特表2023-508067改良されたシール手段を含む電池式電気化学装置及びその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-28
(54)【発明の名称】改良されたシール手段を含む電池式電気化学装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20230220BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20230220BHJP
H01M 50/548 20210101ALI20230220BHJP
H01M 50/117 20210101ALI20230220BHJP
H01M 50/121 20210101ALI20230220BHJP
H01M 50/562 20210101ALI20230220BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01M50/103
H01M50/548
H01M50/117
H01M50/121
H01M50/562
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022538933
(86)(22)【出願日】2020-12-23
(85)【翻訳文提出日】2022-08-22
(86)【国際出願番号】 IB2020062375
(87)【国際公開番号】W WO2021130688
(87)【国際公開日】2021-07-01
(31)【優先権主張番号】1915566
(32)【優先日】2019-12-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514110783
【氏名又は名称】アイ テン
(74)【代理人】
【識別番号】100121728
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 勝守
(74)【代理人】
【識別番号】100165803
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 修平
(74)【代理人】
【識別番号】100170900
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 渉
(72)【発明者】
【氏名】ギャバン，ファビアン
(72)【発明者】
【氏名】ケイルフルク，イアン
【テーマコード（参考）】
5H011
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA02
5H011CC02
5H011CC05
5H011KK01
5H029AJ14
5H029BJ12
5H029DJ02
5H029DJ05
5H029HJ04
5H029HJ12
5H043AA07
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA04
5H043CA08
5H043CA13
5H043DA08
5H043DA11
5H043LA21D
(57)【要約】
本発明は、少なくとも１つの単位セルによって形成されたいわゆる単位スタック（２）、少なくとも一部が導電性材料で作られ、単位スタックの第１前面（１２）の近くに設けられた電気接続支持体（５）、電気接続支持体（５）の２つの離れた領域（５６、５７）を互いに絶縁可能な電気絶縁手段（５３、５４）、単位スタックの第１側面（２３）が電気接続支持体（５）に電気的に接続可能なアノード接点手段（３０）、単位スタックの第１側面の反対側の第２側面（２４）が電気接続支持体（５）に電気的に接続可能なカソード接点手段（４０）、単位スタックの他の前面（１１）、アノード接点手段、カソード接点手段及び少なくとも部分的に前記電気接続支持体（５）の単位スタックに面している面（５１）を覆うカプセル化システム（７）、電気接続支持体（５）の反対側のカプセル化システムを覆う機械的補強システム（８）を含む、電池式電気化学装置である。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの単位セルによって形成されたいわゆる単位スタック（２）であって、各単位セルが少なくとも１つのアノード集電基板、少なくとも１つのアノード層、電解質材料又は電解質を含浸させたセパレータの少なくとも１つの層、少なくとも１つのカソード層及び少なくとも１つのカソード集電基板を順次含み、６つの面、すなわち、アノード、電解質材料及びカソード層と概ね平行に互いに対向する２つのいわゆる前面（２１、２２）並びに対になって互いに対向する、特に対になって互いに平行な４つのいわゆる側面（２３～２６）を画定する単位スタック（２）と、アノード接点手段（３０）と、
カソード接点手段（４０）と、
前記単位スタックを保護可能な不浸透性シール手段（７）とを含む電池式電気化学装置であって、
少なくとも一部が導電性材料で作られ、前記単位スタックの第１前面（１２）の近くに設けられた電気接続支持体（５）と、
前記電気接続支持体（５）の２つの離れた領域（５６、５７）を互いに絶縁可能な電気絶縁手段（５３、５４）とをさらに含み、
前記アノード接点手段（３０）は、前記単位スタックの第１側面（２３）が前記電気接続支持体（５）に電気的に接続されることを可能にし、
前記カソード接点手段（４０）は、前記単位スタックの前記第１側面の反対側の第２側面（２４）が前記電気接続支持体（５）に電気的に接続されることを可能にすることを特徴とする、電池式電気化学装置。
【請求項2】
前記不浸透性シール手段は、カプセル化システム（７）を含む、請求項１に記載の電池式電気化学装置。
【請求項3】
前記カプセル化システム（７）は、前記単位スタックの他の前面（１１）、前記アノード接点手段、前記カソード接点手段及び少なくとも部分的に前記電気接続支持体（５）の前記単位スタックに面している面（５１）を覆っている、請求項２に記載の電池式電気化学装置。
【請求項4】
前記カプセル化システムは、前記単位スタックの反対側の前面並びに前記アノード及びカソード接点手段によって覆われていない前記単位スタックの側面を覆い、前記カプセル化システムは、任意で、前記電気絶縁手段（５３、５４）の全部又は一部、及び前記単位スタックの前記第１前面から前記支持体を分離する中間空間をさらに占有している、請求項２又は３に記載の電池式電気化学装置。
【請求項5】
前記不浸透性シール手段は、前記アノード接点手段及び／又は前記カソード接点手段を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項6】
前記不浸透性シール手段は、一方では、前記単位スタックの２つの第１側面を覆う接点手段と、他方では、前記単位スタックの他の２つの側面及び前記単位スタックの２つの前面を覆うカプセル化システムとを含む、請求項４又は５に記載の電池式電気化学装置。
【請求項7】
前記電気接続支持体（５）の反対側の前記カプセル化システムを覆う、機械的補強システム（８）をさらに含む、請求項２～６のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項8】
前記電気接続支持体は、単層タイプであり、特に金属グリッド又はシリコン中間層である、請求項１～７のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項9】
前記電気絶縁手段は、単層タイプの前記電気接続支持体に作られた１つ以上の自由空間を含み、前記１つ以上の自由空間は、空にする又は電気絶縁材料で充填することができ、
前記電気接続支持体の離れた接続領域は、前記１つ以上の自由空間の両側に配置されている、請求項８に記載の電池式電気化学装置。
【請求項10】
前記電気接続支持体は、単一の自由空間を含み、その両側に前記離れた接続領域が設けられている、請求項９に記載の電池式電気化学装置。
【請求項11】
前記電気接続支持体は、２つの自由空間を含み、その間に前記電気接続支持体の中央ベースプレートが設けられている、請求項９に記載の電池式電気化学装置。
【請求項12】
前記電気接続支持体は、多層タイプであり、上下に配置された複数の層を含み、特にプリント回路基板タイプである、請求項１～７のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項13】
前記多層支持体の各層は、少なくとも１つの導電性ゾーン及び少なくとも１つの絶縁ゾーンを含み、異なる層の前記導電性ゾーンは、前記アノード及びカソード接点手段をそれぞれ前記支持体の前記積層体と反対側の面に接続可能な電気接続経路を形成し、
前記絶縁ゾーンは前記電気絶縁手段を形成する、請求項１２に記載の電池式電気化学装置。
【請求項14】
前記カプセル化システムは、ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ又はＨＤＰＣＶＤの中から選択される技術によって堆積された、５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の総厚みを有する緻密な無機膜、
５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の総厚みを有する連続した無機膜、又は、
２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の総厚みを有する連続した有機及び無機膜の中から選択される、請求項２～１３のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項15】
前記機械的補強システムは、単純なポリマー又は好ましくはエポキシ若しくはアクリレートポリマーであるポリマーマトリックスを有するポリマーからなり得る樹脂及び粒子、フレーク又はガラス繊維からなり得る鉱物フィラーと、
好ましくは、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３ガラス、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３ガラス、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３ガラス、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５ガラス及びＰｂＯ－ＳｉＯ２ガラスによって形成されるグループから選択される低融点ガラスと、
圧延によって製造されたフィルムとの中から選択される、請求項７～１４のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項16】
前記単位スタックの前面のうちの１つ（２１）を前記電気接続支持体（５）に堅固に接続可能な堅固な接続手段（６）をさらに含む、請求項１～１５のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項17】
前記堅固な接続手段は、非導電性接着剤（６）の層を含む、請求項１６に記載の電池式電気化学装置。
【請求項18】
前記アノード又はカソード電気接点手段は、導電性接着剤を含む、請求項１～１７のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項19】
前記アノード又はカソード電気接点手段は、金属箔を含む、請求項１～１８のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置。
【請求項20】
請求項１～１９のいずれか１項に記載の電池式電気化学装置の製造方法であって、前記電気接続支持体（５）を前記単位スタックの前記第１前面（１２）の近くに配置する工程と、
前記電気接続支持体（５）の前記２つの離れた領域（５６、５７）を互いに絶縁する工程と、
前記単位スタックの前記第１側面（２３）を前記電気接続支持体（５）に電気的に接続する工程と、
前記単位スタックの前記第１側面の反対側の前記第２側面（２４）を前記電気接続支持体（５）に電気的に接続する工程と、
前記不浸透性シール手段をコーティングする工程とを含む、製造方法。
【請求項21】
前記不浸透性シール手段は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置された後にコーティングされている、請求項２０に記載の製造方法。
【請求項22】
前記不浸透性シール手段の少なくとも一部は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置される前にコーティングされている、請求項２０に記載の製造方法。
【請求項23】
前記不浸透性シール手段の少なくとも１つの第１層は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置される前にコーティングされ、前記不浸透性シール手段の少なくとも１つの第２層は、前記電気接続支持体が前記第１前面の近くに配置された後にコーティングされている、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項24】
複数の前記電気接続支持体（５）を形成することを目的ととしたフレーム（１０５）を供給する工程と、前記フレームを複数の単位スタックの前記第１前面の近くに配置する工程であって、前記複数の単位スタックが複数の行及び／又は複数の列に配置されている工程と、
複数の電気化学装置を形成するために、前記複数の単位スタックの縦方向及び／又は横方向に少なくとも１つの切れ目、特に複数の切れ目を入れる工程とをさらに含む、請求項２０～２３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項25】
本体（１００２）と、請求項１～１９のいずれか１項に記載の電気化学装置（１）とを含む電気エネルギー消費装置（１０００）であって、前記電気化学装置は、前記電気エネルギー消費装置に電気エネルギーを供給することができ、
前記電気化学デバイスの前記電気接続支持体（５）は、前記本体に固定されている、電気エネルギー消費装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池式電気化学装置に関するものである。特に、リチウムイオン電池に適用され得る。本発明は、改良された不浸透性シール特性を電池に与える、新規な電池構造に関する。本発明はさらに、これらの電池を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一部の種類の電池、特に一部の種類の薄膜電池は、気相中の酸素や水（Ｈ２Ｏ）によって劣化するため、長寿命化のためにカプセル化が必要なものがある。特に、リチウムイオン電池は、気相中の水分に対して非常に敏感である。市場は１０年以上の製品寿命を求めており、その寿命を保証するためにカプセル化を提供する必要がある。
【0003】
薄膜リチウムイオン電池は、電極層と電解質層の厚さが通常約１μｍ～約１０μｍの多層積層体である。それらは、複数の単位セルの積層体を含み得る。このような固体薄膜リチウムイオン電池は、通常、リチウム金属層を有するアノードを使用する。
【0004】
リチウムイオン電池の活物質は、空気、特に気相中の水に対して非常に敏感である。可動リチウムイオンは微量の水と自発的に反応してＬｉＯＨを形成し、その結果、電池のカレンダー劣化を引き起こす。リチウムイオン伝導性電解質及び挿入材料はすべて、水分に対して非反応性である。例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２は大気や微量の水と接触しても劣化しない。これに対し、Ｌｉ４＋ｘＴｉ５Ｏ１２（ｘ＞０）の形でリチウムを充填した途端、挿入されたリチウムの余剰分（ｘ）は大気に敏感で、微量の水と自発的に反応してＬｉＯＨを形成してしまう。そのため、反応したリチウムは電気を蓄えることができなくなり、電池の容量が低下してしまう。
【0005】
リチウムイオン電池の活物質が空気や水に曝されるのを防ぎ、このような経年劣化を防ぐには、カプセル化システムで保護する必要がある。薄膜電池用の数多くのカプセル化システムが文献に記載されている。
【0006】
米国特許出願公開第２００２／００７１９８９号明細書には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）及び非晶質炭素から選択された誘電材料の第１層と、誘電材料の第２層と、第２層に配置され且つ電池全体を覆う不浸透性シール層との積層体を含む固体薄膜電池用のカプセル化システムが記載されている。
【0007】
米国特許第５５６１００４号明細書には、薄膜リチウムイオン電池を保護するための複数のシステムが記載されている。最初に提案されたシステムは、電池の活性成分に蒸着されたアルミニウム膜で覆われたパリレン層を含む。ただし、空気や水蒸気の拡散を防ぐこのシステムでは、約１ヶ月間しか効果が無い。２番目に提案されたシステムは、パリレン（厚さ５００ｎｍ）と金属（厚さ約５０ｎｍ）の交互の層を含む。この文献には、電池が大気中の成分によって劣化する速度を抑えるために、これらの電池を紫外線硬化型（ＵＶ硬化型）エポキシコーティングで再度コーティングすることが好ましいと述べられている。
【0008】
また、本出願人が出願した仏国特許出願公開第３０６８８３０号明細書を参照すると、電気化学装置の典型的な配置が記載されている。この文献に記載されているように、このような装置は、単位スタックを含み、その各セルは、各アノード及びカソードの集電基板と、各アノード及びカソード層と、電解質材料又は電解質を含浸したセパレータの少なくとも１層とを含む。このスタックの対向する側面には、アノード及びカソードの接点がそれぞれ設けられている。
【0009】
最後に、国際公開第２０１６／０２５０６７号を参照すると、開口部が形成された基板上にスタックが静止している電池が記載されている。これらは、各アノード及びカソードに接続された導電性部材を受け入れることができる。ポリマー層と外側不浸透性シール層は、基板の反対側に設けられている。この文献は、主に不浸透性の観点から、満足のいく解決策を提供していない。より具体的には、外層は、その所望のバリア機能を満足に調達していない。さらに、このシール層は外側に位置しているため、壊れやすく、劣化しやすい。したがって、この文献は、機械的剛性の観点から満足のいく教示も提供していない。
【0010】
従来技術によれば、ほとんどのリチウムイオン電池は、電池セルの周りに囲まれた金属化ポリマー箔（「パウチ」と呼ばれる）でカプセル化され、コネクタタブで熱シールされている。これらのパッケージは比較的柔軟であり、電池の正と負の接続部は、したがって、電池の周りのパッケージを封止するために使用された熱シールされたポリマーに埋め込まれている。しかし、電池を熱シールするために使用されたポリマーは大気中のガスに対して比較的透過性があるため、このポリマー箔間の溶接部は大気中のガスに対して完全に不浸透性ではない。この透過性は、温度が高くなるにつれて高くなり、経年変化を加速させることが分かっている。
【0011】
しかし、これらの溶接部の大気に曝される表面積は非常に小さいままであり、パッケージの残りの部分は、これらのポリマー箔間に挟まれたアルミ箔によって形成されている。一般に、２枚のアルミ箔は、これら各アルミ箔の欠陥を構成する穴の存在による影響を最小限に抑えるために組み合わされる。各ストリップの２つの欠陥が整列する可能性は大幅に減少する。
【0012】
これらのパッケージ技術により、１０Ａｈの電池で１０×２０ｃｍ２の表面積の場合、通常の使用条件下で約１０～１５年のカレンダー寿命が保証される。電池が高温に曝された場合、この寿命は５年未満に短縮され得、多くの用途において不十分となる。同様の技術は、コンデンサ及び能動部品など、他の電子部品にも応用され得る。
【0013】
その結果、空気、湿気及び温度の影響から部品を保護する薄膜電池及びその他の電子部品をカプセル化するためのシステム及び方法が必要とされている。特に、薄膜リチウムイオン電池を気相中の空気や水から保護し、電池が充放電サイクルに曝されたときの劣化から保護するためのカプセル化システム及び方法が必要とされている。カプセル化システムは、不浸透性で気密封止される必要があり、部品又は電池を完全に包囲して覆う必要があり、電池セルの寸法のわずかな変化（「呼吸」）に対応できる柔軟性を備える必要があり、また、クリープ短絡を防ぐために反対極性の電極の端部を電気的に分離する必要がある。
【0014】
本発明の１つの目的は、従来技術の上述の欠点を少なくとも部分的に克服することである。
【0015】
本発明は、従来技術の上述の欠点のいくつかを少なくとも部分的に克服することを目的とする。
【0016】
特に、高エネルギー密度で高出力密度の二次電池の生産量を増やし、より効率の高いカプセル化を低コストで製造することを目的としている。
【0017】
さらに、Ｏ２やＨ２Ｏなどのガスに対して特に優れた保護を提供しながら、エネルギー消費装置に容易に組み込み得る電池式電気化学装置を提案することを目的としている。
【0018】
特に、短絡のリスクを低減し、自己放電率の低い電池を製造する方法を提案することを目的としている。
【0019】
特に、超長寿命の電池を簡単、確実且つ迅速に製造する方法を提案することを目的としている。
【0020】
さらに、従来技術よりも高品質な切断工程を使用するような方法を提案することを目的としている。
【0021】
さらに、最終的な電池の製造過程で行われるカプセル化段階やカプセル化そのものを強化するような方法を提案することを目的としている。
【0022】
さらに、材料のロスが少ない電池の製造方法を提案することも目的としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0023】
上記目的の少なくとも１つは、添付の特許請求の範囲に記載の電池式電気化学装置、その製造方法、及びその電気化学装置を備える電気エネルギー消費装置によって達成される。
【0024】
本発明の第１の目的は、
－少なくとも１つの単位セルによって形成されたいわゆる単位スタック（２）であって、各単位セルが少なくとも１つのアノード集電基板、少なくとも１つのアノード層、電解質材料又は電解質を含浸させたセパレータの少なくとも１つの層、少なくとも１つのカソード層及び少なくとも１つのカソード集電基板を順次含み、６つの面、すなわち、アノード、電解質材料及びカソード層と概ね平行に互いに対向する２つのいわゆる前面（２１、２２）並びに対になって互いに対向する、特に対になって互いに平行な４つのいわゆる側面（２３～２６）を画定する単位スタック（２）と、
－アノード接点手段（３０）と、
－カソード接点手段（４０）と、
－前記単位スタックを保護可能な不浸透性シール手段（７）とを含み、
－少なくとも一部が導電性材料で作られ、前記単位スタックの第１前面（１２）の近くに設けられた電気接続支持体（５）と、
－前記電気接続支持体（５）の２つの離れた領域（５６、５７）を互いに絶縁可能な電気絶縁手段（５３、５４）とをさらに含み、
前記アノード接点手段（３０）は、前記単位スタックの第１側面（２３）が前記電気接続支持体（５）に電気的に接続されることを可能にし、
前記カソード接点手段（４０）は、前記単位スタックの前記第１側面の反対側の第２側面（２４）が前記電気接続支持体（５）に電気的に接続されることを可能にすることを特徴とする電池式電気化学装置である。
－少なくとも１つの単位セルによって形成されたいわゆる単位スタック（２）であって、各単位セルが少なくとも１つのアノード集電基板、少なくとも１つのアノード層、電解質材料又は電解質を含浸させたセパレータの少なくとも１つの層、少なくとも１つのカソード層及び少なくとも１つのカソード集電基板を順次含み、６つの面、すなわち、アノード、電解質材料及びカソード層と概ね平行に互いに対向する２つのいわゆる前面（２１、２２）並びに対になって互いに対向する、特に対になって互いに平行な４つのいわゆる側面（２３～２６）を画定する単位スタック（２）と、
－アノード接点手段（３０）と、
－カソード接点手段（４０）と、
－前記単位スタックを保護可能な不浸透性シール手段（７）とを含み、
－少なくとも一部が導電性材料で作られ、前記単位スタックの第１前面（１２）の近くに設けられた電気接続支持体（５）と、
－前記電気接続支持体（５）の２つの離れた領域（５６、５７）を互いに絶縁可能な電気絶縁手段（５３、５４）とをさらに含み、
前記アノード接点手段（３０）は、前記単位スタックの第１側面（２３）が前記電気接続支持体（５）に電気的に接続されることを可能にし、
前記カソード接点手段（４０）は、前記単位スタックの前記第１側面の反対側の第２側面（２４）が前記電気接続支持体（５）に電気的に接続されることを可能にすることを特徴とする電池式電気化学装置である。
【0025】
この装置の他の特徴によると、単独で、又は技術的に互換性のある特徴に従って取得されてもよい。
－前記不浸透性シール手段は、カプセル化システム（７）を含み、
－前記カプセル化システム（７）は、前記単位スタックの他の前面（１１）、前記アノード接点手段、前記カソード接点手段及び少なくとも部分的に前記電気接続支持体（５）の前記単位スタックに面している面（５１）を覆い、
－前記カプセル化システムは、前記単位スタックの反対側の前面並びに前記アノード及びカソード接点手段によって覆われていない前記単位スタックの側面を覆い、
－前記カプセル化システムは、任意で、前記電気絶縁手段（５３、５４）の全部又は一部、及び前記単位スタックの前記第１前面から前記支持体を分離する中間空間をさらに占有し、
－前記不浸透性シール手段は、前記アノード接点手段及び／又は前記カソード接点手段を含み、
－前記不浸透性シール手段は、一方では、前記単位スタックの２つの第１側面を覆う接点手段と、他方では、前記単位スタックの他の２つの側面及び前記単位スタックの２つの前面を覆うカプセル化システムとを含み、
－前記電気接続支持体（５）の反対側の前記カプセル化システムを覆う、機械的補強システム（８）をさらに含み、
－前記電気接続支持体は、単層タイプであり、特に金属グリッド又はシリコン中間層であり、
－前記電気絶縁手段は、単層タイプの前記電気接続支持体に作られた１つ以上の自由空間を含み、前記１つ以上の自由空間は、空にする又は電気絶縁材料で充填することができ、前記電気接続支持体の離れた接続領域は、前記１つ以上の自由空間の両側に配置され、
－前記電気接続支持体は、単一の自由空間を含み、その両側に前記離れた接続領域が設けられ、
－前記電気接続支持体は、２つの自由空間を含み、その間に前記電気接続支持体の中央ベースプレートが設けられ、
－前記電気接続支持体は、多層タイプであり、上下に配置された複数の層を含み、特にプリント回路基板タイプであり、
－前記多層支持体の各層は、少なくとも１つの導電性ゾーン及び少なくとも１つの絶縁ゾーンを含み、異なる層の前記導電性ゾーンは、前記アノード及びカソード接点手段をそれぞれ前記支持体の前記積層体と反対側の面に接続可能な電気接続経路を形成し、前記絶縁ゾーンは前記電気絶縁手段を形成し、
－前記カプセル化システムは、
ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ又はＨＤＰＣＶＤの中から選択される技術によって堆積された、５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の総厚みを有する緻密な無機膜、
５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の総厚みを有する連続した無機膜、又は、
２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の総厚みを有する連続した有機及び無機膜の中から選択され、
－前記機械的補強システムは、
単純なポリマー又は好ましくはエポキシ若しくはアクリレートポリマーであるポリマーマトリックスを有するポリマーからなり得る樹脂及び粒子、フレーク又はガラス繊維からなり得る鉱物フィラーと、
好ましくは、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３ガラス、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３ガラス、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３ガラス、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５ガラス及びＰｂＯ－ＳｉＯ２ガラスによって形成されるグループから選択される低融点ガラスと、
圧延によって製造されたフィルムとの中から選択され、
－前記単位スタックの前面のうちの１つ（２１）を前記電気接続支持体（５）に堅固に接続可能な堅固な接続手段（６）をさらに含み、
－前記堅固な接続手段は、非導電性接着剤（６）の層を含み、
－前記アノード又はカソード電気接点手段は、導電性接着剤を含み、
－前記アノード又はカソード電気接点手段は、金属箔を含む。
－前記不浸透性シール手段は、カプセル化システム（７）を含み、
－前記カプセル化システム（７）は、前記単位スタックの他の前面（１１）、前記アノード接点手段、前記カソード接点手段及び少なくとも部分的に前記電気接続支持体（５）の前記単位スタックに面している面（５１）を覆い、
－前記カプセル化システムは、前記単位スタックの反対側の前面並びに前記アノード及びカソード接点手段によって覆われていない前記単位スタックの側面を覆い、
－前記カプセル化システムは、任意で、前記電気絶縁手段（５３、５４）の全部又は一部、及び前記単位スタックの前記第１前面から前記支持体を分離する中間空間をさらに占有し、
－前記不浸透性シール手段は、前記アノード接点手段及び／又は前記カソード接点手段を含み、
－前記不浸透性シール手段は、一方では、前記単位スタックの２つの第１側面を覆う接点手段と、他方では、前記単位スタックの他の２つの側面及び前記単位スタックの２つの前面を覆うカプセル化システムとを含み、
－前記電気接続支持体（５）の反対側の前記カプセル化システムを覆う、機械的補強システム（８）をさらに含み、
－前記電気接続支持体は、単層タイプであり、特に金属グリッド又はシリコン中間層であり、
－前記電気絶縁手段は、単層タイプの前記電気接続支持体に作られた１つ以上の自由空間を含み、前記１つ以上の自由空間は、空にする又は電気絶縁材料で充填することができ、前記電気接続支持体の離れた接続領域は、前記１つ以上の自由空間の両側に配置され、
－前記電気接続支持体は、単一の自由空間を含み、その両側に前記離れた接続領域が設けられ、
－前記電気接続支持体は、２つの自由空間を含み、その間に前記電気接続支持体の中央ベースプレートが設けられ、
－前記電気接続支持体は、多層タイプであり、上下に配置された複数の層を含み、特にプリント回路基板タイプであり、
－前記多層支持体の各層は、少なくとも１つの導電性ゾーン及び少なくとも１つの絶縁ゾーンを含み、異なる層の前記導電性ゾーンは、前記アノード及びカソード接点手段をそれぞれ前記支持体の前記積層体と反対側の面に接続可能な電気接続経路を形成し、前記絶縁ゾーンは前記電気絶縁手段を形成し、
－前記カプセル化システムは、
ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ又はＨＤＰＣＶＤの中から選択される技術によって堆積された、５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の総厚みを有する緻密な無機膜、
５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の総厚みを有する連続した無機膜、又は、
２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の総厚みを有する連続した有機及び無機膜の中から選択され、
－前記機械的補強システムは、
単純なポリマー又は好ましくはエポキシ若しくはアクリレートポリマーであるポリマーマトリックスを有するポリマーからなり得る樹脂及び粒子、フレーク又はガラス繊維からなり得る鉱物フィラーと、
好ましくは、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３ガラス、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３ガラス、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３ガラス、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５ガラス及びＰｂＯ－ＳｉＯ２ガラスによって形成されるグループから選択される低融点ガラスと、
圧延によって製造されたフィルムとの中から選択され、
－前記単位スタックの前面のうちの１つ（２１）を前記電気接続支持体（５）に堅固に接続可能な堅固な接続手段（６）をさらに含み、
－前記堅固な接続手段は、非導電性接着剤（６）の層を含み、
－前記アノード又はカソード電気接点手段は、導電性接着剤を含み、
－前記アノード又はカソード電気接点手段は、金属箔を含む。
【0026】
また、本発明は、上記のような電池式電気化学装置の製造方法に関するものであり、前記製造方法は、
－前記電気接続支持体（５）を前記単位スタックの前記第１前面（１２）の近くに配置する工程と、
－前記電気接続支持体（５）の前記２つの離れた領域（５６、５７）を互いに絶縁する工程と、
－前記単位スタックの前記第１側面（２３）を前記電気接続支持体（５）に電気的に接続する工程と、
－前記単位スタックの前記第１側面の反対側の前記第２側面（２４）を前記電気接続支持体（５）に電気的に接続する工程と、
－前記不浸透性シール手段をコーティングする工程とを含む。
－前記電気接続支持体（５）を前記単位スタックの前記第１前面（１２）の近くに配置する工程と、
－前記電気接続支持体（５）の前記２つの離れた領域（５６、５７）を互いに絶縁する工程と、
－前記単位スタックの前記第１側面（２３）を前記電気接続支持体（５）に電気的に接続する工程と、
－前記単位スタックの前記第１側面の反対側の前記第２側面（２４）を前記電気接続支持体（５）に電気的に接続する工程と、
－前記不浸透性シール手段をコーティングする工程とを含む。
【0027】
この装置の他の特徴によると、単独で、又は技術的に互換性のある特徴に従って取得されてもよい。
－前記不浸透性シール手段は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置された後にコーティングされ、
－前記不浸透性シール手段の少なくとも一部は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置される前にコーティングされ、
－前記不浸透性シール手段の少なくとも１つの第１層は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置される前にコーティングされ、前記不浸透性シール手段の少なくとも１つの第２層は、前記電気接続支持体が前記第１前面の近くに配置された後にコーティングされ、
－さらに、
複数の前記電気接続支持体（５）を形成することを目的ととしたフレーム（１０５）を供給する工程と、
前記フレームを複数の単位スタックの前記第１前面の近くに配置する工程であって、前記複数の単位スタックが複数の行及び／又は複数の列に配置されている工程と、
複数の電気化学装置を形成するために、前記複数の単位スタックの縦方向及び／又は横方向に少なくとも１つの切れ目、特に複数の切れ目を入れる工程とを含む。
－前記不浸透性シール手段は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置された後にコーティングされ、
－前記不浸透性シール手段の少なくとも一部は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置される前にコーティングされ、
－前記不浸透性シール手段の少なくとも１つの第１層は、前記電気接続支持体が前記単位スタックの前記第１前面の近くに配置される前にコーティングされ、前記不浸透性シール手段の少なくとも１つの第２層は、前記電気接続支持体が前記第１前面の近くに配置された後にコーティングされ、
－さらに、
複数の前記電気接続支持体（５）を形成することを目的ととしたフレーム（１０５）を供給する工程と、
前記フレームを複数の単位スタックの前記第１前面の近くに配置する工程であって、前記複数の単位スタックが複数の行及び／又は複数の列に配置されている工程と、
複数の電気化学装置を形成するために、前記複数の単位スタックの縦方向及び／又は横方向に少なくとも１つの切れ目、特に複数の切れ目を入れる工程とを含む。
【0028】
最後に、本発明は、上記のような本体（１００２）と、電気化学装置（１）とを含む電気エネルギー消費装置（１０００）を対象とし、前記電気化学装置は、前記電気エネルギー消費装置に電気エネルギーを供給することができ、前記電気化学デバイスの前記電気接続支持体（５）は、前記本体に固定されている。
【0029】
本発明は、非限定的な例のみの形で提供される添付図面を参照しながら、以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の第１実施形態による電気化学装置を形成する電池を示す縦断面図である。
【図3】本発明による電池の製造方法における第１工程を示す俯瞰図である。
【図4】本発明による電池の製造方法における第２工程を示す俯瞰図である。
【図5】本発明による電池の製造方法における第３工程を示す俯瞰図である。
【図6】本発明による電池の製造方法における第４工程を示す俯瞰図である。
【図7】本発明による電池の製造方法における第５工程を示す俯瞰図である。
【図8】本発明による電池の製造方法における第６工程を示す俯瞰図である。
【図9】本明細書の第１工程の終了時に設置された、電池の異なる構成要素を示す縦断面図である。
【図10】本明細書における第２工程の終了時に設置された、電池の異なる構成要素を示す縦断面図である。
【図11】本明細書における第３工程の終了時に設置された、電池の異なる構成要素を示す縦断面図である。
【図12】本明細書における第４工程の終了時に設置された、電池の異なる構成要素を示す縦断面図である。
【図13】本明細書における第５工程の終了時に設置された、電池の異なる構成要素を示す縦断面図である。
【図18】本発明による電気化学装置のエネルギー消費装置への統合を示す斜視図である。
【図23】本発明による複数の電気化学装置の同時製造に使用される積層された層を示す透視図である。
【図25】本発明の第２実施形態による導電性支持体を最も単純な構造で示す断面図である。
【図28】第２実施形態による導電性支持体の別の代替実施形態を示す透視図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下の説明から分かるように、本発明による電気化学装置は、本質的に、単位スタックと、電気接続支持体と、アノード及びカソード接点手段と、特に前述のスタックを保護することを目的とした不浸透性シール手段とを備えている。この説明は、前述の支持体の構造に関して、本発明の２つの主要な実施形態と、これらの主要な実施形態に対する異なる代替実施形態とに言及するものである。
【0032】
図１は、本発明の第１主実施形態に対する第１代替実施形態による電気化学装置を示し、これは、全体として参照符号１で示される電池である。この電池は、まず、少なくとも１つの、通常、複数の単位セルによって形成されたスタック２を含む。これらの単位セルの各々は、少なくとも１つのアノード集電基板、少なくとも１つのアノード層、電解質材料又は電解質を含浸させたセパレータの少なくとも１つの層、少なくとも１つのカソード層、及び少なくとも１つのカソード集電基板を順次含む。
【0033】
このスタックは、それ自体既知のタイプのものであり、したがって、本明細書では詳細に説明しない。通常、このスタックは、本明細書中に記載されるように、１０～１００個の単位セルを含む。このスタック２は、全体として平行六面体であり、６つの面を有する。慣習により、上記の異なる層に対して実質的に平行である、対向するいわゆる前面又は端面は、まず参照符号２１及び２２で示される。いわゆる前部前面は参照符号２１で示され、以下に見られるように、支持体が固定されることを可能にする、いわゆる後部前面は、参照符号２２で示される。スタック２はまた、４つの側面２３～２６を画定し、これらは対になって平行かつ互いに対向している。
【0034】
本発明による電池１は、全体として参照符号５で参照される支持体をさらに含む。この支持体５は、概して平面であり、通常、３００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満の厚さを有する。この支持体は、有利には、導電性材料、通常、金属材料、特にアルミニウム、銅、又はステンレス鋼でできており、金、ニッケル及びスズの薄層によってその溶接性を改善するためにコーティングされ得る。支持体の前面にはそれぞれ参照符号５１が付与され、スタック２に面し、反対側の後面には参照符号５２が付与される。
【0035】
この支持体は有孔である、すなわち、中央ベースプレート５５と２つの対向する横方向のストリップ５６及び５７とを区切る空間５３及び５４を有する。したがって、この支持体の異なる領域５５、５６及び５７は、互いに電気的に絶縁されている。特に、以下に見られるように、横方向のストリップ５６及び５７は、互いに電気的に絶縁され、電池に属する接点部材に接続され得る領域を形成する。示されている例では、電気絶縁は、以下に見られるように、補強材で充填された空の空間５３及び５４を提供することによって達成される。又は、これらの空間は、例えばポリマー、セラミック又はガラスなどの非導電性性材料で充填され得る。
【0036】
示されている例では、支持体とスタックは、層６によって互いに接続されている。後者は、通常、非導電性接着剤、特にエポキシ又はアクリレートタイプによって形成される。又は、支持体とスタックは、溶接（図示せず）によって互いにしっかりと固定され得る。この層６の厚さは、通常、５～１００μｍの間で構成され、特に約５０μｍに等しい。支持体５の主平面によれば、この層は、前述の空間５３及び５４を少なくとも部分的に覆い、以下に詳細に説明するように、アノード及びカソード接点部材を互いに絶縁する。
【0037】
支持体５は、上記のスタック２に電気的に接続されているという点で、追加の電気接続機能を提供する。示されている例では、この電気接続は、パッド３０及び４０によって調達され、それぞれアノード及びカソード接点部材を形成している。これらのパッド３０及び４０は、適切な導電性材料、特に、例えば、グラファイト接着剤、金属ナノ粒子（Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌなど）で充填された接着剤などの導電性接着剤でできている。金属フィラーは、アノードとカソードで異なり得る（通常、カソードの場合はＡｌ、アノードの場合はＣｕ）。このような場合、これらのパッドは、初期の電気接続機能を提供するだけでなく、スタックと支持体の間に強固な機械的接続を生成する追加機能も提供する。
【0038】
又は、これらのパッド３０及び４０は、溶接などの導電性接着剤とは異なる材料で作られ得る。示されている例では、これらのパッドは三角形の形状で図式的に示され、その厚さは支持体の方向に増加している。それにもかかわらず、代わりに、これらのパッドは、異なる形状、特に一定の厚さを有し得る。
【0039】
本発明による電池は、全体として参照符号７で参照されるカプセル化システムをさらに備える。このカプセル化システム７は、最初に、スタックの前部前面を覆う中央ゾーン７０を含む。この中央ゾーンは、電気接続パッド３０及び４０を覆う中間領域又はフランジ７１及び７２によって両側に有利に延長される。最後に、これらの中間領域は、やはり有利には、支持体５の前部前面の一部を覆う端部又はリップ７３及び７４によってそれ自体が延長される。
【0040】
図１は、上記のように、電池の縦断面を示している。図示されていない断面図から、カプセル化システムは、接点部材２０、３０を備えていないスタックの側面１５及び１６を覆う。このカプセル化システムは、この断面図によれば、支持体の前部前面の少なくとも一部をさらに覆う。
【0041】
このカプセル化システム７は、不浸透性シール機能を提供する任意の材料で作られ得る。本発明の目的のために、この機能は、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（「ＷＶＴＲ」）を有する任意のカプセル化システムによって提供される。例えば、以下のものが堆積させられ得る。
－ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤによる、厚さ５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の緻密な無機膜。無機膜は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、アモルファスＳｉ又はＡｌ２Ｏ３で成膜され得る。
－総厚み５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の連続した無機膜。無機膜は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、アモルファスＳｉ又はＡｌ２Ｏ３を任意の乾式又は湿式技術（ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、スプレーコーティング＋ＵＶ変換、ゾルゲルなど）で成膜され得る。
－厚さ２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の連続した有機及び無機膜。無機膜は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ又はアモルファスＳｉを乾式又は湿式技術（ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、スプレーコーティング＋ＵＶ変換、ゾルゲルなど）成膜され得る。有機膜は、ポリマー（ＰＶＤＦ、パリレン、アクリレートなど）であり得る。
－ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤによる、厚さ５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の緻密な無機膜。無機膜は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、アモルファスＳｉ又はＡｌ２Ｏ３で成膜され得る。
－総厚み５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の連続した無機膜。無機膜は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、アモルファスＳｉ又はＡｌ２Ｏ３を任意の乾式又は湿式技術（ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、スプレーコーティング＋ＵＶ変換、ゾルゲルなど）で成膜され得る。
－厚さ２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の連続した有機及び無機膜。無機膜は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ又はアモルファスＳｉを乾式又は湿式技術（ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、スプレーコーティング＋ＵＶ変換、ゾルゲルなど）成膜され得る。有機膜は、ポリマー（ＰＶＤＦ、パリレン、アクリレートなど）であり得る。
【0042】
最後に、本発明による電池は、全体として参照符号８で参照される補強システムをさらに備える。この補強システムは、支持体５と反対側のカプセル化システム７全体を覆っている。さらに、支持体５の少なくとも一部、有利には、示されている例のように、支持体５の前面全体を覆っている。
【0043】
本質的な不浸透性基準を保証するためには、電池の正しい動作に潜在的に有害な構成要素が、アノード及びカソードの単位スタックにアクセスし得ないことが保証されなければならない。言い換えれば、本発明によれば、これは、その有害な構成要素のための潜在的な「ゲートウェイ」を防止することを含む。この目的のために、封止材７は、有利には、支持体５内の自由空間５３、５４も占有する。補強材８はまた、封止材に密接に連結されることによって、これらの自由空間を有利に満たすことに留意されたい。図１では、参照符号７、８及び５３、５４は、これらの様々な材料による充填を視覚化するために、これらの自由空間に対応する同じゾーンに配置されている。
【0044】
この補強システム８は、この機械的補強機能を提供する任意の材料で作られ得る。このことを念頭に置いて、例えば樹脂を選択し得、これは単純なポリマー又は無機フィラーで充填されたポリマーからなり得る。ポリマーマトリックスは、例えばエポキシ、アクリレート又はフッ素化ポリマー群からなり得、フィラーは、粒子、フレーク又はガラス繊維によって形成され得る。有利なことに、この補強システム８は、追加の水分バリア機能を提供し得る。このことを念頭に置いて、例えば、低融点ガラスを選択して、機械的強度を確保し、追加の水分バリアを提供し得る。このガラスは、例えば、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５又はＰｂＯ－ＳｉＯ２群からなり得る。
【0045】
本明細書で示すように、カプセル化システム７の厚さは、有利には非常に薄く、特に２０μｍ未満、好ましくは１０μｍに等しい。通常、補強システム８は、カプセル化システム７よりもはるかに厚い。図１を参照すると、スタックの前面を覆うこの補強システムの最小の厚さは、参照符号Ｅ８で示される。有利には、この厚さＥ８は、２０～２５０μｍ、通常、約１００μｍに等しい厚さで構成される。
【0046】
図１に示すように、本発明による電池１は、概して平行六面体の形状である。スタック２との類推により、その前面及び後面は参照符号１１及び１２で示され、その異なる側面は参照符号１３～１６で示される。非限定的な例として、電池の厚さＥ１は、例えば、０．５～２．５ｍｍの間で構成され、一方、その横方向の寸法Ｌ１、ｌ１は、例えば、１～４ｍｍの間で構成される。
【0047】
動作時、従来の方法では、電気エネルギーは、単位スタックでの電気化学的変換によって生成される。このエネルギーは、接点部材を介して、支持体５０の導電性領域５５及び５６に伝達される。これらの導電性領域は互いに絶縁されているため、短絡のリスクはない。この電気エネルギーは、次に、領域５６及び５７から任意の適切なタイプのエネルギー消費装置に向けられる。図１８では、このエネルギー消費装置は、図式的に表され、参照符号１０００で示される。これは、本体１００２を含み、その上に支持体の下面が載っている。この本体１００２と支持体５との間の相互固定は、任意の適切な手段によって達成される。
【0048】
装置１０００は、エネルギー消費要素１００４と、支持体５の領域５６、５７をこの要素１００４に電気的に接続する接続線１００６、１００７とをさらに備える。その制御は、図１６を参照して以下に説明する実施形態による電池自体の構成要素、及び／又は装置１０００に属する図示しない構成要素によって提供され得る。非限定的な例として、このようなエネルギー消費装置は、増幅器タイプの電子回路、クロックタイプの電子回路（リアルタイムクロック（ＲＴＣ）部品など）、揮発性メモリタイプの電子回路、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）タイプの電子回路、マイクロプロセッサタイプの電子回路、ウォッチドッグタイマータイプの電子回路、液晶ディスプレイタイプの部品、ＬＥＤ（発光ダイオード）タイプの部品、電圧レギュレータタイプの電子回路（低ドロップアウトレギュレータ回路（ＬＤＯ）など）、又はＣＰＵ（中央処理装置）タイプの電子部品とし得る。
【0049】
次に、図２～図１３を参照して、上記の図６で説明した電池１を製造するための方法の異なる工程を説明する。この方法を実施するために、有利には支持フレーム１０４が使用され、これは複数の支持体４を形成することを目的としている。図２に大きく示されているこのフレーム１０４は、周縁１５０を有するとともに、複数のプリフォーム１５１を有し、その各々が、１つの各々の電池を製造することを可能にする。図示の例では、３つの行と４つの列に分割された１２個の互いに同一のプリフォームが表示され得る。代わりに、そのようなプリフォームの異なる数のフレームも使用され得る。
【0050】
各プリフォームは、ベースプレート５５を形成することを目的とした中央領域１５５と、ストリップ５６及び５７をそれぞれ形成することを目的とした２つの横方向のブロック１５６及び１５７とを含む。領域とブロックは、空間５３及び５４を形成するための溝１５３及び１５４によって互いに分離されている。異なるプリフォームは、それぞれ異なる水平ロッド１５８及び垂直ロッド１５９によって、互いに対して及び周辺エッジに対して固定されている。
【0051】
図３及び図９に示されている第１工程では、層６を形成することを目的とした各領域１５５上に、用量１０６の非導電性接着剤が堆積される。次に、パッド３０及び４０を形成することを目的とした導電性接着剤のそれぞれの用量１３０及び１４０が、各横方向のブロック１５６、１５７に堆積される。この第２工程は、図４及び図１０に示される。図５及び図１１に示す第３工程では、異なるスタック２が異なる用量１０６、１３０及び１４０上に配置されている。これらのスタックは、領域１４５及びブロック１４６、１４７に関連して、ベースプレート４５及び最終ストリップ４６、４７に対して採用しなければならない正確な位置に配置される。
【0052】
図６及び図１２に示す第４工程では、材料１０７を堆積させて、異なるカプセル化システム７を形成する。次に、図７及び１３に示す第５工程では、異なる補強システム８を形成するために材料１０８が堆積される。最後に、図８に示すように、複数の電池の異なる構成要素が配置されたフレーム１４０に切断が行われる。異なる切断線は点線で示され、一方では、電池の縦方向の寸法における切断のための基準Ｄが与えられ、他方では、その横方向の寸法における切断のための基準Ｄ’が与えられている。フレームの２つの寸法において、特定のゾーンＲとＲ’は廃棄されることを意図されていることに留意されたい。
【0053】
図１４及び図１５は、上述で説明した本発明の第１実施形態に対する代替実施形態を示す。図１４及び図１５では、図１～図１３に示されたものと同様の機械的要素には、２００ずつ増加した同じ参照符号が付与されている。図１５に示す電池２０１は、特にその接続支持体２０５の構造により、先の図面の電池１とは異なっている。より正確には、この支持体２０５は、先の図面における５５のような中央ベースプレートを有していない。したがって、この支持体は、２つの横方向のストリップ２５６及び２５７を含み、これらは、その互いの絶縁を保証する空間２５３によって分離されている。
【0054】
その結果、この電池２０１は、非導電性接着剤層６も欠落している。これらの条件下で、カプセル化システム２０７は、有利には、スタック２０２の後面も覆う。さらに、補強システムは、この後面の全部又は一部も占める。本明細書で述べたように、封止材及び補強材は、前述の空間２５３において部分的に密接に混合される傾向がある。
【0055】
図１５と同様の複数の電池の作成を可能にする支持フレーム３０５は、図１４で見ることができる。このフレーム３０５は、それが含むプリフォーム３５１が中央領域を有しない点でフレーム１０５と異なる。横方向のストリップ２５６及び２５７の最終形成を可能にするブロックは、参照符号３５６及び３５７で示されており、これらのブロック３５６及び３５７を分離する溝は、参照符号３５３で示されてきた。電池２０１の製造方法は、電池１を参照して本明細書で上述した方法と大まかに類似している。主な違いは、この方法には非導電性接着剤を堆積させる工程が含まれていないという事実にある。
【0056】
スタック、接点部材及び支持体の一部を覆うカプセル化システムの存在により、電池に十分な不浸透性がもたらされる。さらに、追加の補強システムの存在は、さらなる利点をもたらす。したがって、この補強システムは、追加のガスバリア機能をオプションで組み合わせて、機械的及び化学的保護機能を提供する。
【0057】
図１６及び図１７は、本発明の第１実施形態による電気化学装置の追加の代替実施形態を示す図である。図１６及び図１７では、図１～図１３に示されたものと同様の機械要素には、４００ずつ増加した同じ参照符号が付与されている。図１７に見える電気化学装置４０１は、特に、追加の電子部品を含むという点で、本明細書の電池１及び２０１と異なる。参照符号４０９で示される後者は、任意の適切なタイプのものである。例えば、それは、ＬＤＯ（「低ドロップアウトレギュレータ」）タイプの部品とし得る。それ自体が既知の方法で、この部品の機能は、電池の電位を調整することである。
【0058】
図示しない代替実施形態によれば、本発明による電気化学装置は、複数の追加の電子部品を含み得る。通常、複雑な電子機能を備えたミニ回路の製造が想定され得る。このような観点から、ＲＴＣ（「リアルタイムクロック」）モジュール又は環境発電モジュールが使用され得る。また、上記の図１８に示される電池を制御することができ、エネルギー消費装置を統合した電子部品も提供され得る。
【0059】
構造的に、スタック４０２は、導電性接着剤層４３０及び４４０を介して、支持体の横方向のストリップ４５６及びベースプレート４５７上に載っている。このストリップは、空間４５３によってこのベースプレートから電気的に分離されている。さらに、ＬＤＯ構成要素は、追加の導電性接着剤層４９２、４９３を介して、一方では前述の領域４５７上に、他方では支持体の横方向のストリップ４９０上に載っている。この領域とこのストリップ４９０は、空間４９１によって互いに絶縁されている。
【0060】
図１７の電気化学装置４０１と同様の複数の電気化学装置を製造することを可能にする支持フレーム５０５を図１６に示す。このフレーム５０５は、特に、中央ベースプレート５５７と、２つのブロック５５６及び５９０とを有する点で、フレーム１０５と大まかに類似している。電気化学装置４０１の製造方法は、電池１の製造に関連して本明細書で上述した方法と大まかに類似している。主な相違点は、まず第一に、電気化学装置４００の製造が、ある用量の非導電性接着剤の堆積を伴わないという事実にある。さらに、この装置４０１の製造は、異なる層４３０、４４０、４９２、４９３を形成することを目的とした複数の用量の導電性接着剤の堆積を伴う。
【0061】
図示しない代替実施形態によれば、本発明による電池は、参照符号８を付与されるような補強システムがないように提供され得る。この代替実施形態は、特に、高い機械的強度を有するカプセル化システム７の場合に適用され得る。補強システムのないこのような電池は、そのままエンドユーザーに提供され得る。したがって、後者は、電池をそのまま使用するか、又は必要に応じてこの電池を補強システムで覆うかを選択し得る。
【0062】
図２２に示される追加の代替実施形態によれば、カプセル化システム７は、図１に示すものよりも小さい寸法を有するように提供されている。そのような場合、フランジ７１は、この不浸透性シール機能を確実にするために、支持体５の反対側の表面と直接接触する。
【0063】
上記の方法では、カプセル化されていないスタック２が導電性支持体５上に配置され、このスタックがカプセル化システムで、次に補強システムで連続的にコーティングされる。又は、既にカプセル化されているスタックを支持体上に配置し得る。したがって、このカプセル化されたスタックをそのままにするか、又は当該スタックを「再カプセル化」することが可能である。
【0064】
図１９を参照すると、既にカプセル化された、すなわち最上層７０及び最下層７１からなる封止材７で覆われたスタック２が、図式的に示されている。このカプセル化は、箔の前面及び後面にそれぞれ位置する目に見えない横方向の層をさらに含む（後者の層については、点線の参照符号７２を参照されたい）。さらに、スタックの他の２つの面は、接点部材３０、４０によって覆われている。
【0065】
まず、図１９のカプセル化されたスタックが備える接点部材３０、４０を構成する材料は、上記の基準に従って不浸透性シール機能を提供することが可能であることが仮定される。このような材料は、例えば、導電性ガラスであり、場合によっては金属粉末を充填したものであり、例えば、Ｋｏａｒｔａｎ社から４１０１ Ｖｉａｆｉｌｌ Ｇｏｌｄ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｓｔｅという名称で販売されている製品を使用し得る。
【0066】
このような場合、図１９及び図２０に示すように、スタック２、封止材７及び接点部材３０、４０によって形成されるアセンブリは、追加のカプセル化なしで支持体５上に配置され得る。この点で、このアセンブリ２、７、３０、４０は、カプセル化と接点部材の性質のおかげで、完全に不浸透性であることに留意されたい。このようにして、スタック２は、潜在的に有害な気体の侵入から保護される。
【0067】
図１９及び図２０は、電気的導通を確保しながら接点部材を支持体に固定するために用いられる導電性接着剤パッド３１、４１が示されている。非導電性接着剤の層６も示されており、これは前述のパッド３１、４１の間に挟まれる。図１９は、図４及び図１０と同じ方法の工程を示し、一方、図２０は、図５及び図１１と同じ方法の工程を示すことに留意されたい。図示されていない１つの可能性は、図８に示されたものと同様の周辺補強システムを続いて堆積させることを提供する。
【0068】
ここで、上記アセンブリ２、７、３０、４０が不浸透性でないことが仮定される。これは、通常、接点部材３０及び４０が、本発明の範囲内で理解されるように、不浸透性でない材料で作られている場合に生じる。このような場合、図１９及び図２０を参照して上記で説明したものと同じ工程が繰り返される。次に、図２１に示すように、いわゆる追加のカプセル化層７’が堆積される。
【0069】
第１実施形態の説明で示したように、本発明は完全な不浸透性を保証する。この不浸透性が図２１の接点部材３０、４０によって提供され得ない場合、この層７’は有害な成分のゲートウェイを形成し得るすべてのゾーンを占めなければならない。この目的のために、この層は、最初に電池の上部と側面の周囲に配置される。さらに、この追加の封止材は、封止層７１と支持体５との間の中間空間、及び自由空間５２及び５３も占有する。
【0070】
この占有は、図２１で参照符号７’を用いて何度か示されている。カプセル化が行われると、図２１には示されていないが、電池は補強システムによって覆われ得る。このような場合、特に図１５を参照して説明したように、これらの補強材及び封止材は、密接に混合することが可能である。
【0071】
有利には、それ自体が既知であるように、上記で説明したような複数の単位スタックは、同時に製造され得る。これは、本発明による電池を製造するための方法全体の効率を高める。特に、カソード及びアノード層又は箔が交互に連続して形成される、大きな寸法を有するスタックが製造され得る。
【0072】
各アノード又はカソード箔の物理化学的構造は、例えば本出願人が出願した仏国特許発明第３０９１０３６号明細書で知られているタイプのものであるが、本発明の範囲には含まれないので、簡単にのみ説明する。各アノード又はカソード箔は、各アノード活性層又はカソード活性層を含む。これらの各活性層は、固体であり得、すなわち、それらは緻密又は多孔性の性質を有し得る。さらに、２つの隣接する箔間の電気的接触を防止するために、電解質層又は液体電解質を含浸させたセパレータが、これら２つの箔の少なくとも一方に、反対側の箔に接触して配置される。本発明を説明する図面には示されていないが、電解質層又は液体電解質を含浸させたセパレータは、反対の極性の２つの箔、すなわち、アノード箔とカソード箔との間に挟まれている。
【0073】
これらの層は、異なる最終電池間の分離を可能にする、いわゆる空白ゾーンを定義するようにくぼんでいる。本発明の範囲内では、これらの空白ゾーンに異なる形状が割り当てられ得る。本出願人が仏国特許発明第３０９１０３６号明細書で既に提案しているように、これらの空白ゾーンはＨ型にし得る。添付の図２３は、アノード箔又は層１１０１とカソード箔又は層１１０２との間のスタック１１００を示す。この図面に示すように、これらの異なる箔に切り込みを入れて、前記Ｈ型のアノード１１０３及びカソード１１０４の空白ゾーンを形成している。
【0074】
又は、これらのフリーゾーンは、Ｉ型であり得る。添付の図２４は、アノード箔又は層１２０１とカソード箔又は層１２０２との間のスタック１２００を示す。図２４に示すように、これらの異なる箔に切り込みを入れて、前記Ｉ字型のアノード１２０３及びカソード１２０４の空白ゾーンを形成する。
【0075】
好ましくは、異なる単位スタックの製造が完了すると、所定の電池の各アノード及び各カソードは、任意の電極材料、電解質及び／又は電流伝導性基材のない空間によってそれぞれの二次体から分離された、それぞれの一次体を含む。図示しない追加の代替実施形態によれば、空白ゾーンは、その形状がＨ又はＩ型とは異なる、例えばＵ型であるように提供され得る。それにもかかわらず、Ｈ又はＩ型が好ましい。
【0076】
単位スタックが本明細書で上述したような層を用いて同時に製造される場合、各単位スタックは、任意にカプセル化層で覆われ得、それ自体は、任意に補強層で覆われ得る。異なる切断がなされると、カプセル化層は、複数のカプセル化システムを製造することを可能にし、一方、補強層は、複数の補強システムを製造することを可能にする。特に補強層の存在により、鋸で切断する際に異なる要素の完全性を維持することができる。しかし、レーザー切断の場合、この補強層は不要となり得る。
【0077】
上記の説明から分かるように、本発明の第１の主実施形態は、単層支持体である導電性支持体の使用を伴う。一例として、この単層支持体は、金属グリッドのような穴あきタイプであり得る。
【0078】
次に、第２の主実施形態に対する４つの代替実施形態が、図２５以降を参照して説明されるが、この場合、導電性支持体は、多層支持体である。この多層支持体は、特に本明細書で説明した金属グリッドが穴あきタイプであるのとは対照的に、固体タイプである。図２５以降では、図１～図１３と同様の機械要素に、それぞれ６００、７００、８００、９００で増した同じ参照符号が割り当てられている。
【0079】
図２５は、まず、最も基本的な構造の多層支持体６０５を示す。この支持体は、例えば、ポリマー材料で作られた２つの別々の層６５６及び６５８によって形成されている。これらの各層の主平面は、スタックを形成する異なる層の平面と実質的に平行である。したがって、この支持体の構造は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の構造に類似している。
【0080】
各層６５６、６５８は少なくとも１つの金属インサートを統合し、すなわち最上層６５６は２つの別個のインサート６５７を統合し、一方、最下層６５８は２つの他の別個のインサート６５９を統合している。これらのインサートは、電気接続経路６５３及び６５４を形成するために、対で互いに接触して配置される。図２５に図解的に示されているように、各電気接続路６５３、６５４は、それぞれの接点部材を、図２５に示されていないエネルギー消費装置上に配置される支持体６０５の底面と接続するためのものである。
【0081】
図２６及び図２７は、この第２の主実施形態の一部を形成する有利な代替実施形態を示す。まず、図２６に示すように、支持体７０５は、上下に配置された複数の層によって形成されており、この例示的な実施形態では、そのうちの５つが示されている。
【0082】
図面は、上から下に、電池スタックが堆積される層７５６を示す。この層７５６は、主にエポキシ樹脂などのポリマー材料でできており、２つのインサート７５７を備えている。これらは、導電性材料、特に金属材料で作られており、電池のアノード接点及びカソード接点とそれぞれ協働するように設計されている。これらのインサート７５７は、層７５６のエポキシ樹脂のおかげで、互いに絶縁されていることに留意されたい。
【0083】
層７５６の直下には、同じくエポキシ樹脂などのポリマー材料からなる層７５８がある。この層７５８は、導電性材料からなる２つのインサート７５９を備えており、これらは、第１インサート７５７と電気的に接触させられる。層７５６と同様に、これらのインサート７５９は、互いに絶縁されている。
【0084】
次いで、上述で説明した層７５６及び７５８とは大きく異なる中央層７６０が存在する。より具体的には、この層７６０は、ガラス又は無機層で作られ得るバリア材料で作られており、通常、上述で説明したインサート７５７及び７５９を形成するものと同様である。この層は、絶縁材料、特に上述で説明したようなエポキシ樹脂で作られた２つのリング状のインサート７６１を備えている。これらのインサート７６１は、その中空中央部に、隣接する導電性インサート７５９と接触するように配置された導電性材料からなるディスク７６２を受け入れる。これらの導電性ディスク７６２は、リング７６１を介して互いに絶縁されていることに留意されたい。
【0085】
最後に、図２６及び図２７の最下層７６４及び７６６が存在し、これらはそれぞれ、上述で説明した層７５８及び７５６と同じである。層７６４は、ディスク７６２と接触する、２つのインサート７６５を備え、一方、最下層７６６は、前述のインサート７６５と接触する、２つのインサート７６７を備えている。
【0086】
図２７でより特に示すように、異なる導電性インサート７５７、７５９、７６２、７６５及び７６７は、参照符号７５３、７５４が与えられた導電性経路を画定している。層７５６、７５８、７６４、及び７６６又はディスク７６１によって互いに絶縁されているこれらの導電性経路は、支持体７０５の反対側の前面が電気的に接続されることを可能にする。支持体７０５が供給されると、それは単位スタック７０２の底面に対して配置され、次に、図２～図１２を参照して上述で説明したものと同様の工程が実行される。
【0087】
図２７は、接点パッド７３０、７４０及び封止材７０７を示す。この第２実施形態では、補強システムは、第１実施形態の補強システム８と異なり得る。保護フィルム７０８は、特に、ラミネーション工程によって堆積させられ得る。バリア特性を有するこのようなフィルムは、例えば、無機多層を組み込んだポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で作られており、このような適切な製品は、Ｕｌｔｒａ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｆｉｌｍ ５１０又はＵｌｔｒａ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｓｏｌａｒ Ｆｉｌｍｓ ５１０－Ｆという名称で会社３Ｍから商業的に入手することが可能である。
【0088】
図２７はさらに、エネルギー消費装置１０００上で、支持体７０５、スタック７０２、導電性パッド７３０及び７４０、封止材７０７及びフィルム７０８を統合した状態を示している。第１実施形態と同様に、スタック７０２で発生したエネルギーは、接点部材７３０及び７４０を介して、上部インサート７５７に伝達される。そして、このエネルギーは、上述で説明した接続経路７５３、７５４に沿って、エネルギー消費装置１０００に伝達される。
【0089】
図２８及び２９は、この第２実施形態に対する他の２つの代替実施形態を示す。図２６及び図２７に示される代替実施形態と同様に、図２８及び図２９の代替実施形態も、大部分が導電性材料でできている中央層８６０、９６０を統合する。導電層８６０は、長方形の形状である２つの中空インサート８６１を備え、その各々が中央の金属インサート８６２を受け入れる。対照的に、導電層９６０は、インサート９６１の材料９６３のブリッジによって互いに絶縁された２つの金属インサート９６２を収容する単一の中空インサート９６１を備えている。
【0090】
しかし、これらの図２８及び２９に示される支持体８０５及び９０５は、そのような５つの層ではなく、３つの層によって形成されているという点で前述の支持体７０５とは異なる。より具体的には、それらは、中央層８６０、９６０の両側に配置された２つの絶縁層、８５６、９５６及び８６６、９６６のみを含む。これらの２つの代替実施形態では、図２５～図２７に示される前述の代替実施形態のように、支持体の反対側の前面を接続する導電性経路８５３、９５３及び８５４、９５４が存在する。
【0091】
図２５～図２９を参照して示される本発明の第２実施形態は、特定の利点を有する。より具体的には、６０５～９０５などの多層支持体は、非常に薄い厚さを有し、有利には１００μｍ未満である。さらに、そのような支持体は、一定の柔軟性を有するので、本明細書の冒頭で「呼吸」と呼ばれる電池の寸法のわずかな変化に対応し得る。
【0092】
第１実施形態と同様に、この第２実施形態に適合する複数の電池、特に図２６及び図２７の電池７０１が同時に製造され得る。この目的のために、大型の多層フレームを使用して、複数の行及び複数の列の支持体７０５を形成し得る。したがって、接点部材７３０、７４０及びカプセル化システム７０７の複数のスタック７０２は、このフレームに適用される。複数のフィルム７０８を形成するために、補強フレームも圧延によって堆積される。最後に、図１４を参照して説明したのと同様に、各個別の電池の縦方向と横方向の両方の寸法に切り込みを入れる。
【0093】
第１実施形態と同様に、スタック７０２などのこの第２実施形態のスタックは、異なる代替実施形態によれば、支持体７０５などのその導電性支持体上に配置され得る。上述で説明したように、この非コーティングスタックは、まず、支持体上に配置され得、その後、封止膜及び任意に補強膜が適用され得る。不浸透性の方法で既にコーティングされたこのスタックは、追加の操作を行うことなくその支持体上に配置され得る。この可能性は、図１９及び図２０に開示されたものと比較される。最後に、コーティングされたスタックは、支持体上に配置され、さらにカプセル化が行われ得る。この可能性は、図２１に開示されたものと比較される。
【0094】
追加の、特に有利な代替実施形態によれば、直列又は並列に接続された複数の電池を同じ支持体上に配置し得る。したがって、これらの電池は、一般的なカプセル化システムの下に配置される。電池を並列に組み合わせることは既に知られているが、従来技術によれば、電池の総厚さは、切断の可能性によって工業的に制限される。本発明によれば、より薄い２つの電池を切断し、それらを同じカプセル化システムの中で互いに接続することによって、電池の容量を増加させ得る。これは、２つの別々のカプセル化システムを製造するよりも低コストである。
【0095】
同様に、特定の電子回路は、単位セルによって供給される電圧よりも高い動作電圧を必要とする。本発明によれば、２つ以上の電池を同じカプセル化システム下で直列に接続し得る。
【0096】
別の実施形態によれば、マイクロバッテリーとスーパーキャパシタ及び／又は並列に接続されたキャパシタとを同一のカプセル化システム下で組み合わせ得る。好ましくは、このような組み合わせでは、キャパシタ及び／又はスーパーキャパシタの動作電圧は、電池の最大電圧よりも高い。２つの構成要素が並列に取り付けられているため、マイクロバッテリーはキャパシタを充電し、これにより、電流需要が最大のときに電池の電流供給を補助し得る。このマイクロバッテリーは、好ましくは、充電可能である。
【0097】
別の実施形態によれば、並列に取り付けられる構成要素は、異なる化学組成、異なる電圧の２つのマイクロバッテリーとし得る。これらのマイクロバッテリーはいずれも充電可能であるが、一次電池と二次電池との組み合わせ、例えば、大容量の一次電池と小型で高出力の二次電池を組み合わせることも可能である。
【0098】
本発明による電池は、リチウムイオンマイクロバッテリー、リチウムイオンミニバッテリー又は高出力リチウムイオン電池とし得る。特に、
－約１ｍＡｈ以下の電力（一般に「マイクロバッテリー」と呼ばれる）、
－又は、約１ｍＡｈを超え約１Ａｈまでの電力（一般に「ミニバッテリー」と呼ばれる）、
－又は、１Ａｈを超える電力（一般に「高出力電池」と呼ばれる）を有するように設計され、寸法決めされ得る。
－約１ｍＡｈ以下の電力（一般に「マイクロバッテリー」と呼ばれる）、
－又は、約１ｍＡｈを超え約１Ａｈまでの電力（一般に「ミニバッテリー」と呼ばれる）、
－又は、１Ａｈを超える電力（一般に「高出力電池」と呼ばれる）を有するように設計され、寸法決めされ得る。
【0099】
通常、マイクロバッテリーは、マイクロエレクトロニクスの製造方法と互換性があるように設計されている。
【0100】
これらの３つの出力範囲のそれぞれの電池は、
－「固体」タイプの層、すなわち、含浸された液相又はペースト相を含まないもの（前記液体又はペースト相は、電解質として機能することができるリチウムイオン導電媒体であり得る）、
－又は、液相又はペースト相、通常、リチウムイオン導電媒体が含浸されたメソポーラス「固体」タイプの層であって、自発的に層に浸透してそこからもはや出現しないため、層は準固体と見なされ得る層、
－又は、含浸多孔質層（すなわち、液相又はペースト相を含浸させ得る開気孔のネットワークを備えた層で、これらの層に湿潤特性を与える）で製造され得る。
－「固体」タイプの層、すなわち、含浸された液相又はペースト相を含まないもの（前記液体又はペースト相は、電解質として機能することができるリチウムイオン導電媒体であり得る）、
－又は、液相又はペースト相、通常、リチウムイオン導電媒体が含浸されたメソポーラス「固体」タイプの層であって、自発的に層に浸透してそこからもはや出現しないため、層は準固体と見なされ得る層、
－又は、含浸多孔質層（すなわち、液相又はペースト相を含浸させ得る開気孔のネットワークを備えた層で、これらの層に湿潤特性を与える）で製造され得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【国際調査報告】