的風險這兩者。此外，這使得能夠簡化封裝。此外，特 定的鋰離子導電陶瓷和/或玻璃陶瓷可以保護所述單元不受外部環(huán)境的影響。然后，可使 用聚合物形式或硅樹脂形式的單個封裝層來保護電池單元。在步驟3.A中，對所述電解質(zhì) 沉積物進行干燥。
[0153] 在步驟5.A和步驟5.B(圖4和圖5)中，在通過電泳沉積而獲得的、將面對面地堆 疊的兩層中的至少一層的表面上沉積Ms粘合材料層。
[0154] 在步驟6.A和步驟6.B中，如圖Id或圖If所示，對電極的一個邊緣進行切割。有 利地是，對連接至條的邊緣進行切割，以保留在邊緣上涂有電解質(zhì)的三個邊緣。由于所述電 解質(zhì)是電介質(zhì)物質(zhì)，因此將使得能夠在接下來的堆疊步驟中，僅對在單元的一側的陽極接 觸件以及另一側的陰極接觸件分別進行暴露，以形成電池元件的并聯(lián)組裝件，從而形成更 高容量的電池單元。圖Id或圖If示意性地示出了切割之后的這樣的單元橫截面：襯底20 已經(jīng)涂有（這種情況下，在兩個表面上都進行涂覆）陰極層21，并且在邊緣23上對襯底20 進行切割。在步驟7中，產(chǎn)生所述堆疊以使得在該堆疊的相對側上交替地存在一系列被切 割的陽極21的邊緣23和陰極21的邊緣，這些邊緣可選地涂有電解質(zhì)22,并且可選地涂有 Ms粘合材料層25。圖2不出了兩個襯底20的堆置，這兩個襯底中的一個襯底具有在兩個 表面上的涂有電解質(zhì)22的陽極層21，以及在電解質(zhì)層22的單個表面上的Ms粘合材料層 25,另一個襯底的陰極層24涂有電解質(zhì)層22以及在電解質(zhì)層22的兩個表面上的Ms粘合 材料層25,電解質(zhì)層22的兩個表面分別沉積在所述陽極21和所述陰極24上，并且涂有Ms 粘合材料層25的每個表面中的一個放在另一個上，以形成共同接觸面26。因此，通過電解 質(zhì)保證了兩個鄰近的單元之間的電連續(xù)性。
[0155] 在步驟8中，執(zhí)行熱處理和/或機械壓縮，其促進了能夠用作電池的基本單元的全 固態(tài)組裝件的面對面地堆疊的兩層之間的接觸。一旦已生產(chǎn)出所述堆疊，在陰極集流體或 陽極集流體可見（未涂有絕緣的電介質(zhì)）的平面處添加端子（電接觸件）35、端子36。這 些接觸區(qū)域可以位于所述堆疊的相對側以收集電流，如圖3所示，或者它們可以位于相同 側或相鄰側。
[0156] 在特定的實施例中，通過使兩個半電極（half-electrode)在一個心軸上彼此卷 繞來生產(chǎn)圖3中示出的堆疊，以獲得圓柱形的單元。如同圖3的構造中的那樣，接下來陽極 連接出現(xiàn)在一側，同時陰極連接出現(xiàn)在另一側。
[0157] 在特定的實施例中，有利的是在堆疊之后和添加端子之前通過沉積陶瓷層或玻璃 陶瓷層來對所述堆疊進行封裝，以確保對電池單元進行保護使其不受大氣影響。這些封裝 層必須是化學穩(wěn)定的、抗高溫且不透氣的（阻擋層）。可以有利地利用化學氣相沉積（CVD) 對這些層進行沉積，該沉積方法使得能夠?qū)λ锌山咏亩询B表面進行覆蓋。因此，可以用 能夠穿透所有可利用的孔的涂層對堆疊直接進行封裝。有利地是，可以在第一封裝層上沉 積第二封裝層，以增加對電池單元的保護，使其不受外部環(huán)境的影響。通常，可通過硅樹脂 浸漬來執(zhí)行對第二層的沉積。選擇這種材料是因為它能夠抗高溫，并且因此可以通過焊接 在電子卡上來容易地組裝電池，而不會出現(xiàn)玻璃轉(zhuǎn)化。
[0158] 有利地是，在所述堆疊的六個表面中的四個表面上執(zhí)行對電池的封裝。封裝層圍 繞所述堆疊的外圍，而通過由端子獲得的層來確保其余部分免受大氣影響。
[0159] 一旦已經(jīng)對堆疊進行生產(chǎn)，并且在對堆疊進行封裝的步驟之后（如果執(zhí)行此步驟 的話），就在暴露了陰極集流體和陽極集流體（沒有被絕緣的電解質(zhì)覆蓋）的位置添加端 子（電接觸件）35、端子36。這些接觸區(qū)域可以在所述堆疊的相對側以收集電流，如圖3所 示，也可以在相同側以及相鄰側上。
[0160] 為了生產(chǎn)端子35、端子36,根據(jù)使獲得整體化的電池部件成為可能的切割面，對 可選地帶有涂層的所述堆疊進行切割而暴露出電池的連接（+)和連接（一）的各切割面中 的每一個。然后，可以利用本領域的技術人員所公知的等離子體沉積技術來對所述連接進 行金屬化。優(yōu)選地，端子35、端子36由外部的錫層以及錫層下的鎳層構成，錫層是為了提升 電池的可焊性，鎳層是為了對電池單元進行熱保護。
[0161] 因此，根據(jù)本發(fā)明的方法使得生產(chǎn)全固態(tài)三維電池成為可能，該電池由多個基本 單元組成，所有基本單元彼此并聯(lián)連接。
[0162] 根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法具有許多優(yōu)點，這是因為：
[0163] (i)它使得能夠在不使用高溫的情況下生產(chǎn)緊湊的全固態(tài)電池；
[0164] (ii)所使用的較低溫度限制了在接觸面處的互擴散或固態(tài)反應的風險；
[0165] (iii)所述方法使得可以生產(chǎn)全固態(tài)電池，而在組裝步驟期間不存在與電極和電 解質(zhì)層的收縮相關聯(lián)的裂縫的風險；
[0166] (iv)根據(jù)本發(fā)明的方法使得通過對基本單元進行組裝來生產(chǎn)全固態(tài)緊湊電池成 為可能。事實上，根據(jù)本發(fā)明的方法使得生產(chǎn)全固態(tài)電池的三維組裝件成為現(xiàn)實。這種對 所有單元的一步組裝使得生產(chǎn)全固態(tài)單片電池成為可能，所述全固態(tài)單片電池由多個基本 單元組成，所有基本單元彼此并聯(lián)連接。所述基本單元彼此之間并不獨立。
[0167] 此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還使得能夠不采用剛性襯底，這是因為所述堆疊以及所 述結構的全固態(tài)組裝件賦予了剛性。另外，這種生產(chǎn)技術使得能夠直接在非常薄的金屬化 薄膜上進行操作，這使得可以獲得具有很高的功率和很高的能量密度的電池單元。
[0168] 此外，這種技術使得可以生產(chǎn)完全安全的電池，而不存在內(nèi)部短路以及具有低自 放電的風險。
[0169] 最后，根據(jù)所述方法獲得的電池具有較高的功率和能量密度，并且能夠在極端溫 度條件下進行操作，而沒有改變所述電池的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。
[0170] 5.示例
[0171] 丞盤I:Ni/Li4Ti5012/LiP0N/LiCo02/Ni的組裝件
[0172] a)制備襯底
[0173] 提供具有20ym的厚度的鎳條。在這些條上均沉積了覆蓋有100nm左右的Pt薄 膜的IT0薄膜，以在熱處理步驟期間防止鎳擴散進入電極材料。在支撐框架中放置各所述 條以創(chuàng)建用于支撐襯底的剛性結構。
[0174] b) $冗積陽極.層/在陽極.層上丨冗積電解質(zhì)層
[0175] 通過溶膠一凝膠方法在襯底上沉積陽極層。通過在襯底上進行浸漬，來沉積包 括聚乙烯吡咯烷酮（PVP)、異丙醇鈦（CH3)2CH0)4Ti、乙酸（CH3C00H)和鋰異丙醇（Li(0C3H7) 的溶液。這種溶液的摩爾化學成分是Li(0C3H7)八(CH3) 2CH0) 4Ti/PVP/CH3C00H/i_C3H70H= 4:5:5:100:100。接下來，在700°C下對該第一沉積層進行1小時的干燥和燒結，然后通過滴 注如上所述的溶液來執(zhí)行沉積步驟。隨后對這種在燒結之后獲得的Li4Ti5012層上執(zhí)行的新 的沉積進行干燥，然后在700°C下燒結1小時。重復上述步驟，直到獲得了具有1ym的厚度 的Li4Ti5012致密薄膜。
[0176] -旦已經(jīng)生產(chǎn)出了陽極電極，就利用真空技術來沉積具有1ym的厚度的LiPON薄 膜。通過在氮氣的真空中噴射Li3P04祀來生產(chǎn)這種LiPON薄膜。
[0177] c)沉積陰極層
[0178] 通過物理沉積來在鎳襯底上沉積陰極層。通過300W功率的RF磁電管噴射來在真 空中蒸發(fā)LiC〇02。執(zhí)行該沉積之前，在5. 10托一 6托的真空中放置沉積室。然后，將純氬 作為用于沉積的氣體，并且將沉積壓力保持在10毫托。接著，在溫度為650°C的沉積室中利 用鹵素燈對由此沉積的1^〇)02薄膜進行15分鐘的熱處理。
[0179] d)沉積Ms粘合材料層
[0180] 為了促進對位于陰極的平面處的兩個半電極和沉積在陽極上的固體電解質(zhì)表 面的組裝件的生產(chǎn)，首先將納米顆粒沉積在陰極的表面上。通過在 LiuAUJUPOl納米顆粒溶于無水乙醇的懸浮液中浸潤陰極薄膜的表面，來執(zhí)行這一 沉積。顆粒的尺寸在15nm的量級。在溶有LiuAUUPOl的膠狀懸浮液中浸漬陰極薄 膜，并以100mm/分鐘的速度將該陰極薄膜移除。沉積的厚度在50nm的量級。
[0181] e)為牛產(chǎn)多層單元而組裝電極
[0182] 利用退火處理以及要進行組裝的兩個表面之間的80MPa的接觸壓力，來執(zhí)行涂有 Ms粘合材料的陰極和涂有固態(tài)電解質(zhì)薄膜（LiPON)的陽極之間的組裝。以KKTC/分鐘的 溫度增長速度使溫度達到450°C，隨后在冷卻所述組裝件之前將該溫度維持5分鐘。
[0183] Ni/Li4Ti5012/LiP0N/LiCo02/Ni的固體組裝件在LiPON與1^〇02陰極的接觸面上 具有Ms粘合材料。
[0184] 2：Ni/Li4Ti5012/Li3ScL6Al〇.4 (P04) 3/LiCo02/Ni的組裝件
[0185] a)制備襯底
[0186] 提供具有10ym的厚度的鎳條。在這些條上，均沉積100nm左右的薄的鈀薄膜。在 支撐框架中放置所述條以創(chuàng)建用于支撐襯底的剛性結構。
[0187] b) $冗積陽極.層/在陽極.層上丨冗積電解質(zhì)層
[0188] 通過溶膠一凝膠方法在襯底上沉積陽極層。通過在襯底上進行浸漬，來沉積包 括聚乙烯吡咯烷酮（PVP)、異丙醇鈦（CH3)2CH0)4Ti、乙酸（CH3C00H)和鋰異丙醇（Li(0C3H7) 的溶液。這種溶液的摩爾化學成分是Li(0C3H7)八(CH3) 2CH0) 4Ti/PVP/CH3C00H/i_C3H70H= 4:5:5:100:100。接下來，在700°C下對該第一沉積層進行1小時的干燥和燒結，然后通過滴 注如上所述的溶液來進行沉積步驟。隨后對這種在燒結之后獲得的Li4Ti5012層上執(zhí)行的新 的沉積進行干燥，然后在700°C下燒結1小時。重復上述步驟，直到獲得了具有1ym的厚度 的Li4Ti5012致密薄膜。
[0189] -旦已經(jīng)生產(chǎn)出陽極電極，就利用真空技術沉積具有1ym的厚度的 Li3SCl.6AIQ. 4(P04)3的LiPON薄膜。
[0190] c)沉積陰極層
[0191] 通過物理沉積來在鎳襯底上沉積陰極層。通過300W功率的RF磁電管1^〇)02來 在真空中蒸發(fā)LiC〇02。執(zhí)行沉積之前，在5. 10托一 6托的真空中放置沉積室。然后，將純 氬作為用于沉積的氣體，并且將沉積壓力保持在10毫托。接著，在溫度為650°C的沉積室中 利用鹵素燈對由此沉積的1^〇)02薄膜進行15分鐘的熱處理。
[0192]d)沉積Ms粘合材料層
[0193] 為了促進對陰極的平面處的兩個半電極和沉積在陽極上的固體電解質(zhì)表面 的組裝件的生產(chǎn)，首先將Li3Sc,6Ala4(P04)3納米顆粒沉積在陰極的表面上。通過在 Li3SCl.6Ala4(P04)3納米顆粒溶于無水乙醇的懸浮液中浸潤陰極薄膜的表面，來執(zhí)行這一沉 積。顆粒的尺寸在15nm的量級。在溶有Li3SCl.6Ala4(P04)3的膠狀懸浮液中浸漬陰極薄膜， 并以100mm/分鐘的速度將該陰極薄膜移除。沉積的厚度在50nm的量級。
[0194]e)為牛產(chǎn)多層單元而組裝電極
[0195] 在堆疊之前，對涂有固體電解質(zhì)薄膜的陽極和陰極進行"沖壓（punch) "，以生產(chǎn)具 有要進行生產(chǎn)的電池的尺寸的裁切體。這些圖案（參看圖6和圖7,附圖標記B)包括彼此 鄰接且對電池的尺寸進行定義的三個裁切體。在未切割側生產(chǎn)第二插槽（參看圖6和圖7， 附圖標記A)，從而能夠保證對部件進行封裝所必需的產(chǎn)品的通道。
[0196] 在所述電極沖壓步驟之后或者之前，可以執(zhí)行Ms粘合材料的沉積。然后，交替地 堆疊陽極電極和陰極電極，以形成多個基本單元的堆疊。如圖7所示，按照"首尾相連"的 構造放置陽極裁切圖案和陰極裁切圖案。然后，對這一堆疊以50MPa進行加壓并以350°C加 熱10分鐘，以獲得單片剛性多層堆疊結構。
[0197] 接下來，將各堆疊片的組裝件放置在處于真空中的沉積室中，以生產(chǎn)與保護性封 裝材料一致的沉積物，該沉積物將覆蓋所述堆疊的包括了裁切區(qū)域內(nèi)部的全部表面?？谧?A(參看圖6和圖7)提高了沉積在所堆疊的層的內(nèi)表面上的材料的穿透率。這種保護性材 料可以是利用等離子體增強化學氣相沉積進行沉積的六甲基二硅氧烷（HMDS0)涂料。這個 第一涂層能夠保護電池不受外部環(huán)境的影響，并且更具體地，不受濕氣的影響。然后，通過 注入來施加15ym的硅樹脂的第二層，以使電池單元涂有將要保護電池不受到機械損傷的 一層。
[0198] 接下來，根據(jù)使獲得整體化的電池部件成為可能的切割面，對這種進行了堆疊和 涂裝的電池元件的組裝件進行切除而在相對表面上暴露出電池的連