)層的情況。對(duì)于有機(jī)基質(zhì)布置在電極層中或形成電極層的情況，可以通過(guò)輔助物質(zhì)尤其是改善電子電導(dǎo)率或離子存儲(chǔ)容量。但是此外，通過(guò)輔助物質(zhì)還可以改善機(jī)械特性。在這種情況下例如可以加強(qiáng)有機(jī)基質(zhì)的穩(wěn)定性，由此本發(fā)明的裝置不必布置在襯底上。合適的例子包括例如Si02、Si3N4、Al203、AlN、Mg0或還有例如玻璃纖維的纖維。
[0018]在此特別優(yōu)選的還有，輔助物質(zhì)包括碳納米管，或者輔助物質(zhì)包括從陰極存儲(chǔ)材料的上述組中選擇的材料，或者輔助物質(zhì)包括從上述陽(yáng)極存儲(chǔ)材料的組中選擇的材料。
[0019]在選擇對(duì)應(yīng)的輔助物質(zhì)時(shí)，在此尤其是考慮對(duì)應(yīng)層的使用目的。如果輔助物質(zhì)例如應(yīng)當(dāng)布置在電極層的有機(jī)基質(zhì)中，則尤其是碳納米管是有利的，因?yàn)樘技{米管可以提高電導(dǎo)率。在該功能中可以在兩個(gè)電極層中布置碳納米管，而與電極層是陰極還是陽(yáng)極無(wú)關(guān)。碳納米管在陽(yáng)極層中還有助于提高離子存儲(chǔ)容量。對(duì)于陽(yáng)極的情況，來(lái)自陽(yáng)極存儲(chǔ)材料的上述組的材料也是有利的，而在陰極的情況下來(lái)自陰極存儲(chǔ)材料的上述組的材料是優(yōu)選的。通過(guò)上述輔助物質(zhì)，尤其是優(yōu)化了相對(duì)于鋰的化學(xué)勢(shì)或改善了離子存儲(chǔ)容量。依據(jù)期望的應(yīng)用，還可以設(shè)置輔助物質(zhì)的合適組合。
[0020]在此特別優(yōu)選的還有，至少一種輔助物質(zhì)處于多達(dá)30重量百分比的量。由此已經(jīng)可以達(dá)到期望的效果，但是不會(huì)顯著負(fù)面影響有機(jī)基質(zhì)的可處理性并且也不會(huì)顯著負(fù)面影響對(duì)應(yīng)層的制造。
[0021]在本發(fā)明裝置的另一有利構(gòu)型的范疇中，該裝置包括襯底。該襯底尤其是對(duì)于各個(gè)層具有低穩(wěn)定性的情況可以給該裝置帶來(lái)改善的穩(wěn)定性。這例如可能在通過(guò)構(gòu)造非常薄的層的情況下是如此。
[0022]在本發(fā)明裝置的另一有利構(gòu)型的范疇中，在下電極層和/或上電極層的背對(duì)電解質(zhì)層的側(cè)上布置集流層。集流層用于改善對(duì)應(yīng)電極層的電導(dǎo)率并且還提供電極層的可合適構(gòu)造的接觸。例如，集流層可以由金、鉬、鋁、合金或其它具有良好電導(dǎo)率的材料構(gòu)造。
[0023]本發(fā)明還涉及包括本發(fā)明的裝置的儲(chǔ)能器，如尤其是鋰離子蓄電池。尤其是對(duì)于鋰離子蓄電池的構(gòu)造本發(fā)明的裝置是合適的。在此，本發(fā)明的鋰離子蓄電池特別簡(jiǎn)單地制造并且其特性能與期望的使用目的良好匹配。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0024]本發(fā)明主題的其它優(yōu)點(diǎn)和有利構(gòu)型通過(guò)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】并且在下面的描述中加以闡述。在此要注意，附圖僅具有描述性特性并且不意欲以任何形式限制本發(fā)明。
[0025]圖1從側(cè)面示出本方法裝置的實(shí)施方式的示意性剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在圖1中示出本發(fā)明裝置10的實(shí)施方式。該裝置10例如可以是鋰離子蓄電池的一部分。
[0027]本發(fā)明的裝置10可以包括襯底12作為載體。襯底12可以用于如下面所述地給層帶來(lái)更大的穩(wěn)定性。但是襯底12僅是可選的并且不一定存在。例如，在層的穩(wěn)定性足夠的情況下可以放棄襯底12。襯底12例如由半導(dǎo)體材料或MEMS材料構(gòu)造，例如由硅構(gòu)造。此外襯底12可以由聚合物或金屬構(gòu)造。在此有利的是，襯底12的表面構(gòu)造為電絕緣的。為此，當(dāng)襯底12的材料本身并非電絕緣時(shí)，可以在襯底12上布置絕緣層。該絕緣層例如可以是介電鈍化層。
[0028]本發(fā)明的裝置10還包括至少三個(gè)例如連續(xù)相疊地布置在襯底12上的層。這三個(gè)層在此具有下電極層14、上電極層16和布置在上電極層16與下電極層14之間的電解質(zhì)層18。在此，電解質(zhì)層18至少部分地，優(yōu)選完全覆蓋下電極層14，并由此將兩個(gè)電極層14，16彼此分開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明，至少上電極層14和下電極層16之一以及電解質(zhì)層18具有有機(jī)基質(zhì)。
[0029]關(guān)于電解質(zhì)層18，該電解質(zhì)層根據(jù)本發(fā)明為了能夠具有合適的電解質(zhì)特性而包括具有在> 10_6S/cm范圍內(nèi)的離子電導(dǎo)率的有機(jī)基質(zhì)。由此通過(guò)電解質(zhì)層18保證對(duì)大量應(yīng)用都足以的離子傳輸。有機(jī)基質(zhì)例如可以包括從由殼聚糖和聚氧化乙烯(PEO)(尤其是在更短分子鏈的情況下也稱為聚乙二醇(PEG))構(gòu)成的組中選擇的材料。這種聚合物具有在本發(fā)明范圍中的離子電導(dǎo)率并且因此在沒(méi)有其它添加物的情況下就已經(jīng)適合作為電解質(zhì)。盡管如此，也可以向電解質(zhì)層18中的有機(jī)基質(zhì)混合其它輔助物質(zhì)，以例如改善或優(yōu)化離子電導(dǎo)率并且與期望的應(yīng)用情況匹配。作為提高離子電導(dǎo)率的輔助物質(zhì)的例子，在此舉出電解質(zhì)鹽，例如鋰鹽，如六氟磷酸鋰(LiPF6)或亞硫酸鋰(LiS03)。優(yōu)選的，輔助物質(zhì)精細(xì)地分布在有機(jī)基質(zhì)中。
[0030]除了電解質(zhì)層18之外，至少上電極層16或下電極層14還包括有機(jī)基質(zhì)。在一種實(shí)施方式中，上電極層16以及下電極層14都可以包括有機(jī)基質(zhì)。相應(yīng)電極層14，16的有機(jī)基質(zhì)又可以包括基本上具有殼聚糖和聚氧化乙烯的基質(zhì)。為了產(chǎn)生合適的特性作為電極層，應(yīng)當(dāng)在有機(jī)基質(zhì)中優(yōu)選精細(xì)分布地存在輔助物質(zhì)。為此可以例如使用碳納米管或硅，所述碳納米管或硅尤其是改善了電導(dǎo)率并且提高與容量相關(guān)的離子、典型的是鋰離子的離子存儲(chǔ)容量。尤其是在使用碳納米管的情況下，碳納米管可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的預(yù)處理與期望的應(yīng)用匹配。由此碳納米管的空位被氧化并且由此實(shí)現(xiàn)鋰離子至碳納米管的核的更簡(jiǎn)單的通路。由此可以提高電導(dǎo)率和離子存儲(chǔ)容量。另一有利的預(yù)處理是碳納米管例如在鋰月桂烷硫酸酯(LLS)中的彌散，以便用鋰離子構(gòu)成的外殼包圍碳納米管。
[0031 ] 這種材料的制造例如通過(guò)將碳納米管與有機(jī)材料的熔融物混合來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是這取決于對(duì)應(yīng)聚合物的熔融溫度，由此在此不能使用高熔融的聚合物，例如殼聚糖。替換地，在溶劑中使用具有碳納米管的有機(jī)材料的溶液或懸浮液。所述溶劑在此合適地與對(duì)應(yīng)的有機(jī)材料匹配。在此，例如依據(jù)所選擇的有機(jī)材料或聚合物選擇所使用的制造路線。上述制造路線的優(yōu)點(diǎn)尤其是在于制造非常薄的層的可能性以及對(duì)本發(fā)明裝置的簡(jiǎn)單和毫無(wú)問(wèn)題的制造。
[0032]有機(jī)基質(zhì)還可以包括對(duì)應(yīng)的電極材料作為輔助物質(zhì)，該電極材料取決于相應(yīng)電極的極性。如果電極層例如應(yīng)當(dāng)被構(gòu)造為陰極，在此尤其是陰極存儲(chǔ)材料，例如氧化材料、尤其是二氧化鋰鈷(LiCoO2)、磷酸鋰鐵(LiFePO4)、氧化鋰錳尖晶石(LiMn2O4)或包括鎳的混合氧化物是合適的。但是如果電極層應(yīng)當(dāng)被構(gòu)造為陽(yáng)極，則在此尤其是例如硅(Si)、鍺(Ge)、鋰、含碳材料或金屬合金的陽(yáng)極存儲(chǔ)材料是有利的。
[0033]此外，電極層14，16之一可以由非有機(jī)基質(zhì)的材料構(gòu)造而成。相應(yīng)電極層14，16的精確構(gòu)型在此又尤其是取決于該電極層的功能，也就是該電極層應(yīng)當(dāng)作為陰極還是陽(yáng)極來(lái)使用。對(duì)于作為陰極的使用來(lái)說(shuō)，相對(duì)于鋰的高化學(xué)勢(shì)和用于存儲(chǔ)鋰的高電勢(shì)在放電過(guò)程中是有利的，而在作為陽(yáng)極使用的情況下相對(duì)于鋰盡可能低的化學(xué)勢(shì)和良好的鋰存儲(chǔ)在充電過(guò)程中是有利的。
[0034]對(duì)于陰極具有有機(jī)基質(zhì)的情況，陽(yáng)極可以由常規(guī)的、對(duì)于鋰離子蓄電池的制造已知的材料構(gòu)造。例如，陽(yáng)極可以在這種情況下包括例如是硅(Si )、鍺(Ge )、碳(例如石墨)或金屬合金以及其它上面提到的陽(yáng)極存儲(chǔ)材料的材料。該材料可以用合適的方法、例如沉積方法直接涂敷在襯底12上或者電解質(zhì)層18上，或者可以使用這種材料與載體物質(zhì)、線路媒介或粘合劑的復(fù)合物。
[0035]同樣地，對(duì)于陽(yáng)極具有有機(jī)基質(zhì)的情況，陰極可以由常規(guī)的、對(duì)于鋰離子蓄電池的制造來(lái)說(shuō)已知的材料構(gòu)造，在這些材料中一些是上面提到的并且稱為陰極存儲(chǔ)材料。作為陰極起作用的電極層在這種情況下例如可以直接沉積在襯底12上或者電解質(zhì)層18上，例如通過(guò)濺射方法，或者可以使用這種材料與載體物質(zhì)、線路媒介或粘合劑的復(fù)合物。
[0036]原則上，上電極層16在此應(yīng)當(dāng)與下電極層14互補(bǔ)，因此應(yīng)當(dāng)存在陰極和陽(yáng)極。此外對(duì)應(yīng)的電極層14，16不應(yīng)當(dāng)與對(duì)應(yīng)互補(bǔ)的電極層14，16直接接觸。
[0037]在下電極層14下方以及在上電極層16上方，也就是分別在背對(duì)電解質(zhì)層的側(cè)上可以布置下集流層20和上集流層22。集流層20，22合適地由導(dǎo)電良好的材料構(gòu)造，例如金屬、合金或者導(dǎo)電良好的聚合物。集流層20，22尤其是用于改善下電極層14或上電極層16的電導(dǎo)率或者從層系統(tǒng)中拉出接觸，也就是在合適的部位、例如在襯底12上完成電接觸。在此應(yīng)當(dāng)避免對(duì)應(yīng)的集流層20，22與分別互補(bǔ)的集流層22，20或與連接到互補(bǔ)集流層22，20的電極層14，16接觸。
[0038]最后，裝置10可以包括鈍化層——例如金屬層、金屬聚合物復(fù)合物或陶瓷層，例如具有對(duì)應(yīng)的絕緣物，以便對(duì)于存在襯底12的情況對(duì)裝置10進(jìn)行包封或覆蓋對(duì)應(yīng)的層。由此可以消除或減小環(huán)境對(duì)功能的削弱。
[0039]在層14，16，18的相應(yīng)邊界過(guò)渡處，可以通過(guò)不同的化學(xué)和機(jī)械特性產(chǎn)生過(guò)渡區(qū)域。為了優(yōu)化或穩(wěn)定本發(fā)明的功能，這些過(guò)渡區(qū)域可以用其它在自有的步驟中施加的中間層來(lái)定義。這些中間層例如可以防止非功能成份、輔助物質(zhì)或離子的擴(kuò)散。
【權(quán)利要求】
1.包括至少3個(gè)連續(xù)相疊的層的裝置，其中這3個(gè)層具有上電極層(16)、下電極層(14)和布置在上電極層(16)和下電極層(14)之間的電解質(zhì)層(18)，其中至少上電極層(16)和下電極層(14)之一以及電解質(zhì)層(18)具有有機(jī)基質(zhì)，并且其中電解質(zhì)層(18)的有機(jī)基質(zhì)具有在> 10_6S/Cm范圍中的離子電導(dǎo)率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述下電極層(14)和所述上電極層(16)包括有機(jī)基質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述下電極層(14)或者所述上電極層(16)包括陰極存儲(chǔ)材料，該陰極存儲(chǔ)材料從氧化材料的組中選擇，尤其是從二氧化鋰鈷、磷酸鋰鐵、氧化鋰錳尖晶石或包括鎳的混合氧化物中選擇，和/或所述下電極層(14)或者所述上電極層(16)包括陽(yáng)極存儲(chǔ)材料，該陽(yáng)極存儲(chǔ)材料從由硅、鍺、鋰、含碳材料或金屬合金構(gòu)成的組中選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的裝置，其特征在于，所述有機(jī)基質(zhì)包括一種從由殼聚糖、聚氧化乙烯、有機(jī)離聚物或具有功能SO3X基的有機(jī)基質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，在所述有機(jī)基質(zhì)中布置至少一種輔助物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，輔助物質(zhì)包括碳納米管、陰極存儲(chǔ)材料和/或陽(yáng)極存儲(chǔ)材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，至少一種輔助物質(zhì)處于多達(dá)30重量百分比的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于，該裝置(10)包括襯底(12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于，在所述下電極層(14)和/或所述上電極層(16)的背對(duì)電解質(zhì)層(18)的側(cè)上布置集流層(20，22)。
10.儲(chǔ)能器，尤其是鋰離子蓄電池，其特征在于，該儲(chǔ)能器包括根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的裝置(10)。
【文檔編號(hào)】H01M10/0525GK103518280SQ201280021398
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】T.皮爾克, M.加雷曼波爾, J.澤格巴特, M.博格納, H.桑德邁爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司