特表2023-508070リチウムイオン電池、特に高出力電池の製造方法、及びその方法により得られた電池
(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】リチウムイオン電池、特に高出力電池の製造方法、及びその方法により得られた電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20230220BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20230220BHJP
H01M 10/0569 20100101ALI20230220BHJP
H01M 50/54 20210101ALI20230220BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20230220BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01M10/052
H01M10/0569
H01M50/54
H01M50/103
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022538937
(86)(22)【出願日】2020-12-23
(85)【翻訳文提出日】2022-07-29
(86)【国際出願番号】 IB2020062399
(87)【国際公開番号】W WO2021130697
(87)【国際公開日】2021-07-01
(31)【優先権主張番号】1915529
(32)【優先日】2019-12-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(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
(31)【優先権主張番号】2000677
(32)【優先日】2020-01-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(31)【優先権主張番号】2005140
(32)【優先日】2020-05-20
(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）】
5H011AA04
5H011AA09
5H011CC02
5H011CC05
5H011CC10
5H011KK02
5H029AJ06
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5H043AA03
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5H043EA36
5H043HA04E
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5H043HA32E
5H043JA02E
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5H043KA11E
5H043LA01E
5H043LA02E
5H043LA21E
(57)【要約】
本発明は、耐用年数を改善する単一のアノード及びカソード導電手段を含む新規の高出力電池構造に関する。
【選択図】図１７
【選択図】図１７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに交互に配置された少なくとも１つのアノード（３）及び少なくとも１つのカソード（１）を含む電池（１００）であって、前記電池は、少なくとも１つのアノード接続領域と該アノード接続領域に対して横方向の反対側に設けられた少なくとも１つのカソード接続領域を含む側辺（１０１、１０２）と、長手方向辺（１０３、１０４）とを含み、
前記アノード（３）は、
集電基材と、
少なくとも１つのアノード層と、
任意に、電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層とを含み、
前記カソード（１）は、
集電基材と、
少なくとも１つのカソード層と、
任意に、電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層とを含み、
前記電池は、前記少なくとも１つのアノード層、前記少なくとも１つの電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層、及び前記少なくとも１つのカソード層によって連続的に形成された単位スタックを含み、
前記アノードのそれぞれ及び前記カソードのそれぞれは、電極材料、電解質及び集電基材が無い空き領域（１１３、１３３）により第２の主要部（１１２、１３２）から分離された第１の主要部（１１１、１３１）を含み、前記空き領域は前記電池の対向する前記長手方向辺（１０３、１０４）を接続し、
前記アノードのそれぞれ及び前記カソードのそれぞれは、上方から見て、前記第１の主要部に形成された少なくとも１つの第１のスルーホール（５１、５３）及び前記第２の主要部に形成された少なくとも１つの第２のスルーホール（５２、５４）を含み、前記カソードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５１）のそれぞれは、前記アノードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５４）のそれぞれに連続するように延びており、互いに連続して延びるこれらのスルーホール（５１、５４）は前記電池の一端から他端までを通る第１の通路（６１）を形成し、前記アノードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５３）のそれぞれは、前記カソードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５２）のそれぞれに連続するように延びており、互いに連続して延びるこれらのスルーホール（５３、５２）は前記電池の一端から他端までを通る第２の通路（６３）を形成し、
前記電池は、前記第１の通路（６１）に設けられた少なくとも１つのカソード導電手段（７１、７１’、７１’’）、及び前記第２の通路（６３）に設けられた少なくとも１つのアノード導電手段（７３、７３’、７３’’）をさらに含み、前記アノード導電手段（７３、７３’、７３’’）は、前記少なくとも１つのアノード接続領域に向かって流れる前記電池の電流の少なくとも一部を収集でき、前記カソード導電手段（７３、７３’、７３’’）は、前記少なくとも１つのカソード接続領域に向かって流れる前記電池の電流の少なくとも一部を収集できることを特徴とする電池。
【請求項2】
前記通路のそれぞれは、対向する前記側辺（１０１、１０２）から距離を空けて延びている、請求項１に記載の電池。
【請求項3】
前記通路（６１）のそれぞれと前記対向する側辺との間の最も短い距離（Ｄ５９／Ｄ５６）は、０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍである、請求項１又は２に記載の電池。
【請求項4】
前記通路のそれぞれは前記側辺（４０１、４０２）に直接に形成され、前記カソード導電手段又は前記アノード導電手段は前記側辺と面一に形成され且つ半円筒形状を有する、請求項１に記載の電池。
【請求項5】
前記アノード導電手段及び前記カソード導電手段は、互いに依存することなく、導電材料からなるバー、
締り嵌め金属ロッド、
導電性シース材料に囲まれた金属ロッド、
のうちから選択される、請求項１～４のいずれか１項に記載の電池。
【請求項6】
前記バー又は前記金属ロッドの２つの対向する端部には、締付ヘッドが設けられている、請求項５に記載の電池。
【請求項7】
少なくとも部分的に導電からなる電気接続支持体と、電気接続パスを形成する前記電気接続支持体の異なる２つの領域を互いに絶縁させる絶縁手段と、をさらに含み、
前記カソード導電手段は第１の電気接続パスと電気的に接触され、前記アノード導電手段は第２の電気接続パスと電気的に接触される、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池。
【請求項8】
前記電気接続支持体は、単一層型であり、特に金属グリッド又はシリコン中間層である、請求項７に記載の電池。
【請求項9】
前記電気接続支持体は、上下方向に配置された複数層を含み、特にプリント回路基板型である、請求項７に記載の電池。
【請求項10】
前記空き領域の横方向寸法又は幅（Ｌ１１３）は、０．０１ｍｍ～０．５ｍｍである、請求項１～９のいずれか１項に記載の電池。
【請求項11】
前記第２の主要部の横方向寸法又は幅（Ｌ１１２）は、０．０５ｍｍ～２ｍｍである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池。
【請求項12】
前記空き領域に対向する前記カソード及び前記アノードのそれぞれの前記第２の主要部の自由面（１１２’、１３２’）は、前記アノード及び前記カソードのそれぞれの前記第１の主要部の自由面（１３１’、１１１’）と面一である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池。
【請求項13】
前記電池の６面のうちの４面を覆い且つ他の２面を部分的に覆う封止システムを含み、前記他の２面は、対向し、前記少なくとも１つのアノード接続領域及び前記少なくとも１つのカソード接続領域を含む前記電池の前記第１の通路（６１）及び前記第２の通路（６３）に対して実質的に垂直である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の電池。
【請求項14】
前記封止システムは、パリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択され、前記電池に堆積された少なくとも１つの第１のカバー層と、
原子層堆積、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより前記少なくとも１つの第１のカバー層に堆積された絶縁材料からなる少なくとも１つの第２のカバー層とを含み、
前記少なくとも１つの第１のカバー層及び前記少なくとも１つの第２のカバー層の連続はｚ回繰り返され、ｚは１以上である、請求項１３に記載の電池。
【請求項15】
前記封止システムは、前記アノード箔及び前記カソード箔のスタックの外縁に堆積された、非常に低いＷＶＴＲ、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２．ｄ未満のＷＶＴＲを有する少なくとも１つの第１のカバー層を含み、前記第１のカバー層は、ｚ’回繰り返され、ｚ’は１以上である、請求項１３に記載の電池。
【請求項16】
前記少なくとも１つの第１のカバー層は、セラミック材料であって、好ましくは酸化物、窒化物、酸窒化物、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、アモルファスシリコン若しくはＳｉＣから選択されるセラミック材料、及び／又は、
低融点ガラスであって、好ましくは６００℃未満の融点を有する低融点ガラス、より好ましくはＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５及びＰｂＯ－ＳｉＯ２から選択される低融点ガラスを含む、請求項１５に記載の電池。
【請求項17】
少なくとも前記アノード接続領域（７５、７５’）及び前記カソード接続領域（７６、７６’）を覆う終端システムを含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載の電池。
【請求項18】
前記終端システムは、導電ポリマー、好ましくは銀充填樹脂の第１の層と、
前記終端システムの前記第１の層に堆積されたニッケルの第２の層と、
前記終端システムの前記第２の層に堆積された錫の第３の層とを含む、請求項１７に記載の電池。
【請求項19】
請求項１～１８のいずれか１項に記載の電池の製造方法であって、ａ）前記アノード箔及び前記カソード箔のスタック（Ｉ）を供給するステップであって、前記スタックは、それぞれ複数の電池のアノード層を形成することが意図される第１の箔又はアノード箔と、それぞれ複数の電池のカソード層を形成することが意図される第２の箔又はカソード箔とを含み、前記アノード箔のそれぞれはアノードが無い少なくとも１つの溝又は領域（３４）を含み、前記カソード箔のそれぞれはカソードが無い少なくとも１つの溝又は領域（１４）を含み、前記溝のそれぞれは電極材料、電解質及び集電基材が無い前記空き領域の少なくとも一部を区切る、ステップと、
ｂ）前記アノード箔及び前記カソード箔の前記スタックを熱処理する及び／又は機械的プレス処理するステップと、
ｃ）前記アノードのそれぞれ及び前記カソードのそれぞれにおいて、前記第１の主要部に少なくとも１つの第１のスルーホール（５１、５３）を形成し、前記第２の主要部に少なくとも１つの第２のスルーホール（５２、５４）を形成するステップであって、
前記カソードの前記第１の主要部に形成された第１のスルーホール（５１）は前記アノードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５４）に連続して延び、これらのホール（５１、５４）は互いに連続して延び、前記電池の一端から他端まで通る第１の通路（６１）を形成し、
前記アノードの前記第１の主要部に形成された第１のスルーホール（５３）は前記カソードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５２）に連続して延び、これらのホール（５３、５２）は互いに連続して延び、前記電池の一端から他端まで通る第２の通路（６３）を形成し、該ステップｃ）は前記アノード及びカソードにおいて前記ステップａ）の前に又は前記ステップｂ）の後に行われる、ステップと、
ｄ）前記第１の通路（６１）にカソード導電手段（７１、７１’、７１’’）を導入し、前記第２の通路（６３）にアノード導電手段（７３、７３’、７３’’）を導入するステップであって、それらの導電手段のそれぞれは前記電池の電流の少なくとも一部を収集できる、ステップと、
ｅ）所定の電池を分離するための切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）を形成するステップとを含む、方法。
【請求項20】
請求項２又は３に記載の電池を製造する方法であり、前記通路は前記側辺から距離を空けて形成されている、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
請求項４に記載の電池を製造する方法であり、少なくとも１つのミシン目が前記切断のそれぞれの進路に沿って形成され、前記ミシン目のそれぞれは前記通路のそれぞれの少なくとも一部を区切る、請求項１９に記載の方法。
【請求項22】
前記アノードの前記溝及び前記カソードの前記溝のそれぞれは、前記電池の前記長手方向辺（１０３、１０４）を区切ることを意図する少なくとも部分的に重なり合う２つの長手方向部（１６、３６）と、前記２つの長手方向部に接続する側方部（１８、３８）とを含み、前記アノードの前記溝における側方部（３８）及び前記カソードの前記溝における側方部（１８）は互いにオフセットし、第１の切断が前記アノードの前記溝の前記側方部と前記長手方向部の端面との間に延び、第２の切断が前記カソードの前記溝の前記側方部と前記長手方向部の端面との間に延びる、請求項１９～２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項23】
前記溝のそれぞれは、全体としてＨ字形状を有し、前記長手方向部が前記Ｈ字形状の垂直な主要凹部を形成し、前記側方部が前記Ｈ字形状のチャネルを形成する、請求項１９～２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項24】
前記アノードの前記溝及び前記カソードの前記溝のそれぞれは、Ｉ字形状に延びており、前記アノードの前記溝は互いの上部で重なり合い、前記カソードの前記溝は互いの上部で重なり合い、前記アノードの前記溝は複数の中間領域を画定するために前記カソードの前記溝に対してオフセットされ、前記切断は前記中間領域に形成されている、請求項１９～２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項25】
ステップｂ）の後、又は切断されたスタックを生成するステップｅ）の後に、前記切断されたスタックを液体電解質等のリチウムイオンを含む相又はリチウム塩を含みイオン液体に含浸するステップｆ）を含む、請求項１９～２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項26】
ステップｅ）の後又はステップｆ）の後に、前記切断されたスタックを、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択され、前記電池に設けられた少なくとも１つの第１のカバー層、並びに、
前記少なくとも１つのカバー層上に、原子層堆積、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより設けられた絶縁材料からなる少なくとも１つの第２のカバー層、を堆積することにより封止するステップを含み、
前記少なくとも１つの第１のカバー層及び少なくとも１つの第２のカバー層の連続はｚ回繰り返され、ｚは１以上である、請求項１９～２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項27】
２つの前記切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）は、少なくともアノード及びカソードの大部分を通る、特にアノード及びカソードの全てを通るように形成されている、請求項１９～２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項28】
主要部（２００２）及び請求項１～１８のいずれか１項に記載の電池を含む電気エネルギー消費装置（２０００）であって、前記電池は、前記電気エネルギー消費装置に電気エネルギーを供給でき、前記電池の電気接続支持体は前記主要部に固定されている、電気エネルギー消費装置。
【請求項29】
電池の製造方法であって、前記電池は、互いに交互に配置された少なくとも１つのアノード（３）及び少なくとも１つのカソード（１）を含み、前記電池（１００）は、長手方向辺（１０３、１０４）及び側辺（１０１、１０２）を含み、
前記アノード（３）は、
集電基材、
少なくとも１つのアノード層と、
任意に、電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層とを含み、
前記カソード（１）は、
集電基材、
少なくとも１つのカソード層と、
任意に、電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層とを含み、
前記電池は、前記少なくとも１つのアノード層と、少なくとも１つの前記電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層と、前記少なくとも１つのカソード層とにより連続的に形成された単位スタックを含み、
前記アノード（３）のそれぞれは、前記電池の第１の側辺の付近に配置されたアノード接続領域を含み、前記カソード（１）のそれぞれは、前記電池の前記第１の側辺の反対側の第２の側辺に配置されたカソード接続領域を含み、
前記アノードのそれぞれ及び前記カソードのそれぞれは、電極材料、電解質及び集電基材がない空き領域（１１３、１３３）により第２の主要部（１１２、１３２）から分離された第１の主要部（１１１、１３１）を含み、前記空き領域は前記電池の対向する長手方向辺（１０３、１０４）に接続し、
前記製造方法は、
ａ）交互の箔のスタック（Ｉ）を供給するステップであって、前記スタックは複数の電池のアノード層を形成することを意図とする第１の箔又はアノード箔と、複数の電池のカソード層を形成することを意図する第２の箔又はカソード箔とを含み、前記アノード箔のそれぞれは少なくとも１つの溝又はアノードが無い領域（３４）を含み、前記カソード箔のそれぞれは少なくとも１つの溝又はカソードが無い領域（１４）を含み、前記溝のそれぞれは電極材料、電解質及び集電基材が無い領域の少なくとも一部を区切るステップと、
ｂ）前記交互の箔のスタックに熱処理及び／又は機械的プレスをするステップと、
ｃ）少なくとも部分的に前記溝の内側に延びる２つの切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）を形成するステップであって、第１の切断は前記アノードの前記溝の側方部と長手方向部に対向する端部との間で延び、第２の切断は前記カソードの前記溝の側方部と長手方向部に対向する端部との間で延びるステップと、を含み、
前記切断が切断ツールを用いて容易に形成できるように、少なくとも１つのミシン目が各切断の進路に沿って形成されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リチウムイオン電池の製造に関し、特に高出力リチウムイオン電池の製造に関する。さらに、この方法により得られた電池に関し、それは長寿命を与える新規の構成を有する。
【背景技術】
【0002】
全固体電池又は液体電解質が充填された電池等の高エネルギー密度及び高出力密度を有する二次電池の生産量を増大するために、電解質層により事前にコーティングされたアノード及びカソード箔を交互に重ね合わせることにより、複数の電池の同時製造が達成され得る。
【0003】
国際公開第２０１６／００１５８４号（Ｉ－ＴＥＮ）には、電解質層で覆われた電極層に連続的に覆われた導電基材を含む箔について記載されており、これらの箔は、堆積前に又は後に、パターンで特にＵ字形状に切断される。これらの箔は、複数の単位セルのスタックを形成するために交互に積み重ねられる。アノード及びカソードの切断パターンは、カソード及びアノード層のスタックが側方にオフセットされるように、「ヘッドトゥテイル」構造で配置される。この書面は、積み重ねステップ後に共形の厚い層の封止システムを開示し、典型的に、スタック上の、及びスタック内に存在する利用可能な空洞内のポリマー層であり、約１０μｍの厚さである。これは、第一に切断面における構造の剛性を保証し、第二に空気から電池セルを保護する。スタックが生成されて、剛構造に封止されると、単位電池を得るために切断面に沿って切断され、電池のカソードとアノードとの接続が切断面のそれぞれで露出される。これらの切断がなされると、封止システムが破られて電池の不浸透性シールの破壊が生じる。これらのカソード及びアノードの接続が明らかである場合は、終端（すなわち電気接点）も追加されることが知られている。
【0004】
この従来技術は、ここで図１２を参照してより詳細に説明され、図１２は国際公開第２０１６／００１５８４号に記載されたリチウムイオン電池の構造を示す。電池２００は、複数のアノード２３０及び複数のカソード２１０を含み、それらはそれぞれ交互に配置される。アノード及びカソードのそれぞれは、アノード又はカソードの活性材料のそれぞれの層を含み、それらはアノード層又はカソード層とそれぞれ呼ばれる。さらに、図１２には示さないが、電解質材料が互いに対向する２つの活性層を分離するように、電解質材料の層がアノードとカソードとの間に挟まれている。それらを構成する種々の層の厚みは、通常は１５μｍを超えず、多くの場合は２μｍ～８μｍである。電池は、第１の側辺に上下に配置されたアノード接続部２３０’を有する。さらに、反対側の側辺２０２に上下に配置されたカソード接続２１０’が設けられている。アノード２３０及びカソード２１０のスタックは、側方にオフセットされている。カソード接続部２１０’がアノードの自由面２３０’’から突出するように、カソード接続部２１０’は配置されている。同様に、反対側の縁２０１において、カソードの自由面２１０’’が、アノード接続部２３０’が続いて配置されているアノードの自由面から後退されている。
【0005】
しかしながら、この周知の解決策は特定の欠点を有する。より具体的には電極の配置、特に複数層電池における電極の縁の近接及び切断の綺麗さに依存して、リーク電流が、典型的に潜行性の短絡の形成で終端に現れ得る。電池の周囲及びカソード及びアノード接続付近の封止システムの使用にも拘わらず、それは電池の特性を低減する。さらに、電池における封止システムの不十分な堆積が時折観察され、特に電池の縁における電極の側方のオフセットにより形成された領域で電池の縁において観察される。
【0006】
さらに、アノード及びカソードのそれぞれの終端が、隣接するアノード及びカソード層のそれぞれから後退しているため、大きな切断が必要となる。従って、そのような切断は、絶縁材料で満たされなければならない。それの大きな寸法により、この切断が電池自体を生産するのに有利な材料の実質的な損失を引き起こす。さらに、スタック内に存在する利用可能な空洞において、厚い絶縁体層の適用を必要とする。切断の際に、厚い層として設けられた封止システムが剥離されやすい傾向があるため、厚い絶縁体は、全体の電池封止システムを弱くし得る。従って、従来の構造は、技術的及び経済的欠点の両方を有する。
【0007】
最後に、多くの適用において、出力の損失を引き起こす電池の抵抗は、低減されなければならない。従来の非常に高出力の電池において、接続要素の抵抗は、電池の抵抗に非常に寄与し、上記の他の問題のいくつかを解決できるとしても接続要素の抵抗の増大の影響を有する電池構造は許容され得ない。これに関して、接続要素と、該接続要素に接触されることが意図される電池の導電表面との接続は接触抵抗を有し、それは最小化されなければならない。この接続は、単純に接着結合によりなされ得る。これを上述の図１２で説明するために、金属箔は、電池の封止と、これらの縁を露出する側方の切断との後に、アノード２３０’及びカソード２１０’の縁に接着結合され得る。良好な接続は低い電気的抵抗を有し、それは電池の寿命の間、劣化してはいけない。
【0008】
しかしながら、終端に金属箔を接着結合するのによく用いられる導電性接着剤は、特にグラファイトを含む接着剤の場合、通常、高い接触抵抗を有する。これに対して、優れた導電特性は、金属ナノ粒子又は炭化物若しくは窒化物ナノ粒子を含むインクを用いて得られることが知られている。しかし、これらのインクが導電性ナノ粒子の焼結を引き起こすのに十分な温度で熱処理を受ける場合、この低抵抗性のみが達成される。一般に、約４００℃の温度が不完全な焼結を引き起こすが、そのような温度は液体電解質を含む電池にとって極めて高い温度である。
【0009】
さらに、焼結されたインクの密度は、水蒸気に対して不浸透性となるのに十分な高さではなく（この浸透性は、水蒸気透過度（以下、ＷＶＴＲという）により表される）、この場合、例えば、Ｎｏｖａｃｅｎｔｒｉｘによるナノ銅インクであるＭｅｔａｌｏｎの透過性である。従って、電池の導電性表面と接続要素との間の電気的接触の質を改善するため、また、接触抵抗の低減及びこの電気的接触の耐久性の改善の両方の真の必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記従来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。
【0011】
特に、本発明は、高エネルギー密度及び高出力密度を有する二次電池の生産量を増大すること、並びに低コストでより効率が高い封止を生成することを目的とする。
【0012】
特に、本発明は、短絡のリスクを低減する方法を提示すること、また低い自己放電率を有する電池を製造できるようにすることを目的とする。
【0013】
特に、本発明は、非常に長寿命の電池を単純で、信頼性が高く、速い手法で製造できる方法を提示することを目的とする。
【0014】
さらに、本発明は、そのような方法を提示することを目的とし、それらは従来に用いられていたものよりも高品質の切断ステップを用いる。
【0015】
さらに、本発明は、そのような方法を提示することを目的とし、それらは、封止段階及び封止自体を増強し、それは最終電池の生産の際に行われる。
【0016】
さらに、本発明は、材料の損失をより少なくする電池の製造方法を提示することを目的とする。
【0017】
いずれの場合においても、これらの問題の解決は、電池の抵抗を増大してはならず、可能であればそれを低減しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【0018】
上記目的の少なくとも１つは、以下に説明するような本発明に係る対象の少なくとも１つによって達成される。本発明により提示されるそれぞれの対象は、電池、その製造方法、エネルギー消費装置、及び他の実施形態に係る電池に関し、これらの対象は添付する特許請求の範囲に提示されている。
【0019】
本発明は、第１の対象として少なくとも１つのアノード（３）及び少なくとも１つのカソード（１）を含む電池（１００）が提供され、該電池（１００）は、少なくとも１つのアノード接続領域と、該アノード接続領域に対して側方において反対側の少なくとも１つのカソード接続領域とを含む側辺（１０１、１０２）、及び長手方向辺（１０３、１０４）を含み、
前記電池が、少なくとも１つのアノード層、少なくとも１つの電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層、及び少なくとも１つのカソード層により連続的に形成された単位スタックを含むように、前記アノード（３）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのアノード層、及び、
－任意に電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層、を含み、
前記カソード（１）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのカソード層、及び、
－任意に電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層、を含み、
－前記アノード及び前記カソードのそれぞれは、第１の主要部（１１１、１３１）と、電極材料を含まないスペーサ（１１３、１３３）により前記第１の主要部から分離された第２の主要部（１１２、１３２）と、電解質と、集電材料とを含み、前記空き領域は前記電池の互いに対向する前記長手方向辺（１０３、１０４）を接続し、
－前記アノード及び前記カソードのそれぞれは、上方から見て、前記第１の主要部に形成された少なくとも１つの第１のスルーホール（５１、５３）と、前記第２の主要部に形成された少なくとも１つの第２のスルーホール（５２、５４）とを含み、
前記カソードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５１）のそれぞれは前記アノードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５４）のそれぞれに連続して延び、これらのホール（５１、５４）が互いに連続するように延びて前記電池の一端から他端まで通過する第１の通路（６１）を形成し、
前記アノードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５３）のそれぞれは前記カソードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５２）のそれぞれに連続して延び、これらのホール（５３、５２）が互いに連続するように延びて前記電池の一端から他端まで通過する第２の通路（６３）を形成し、
－前記電池は、さらに、前記第１の通路（６１）に設けられる少なくとも１つのカソード導電手段（７１、７１’、７１’’）と、前記第２の通路（６３）に設けられる少なくとも１つのアノード導電手段（７３、７３’、７３’’）とを含み、前記アノード導電手段（７３、７３’、７３’’）は、少なくとも１つアノード接続領域に向かう電池電流フローの少なくとも一部を収集でき、前記カソード導電手段（７１、７１’、７１’’）は、少なくとも１つのカソード接続領域に向かう電池電流フローの少なくとも一部を収集できることを特徴とする。
前記電池が、少なくとも１つのアノード層、少なくとも１つの電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層、及び少なくとも１つのカソード層により連続的に形成された単位スタックを含むように、前記アノード（３）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのアノード層、及び、
－任意に電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層、を含み、
前記カソード（１）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのカソード層、及び、
－任意に電解質材料の層又は電解質に含浸されたセパレータの層、を含み、
－前記アノード及び前記カソードのそれぞれは、第１の主要部（１１１、１３１）と、電極材料を含まないスペーサ（１１３、１３３）により前記第１の主要部から分離された第２の主要部（１１２、１３２）と、電解質と、集電材料とを含み、前記空き領域は前記電池の互いに対向する前記長手方向辺（１０３、１０４）を接続し、
－前記アノード及び前記カソードのそれぞれは、上方から見て、前記第１の主要部に形成された少なくとも１つの第１のスルーホール（５１、５３）と、前記第２の主要部に形成された少なくとも１つの第２のスルーホール（５２、５４）とを含み、
前記カソードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５１）のそれぞれは前記アノードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５４）のそれぞれに連続して延び、これらのホール（５１、５４）が互いに連続するように延びて前記電池の一端から他端まで通過する第１の通路（６１）を形成し、
前記アノードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５３）のそれぞれは前記カソードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５２）のそれぞれに連続して延び、これらのホール（５３、５２）が互いに連続するように延びて前記電池の一端から他端まで通過する第２の通路（６３）を形成し、
－前記電池は、さらに、前記第１の通路（６１）に設けられる少なくとも１つのカソード導電手段（７１、７１’、７１’’）と、前記第２の通路（６３）に設けられる少なくとも１つのアノード導電手段（７３、７３’、７３’’）とを含み、前記アノード導電手段（７３、７３’、７３’’）は、少なくとも１つアノード接続領域に向かう電池電流フローの少なくとも一部を収集でき、前記カソード導電手段（７１、７１’、７１’’）は、少なくとも１つのカソード接続領域に向かう電池電流フローの少なくとも一部を収集できることを特徴とする。
【0020】
本発明に係る電池の他の特徴によると、それらは、別々に採用されてもよく、又は技術的に互換性がある特徴によってもよく、
－前記通路のそれぞれは、対向する側辺（１０１、１０２）から離間して延びており、
－前記通路のそれぞれと前記対向する側辺との間の最も短い距離（Ｄ５９／Ｄ５６）は、０．４４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、
－前記通路のそれぞれは、前記側辺（４０１、４０２）に直接に形成され、前記カソード又はアノード導電手段のそれぞれは、前記側辺に対して面一であり、特に半円筒状の形状を有し、
－前記アノード導電手段及び前記カソード導電手段は、互いに依存せずに以下から選択され、
・導電性材料からなるバー、
・締り嵌め金属ロッド、
・導電性シース材料に囲まれた金属ロッド、
－前記バー又は前記金属ロッドの２つの端部に締付ヘッドが設けられ、
－前記電池は、さらに、
・少なくとも部分的に導電性材料からなる導電支持体、
・前記導電支持体においてそれぞれ導電パスを形成する２つの離間した領域を互いに絶縁できる絶縁手段、を含み
・前記カソード導電手段は第１の導電パスと電気的に接触され、前記アノード導電手段は第２の導電パスと電気的に接触され、
－前記導電支持体は、単一層型であり、特に金属グリッド又はシリコン中間層であり、
－前記導電支持体は、交互に配置された複数の層を含み、該導電支持体は特にプリント回路基板型であり、
－前記空き領域の横断寸法又は幅（Ｌ１１３）は０．０１ｍｍ～０．５ｍｍであり、
－前記第２の主要部の横断寸法又は幅（Ｌ１１２）は０．０５ｍｍ～２ｍｍであり、
－前記空き領域の反対側のカソード（１１２’）及びアノード（１３２’）のそれぞれの前記第２の主要部の自由面は、アノード（１３１’）及びカソード（１１１’）のそれぞれの前記第１の主要部の自由面と面一であり、
－それは、前記電池の６面のうちの４つをコーティングし、他の２面を部分的にコーティングする封止システムを含み、それら他の２面は対向しており、少なくとも１つのアノード接続領域及び少なくとも１つのカソード接続領域を含む電池の第１及び第２の通路（６１、６３）に対して実質的に垂直であり、
－封止システムは、
・パリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択され、前記電池に設けられた少なくとも１つの第１のカバー層、
・絶縁材料からなり、前記少なくとも１つのカバー層上に、原子層堆積、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより設けられた少なくとも１つの第２のカバー層、を含み、
・前記少なくとも１つの第１のカバー層及び前記少なくとも１つの第２のカバー層の配列はｚ回繰り返されてもよく、ｚは１以上であり、
－前記封止システムは、
・極めて低いＷＶＴＲを有し、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２．ｄ未満のＷＶＴＲを有し、アノード及びカソード箔のスタックの外周部に設けられた少なくとも１つ第１のカバー層を含み、前記第１のカバー層はｚ’回繰り返されてもよく、ｚ’は１以上であり、
－少なくとも前記第１のカバー層は、
・好ましくは酸化物、窒化物、酸窒化物、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、アモルファスシリコン若しくはＳｉＣから選択されるセラミック材料、及び／又は、
・好ましくは６００℃未満の融点を有する低融点ガラス、より好ましくはＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５及びＰｂＯ－ＳｉＯ２から選択される低融点ガラスを含み、
－それは、少なくともアノード接続領域（７５、７５’）及び少なくともカソード接続領域（７６、７６’）をカバーする端末システムを含み、
－前記端末システムは、
・導電ポリマー、好ましくは銀充填レジンの第１の層、
・前記端末システムの前記第１の層に設けられたニッケルの第２の層、及び、
・前記端末システムの前記第２の層に設けられた錫の第３の層を連続的に含む。
－前記通路のそれぞれは、対向する側辺（１０１、１０２）から離間して延びており、
－前記通路のそれぞれと前記対向する側辺との間の最も短い距離（Ｄ５９／Ｄ５６）は、０．４４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、
－前記通路のそれぞれは、前記側辺（４０１、４０２）に直接に形成され、前記カソード又はアノード導電手段のそれぞれは、前記側辺に対して面一であり、特に半円筒状の形状を有し、
－前記アノード導電手段及び前記カソード導電手段は、互いに依存せずに以下から選択され、
・導電性材料からなるバー、
・締り嵌め金属ロッド、
・導電性シース材料に囲まれた金属ロッド、
－前記バー又は前記金属ロッドの２つの端部に締付ヘッドが設けられ、
－前記電池は、さらに、
・少なくとも部分的に導電性材料からなる導電支持体、
・前記導電支持体においてそれぞれ導電パスを形成する２つの離間した領域を互いに絶縁できる絶縁手段、を含み
・前記カソード導電手段は第１の導電パスと電気的に接触され、前記アノード導電手段は第２の導電パスと電気的に接触され、
－前記導電支持体は、単一層型であり、特に金属グリッド又はシリコン中間層であり、
－前記導電支持体は、交互に配置された複数の層を含み、該導電支持体は特にプリント回路基板型であり、
－前記空き領域の横断寸法又は幅（Ｌ１１３）は０．０１ｍｍ～０．５ｍｍであり、
－前記第２の主要部の横断寸法又は幅（Ｌ１１２）は０．０５ｍｍ～２ｍｍであり、
－前記空き領域の反対側のカソード（１１２’）及びアノード（１３２’）のそれぞれの前記第２の主要部の自由面は、アノード（１３１’）及びカソード（１１１’）のそれぞれの前記第１の主要部の自由面と面一であり、
－それは、前記電池の６面のうちの４つをコーティングし、他の２面を部分的にコーティングする封止システムを含み、それら他の２面は対向しており、少なくとも１つのアノード接続領域及び少なくとも１つのカソード接続領域を含む電池の第１及び第２の通路（６１、６３）に対して実質的に垂直であり、
－封止システムは、
・パリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択され、前記電池に設けられた少なくとも１つの第１のカバー層、
・絶縁材料からなり、前記少なくとも１つのカバー層上に、原子層堆積、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより設けられた少なくとも１つの第２のカバー層、を含み、
・前記少なくとも１つの第１のカバー層及び前記少なくとも１つの第２のカバー層の配列はｚ回繰り返されてもよく、ｚは１以上であり、
－前記封止システムは、
・極めて低いＷＶＴＲを有し、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２．ｄ未満のＷＶＴＲを有し、アノード及びカソード箔のスタックの外周部に設けられた少なくとも１つ第１のカバー層を含み、前記第１のカバー層はｚ’回繰り返されてもよく、ｚ’は１以上であり、
－少なくとも前記第１のカバー層は、
・好ましくは酸化物、窒化物、酸窒化物、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、アモルファスシリコン若しくはＳｉＣから選択されるセラミック材料、及び／又は、
・好ましくは６００℃未満の融点を有する低融点ガラス、より好ましくはＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５及びＰｂＯ－ＳｉＯ２から選択される低融点ガラスを含み、
－それは、少なくともアノード接続領域（７５、７５’）及び少なくともカソード接続領域（７６、７６’）をカバーする端末システムを含み、
－前記端末システムは、
・導電ポリマー、好ましくは銀充填レジンの第１の層、
・前記端末システムの前記第１の層に設けられたニッケルの第２の層、及び、
・前記端末システムの前記第２の層に設けられた錫の第３の層を連続的に含む。
【0021】
また、本発明は、上記電池の製造方法に関し、該製造方法は、
ａ）交互の箔のスタック（Ｉ）を供給するステップであって、該箔は、それぞれ複数の電池のアノード層を形成することを意図する第１の箔又はアノード箔と、それぞれ複数の電池のカソード層を形成することを意図する第２の箔又はカソード箔とを含み、核アノード箔は少なくとも１つの溝又はアノードが無い領域を含み、核カソード箔は少なくとも１の溝又はカソードが無い領域を含み、各溝は、電極材料、電解質及び集電基材の空き領域の少なくとも一部を区切っているステップと、
ｂ）先に供給された交互の箔のスタックを熱処理及び／又は機械的にプレスするステップと、
ｃ）各アノード及び各カソードにおいて、第１の主要部に少なくとも１つの第１のスルーホール（５１、５３）を形成し、第２の主要部に少なくとも１つの第２のスルーホール（５２、５４）を形成するステップと、
－前記カソードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５１）は、前記アノードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５４）に連続して延び、これらのホール（５１、５４）が連続して延びて前記電池の一端から他端まで通過する第１の通路（６１）を形成し、
－前記アノードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５３）は、前記カソードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５２）に連続して延び、これらのホール（５３、５２）が連続して延びて前記電池の一端から他端まで通過する第２の通路（６３）を形成し、ステップｃ）は前記アノード及びカソード箔においてステップａ）の前に又はステップｂ）の後に行われてもよく、
ｄ）前記第１のスルーホール（６１）内にカソード導電手段（７１、７１’、７１’’）を挿入し、前記第２のスルーホール（６３）内にアノード導電手段（７３、７３’、７３’’）を挿入するステップであって、これらの導電手段のそれぞれは、前記電池の電流の少なくとも一部を収集できるステップと、
ｅ）所定の電池を分離するための切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）を形成するステップと、を含む。
ａ）交互の箔のスタック（Ｉ）を供給するステップであって、該箔は、それぞれ複数の電池のアノード層を形成することを意図する第１の箔又はアノード箔と、それぞれ複数の電池のカソード層を形成することを意図する第２の箔又はカソード箔とを含み、核アノード箔は少なくとも１つの溝又はアノードが無い領域を含み、核カソード箔は少なくとも１の溝又はカソードが無い領域を含み、各溝は、電極材料、電解質及び集電基材の空き領域の少なくとも一部を区切っているステップと、
ｂ）先に供給された交互の箔のスタックを熱処理及び／又は機械的にプレスするステップと、
ｃ）各アノード及び各カソードにおいて、第１の主要部に少なくとも１つの第１のスルーホール（５１、５３）を形成し、第２の主要部に少なくとも１つの第２のスルーホール（５２、５４）を形成するステップと、
－前記カソードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５１）は、前記アノードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５４）に連続して延び、これらのホール（５１、５４）が連続して延びて前記電池の一端から他端まで通過する第１の通路（６１）を形成し、
－前記アノードの前記第１の主要部に形成された前記第１のスルーホール（５３）は、前記カソードの前記第２の主要部に形成された前記第２のスルーホール（５２）に連続して延び、これらのホール（５３、５２）が連続して延びて前記電池の一端から他端まで通過する第２の通路（６３）を形成し、ステップｃ）は前記アノード及びカソード箔においてステップａ）の前に又はステップｂ）の後に行われてもよく、
ｄ）前記第１のスルーホール（６１）内にカソード導電手段（７１、７１’、７１’’）を挿入し、前記第２のスルーホール（６３）内にアノード導電手段（７３、７３’、７３’’）を挿入するステップであって、これらの導電手段のそれぞれは、前記電池の電流の少なくとも一部を収集できるステップと、
ｅ）所定の電池を分離するための切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）を形成するステップと、を含む。
【0022】
本発明に係るプロセスの他の特徴によると、それらは、別々に採用されてもよく、又は技術的に互換性がある特徴によってもよく、
－前記通路は、前記側辺から離間して形成されており、
－少なくとも１つのミシン目が各切断のパスに沿って形成されており、各ミシン目は各通路の少なくとも一部を区切り、
－前記アノード溝及びカソード溝のそれぞれは、前記電池の長手方向辺（１０３、１０４）を区切るための少なくとも部分的に重なった２つの長手方向部（１６、３６）と、前記２つの長手方向部を接続する側方部（１８、３８）とを含み、前記アノード溝（３８）の側方部及び前記カソード溝（１８）の側方部は互いにオフセットしており、第１の切断は前記アノード溝の側方部と前記長手方向部に対向する端部との間で延び、前記第２の切断は前記カソード溝の側方部と前記長手方向部に対向する端部との間で延び、
－各溝は、全体的にＨ字形状を有し、長手方向部はＨの垂直な主要凹部を形成し、側方部はＨのチャネルを形成し、
－前記アノード及びカソード溝のそれぞれは、特にＩ字形状に延ばされ、前記アノード溝は互いの上部で重なり合い、前記カソード溝は互いの上部で重なり合い、前記アノード溝は複数の中間領域を画定するために前記カソード溝に対してオフセットされ、前記切断は前記中間領域に形成され、
－それは、ステップｂ）又は切断スタックを生成するステップｅ）の後に、前記切断スタックを液体電解質等のリチウムイオンを含む相又はリチウム塩を含みイオン液体に含浸するステップｆ）を含み、
－それは、ステップｅ）の後又はステップｆ）の後に、切断スタックを以下のものを堆積することにより封止することを含み、
・好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択され、前記電池に設けられた少なくとも１つの第１のカバー層、並びに、
・前記少なくとも１つのカバー層上に、原子層堆積、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより設けられた絶縁材料からなる少なくとも１つの第２のカバー層、
少なくとも１つの第１のカバー層及び少なくとも１つの第２のカバー層の配列はｚ回繰り返されてもよく、ｚは１以上であり、
－２つの切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）は、少なくともアノード及びカソードの大部分を通る、特にアノード及びカソードの全てを通るように形成される。
－前記通路は、前記側辺から離間して形成されており、
－少なくとも１つのミシン目が各切断のパスに沿って形成されており、各ミシン目は各通路の少なくとも一部を区切り、
－前記アノード溝及びカソード溝のそれぞれは、前記電池の長手方向辺（１０３、１０４）を区切るための少なくとも部分的に重なった２つの長手方向部（１６、３６）と、前記２つの長手方向部を接続する側方部（１８、３８）とを含み、前記アノード溝（３８）の側方部及び前記カソード溝（１８）の側方部は互いにオフセットしており、第１の切断は前記アノード溝の側方部と前記長手方向部に対向する端部との間で延び、前記第２の切断は前記カソード溝の側方部と前記長手方向部に対向する端部との間で延び、
－各溝は、全体的にＨ字形状を有し、長手方向部はＨの垂直な主要凹部を形成し、側方部はＨのチャネルを形成し、
－前記アノード及びカソード溝のそれぞれは、特にＩ字形状に延ばされ、前記アノード溝は互いの上部で重なり合い、前記カソード溝は互いの上部で重なり合い、前記アノード溝は複数の中間領域を画定するために前記カソード溝に対してオフセットされ、前記切断は前記中間領域に形成され、
－それは、ステップｂ）又は切断スタックを生成するステップｅ）の後に、前記切断スタックを液体電解質等のリチウムイオンを含む相又はリチウム塩を含みイオン液体に含浸するステップｆ）を含み、
－それは、ステップｅ）の後又はステップｆ）の後に、切断スタックを以下のものを堆積することにより封止することを含み、
・好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカ及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択され、前記電池に設けられた少なくとも１つの第１のカバー層、並びに、
・前記少なくとも１つのカバー層上に、原子層堆積、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより設けられた絶縁材料からなる少なくとも１つの第２のカバー層、
少なくとも１つの第１のカバー層及び少なくとも１つの第２のカバー層の配列はｚ回繰り返されてもよく、ｚは１以上であり、
－２つの切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）は、少なくともアノード及びカソードの大部分を通る、特にアノード及びカソードの全てを通るように形成される。
【0023】
また、本発明は、主要部（２００２）及び前記電池を含む電気エネルギー消費装置を対象として含み、前記電池は、前記電気エネルギー消費装置に電気エネルギーを供給でき、前記電池の電気接続支持体は前記主要部に固定される。
【0024】
最後に、本発明は、電池を製造する方法の目的を有し、該電池は、互いに交互に配置された少なくとも１つのアノード（３）及び少なくとも１つのカソード（１）を含み、前記電池（１００）は、長手方向辺（１０３、１０４）及び側辺（１０１、１０２）を含み、
前記アノード（３）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのアノード層、及び、
－任意に、電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層を含み、
前記カソード（１）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのカソード層、及び、
－任意に、電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層を含み、
前記電池は、少なくとも１つのアノード層と、少なくとも１つの電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層と、少なくとも１つのカソード層とにより連続的に形成された単位スタックを含み、
各アノード（３）は、前記電池の第１の側辺の付近に配置されたアノード接続領域を含み、各カソード（１）は、前記電池の前記第１の側辺の反対側の第２の側辺に配置されたカソード接続領域を含み、
各アノード及び各カソードは、電極材料、電解質及び集電基材がない領域（１１３、１３３）によりそれぞれ第２の主要部（１１２、１３２）から分離されたそれぞれ第１の主要部（１１１、１３１）を含み、前記空き領域は前記電池の長手方向辺（１０３、１０４）の反対側で接続し、
前記製造方法は、
ａ）交互の箔のスタック（Ｉ）を供給するステップであって、このスタックは複数の電池のアノード層を形成することを目的とする第１の箔又はアノード箔と、複数の電池のカソード層を形成することを目的とする第２の箔又はカソード箔とを含み、各アノード箔は少なくとも１つの溝又はアノードが無い領域（３４）を含み、各カソード箔は少なくとも１つの溝又はカソードが無い領域（１４）を含み、各溝は電極材料、電解質及び集電基材が無い領域の少なくとも１部を区切るステップと、
ｂ）先に供給された交互の箔のスタックに熱処理及び／又は機械的プレスをするステップと、
ｃ）少なくとも部分的に前記溝の内側に延びる２つの切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）を形成するステップであって、前記第１の切断は前記アノード溝の側方部と長手方向部に対向する端部との間で延び、前記第２の切断は前記カソード溝の側方部と長手方向部に対向する端部との間で延びるステップと、を含み、
この切断が切断ツールを用いて容易に形成できるように、少なくとも１つのミシン目が各切断のパスに沿って形成されていることを特徴とする。
前記アノード（３）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのアノード層、及び、
－任意に、電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層を含み、
前記カソード（１）は、
－集電基材、
－少なくとも１つのカソード層、及び、
－任意に、電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層を含み、
前記電池は、少なくとも１つのアノード層と、少なくとも１つの電解質材料又は電解質に含浸されたセパレータの層と、少なくとも１つのカソード層とにより連続的に形成された単位スタックを含み、
各アノード（３）は、前記電池の第１の側辺の付近に配置されたアノード接続領域を含み、各カソード（１）は、前記電池の前記第１の側辺の反対側の第２の側辺に配置されたカソード接続領域を含み、
各アノード及び各カソードは、電極材料、電解質及び集電基材がない領域（１１３、１３３）によりそれぞれ第２の主要部（１１２、１３２）から分離されたそれぞれ第１の主要部（１１１、１３１）を含み、前記空き領域は前記電池の長手方向辺（１０３、１０４）の反対側で接続し、
前記製造方法は、
ａ）交互の箔のスタック（Ｉ）を供給するステップであって、このスタックは複数の電池のアノード層を形成することを目的とする第１の箔又はアノード箔と、複数の電池のカソード層を形成することを目的とする第２の箔又はカソード箔とを含み、各アノード箔は少なくとも１つの溝又はアノードが無い領域（３４）を含み、各カソード箔は少なくとも１つの溝又はカソードが無い領域（１４）を含み、各溝は電極材料、電解質及び集電基材が無い領域の少なくとも１部を区切るステップと、
ｂ）先に供給された交互の箔のスタックに熱処理及び／又は機械的プレスをするステップと、
ｃ）少なくとも部分的に前記溝の内側に延びる２つの切断（Ｄｎ、Ｄ’ｎ）を形成するステップであって、前記第１の切断は前記アノード溝の側方部と長手方向部に対向する端部との間で延び、前記第２の切断は前記カソード溝の側方部と長手方向部に対向する端部との間で延びるステップと、を含み、
この切断が切断ツールを用いて容易に形成できるように、少なくとも１つのミシン目が各切断のパスに沿って形成されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0025】
非限定的例として提示される添付する図面は、本発明の種々の態様及び実施形態を示す。図１２は従来の電池を示す。
【図13】図１３は、本発明の第２の代替的実施形態に係るアノード箔又はカソード箔に形成された異なるＨ字形状の溝で行われた切断ステップを示し、本発明の第２の代替的実施形態に係るこのアノード又はカソードに形成された第１及び第２の通路を示す俯瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明に係る方法は、交互の箔のスタックＩが生成されるステップを最初に含み、これらの箔は、以下場合によって「アノード箔」及び「カソード箔」を意味する。以下により詳細に見られるように、各アノード箔は複数の電池のアノードを形成することを目的とし、各カソード箔は複数の電池のカソードを形成することを目的とする。図１に示される例は、５つのカソード箔１及び５つのアノード箔３を示す。実際には、このスタックは、より多い数の箔によって形成され、通常、１０～１０００である。有利な一実施形態において、これらの箔の全ては、それらの４つの端部に穿孔２を有し、これらの穿孔２が重ね合わせられたとき、これらのカソードの全て及びアノードの全ては、以下により詳細に説明されるように明確に配置される（図１及び２を参照）。箔の４つの端部のこれらの穿孔２は、それらを積み重ねる際に箔を整列するための位置決めマークとなる。
【0027】
箔の４つの端部におけるこれらの穿孔２は、特に製造後にアノード及びカソード箔に、又は電解質層によりコーティングされた若しくはセパレータによりコーティングされたアノード箔及び／若しくはカソード箔に適切な手段により形成され、この電解質層又はこのセパレータは、反対の極性の２つの箔の間、すなわちアノード箔とカソード箔の間に挟まれ得る。
【0028】
周知の型であり得るアノード又はカソード箔のそれぞれの物理学的－化学的構造は、本発明の範囲内ではなく、単に簡便な説明のためである。各アノード箔３は、アノード材料の活性層でコーティングされたアノード集電基材を含み、以下アノード層を意味する。各アノード箔１は、カソード材料の活性層でコーティングされたカソード集電基材を含み、以下カソード層を意味する。これらの活性層のそれぞれは固体であってもよく、より具体的に、高密性又は多孔性を有する。さらに、２つの隣接する箔の間、すなわち反対の極性の２つの活性層の間における電気的接触を防止するために、電解質層又は液体電解質で満たされたセパレータ（図１に図示せず）は、これらの２つの箔の少なくとも１つに、すなわち、反対の極性の活性層に接触された活性層で予めコーティングされたこれらの集電基材の少なくとも１つの活性層に配置される。本発明を説明する図面において図示されない電解質層又は液体電解質で満たされたセパレータは、反対の極性の２つの箔の間、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。より具体的に、電解質層又はセパレータは、アノード層及び／又はカソード層に配置されてもよく、電解質層又はセパレータは、それらを含むアノード箔３及び／又はカソード箔１の必須部分を形成する。
【0029】
電池の単位セルは、少なくとも１つのアノード集電基材、少なくとも１つのアノード層、少なくとも１つの電解質材料の層又は電解質で満たされたセパレータ、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材を連続的に含む。集電基材は、金属片であってもよい。
【0030】
有利には、アノード又はカソード集電基材の２面は、アノード層又はカソード層でコーティングされ、任意にアノード層又はカソード層に配置された電解質又はセパレータ層でコーティングされる。そのような場合において、アノード又はカソード集電基材は、２つの隣接する単位セルにおける集電体として作用し得る。電池におけるこれら基材の使用は、高エネルギー密度及び高出力密度を有する二次電池の生産量を増大する。
【0031】
カソード箔１のうちの１つの機械的構造がここで説明され、他のカソード箔も同一の構造を有することは理解される。さらに、以下で見られるように、アノード箔３は、カソード箔１と極めて類似の構造を有する。
【0032】
図２に示されるように、カソード箔１は四辺形状であり、実質的に正方形状である。それはいわゆる穿孔された中央域１０の範囲を定め、以下で説明するようなＨ字形状の溝が形成される。これらのＨ字形状の溝の配置に関して、いわゆる箔の垂直方向ＹＹが定義され、それはこれらのＨの垂直方向に対応し、いわゆる箔の水平方向ＸＸはＹＹ方向に対して垂直である。中央域１０は、連続した、すなわち溝が無い垂直フレーム１２により縁取られている。このフレームの機能は、特に、各箔の容易な取り扱いを保証することである。
【0033】
Ｈ字形状の溝は、上下に配置されたＬ１～Ｌｙの行に分布され、互いに隣接して配置されたＲ１～Ｒｘ列に分布される。非限定的な例として、表面実装部品型（以下ＳＭＤという）のマイクロ電池の製造の範囲内で用いられるアノード及びカソード箔は１００ｍｍ×１００ｍｍのウェハであってもよい。通常、これら箔の行の数は１０～５００であり、列の数は１０～５００である。所望の電池容量の機能として、それらの寸法は変わってもよく、従って、アノード及びカソード箔ごとの行及び列の数は調節され得る。用いられるアノード及びカソード箔の寸法は、必要に従って変更され得る。図２に示すように、２つの隣接する行は、材料２０のブリッジにより分離され、Ｈ２０で示されたその高さは０．０５ｍｍ～５ｍｍである。これらのアノード及びカソード箔の材料のブリッジ及び片は、容易に取り扱われるためにそれらに十分な機械的構成を与える。
【0034】
溝１４は貫通しており、すなわちそれらは箔の上面と底面のそれぞれを開口する。溝１４は、化学的エッチング、電鋳、レーザ切断、微穿孔又はプレス加工によって、アノード及びカソード材料の堆積の前に、基材に直接にそれ自体周知の方法で生成され得る。これらの溝は、例えばレーザ切断、フェムト秒レーザ切断、微穿孔若しくはプレス加工によるそれ自体周知の方法で、アノード若しくはカソード材料でコーティングされた基材、又は、電解質層若しくはセパレータでコーティングされたアノード若しくはカソード箔にも生成され得る。カソードの全てに形成された溝１４は、特に図３に示されるように重ね合わせられる。
【0035】
Ｈ字形状の溝１４の１つはここで説明するように、カソード箔で形成される切断の全てで同一であることが理解される。溝１４は、２つの垂直且つ並行の主要凹部１６により形成され、それらは、好ましくは２つの垂直な主要凹部１６に垂直である水平チャネル１８によりその上部が接続されている。以下の提示が与えられる：
・Ｈ１４は全体の溝の高さであり、それは通常０．２５ｍｍ～１０ｍｍである；
・Ｌ１４はその幅であり、それは通常０．２５ｍｍ～１０ｍｍである；
・Ｌ１６は各主要凹部の幅であり、それは通常０．０２ｍｍ～５ｍｍである；
・Ｈ１８は各チャネルの高さであり、それは通常０．０１ｍｍ～０．５ｍｍである；
・Ｄ１８は主要凹部の上部とチャネルの上部との間の高さの差であり、それは通常０．０５ｍｍ～２ｍｍである。
・Ｈ１４は全体の溝の高さであり、それは通常０．２５ｍｍ～１０ｍｍである；
・Ｌ１４はその幅であり、それは通常０．２５ｍｍ～１０ｍｍである；
・Ｌ１６は各主要凹部の幅であり、それは通常０．０２ｍｍ～５ｍｍである；
・Ｈ１８は各チャネルの高さであり、それは通常０．０１ｍｍ～０．５ｍｍである；
・Ｄ１８は主要凹部の上部とチャネルの上部との間の高さの差であり、それは通常０．０５ｍｍ～２ｍｍである。
【0036】
さらに、図１０に示されるように、少なくとも第１のスルーホール５１は第１の主要部に形成され、第２のスルーホール５２は第２の主要部に形成される。
【0037】
スルーホール５１／５２／５３／５４も貫通されており、すなわち、それらは箔の上面と底面のそれぞれを開口する。これらのスルーホールは、複数の電池のアノード層を形成することを目的とする第１の箔又はアノード箔、及び複数の電池のカソード層を形成することを目的とする第２の箔又はカソード箔のそれぞれを含む交互の積み重ねの前又は後に、アノード及び／又はカソード箔に直接にそれ自体周知の方法で形成され得る。スルーホールは、化学的エッチング、電鋳、レーザ切断、微穿孔又はプレス加工により形成され得る。
【0038】
【0039】
各アノードは、さらに溝１４があるのと同じ数で設けられる溝３４の異なる行および列を備えている。特に図４に示すように、各溝３４の構造は、各溝１４の構造に実質的に類似しており、すなわちこの溝３４は、チャネル３８により接続された２つの垂直な主要凹部３６を含む。垂直な主要凹部３６の寸法は、垂直な主要凹部１６の寸法と同一であり、同様に、チャネル３８の寸法はチャネル１８の寸法に類似する。
【0040】
上方から見た場合、垂直の主要凹部３６は、垂直の主要凹部１６に重なる。溝１４と溝３４との間の差異は、チャネル３８が底部に設けられていることのみである。特に図３に示すように、チャネル１８及び３８は、上方から見た場合に、ＸＨで示されるＨの中線において互いに対称である。
【0041】
さらに、特に図３に示すように、少なくとも第１のスルーホール５３は第１の主要部に形成され、第２のスルーホール５４は第２の主要部に形成されている。
【0042】
有利には、カソードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５１は、アノードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５４に連続して延びており、これらのホール５１／５４は互いに連続して延びており、電池の端部から端部までを通る第１の通路６１を形成する。さらに、アノードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５３は、アノードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５２に連続して延びており、これらのホール５３／５２は互いに連続して延びており、電池の端部から端部までを通る第２の通路６３を形成する。
【0043】
有利には、第２のスルーホール５２／５４は、スタックの機械的強度を維持しながら短絡のリスクを防止するために、溝のチャネル１８及び３８から特定の距離を空けて形成される。有利には、この距離はアノード及びカソード箔の性質、特に用いられる集電基材の性質、その厚さ及びその強度に応じて選択される。スタックにおけるこれらのスルーホールの存在は、スタックの機械的強度を弱めてはならない。スルーホールの寸法は、必要に応じて変更され得る。
【0044】
有利には、第１及び第２のスルーホール５３／５２／５１／５４は、電池の側辺１０１及び１０２から特定の距離を空けて形成され、それらは以下に詳細に説明するように材料５６／５７／５８／５９の結合の範囲を区切る。有利には、第２のスルーホール５２／５４のそれぞれは、電池における空き領域１１３／１３３のそれぞれから特定の距離で第２の主要部１１２／１３２のそれぞれに形成され、それらは図示しない材料の第２の帯域の範囲を区切る。上記スタックがその全体の機械的安定性を保証するステップを受けることが想定される。それ自体は周知であるこれらのステップは、特に異なる層にホットプレスすることを含む。以下で見られるように、このスタックは、個々の電池の形成を可能とし、その数は行Ｙの数及び列Ｘの数の積と同一である。
【0045】
この目的のために、図５に３つの行Ｌｎ－１～Ｌｎ＋１及び３つの列Ｒｎ－１～Ｒｎ＋１が示されている。本発明において、２つの切断Ｄｎ及びＤ’ｎは、溝の行ごとに形成されている。貫通して形成された、すなわちスタックの全体の高さを通って延びる各切断は、それ自体周知の方法で形成される。非限定的な例は、特に立方体状の切断、切断機による切断又はレーザ切断といった切断を含む。
【0046】
特に図５における溝のうちの１つの拡大図の図６に示すように、各切断は、チャネルとＨに対向する端部との間に形成される。該切断の厚さは無視されることが想定される。これらの条件下で、図６を参照して非限定的な例の形態で以下が注意されるべきである：
・切断Ｄｎと水平チャネル１８の対面との距離Ｄ２０は０．０５ｍｍ～２ｍｍであり、この距離Ｄ２０がＤ１８以下であることが理解される；
・切断Ｄ’ｎと水平チャネル３８の対面との距離Ｄ４０は０．０５ｍｍ～２ｍｍであり、この距離Ｄ４０がＤ３８以下であることが理解される。
・切断Ｄｎと水平チャネル１８の対面との距離Ｄ２０は０．０５ｍｍ～２ｍｍであり、この距離Ｄ２０がＤ１８以下であることが理解される；
・切断Ｄ’ｎと水平チャネル３８の対面との距離Ｄ４０は０．０５ｍｍ～２ｍｍであり、この距離Ｄ４０がＤ３８以下であることが理解される。
【0047】
図５を参照して、各最終電池が上部及び底部の２つの切断で区切られ、左右がＨにおける垂直の主要凹部の内面で区切られる。この図５において、切断線Ｄｎ及びＤ’ｎに沿って切断されると、電池１００には陰影が付けられ、電池を形成しないスタックにおける箔の領域４０はドットで示され、溝の部分は白のままである。さらに、図５は電池の端部から端部までを通る第１及び第２の通路６１／６３を示し、それらの通路は、電池の上面及び底面の両方から突出する導電手段で実質的に満たされている。これらの第１及び第２の通路６１／６３は、スタックを形成するカソード箔及びアノード箔に実質的に垂直であることが好ましい。
【0048】
図７及び図８は、並行する切断線における断面図である。切断面ＶＩＩ－ＶＩＩは、Ｈの垂直な主要凹部を通って延び、切断面ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩは材料を通過する。図７は、図５にも示される領域４０を示し、それは、材料の切れ端に対応し、特にアノード材料４３及びカソード材料４１の切れ端に対応する。図８は、切断が、電池１００の各カソード１、各アノード３、電極材料、電解質及び／又は集電基材１１３、１３３の空き領域により第２の主要部１１２、１３２から分離された第１の主要部１１１、１３１を有するように、アノード及びカソードの両方を通って、すなわちＨ字形状の溝のチャネルからＤ２０の距離で形成されることを示す。これは、従来と比較して切断の質を改善し、電池の側辺における短絡を防止する本発明の特に有利な特徴である。
【0049】
国際公開第２０１６／００１５８４号は、大気から電池セルを保護するために封止システムで封止された、側方にオフセットされて交互に積み重ねられたアノード及びカソード箔により形成された複数の単位セルのスタックについて記載している（図１２を参照）。裸のカソード及びアノード接続を含む単位電池を得るためのこれらの封止されたスタックの切断は、電極の交互の連続物及び封止システムを通過する切断面に沿って行われる。従来の電池の電極と封止システムとの間の密度の差異によって、この切断面に沿った切断は、切断面付近で封止システムの剥離が生じて、短絡が生じるリスクを生じる。従来において、封止の際に、封止層はＵ字形状の切断を受ける箔のスタックの間隙を満たす。これらの間隙に挿入されるこの封止層は厚く、スタックにほとんど付着せず、後の切断の際に封止システムが剥離するリスクを生じる。
【0050】
本発明によると、カソード及びアノード箔の交互の重なりの結果として切断付近におけるホットプレスされたＨ字形状の機械的構造が極めて強いため、Ｈ字形状の切断を受ける箔の使用によってこのリスクは除去される。Ｈ字形状の切断を受ける箔の使用と共にそのような強い構造の使用は、切断の際の欠陥の数を低減でき、切断速度を向上でき、電池の生産量を改善することができる。
【0051】
本発明によると、Ｄ’ｎ及びＤｎの切断は、類似の密度のアノード及びカソードを通って形成され、より高い質のきれいな切断を誘導する。さらに、電極材料、電解質及び／又は集電基材の空き領域の存在は、短絡のリスクを防止する。
【0052】
ここで図９～図１１を参照すると、それらは本発明に係る電池のうちの１つ１００を示す。この電池の長手方向及び側方の中線は、それぞれＸ１００及びＹ１００で示される。この電池の側辺は符号１０１及び１０２で示され、この電池の長手方向辺は符号１０３及び１０４で示される。さらに、各カソードは符号１１０で示され、各アノードは符号１３０で示される。これらのアノードの数と同一であるこれらのカソードの数は、上記スタックにおけるカソード箔及びアノード箔の数に対応する。
【0053】
図９に示すように、すなわち上方から見た場合、カソードの空き領域は重なり合う。さらに、同一の上方からの視野によると、アノードにおける空き領域は重なり合う。また、この同一の上方からの視野によると、カソード及びアノードにおける空き領域は整列されておらず、すなわち、それらは互いに重なり合わない。これは特に例として図１０に示される。
【0054】
空き領域１１３は、図９に上辺及び底辺として示される電池の対向する長手方向辺に接続する。この空き領域は、各アノード及びカソードにおいて、第２の主要部から第１の主要部を分離して電池の対向する長手方向辺の間に延びている。
【0055】
各カソード１１０は、第１の側辺１０１に配置された第１の主要部１１１、第２の主要部１１２、並びに電極材料、電解質及び／又は集電基材１１３の空き領域を含む。後者は、上記溝１４のチャネル１８の幅に対応する幅を有し、長手方向辺１０３及び１０４の間に延びている。同様に、各アノード１３０は、側辺１０１の反対の側辺１０２に配置された第１の主要部１３１及び第２の主要部１３２を含む。第１の主要部１３１及び第２の主要部１３２は、電極材料、電解質及び／又は集電基材の空き領域１３３により分離され、長手方向辺１０３及び１０４に接続し、長手方向辺１０３及び１０４の間に延びる。２つの空き領域１１３及び１３３は、中線Ｙ１００において互いに対称である。
【0056】
【0057】
【0058】
この第２の代替的実施形態は、Ｈ字形状の溝１０１４が互いに上下に配置された行Ｌ１～Ｌｙ、及び互いに隣接して配置された列Ｒ１～Ｒｘ内に分布されることが、第１の代替的実施形態と実質的に異なる。この態様において、列Ｒｎに配置された溝における少なくとも１つの垂直の主要凹部１０１６は、列Ｒｎ－１及び／又はＲｎ＋１に配置された隣接する溝の垂直の主要凹部１０１６の少なくとも１つに対して整列される。そのような場合において、２つの隣接する列は、材料の片により分離されない。図１３に示すように、２つの隣接する行は、材料１０２０のブリッジにより分離され、その高さはＨ１０２０で示され、それは０．０５ｍｍ～５ｍｍである。材料のこれらのブリッジは、アノード及びカソード箔に対して、それらが容易に取り扱われるのに十分な機械的強度を与える。
【0059】
この本発明の第２の代替的実施形態において、Ｈ字形状の溝１０１４は、第１の代替的実施形態の溝と同一であることが好ましい。溝１０１４は、２つの並行する垂直な主要凹部１０１６により形成されることが好ましく、それらは好ましくは２つの垂直な主要凹部１０１６に垂直な水平チャネル１０１８によりそれらの上部で接続されている。
【0060】
各カソードでは、溝１０１４の異なる行及び列が設けられる。各アノードではさらに、溝１０１４があるのと同じ数で設けられる溝１０３４の異なる行および列が設けられる。
【0061】
各溝１０３４の構造は、各溝１０１４の構造と実質的に類似しており、すなわち、この溝１０３４は、チャネル１０３８により接続された２つの垂直な主要凹部１０３６を含む。垂直な主要凹部１０３６の寸法は垂直な主要凹部１０１６の寸法と同一であり、同様に、チャネル１０３８の寸法はチャネル１０１８の寸法と同様である。
【0062】
上方から見た場合、垂直な主要凹部１０３６は、垂直な主要凹部１０１６に重なる。溝１０１４と溝１０３４との間の差異は、チャネル１０３８が底部に設けられていることのみである。特に図１４に示すように、上方から見た場合、チャネル１０１８及び１０３８は、ＸＨ’で示されるＨの中線において互いに対称である。
【0063】
上記のアノード及びカソード箔のスタックは、その全体の機械的安定性を保証するステップを受けることが想定される。それ自体は周知であるこれらのステップは、特に、異なる層をホットプレスすることを含む。以下で見られるように、このスタックは、個々の電池の形成を可能とし、その数は行Ｙの数及び列Ｘの数の積と同一である。
【0064】
この目的のために、図１４において、３つの行Ｌｎ－１～Ｌｎ＋１及び３つの列Ｒｎ－１～Ｒｎ＋１が示されている。本発明によると、２つの切断Ｄｎ及びＤ’ｎは、溝の行ごとに形成される。貫通の様式で形成された、すなわちスタックの全体高さを通って延びる各切断は、それ自体周知の方法で形成される。非限定的な例は、特に立方体状の切断、切断機による切断又はレーザ切断といった切断を含む。
【0065】
各切断は、それぞれのチャネルとＨに対向する端部との間で形成される。該切断の厚さは無視されることが想定される。図１５に示すように、切断は、電池１１００の各カソード１１１０及び各アノード１１３０、電極材料、電解質及び／又は集電基材１１１３、１１３３の空き領域により第２の主要部１１１２、１１３２から分離された第１の主要部１１１１、１１３１を有するように、アノード及びカソードの両方を通って、すなわちＨ字形状の溝のチャネルから距離Ｄ１０２０で形成される。これは、従来と比較して切断の質を改善し、電池の側辺における短絡を防止する本発明の特に有利な特徴である。各最終電池１１００は、上部及び底部の２つの切断で区切られ、左右がＨにおける垂直の主要凹部の内面で区切られる。この図１３において、切断線Ｄｎ及びＤ’ｎに沿って切断されると、電池１１００には陰影が付けられ、電池を形成しないスタックにおける箔の領域１０４０はドットで示され、溝の部分は白のままである。
【0066】
本発明によると、Ｄ’ｎ及びＤｎの切断は、類似の密度のアノード及びカソードを通って形成され、より高い質のきれいな切断を誘導する。さらに、電極材料、電解質及び／又は集電基材の空き領域の存在は、短絡のリスクを防止する。
【0067】
図１５に示すように、各カソード１１１０は、第１の主要部１１１１、第１の側辺１１０１に配置された第２の主要部１１１２、並びに電極材料、電解質及び／又は集電基材の空き領域１１１３を含む。後者は、その幅が上記溝１０１４のチャネルの幅に対応し、長手方向辺の間で延びる。同様に、各アノード１１３０は、第１の主要部１１３１、及び辺１１０１の反対の側辺１１０２に配置された第２の主要部１１３２を含む。第１の主要部１１３１及び第２の主要部１１３２は、電極材料、電解質及び／又は集電基材の空き領域の空き領域により分離され、長手方向辺に接続し、すなわち長手方向辺１１０３及び１１０４の間で延びている。２つの空き領域１１１３及び１１３３は、中線Ｙ１００において互いに対称である。
【0068】
各空き領域１１１３の幅Ｌ１１１３は、上記図に記載された溝に属するチャネル１０１８の幅に対応する。さらに、各第２の主要部１１１２の幅Ｌ１１１２は、上記のように距離Ｄ１０２０に対応する。
【0069】
本発明の第２の代替的実施形態により得られる電池１１００は、本発明の第１の代替的実施形態により得られる電池と比較して、溝１０１４の配置が異なるが、全てにおいて同一である。
【0070】
本発明の第３の実施形態において、図示しないが、Ｈ字形状の溝１４／１０１４は、互いに上記に配置された行Ｌ１～Ｌｙ内に分布されてもよく、互いに隣接して配置された列Ｒ１～Ｒｘ内に分布されてもよい。このように、同一のアノード及び／又はカソード箔において、Ｈ字形状の溝１４／１０１４は、それらの箔を容易に取り扱えるように、及びスタックについて単位電池の最大数を有利に規定できるように十分な機械的強度を維持するような形態で、アノード及び／又はカソード箔に本発明の第１及び第２の代替的実施形態に従って配置される。
【0071】
本発明の第３の代替的実施形態によって得られる電池１１００は、アノード及び／又はカソード箔における溝１４／１０１４の配置が異なるが、本発明の第１及び／又は第２の代替的実施形態によって得られる電池に対して全てにおいて同一である。
【0072】
図１１と図１２との比較は、本発明の利点を強調する。より具体的に、電池の実質的に全体の容積は、有益な材料、すなわち電池１００の電気化学的特徴に寄与する材料により占められている。より具体的に、２つの非常に小さい空き領域１３３／１１３３のみが、有益な材料としてみなすことはできない。これに関して、図１０を参照して、第２のカソード主要部の自由面１１２’がアノードの第１の主要部の自由面１３１’と面一であり、第２のアノード主要部の自由面１３２’がカソードの第１主要部の自由面１１１’と面一であることが見られる。言い換えると、電極材料を含む本発明に係る電池の反対の側辺は、後退領域の存在により不連続である図１２に示される従来のものと比較して実質的に連続している。
【0073】
「第２の主要部の自由面」は、第１の主要部の反対側である第２の主要部に属する面に対応する。「第１の主要部の自由面」は、第２の主要部の反対側である第１の主要部に属する面に対応する。
【0074】
図１０を参照して、以下のことを留意すべきである：
－カソードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５１は、アノードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５４の連続で延びており、ホール５１／５４は、互いに連続して延びており、電池の端から端まで通過する第１の通路６１を形成し、
－アノードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５３は、カソードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５２の連続で延びており、これらのホール５３／５２は互いに連続して延びており、電池の端から端まで通過する第２の通路６３を形成する。
－カソードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５１は、アノードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５４の連続で延びており、ホール５１／５４は、互いに連続して延びており、電池の端から端まで通過する第１の通路６１を形成し、
－アノードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５３は、カソードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５２の連続で延びており、これらのホール５３／５２は互いに連続して延びており、電池の端から端まで通過する第２の通路６３を形成する。
【0075】
有利には、第２のスルーホール５２は、短絡のリスクを防止するために、（溝１４のチャネル１８に対応する）空き領域１１３から所定の距離Ｄ５７でカソードの第２の主要部に形成されている。同様に、第２のスルーホール５４は、短絡のリスクを防止するために、（溝３４のチャネル３８に対応する）空き領域１３３から所定の距離Ｄ５９でアノードの第２の主要部に形成される。
【0076】
有利には、第１及び第２のスルーホール５３／５２／５１／５４は、電池の側辺１０１及び１０２から所定の距離で形成され、材料５６／５７／５８／５９の帯域の範囲を区切る。
【0077】
以下の意味が提供される：
・Ｄ５６は、材料５６の帯域の幅であり、それは本発明に係る電池１００の自由面１１１’とカソードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５１の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５６は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５６は距離Ｄ５９と実質的に同一であり、第２のアノード主要部の幅未満である；
・Ｄ５７は、材料５７の帯域の幅であり、それは、本発明に係る電池１００の自由面１１２’とカソードの第１の主要部に形成された第２のスルーホール５２の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５７は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５７は距離Ｄ５８と実質的に同一であり、第２のカソード主要部の幅未満である；
・Ｄ５８は、材料５８の帯域の幅であり、それは、本発明に係る電池１００の自由面１３１’とアノードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５３の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５８は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５８は距離Ｄ５７と実質的に同一である；
・Ｄ５９は、材料５９の帯域の幅であり、それは、本発明に係る電池１００の自由面１３２’とアノードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５２の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５９は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５９は距離Ｄ５６と実質的に同一である。
・Ｄ５６は、材料５６の帯域の幅であり、それは本発明に係る電池１００の自由面１１１’とカソードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５１の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５６は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５６は距離Ｄ５９と実質的に同一であり、第２のアノード主要部の幅未満である；
・Ｄ５７は、材料５７の帯域の幅であり、それは、本発明に係る電池１００の自由面１１２’とカソードの第１の主要部に形成された第２のスルーホール５２の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５７は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５７は距離Ｄ５８と実質的に同一であり、第２のカソード主要部の幅未満である；
・Ｄ５８は、材料５８の帯域の幅であり、それは、本発明に係る電池１００の自由面１３１’とアノードの第１の主要部に形成された第１のスルーホール５３の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５８は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５８は距離Ｄ５７と実質的に同一である；
・Ｄ５９は、材料５９の帯域の幅であり、それは、本発明に係る電池１００の自由面１３２’とアノードの第２の主要部に形成された第２のスルーホール５２の反対の面との間の距離に対応し、この距離Ｄ５９は０．０４ｍｍ～１．９５ｍｍであり、この距離Ｄ５９は距離Ｄ５６と実質的に同一である。
【0078】
本発明に係る電池に形成された第１及び第２の通路６１／６３は、図１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｃに示すような電池のセル間で電気的接続を形成するための導電手段で満たされている。これらの導電手段は、電池の上面及び底面から突出する。
【0079】
導電手段は、導電材料から得られ得る。有利には、これらの導電手段のＷＶＴＲは極めて低く、これらの導電手段は不浸透性である。それらは、スタックの電気的接続領域に密接に接触する。
【0080】
例として、導電手段は、以下の様であり得る：
・溶融状態で導入された又は通路内で適切な手段により導入された導電性ガラス又は金属等の導電材料からなるバーであって、凝固した際にこの材料は前記バーを形成し、２つの対向する端部は図１６Ａに示すように、締付ヘッドが画定されていることが好ましい；
・締り嵌め金属ロッドであって、２つの対向する端部は図１６Ｂに示すように、締付ヘッドが画定されていることが好ましい；
・導電性シース材料に囲まれた金属ロッドであって、シースは溶融状態で導入された又は通路内で適切な手段により導入された導電性ガラス又は金属から得られ、凝固した際にこの材料は前記導電性シース材料に囲まれた金属ロッドを形成し、２つの対向する端部は図１６Ｃに示すように、締付ヘッドが画定されていることが好ましい。
・溶融状態で導入された又は通路内で適切な手段により導入された導電性ガラス又は金属等の導電材料からなるバーであって、凝固した際にこの材料は前記バーを形成し、２つの対向する端部は図１６Ａに示すように、締付ヘッドが画定されていることが好ましい；
・締り嵌め金属ロッドであって、２つの対向する端部は図１６Ｂに示すように、締付ヘッドが画定されていることが好ましい；
・導電性シース材料に囲まれた金属ロッドであって、シースは溶融状態で導入された又は通路内で適切な手段により導入された導電性ガラス又は金属から得られ、凝固した際にこの材料は前記導電性シース材料に囲まれた金属ロッドを形成し、２つの対向する端部は図１６Ｃに示すように、締付ヘッドが画定されていることが好ましい。
【0081】
導電手段のこれらの締付ヘッドのそれぞれ又は対向する端部のそれぞれの上部は、電池が少なくとも１つのアノード接続領域７５／７５’又は少なくとも１つのカソード接続領域７６／７６’を含むように、電気的接続領域、すなわち本発明に係る電池のアノード接続領域７５／７５’又はカソード接続領域７６／７６’を画定し得る。
【0082】
導電ガラスの導電性は、金、ニッケル、クロム、ニッケル－クロム合金、タングステン、モリブデン、グラファイト、炭化物又は窒化物の粒子をガラスに加えることにより得られ得る。
【0083】
これらの電気的接続は、不浸透性であり、低い水蒸気透過度（ＷＶＴＲ、透湿度とも呼ばれる）を有する。これは、特に用いられる材料及びそれらが製造される方法に依存する。水蒸気透過度又は透湿度は、米国特許第７６２４６２１号明細書の対象である方法、及びThin Solid Films 6+550 (2014) 85-89で公開されたA. Mortier等による「Structural properties of ultraviolet cured polysilazane gas barrier layers on polymer substrates」の方法を用いて測定され得る。ＷＶＴＲが低いほど、封止システムの不浸透性が向上する。
【0084】
「第２の主要部の自由面」は、第１の主要部の反対側の第２の主要部に属する面に対応する。
【0085】
「第１の主要部の自由面」は、第２の主要部の反対側の第１の主要部に属する面に対応する。
【0086】
さらに、電池のアノード層のそれぞれ及びカソード層のそれぞれにおける空き領域の存在は、これらの空き領域が電気的絶縁体として作用するため、封止システム、すなわち電池内でパリレン等の絶縁材料を用いる必要性を排除する。これは、封止等の電池の製造における最終ステップを容易にする。従来のように及び図１２に示すように、電池内で後退領域２１０’’、２３０’’を隔離する、すなわち、封止システムにより従来の構造においてギャップを満たす、及びヘッドトゥテイルで配置され、短絡を防ぐための封止システムに対しオフセットされるＵ字形状の切断に存在する領域を満たすことの必要性はもはやない。Ｈ字形状の切断を含む箔の使用ともに本発明に係る剛構造の使用は、従来と比較して、封止を容易にし、封止の厚さを低減する。従来よりも薄く且つ強い層を有する複数層型の封止システムが考慮され得る。
【0087】
有利には、アノード及びカソード箔を積み重ねるステップの後、得られたスタックは熱処理及び／又は機械的プレスにより組み立てられる。
【0088】
有利には、アノード及びカソード箔を積み重ねるステップの後、電池を組み立てるように熱処理が５０℃～５００℃の温度、好ましくは３５０℃未満で行われる、及び／又は組み立てられるためのアノード及びカソード箔のスタックの機械的プレスが１０～１００ＭＰａの圧力、好ましくは２０～５０ＭＰａの圧力で行われる。特定の一実施形態において、その積み重ね及び熱処理ステップの後、第１の通路６１及び第２の通路６３は、有利には上述のように生成され、カソード導電手段７１、７１’、７１’’は第１の通路６１内に導入され、アノード導電手段７３、７３’、７３’’は第２の通路６３内に導入され、これらの導電手段のそれぞれは電池の電流の少なくとも一部を収集できる。
【0089】
いずれかの場合において、これらのアノード及びカソード導電手段は、積み重ねられたアノード及びカソード箔構造の対向する面から突出し、これらの導電手段は、図１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｃに示すようにスタックの全体の体積から突出する。
【0090】
アノード及びカソード導電手段を含むアノード及びカソード箔のスタックは、単位電池を得るために、切断線Ｄ’ｎ及びＤｎに沿って適切な手段によって切断される。
【0091】
液体電解質に含浸された電池の場合において、液体電解質による電池の含浸は、溶媒を含む若しくは含まず、リチウム塩を含むイオン液体及び／又はイオン液体の混合液等のリチウムイオンを保持する相により、有利にはイオン性導電手段を生成する後に行われ、このリチウムイオンを保持する相は毛細管現象により電池に浸透する。含浸は、それ自体周知の技術を用いて行われ得る。
【0092】
導電手段が形成された後、又は液体電解質に含浸された電池の場合において電池がリチウムイオンキャリア相で含浸された後、スタックは、有利には電池セルを大気から保護するための封止システムを設けることにより封止される。封止システムは、バリア層としてその機能を果たすために、高温に耐えることができ且つ大気に不浸透性であるように化学的に安定でなければならない。有利には、本発明に係るアノード及びカソード箔のスタックは、以下を含む封止システムの連続、好ましくはｚ回の連続でカバーされ得る：
－アノード及びカソード箔のスタックに設けられたパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択された第１のカバー層、
－前記第１のカバー層の上に、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰＣＶＤ）又は誘導結合プラズマ化学気相成長（ＩＣＰ ＣＶＤ）により設けられた電気的絶縁材料により形成された少なくとも１つの第２のカバー層。
－アノード及びカソード箔のスタックに設けられたパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド及び／又はそれらの混合物から好ましくは選択された第１のカバー層、
－前記第１のカバー層の上に、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰＣＶＤ）又は誘導結合プラズマ化学気相成長（ＩＣＰ ＣＶＤ）により設けられた電気的絶縁材料により形成された少なくとも１つの第２のカバー層。
【0093】
この連続は、ｚ回繰り返されてもよく、ｚは１以上である。この複数層配列は、バリア効果を有する。封止システムの配列がより多く繰り返されるほどに、このバリア効果がより大きくなり得る。設けられた薄層の数が増えるほど、それは増大する。
【0094】
通常、第１のカバー層は、例えばシリコン、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド又はポリパラキシレン（パリレンとしてよく知られている）といったポリマーで形成される。この第１のカバー層は、電池の敏感な要素を周囲環境から保護する。さらにこの第１の層は、スタックの表面における多孔性を封鎖し、封止システムの後の層のための均一な粘着層を形成する。有利には、この層は、電池の６面をカバーし、電池を完全に囲う。前記第１のカバー層の厚さは、好ましくは０．５μｍ～５０μｍである。
【0095】
有利には、第１のカバー層は、パリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ（CAS 1633-22-3）、パリレンＦ、又はパリレンＣ、Ｄ、Ｎ及び／若しくはＦの混合物から形成され得る。パリレン（ポリパラキシリレン又はポリ（ｐ－キシリレン）とも呼ばれる）は、誘電性で透明な、熱力学的安定性が高い半結晶性材料であり、溶媒に対して優れた耐性があり、非常に低い浸透性を有する。また、パリレンは、電池をその外部環境から保護するためのバリア特性を有する。電池の保護は、第１のカバー層がパリレンＦから形成される場合に増強される。有利には、この第１のカバー層は、表面上に化学気相成長（ＣＶＤ）により堆積された気体のモノマーの凝集から得られ、それは、スタックの接近可能な表面の全てを等角で、薄く且つ均一にカバーする。有利には、この第１のカバー層は硬く、柔軟な表面と考えられることはできない。この第１のカバー層は、（水蒸気透過度に関して）十分に不浸透性ではないので、絶縁材料からなる、好ましくは低い水蒸気透過度を有する少なくとも１つの第２のカバー層が第１のカバー層上に堆積されるべきである。
【0096】
第２のカバー層は、電気的絶縁材料により形成され、好ましくは無機材料により形成される。有利には、それは、先に第１のカバー層でカバーされたスタックの接近可能な表面の全てを等角にカバーできるようにするために、原子層堆積（ＡＬＤ）により堆積される。ＡＬＤにより堆積された層は機械的に非常に脆く、それらの保護的役割を果たすために硬い支持面を必要とする。柔軟な面上における脆い層の堆積は、この保護層における完全性の欠失を引き起こしてクラックの形成を引き起こし得る。さらに、ＡＬＤにより堆積された層の成長は、基材の性質により影響される。異なる化学的性質の領域を有する基材上にＡＬＤにより堆積された層は、不均質な成長がなされ、この保護層の完全性を失うことを引き起こし得る。
【0097】
ＡＬＤ堆積技術は、完全に不浸透性で等角な形態で、高い粗さを有する面をカバーするのに特に適する。それらは、等角で穴等の欠陥が無い層（「ピンホールが無い層」とも呼ばれる）の生成を可能とし、非常に良好なバリア性を示す。それらのＷＶＴＲは極めて低い。有利には、第２のカバー層は、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、又はＨＤＰＣＶＤ若しくはＩＣＰ ＣＶＤ型の化学気相成長によって堆積され得る。この第２のカバー層は、好ましくは１０ｎｍ～１０μｍの厚さを有する。有利には、第２のカバー層の厚さは、ガスに対する不透過性の所望のレベル、すなわち所望のＷＶＴＲに応じて選択され、特にＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ及びＩＰＣ ＣＶＤから選択される用いられる堆積技術に依存する。第２のカバー層は、例えばＡｌ２Ｏ３若しくはＴａ２Ｏ５型の酸化物、窒化物、リン酸塩、酸窒化物又はシロキサンの形態であるセラミック材料、ガラス材料又はガラス－セラミック材料からなり得る。
【0098】
第１のカバー層上に、ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより堆積されたこの第２のカバー層は、第１に、構造を不浸透性にすること、すなわち物体内部への水の移動を防止することを可能とし、第２に、パリレンＦからなることが好ましい第１のカバー層を大気、特に空気及び湿気から保護し、その劣化を防止するために、熱曝露から保護することを可能とする。この第２のカバー層は、封止された電池の寿命を改善する。
【0099】
封止システムのこの配列、好ましくはｚ配列におけるアノード及びカソード箔のスタックを封止することは、封止システムのＷＶＴＲを可能な限り低減させることができ、すなわち、スタック及び最終電池の不透過性を増大させ得る。
【0100】
従って、封止システムのこの配列、好ましくはｚ配列で封止されたアノード及びカソード箔のスタックは、封止されたスタックを機械的に保護するため、及び任意に美的外観を与えるために、最終カバー層でコーティングされ得る。この最終カバー層は、電池を保護し、寿命を改善する。有利には、この最終カバー層は、高温に耐えるように選択され、その後の使用中に電池を保護するのに十分な機械的強度を有する。有利には、この最終カバー層の厚さは、１μｍ～５０μｍである。理想的には、この最終カバー層の厚さは、約１０～１５μｍであり、そのような厚さの範囲は機械的損傷から電池を保護できる。
【0101】
この最終カバー層は、好ましくはエポキシ樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン、シリコン、ゾル－ゲルシリカ又は有機シリカ系を有する。有利には、この最終カバー層は、ディップコーティングにより堆積される。
【0102】
代替的に、本発明に係る電池セル、又はアノード及びカソード箔のスタックを大気から保護するための封止システムは、非常に低いＷＶＴＲ、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２．ｄ未満を有する第１の代替的カバー層を含む配列、好ましくはｚ’配列により形成され得る。この配列は、ｚ’回繰り返されてもよく、ｚは１以上である。それはバリア効果を有し、それはｚ’の値が増大するほどに増大する。アノード及びカソード箔のスタックを封止システムの配列で好ましくはＺ’配列で封止することは、封止システムのＷＶＴＲを可能な限り低減でき、すなわち封止システムの不浸透性を増大させることができ、スタックの不浸透性を増大でき、最終的に電池の不浸透性を増大できる。
【0103】
前記第１の代替的カバー層の厚さは、０．５μｍ～５０μｍであることが好ましい。
【0104】
この代替的カバー層は、アノード及びカソード箔のスタックの外縁に堆積されたセラミック材料及び／又は低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスにより形成され得る。この層に用いられるセラミック及び／又はガラス材料は、有利には以下から選択される：
－低融点ガラス（通常６００℃未満）、好ましくはＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５、ＰｂＯ－ＳｉＯ２、
－酸化物、窒化物、酸窒化物、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、アモルファスシリコン又はＳｉ。
－低融点ガラス（通常６００℃未満）、好ましくはＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５、ＰｂＯ－ＳｉＯ２、
－酸化物、窒化物、酸窒化物、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、アモルファスシリコン又はＳｉ。
【0105】
これらのガラスは、モールディング又はディップコーティングにより堆積される。
【0106】
有利には、セラミック材料は、ＰＥＣＶＤにより、好ましくはＨＤＰＣＶＤ又はＩＣＰ ＣＶＤにより低温で堆積され、これらの方法は良好な不浸透性を有する層を堆積することができる。
【0107】
有利には、代替的封止システムは、封止のＷＶＴＲを低減するために、すなわちスタックの不浸透性を増大するために、異なる性質のＺ’代替的カバー層を含み得る。例として、封止システムは、セラミック材料で構成された第１の層、該第１の層上に堆積された低融点ガラスで構成された第２の層、及びその逆で構成することを含み得る。
【0108】
ガラスフィルムにおける封止は、酸化物、リン酸化塩、ホウ酸塩及び／又は低融点ガラスの前駆体を含むインクを堆積し、その後に焼成することにより得られ得る。
【0109】
その結果、硬く且つ不浸透性の封止が実現し、特に封止システムと接触部材との界面で水蒸気が通過することを防ぐ。
【0110】
電池セルの不浸透性が封止システムを介して確保された後、電気的接続が、研磨を含む任意の手段によって電池の導電手段の端部で露出される。
【0111】
端部（電気的接触）は、カソード又はアノード接続が明らかな部分（絶縁電解質で追われていない部分）に加えられる。これらの接触領域は、電流を集めるために電池のスタックの反対側に配置されることが好ましい。接続は、当業者に周知の技術を用いて、好ましくは導電性エポキシ樹脂及び／又は溶融錫浴に浸漬することによりめっきされる。
【0112】
端部は、例えば錫の単一金属層、又は複数層の形態でなり得る。好ましくは、端部は、アノード及びカソードの接続付近で、銀充填樹脂等の導電ポリマーの第１の層、該第１の層上に堆積されたニッケルの第２の層、及び該第２の層上に堆積された錫の第３の層を連続的に含む層の第１のスタックにより構成される。ニッケル及び錫の層は、電気めっき技術により堆積され得る。
【0113】
この３層の複合体において、ニッケルの層は、溶接組立ステップの際にポリマー層を保護し、錫の層は、電池インターフェイスの溶接性を確保する。
【0114】
端部は、電池の上面及び底面に正極性及び負極性電気的接続を可能とする。これらの端部は、異なる電池要素間での並列の電気的接続を可能とする。カソード接続は、電池の一側に突出することが好ましく、アノード接続は他側で利用可能であることが好ましい。
【0115】
図１８～図２０は、上述の第１の実施形態に対する電池１００の代替的実施形態を示す。図１８～図２０において、いくつかの機械的要素は第１の実施形態の機械的要素に類似し、それらは同一の符号に３００を加えた符号が与えられる。
【0116】
符号４００が与えられた図１８～図２０に示す代替的実施形態に係る最終電池は、特に導電部材が同一の位置に設けられていないことが電池１００とは異なる。図５に類似する図１８は、Ｈ字形状の溝３３４の配置を示し、それは６１及び６３等の通路に関連しない。より具体的に、ミシン目３６１及び３６３は、アノード及びカソード箔に形成される。各Ｈ字形状の溝において、ミシン目３６１はＨの凹部３１６、３３６間に第１の行３６２を形成する。さらに、他のミシン目３６３は、同一の凹部３１６、３３６間に第２の行３６４を形成する。
【0117】
示された例において、各行３６２及び３６４は、３つのミシン目によりそれぞれ形成される。代替的に、これらのミシン目は異なる数が設けられてもよく、その数は特にコンポーネントの幅に依存する。単一のミシン目（穴）が設けられてもよく、逆に３つよりもかなり多い多数のミシン目が設けられてもよい。
【0118】
ミシン目の各行は、切断線Ｄ３６１及びＤ３６３のそれぞれに沿って、それらの切断線がそれらを通過するように配置されている。有利には、各切断線は異なるミシン目を通過し、これらのミシン目の中心を横切る。示された例において、各ミシン目は、直径が通常５０μｍ～５ｍｍの円形状を有する。結果として、各切断線は、通過する異なるミシン目の直径を形成する。最後に、各ミシン目の縁と凹部又は溝のチャネルのいずれかの反対側の壁との間の距離は、箔が意図せずに引き裂かれるのを防ぐように、当業者によって選択され得る。
【0119】
製造の際に、異なるミシン目の内容積は適切な導電材料で充填される。例としては、樹脂、ポリマー又は導電ガラスを含む。従って、切断Ｄ３６１及びＤ３６３は、最終電池を示す図１９及び図２０に示すように、導電部材３７１及び３７３を作製する。導電部材３７１は、まずミシン目３６１内に導入される導電材料から形成され、導電部材３７３は、ミシン目３６３の導電材料から形成される。
【0120】
異なる箔はミシン目３６１、３６３の中心を通って切断されるため、各導電部材３７１、３７３は、実質的に半円筒形状を有し、その直径はミシン目の直径に対応する。この導電部材は、第１の実施形態を参照して与えられた意味において通路に受容される。この第１の実施形態とは反対に、この通路は、上記導電部材の形状に対応するため、円筒形状でなく半円筒形状である。
【0121】
特に図１９に見られるように、各側辺４０１、４０２はそれぞれ導電部材３７１、３７３により形成された導電領域と、所謂開口スタック領域とが形成されている。符号３７５及び３７７が与えられた後者は、電解質によって容易に含浸可能である。図１８～図２０に示された実施形態では、導電部材が反対側の側辺から距離を空けて配置されている第１の実施形態とは対照的に、各導電部材はそれぞれの側辺４０１及び４０２と面一上にあることに留意されるべきである。
【0122】
図１８～図２０に示すこの実施形態には特定の利点がある。より具体的に、各導電部材は、箔が切断されるのと同時に形成される。これを踏まえ、これらの導電部材を作製可能にするミシン目は、切断作業を容易にすることができる。さらに、導電部材を形成する材料は、イオン液体で充填する前に固められる。
【0123】
各導電部材は、一方では電池の側辺４０１、４０２に水平に、他方では電池の上面４０５及び底面４０６に垂直に開口していることに留意されるべきである。これにより、発生した電流の回収の面で大きな利便性が得られる。より具体的には、側辺のみ、上面及び底面のみ、又はこれらの側辺及びこれらの反対の面の両方のいずれかで、電流が収集され得る。
【0124】
特に図２１に示すように、電池の下に設けられた支持体を介して電流が回収され得る。概して平坦であるこの支持体５００は、３００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満の厚さを有する。有利には、この支持体は導電材料、典型的には金属材料からなる。特に、これらの材料は、それらの溶接性を改善するために、金、ニッケル及び錫の薄層でコーティングされ得るので、アルミニウム、銅又はステンレス鋼が選択される。支持体の前面は、符号５１０が与えられ、アノード及びカソード層に対向し、反対側の後面は符号５２０が与えられる。
【0125】
この支持体は穿孔されており、すなわちそれは、中央ベースプレート５５０と２つの対向する横方向ストリップ５６０及び５７０とを区切る領域５３０及び５４０を有する。支持体の異なる領域５５０、５６０及び５７０は、互いに電気的に絶縁されている。この目的のために、領域５３０及び５４０は、適切な非導電材料で充填されている。
【0126】
さらに、横方向ストリップ５６０及び５７０は、互いに電気的に絶縁された領域を形成し、それらは上記導電部材３７１及び３７３に接続される。この目的のために、有利には、各導電部材が導電性接着剤からなるバッファー５６２、５７２の導入によりそれぞれの横方向ストリップに固定される。
【0127】
この実施形態は、上記封止システム８０の材料に類似する適切な材料からなる封止システム３８０を提供する。本質的な不浸透性の基準を保証するために、電池の正常な動作に悪影響を及ぼす可能性がある部品がアノード及びカソードの単位スタックにアクセスできないことを保証しなければならない。言い換えると、本発明によると、その有害な部品の潜在的な「入口」を防ぐことが含まれる。
【0128】
この目的のために、まず封止システム３８０は、電池の側辺、すなわち導電部材３７１及び３７３並びに開口スタック領域３７５及び３７７を覆う。また、それは、有利には、支持体５００における空き領域５３０及び５４０に占められている。また、それは、アノード及びカソードの単位スタックの底面と支持体の反対側の面との間の中間領域にも充填される。この封止は、通常１０μｍ以下の薄い層で行われるため、封止材料は特に種々の表面で見られ、それらが並ぶ傾向がある。この封止材料による電池の異なる領域の充填をより良く視覚化するために、符号３８０が図２１において複数回提供されている。
【0129】
最後に、本発明の有利な一実施形態によると、電池は全体として符号３９０で示される補強システムをさらに備えていることが分かる。この補強システムは、支持体５００とは反対側の封止システム３８０の全体を覆う。さらに、有利には、この補強材料は、一方では空き領域５３０及び５４０の全て又は一部を占め、他方では支持体とアノード及びカソード箔との間の中間領域を占める。これらの異なる領域において、この補強材料は、封止材料に密接に結合される。この密接な混合物は、上記のように、封止材料がほとんどこれらの表面に存在するため、少なくとも表面に見られ得る。上記材料の存在は、不浸透性のみならず機械適合性の面でも所望の機能を最適化することを保証する。
【0130】
この補強システム３９０は、この特定の機械適合性機能を与えることができる材料からなり得る。このような観点から、樹脂として、例えば単純なポリマー又は無機フィラーが充填されたポリマーが選択され得る。ポリマーマトリクスは、例えばエポキシ、アクリレート又はフッ素化ポリマーのファミリーであってもよく、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てもよい。
【0131】
有利には、この補強システム３９０は、追加の水分バリア機能を提供し得る。そのため、低融点ガラスを選択することで、機械的強度を確保し、さらに防湿性を提供できる。このガラスは、例えばＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５又はＰｂＯ－ＳｉＯ２ファミリーとすることができる。
【0132】
有利には、封止システムの厚さは、非常に小さく、特に５０μｍ未満であり、好ましくは２０μｍである。通常、補強システムは封止システムよりもかなり厚い。例として、補強システムの厚さは、５０μｍ～２５０μｍであり、典型的には約１００μｍである。追加の補強システムの存在は、追加の利点、すなわち機械的及び化学的保護機能をもたらし、任意に追加のガスバリア機能と組み合わせられる。
【0133】
動作時において、従来通り、アノード３及びカソード１で電気エネルギーが発生される。このエネルギーは、導電部材３７１、３７３を介して、支持体５００の導電領域５６０、５７０に伝達される。これらの導電領域は互いに絶縁されているため、短絡のリスクは無い。電気エネルギーは、領域５６０及び５７０から適切な型のエネルギー消費装置に導かれる。
【0134】
図２１においてエネルギー消費装置が図示され、それは符号２０００で示される。それは、支持体の底面が載る主要部２００２と、エネルギー消費装置２００４と、支持体５０の底面とこの素子２００４とを接続する電気接続部２００６とを含む。その制御は、適切な手段、特に装置２０００に属する図示しない構成要素によって提供され得る。代替的に、この制御機能は、上記支持体５００に搭載された構成要素により提供され得る。
【0135】
非限定的な例として、そのようなエネルギー消費装置は、増幅型の電子回路、クロック型の電子回路（リアルタイムクロック（ＲＴＣ）コンポーネント等）、揮発性メモリ型の電子回路、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）型の電子回路、マイクロプロセッサ型の電子回路、ウォッチドッグタイマー型の電子回路、液晶ディスプレイ型の構成要素、ＬＥＤ（発光ダイオード）型の構成要素、電圧調整器型の電子回路（低ドロップアウト調整器回路（ＬＤＯ）等）、又はＣＰＵ（中央処理装置）型の電子構成要素であってもよい。
【0136】
代替的実施形態について図２５を参照して説明する。導電支持体７５０は複数層型であり、単一層型である上記支持体５０とは逆である。さらに、この支持体７５０は中実型であり、穿孔型である上記の金属グリッドとは逆である。この図に示すように、支持体７５０は、例えばポリマー材料からなる層により形成されている。これらの層は、１つずつ下に延びており、その主な平面は、アノード及びカソードのスタックを形成する層の平面と実質的に並行である。この支持体の構造はプリント回路基板（ＰＣＢ）の構造に類似する。
【0137】
図２５は、上から下に向かって、電池のスタックが堆積される層７５６を示す。エポキシ樹脂等のポリマー材料から主になる層７５６には、２つのインサート７５７が設けられている。これらは、導電材料、特に金属材料からなり、電池のアノード及びカソードの接触部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るべきである。
【0138】
また、層７５６の直下には、エポキシ樹脂等のポリマー材料からなる層７５８が設けられている。この層７５８には、導電材料からなる２つのインサート７５９が設けられており、これは、第１のインサート７５７と電気的に接触されている。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。
【0139】
中央層７６０が存在し、それは、上記層７５６及び７５８と顕著に異なる。より具体的に、この層７６０は、典型的には、上記インサート７５７及び７５９を形成する材料に類似する導電材料からなる。この層は、２つの環状インサート７６１を備え、それらは絶縁材料、特に上記のようなエポキシ樹脂からなる。これらのインサート７６１は、その中空中央部に導電材料からなるディスク７６２を受け、これらは隣接する導電インサート７５９に接触するように配置される。これらの導電ディスク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るべきである。
【0140】
最後に、図２５において底部層７６４及び７６６が存在し、これらはそれぞれ上記層７５８及び７５６と同一である。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、底部層７６６は、上記インサート７６５と接触する２つのインサート７６７を備える。異なる導電インサート７５７、７５９、７６２、７６５及び７６７は、符号７５３、７５４により示される導電パスを規定し、それは支持体７０５の対向する端面を電気的に接続する。これらのパスは、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。この実施形態において、補強システムは、第１の実施形態の補強システム８０と異なるものとすることができる。保護膜７８０は、特にラミネーションステップによって堆積させてもよい。そのようなバリア特性を有するフィルムは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に無機多層膜を組み込んだものからなり、そのような適切な製品は、ウルトラバリアフィルム５１０又はウルトラバリアソーラーフィルム５１０－Ｆという名称で３Ｍ社から市販されている。
【0141】
さらに、図２５は、エネルギー消費装置２０００における支持体７０５、スタック７０２、導電パッド７３０及び７４０、封止７０７並びにフィルム７０８の統合を示す。第１の実施形態と同様に、スタック７０２で発生したエネルギーは、接触部材７３０及び７４０を介して上部インサート７５７に伝達される。その後、このエネルギーは、上記接続パス７５３、７５４に沿ってエネルギー消費装置２０００に伝送される。
【0142】
その最も一般的な構造において、多層支持体は、上記導電パス７５３、７５４に類似する導電パスを規定する一方が他方の下にある２つの別々の層のみからなり得る。この特定の実施形態は、符号７５０で示されるような多層基板が非常に小さい厚さ、有利には１００μｍ未満の厚さを有するため、特定の利点を有する。さらに、このような支持体は、本明細書の冒頭で「ブレス」と呼ばれる電池の寸法のわずかな変化に対応できるように一定の柔軟性を有する。この支持体は、柔軟な電子回路への組み込みを考慮して、特に満足される曲げ強度を有していることが特徴である。
【0143】
図示しないが、更なる代替的実施形態によると、図１８～図２０の代替的実施形態が図１３及び図１４の代替的実施形態と組み合わせられ得る。そのような場合において、ミシン目は、溝１０１４に属する隣接する各凹部１０１６の対の間に形成される。更なる代替的実施形態によると、第１の実施形態の電池１００は図２３に示す支持体５００に配置され得る。
【0144】
図２２～図２４は、図１８～図２０を参照して示された製造方法に対する代替的実施形態を示す。図２２～図２４の方法では、図１８～図２０に示す方法を用いて得られたものと類似の電池４００が得られることに留意されるべきである。図２２～図２４において、図１８～図２０に示したものと類似の機械的要素は、３００増加させた同一の符号が与えられる。
【0145】
図２２及び２３に示すように、各アノード箔６０１及びカソード箔６０２は、それぞれ符号６１４及び６３４で示される溝又は空領域を有し、それらは細長く、典型的にはＩ字形状である。図２３を参照すると、これらの溝は、上下に配置されたこの図では水平である線Ｌ１～Ｌｎに分布され、また、互いに隣接して配置されたこの図では垂直である線Ｒ１～Ｒｍに分布される。隣接する行は、材料６５０の水平ブリッジにより分離され、隣接する列は、材料６６０の垂直ブリッジにより分離されている。通常、これらの異なる材料のブリッジの幅は、０．０５ｍｍ～５ｍｍである。これらの異なる材料のブリッジは、それぞれの箔に十分な機械的剛性を与え、容易に取り扱うことができるようにされている。
【0146】
図２３に示すように、上方から見ると、異なるカソード溝６１４が整列しており、すなわち互いに重なり合っている。同様に、異なるアノード溝６３４も整列される。これに対し、アノード及びカソード溝は、互いにオフセットされており、整列していない。従って、これらの溝は、複数の中間領域６３５を形成し、これに沿ってミシン目６６１が形成される。これらは、典型的には、図１８～図２０におけるミシン目３６１及び３６３と同様の形状及びサイズである。図１８～図２０に示す実施形態と同様に、ミシン目６６１は、導電部材３７１又は３７３を形成するのに適する材料を受ける。
【0147】
上記の場合と同様に、箔６０１及び６０２により形成されたスタックは、その全体的な安定性を確保するための操作が行われたことが想定される。そして、図２２に示すＤＸのように、一対のプレ切断と呼ばれるものが形成される。より具体的には、図２３は、これらの切断を複数示している。それぞれの切断ＤＸ１、ＤＸ２又はＤＸ３の対は、隣接する行から電池の所定の行を絶縁する。この目的のために、これらの切断は、各Ｉ字形状の溝の対向する長手方向の両端付近、すなわち図２３における上端及び下端付近にそれぞれ形成される。一行中の電池の数は、特に図２２に示す行数に対応する。
【0148】
そして、いわゆる主切断が、所定の行に属する各電池を隣接する電池から分離するためにさらに形成される。この目的のために、図２４に示すように、これらの主切断ＤＹは、ミシン目６６１を通って上記中間領域に形成される。先の実施形態と同様に、好ましくは、各切断は、これらのミシン目の中央を通って延びる。
【0149】
これらの切断ＤＹが形成された後、異なる電池が互いに分離される。さらに、各切断は、それぞれの電池に属する２つの導電部材を区切ることが可能である。図４において、隣接する３つの電池４００、４００’及び４００’’に属する導電部材が参照される。導電部材３７３’及び３７１は、第１の切断ＤＹにより互いに絶縁され、導電部材３７３及び３７１’’は、隣接する切断ＤＹ’により互いに絶縁されている。
【0150】
図示しない更なる代替的実施形態によると、ミシン目が空けられることも可能である。この可能性は、切断操作を改善させる点で特定の利点がある。より具体的に、ミシン目の存在により、この切断操作を速くすることができる。さらに、切断ツールの発熱を有利に抑制することができる。
【0151】
本発明によると、電池は、上記のような封止システム、アノード及びカソード導電手段、並びに終端部の技術的に適合する任意の組み合わせを含み得る。
【0152】
本発明に係る電池は、リチウムイオンマイクロ電池、リチウムイオンミニ電池、又は高出力リチウムイオン電池とすることができる。特に、それは、約１ｍＡｈ以下の容量を有するように（一般に「マイクロ電池」として知られている）、約１ｍＡｈ～約１Ａｈの出力を有するように（一般に「ミニ電池」として知られている）、又は約１Ａｈを超える容量を有するように（一般に「高出力電池」として知られている）設計され、寸法が決定され得る。一般に、マイクロ電池は、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る。
【0153】
これら３つの出力範囲の電池はそれぞれ以下のように生産され得る：
－「固相」タイプの層で生産され、すなわち、液相又はペースト相に含浸されていない（該液相又はペースト相は電解質として作用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に含浸されたメソ多孔性「固相」タイプの層で生成され、典型的にリチウムイオン導電媒体であり、それは、そこから出ない限り自然に層に浸透し、層は擬固体とみなされ得る、
－又は、含浸された多孔層で生産される（すなわち、液相又はペースト相で含浸され得る開放孔のネットワークを有する層であり、これらの層に濡れ性を与える）。
－「固相」タイプの層で生産され、すなわち、液相又はペースト相に含浸されていない（該液相又はペースト相は電解質として作用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に含浸されたメソ多孔性「固相」タイプの層で生成され、典型的にリチウムイオン導電媒体であり、それは、そこから出ない限り自然に層に浸透し、層は擬固体とみなされ得る、
－又は、含浸された多孔層で生産される（すなわち、液相又はペースト相で含浸され得る開放孔のネットワークを有する層であり、これらの層に濡れ性を与える）。
【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16A】
【図16B】
【図16C】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【国際調査報告】