權(quán)利要求書(shū): 1.一種固態(tài)電解質(zhì)電池(100),其特征在于,至少一個(gè)參考電極(102)嵌入在所述固態(tài)電解質(zhì)電池(100)的電解質(zhì)固體(104)中,其中所述參考電極(102)的反應(yīng)區(qū)(110)與所述電解質(zhì)固體(104)以傳導(dǎo)離子的方式連接而且與所述固態(tài)電解質(zhì)電池(100)的工作電極(106、
108)電絕緣,
其中所述參考電極(102)分層地來(lái)構(gòu)造,其中所述參考電極(102)的電絕緣的絕緣層(118)布置在所述參考電極(102)的構(gòu)造所述反應(yīng)區(qū)(110)的導(dǎo)電的導(dǎo)電層(116)與所述工作電極(106、108)之間,而且其中所述電解質(zhì)固體(104)被沉積在所述反應(yīng)區(qū)(110)和所述工作電極(106、108)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)電池(100),其中所述導(dǎo)電層(116)的厚度在10μm與0.1μm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)電解質(zhì)電池(100),其中所述導(dǎo)電層(116)的厚度在5μm與
0.5μm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)電解質(zhì)電池(100),其中所述絕緣層(118)由聚酰亞胺材料組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的固態(tài)電解質(zhì)電池(100),其中另一絕緣層(118)布置在所述導(dǎo)電層(116)的背離所述工作電極(106、108)的一側(cè),其中所述反應(yīng)區(qū)(110)被所述絕緣層(118)中的至少一個(gè)絕緣層留空。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的固態(tài)電解質(zhì)電池(100),其中所述反應(yīng)區(qū)(110)在所述工作電極(106、108)的邊緣處對(duì)齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的固態(tài)電解質(zhì)電池(100),其中所述參考電極(102)至少在所述反應(yīng)區(qū)(110)具有所述工作電極(106、108)的活性材料。
8.一種用于制造固態(tài)電解質(zhì)電池(100)的方法,其特征在于,在嵌入步驟中,參考電極(102)被嵌入到所述固態(tài)電解質(zhì)電池(100)的電解質(zhì)固體(104)中,其中所述參考電極(102)的反應(yīng)區(qū)(110)與所述電解質(zhì)固體(104)以傳導(dǎo)離子的方式連接而且與所述固態(tài)電解質(zhì)電池(100)的工作電極(106、108)電絕緣,其中在所述嵌入步驟中,所述參考電極(102)的電絕緣的絕緣層(118)被布置在所述參考電極(102)的導(dǎo)電的導(dǎo)電層(116)與所述工作電極(106、108)之間,而且所述電解質(zhì)固體(104)被沉積在所述反應(yīng)區(qū)(110)和所述工作電極(106、108)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中在所述嵌入步驟中,所述參考電極(102)以在兩個(gè)絕緣層(118)之間電絕緣的導(dǎo)電層(116)被布置在所述工作電極(106、108)上,其中所述反應(yīng)區(qū)(110)被所述絕緣層(118)中的至少一個(gè)絕緣層留空。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法,其中在所述嵌入步驟中,所述參考電極(102)以與所述反應(yīng)區(qū)(110)以傳導(dǎo)離子的方式連接的由電解質(zhì)固體材料構(gòu)成的起始層(400)來(lái)嵌入,其中所述電解質(zhì)固體(104)被沉積在所述起始層(400)和所述工作電極(106、108)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法,其中在所述嵌入步驟中,所述反應(yīng)區(qū)(110)在裸露狀態(tài)下被嵌入,其中在隨后的積聚步驟中,離子從所述電解質(zhì)固體(104)被積聚到所述反應(yīng)區(qū)(110)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法,其中在所述嵌入步驟中,所述參考電極(102)以伸出超過(guò)所述工作電極(106、108)的邊緣的連接區(qū)(114)來(lái)嵌入。
說(shuō)明書(shū): 固態(tài)電解質(zhì)電池和用于制造固態(tài)電解質(zhì)電池的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種以固態(tài)電解質(zhì)電池為形式的電池組電池和一種用于制造固態(tài)電解質(zhì)電池的方法。背景技術(shù)[0002] 在電池組電池中可以使用參考電極,以便監(jiān)控內(nèi)部
電化學(xué)過(guò)程。在電池組電池中使用液態(tài)電解質(zhì)的情況下,可以將參考電極布置在液態(tài)電解質(zhì)中。在最簡(jiǎn)單的情況下,可以將絕緣導(dǎo)線以裸露端布置在電解質(zhì)中。因?yàn)殡姵亟M電池的陽(yáng)極和陰極通過(guò)隔膜彼此電絕緣,所以該導(dǎo)線不能引起電池組電池的短路。發(fā)明內(nèi)容[0003] 在該背景下,利用這里所提出的方案來(lái)提出根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的一種用于制造以固態(tài)電解質(zhì)電池為形式的電池組電池的方法和一種固態(tài)電解質(zhì)電池。這里所提出的方案的有利的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案從說(shuō)明書(shū)得到并且在從屬權(quán)利要求中予以描述。[0004] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)[0005] 本發(fā)明的實(shí)施方式可以有利地實(shí)現(xiàn):在固態(tài)電解質(zhì)電池中使用參考電極。固態(tài)電解質(zhì)電池中的電化學(xué)過(guò)程可以通過(guò)參考電極來(lái)監(jiān)控,尤其是在局部被監(jiān)控。參考電極可以在反應(yīng)面積有微小損失的情況下被集成到固態(tài)電解質(zhì)電池中。[0006] 提出了一種固態(tài)電解質(zhì)電池,其特點(diǎn)在于,至少一個(gè)參考電極嵌入在該固態(tài)電解質(zhì)電池的電解質(zhì)固體中,其中參考電極的反應(yīng)區(qū)與電解質(zhì)固體以傳導(dǎo)離子的方式連接而與該固態(tài)電解質(zhì)電池的工作電極電絕緣。[0007] 還提出了一種用于制造固態(tài)電解質(zhì)電池的方法,其特點(diǎn)在于,在嵌入步驟中,將參考電極嵌入到該固態(tài)電解質(zhì)電池的電解質(zhì)固體中,其中參考電極的反應(yīng)區(qū)與電解質(zhì)固體以傳導(dǎo)離子的方式連接而與該固態(tài)電解質(zhì)電池的工作電極電絕緣。[0008] 本發(fā)明的實(shí)施方式的思路尤其可以被視為基于隨后描述的思想和認(rèn)識(shí)。[0009] 傳統(tǒng)的參考電極由導(dǎo)線組成,該導(dǎo)線被引入到液態(tài)電解質(zhì)電池中。為了確保與標(biāo)準(zhǔn)電極的電絕緣,需要隔膜層。緊接著,給電池填充液態(tài)電解質(zhì)。[0010] 因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)電池中的固態(tài)電解質(zhì)承擔(dān)在組件中的液態(tài)電解質(zhì)以及隔膜的功能,所以參考電極可以直接被安放在固態(tài)電解質(zhì)中。不需要其它隔膜層。通過(guò)參考電極的這里所提出的、例如由聚酰亞胺組成的電絕緣,大大簡(jiǎn)化了多個(gè)電極的電觸點(diǎn)接通和合并。[0011] 固態(tài)電解質(zhì)電池可以被理解為具有固態(tài)形式的電解質(zhì)的電池組電池。固態(tài)電解質(zhì)電池沒(méi)有液態(tài)或凝膠狀電解質(zhì)。固態(tài)電解質(zhì)電池也不必然具有用于使陽(yáng)極與陰極電絕緣的隔膜。由傳導(dǎo)離子的材料構(gòu)成的電解質(zhì)固體被布置在陽(yáng)極與陰極之間。電解質(zhì)固體使陽(yáng)極與陰極間隔開(kāi)并且使它們彼此電絕緣。對(duì)于化學(xué)能或電能在陽(yáng)極與陰極之間的傳輸來(lái)說(shuō)所需的離子可以經(jīng)過(guò)電解質(zhì)固體。[0012] 參考電極是用于檢測(cè)離子的局部濃度的探測(cè)器。參考電極以電信號(hào)來(lái)描繪離子濃度。參考電極優(yōu)選地不影響或只是最小程度地影響固態(tài)電解質(zhì)電池的電池化學(xué)。在陽(yáng)極上,參考電極可被稱作迷你陽(yáng)極。在陰極上,參考電極可被稱作迷你陰極。反應(yīng)區(qū)是朝著電解質(zhì)固體可滲透離子地敞開(kāi)的分界面,在該分界面上,參考電極與這些離子發(fā)生取決于離子濃度的平衡反應(yīng)。[0013] 參考電極可以分層地來(lái)構(gòu)造。參考電極的電絕緣的絕緣層可布置在參考電極的構(gòu)造反應(yīng)區(qū)的導(dǎo)電的導(dǎo)電層與工作電極之間。導(dǎo)電層的厚度尤其可以在10μm與0.1μm之間,優(yōu)選地在5μm與0.5μm之間,進(jìn)一步優(yōu)選地在2μm與1μm之間。參考電極的電絕緣的絕緣層可被布置在參考電極的導(dǎo)電的導(dǎo)電層與工作電極之間。電解質(zhì)固體可以被沉積在反應(yīng)區(qū)與工作電極上。絕緣層的厚度同樣可以在10μm與0.1μm之間,尤其是在5μm與0.5μm之間,進(jìn)一步尤其是在2μm與1μm之間。電解質(zhì)固體的厚度可以在50μm與1μm之間,尤其是在30μm與3μm之間,進(jìn)一步尤其是在20μm與5μm之間。絕緣層可以與導(dǎo)電層共同、也就是說(shuō)在一道共同的工序中被制造并且被布置在工作電極上。絕緣層和導(dǎo)電層也可以依次被沉積在工作電極上。[0014] 絕緣層可以由聚酰亞胺材料組成。通過(guò)沉積可以產(chǎn)生層厚度小的聚酰亞胺。該材料具有良好的電絕緣特性。[0015] 另一絕緣層可以布置在導(dǎo)電層的背離工作電極的一側(cè)。該另一絕緣層可以具有與之前描述的絕緣層相同或類似的特性。反應(yīng)區(qū)可以被這些絕緣層中的至少一個(gè)絕緣層留空,也就是說(shuō)在反應(yīng)區(qū),導(dǎo)電層可以在局部裸露并且不被這些絕緣層之一所覆蓋。參考電極可以以與在兩個(gè)絕緣層之間電絕緣的導(dǎo)電層來(lái)被布置在工作電極上。反應(yīng)區(qū)可以被這些絕緣層中的至少一個(gè)絕緣層留空。絕緣層可具有相對(duì)于導(dǎo)電層的位置錯(cuò)開(kāi)。由于該錯(cuò)開(kāi),絕緣層沒(méi)有完全覆蓋導(dǎo)電層。[0016] 反應(yīng)區(qū)可以在工作電極的邊緣處對(duì)齊或者與該邊緣只是稍微(也就是說(shuō)例如小于1mm、優(yōu)選地小于0.1mm地)間隔開(kāi)并且因此也許稍微伸入到固態(tài)電解質(zhì)電池的內(nèi)部區(qū)域。通過(guò)在邊緣處的對(duì)齊或布置,參考電極可以占用真正的固態(tài)電解質(zhì)電池的少量面積。
[0017] 參考電極可以至少在反應(yīng)區(qū)具有工作電極的活性材料。參考電極可以以與反應(yīng)區(qū)以傳導(dǎo)離子的方式連接的由電解質(zhì)固體材料構(gòu)成的起始層來(lái)嵌入。電池組電池的電解質(zhì)固體可以被沉積在起始層與工作電極上。替選地,參考電極的反應(yīng)區(qū)可以在裸露狀態(tài)下被嵌入。在隨后的積聚步驟中,離子可以從電解質(zhì)固體被積聚到反應(yīng)區(qū)上。參考電極可以在電化學(xué)方面與被分配給該參考電極的工作電極相同。由此,參考電極的電信號(hào)能簡(jiǎn)單地被分析,因?yàn)榭梢詫⑦@些工作電極之間以及參考電極與另一工作電極之間的電勢(shì)直接進(jìn)行比較。[0018] 參考電極可以以伸出超過(guò)工作電極的邊緣的連接區(qū)來(lái)嵌入。參考電極可以被預(yù)制并且在繼續(xù)構(gòu)造固態(tài)電解質(zhì)電池之前被放在工作電極上。[0019] 指出:本發(fā)明的可能的特征和優(yōu)點(diǎn)中的一些特征和優(yōu)點(diǎn)在本文中參考作為固態(tài)電解質(zhì)電池和作為制造方法的不同的實(shí)施方式來(lái)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到:這些特征可以以適當(dāng)?shù)姆绞浇M合、適配或更換,以便得到本發(fā)明的其它實(shí)施方式。附圖說(shuō)明[0020] 隨后,本發(fā)明的實(shí)施方式參考隨附的附圖予以描述,其中無(wú)論附圖還是說(shuō)明書(shū)都不應(yīng)被設(shè)計(jì)為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。[0021] 圖1示出了按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池的截面圖;[0022] 圖2示出了按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池的圖示;[0023] 圖3示出了用于按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池的參考電極的細(xì)節(jié)圖;[0024] 圖4示出了按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池的截面圖,該固態(tài)電解質(zhì)電池具有帶起始層的參考電極;[0025] 圖5示出了用于按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池的帶起始層的參考電極的細(xì)節(jié)圖;而
[0026] 圖6示出了按照實(shí)施例的具有兩個(gè)參考電極的固態(tài)電解質(zhì)電池的截面圖。[0027] 這些附圖僅僅是示意性的并且沒(méi)有按正確比例。在這些附圖中,相同的附圖標(biāo)記表示相同或起相同作用的特征。具體實(shí)施方式[0028] 能借助于電池組來(lái)存儲(chǔ)電能。電池組將化學(xué)反應(yīng)能轉(zhuǎn)換成電能。在這種情況下,一次電池組和二次電池組不同。一次電池組只是一次性地有工作能力,而也被稱作蓄電池的二次電池組能重新被充電。在此,一個(gè)電池組包括一個(gè)或多個(gè)電池組電池。[0029] 在蓄電池中,尤其是所謂的鋰離子電池組電池得到應(yīng)用。這些
鋰電池組電池的特點(diǎn)尤其在于高能量密度、熱穩(wěn)定性和極其微小的自放電。鋰離子電池組電池尤其在機(jī)動(dòng)車(chē)中投入使用,尤其是在電動(dòng)車(chē)輛(Electricehicle,E)、混合動(dòng)力車(chē)輛(HybrideElectricehicle,HE)以及插電式混合動(dòng)力車(chē)輛(Plug?In?HybrideElectricehicle,PHE)中投入使用。[0030] 鋰離子電池組電池具有也被稱作陰極的正電極和也被稱作陽(yáng)極的負(fù)電極。陰極以及陽(yáng)極各包括集流體,在該集流體上安放活性材料或其襯底。陰極的活性材料例如是金屬氧化物。陽(yáng)極的活性材料例如是石墨或硅。[0031] 圖1示出了按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池100的截面圖。該截面圖作為與固態(tài)電解質(zhì)電池100的層橫向的截面來(lái)示出。用于檢測(cè)離子濃度的參考電極102被嵌入到固態(tài)電解質(zhì)電池100的電解質(zhì)固體104中。電解質(zhì)固體104布置在固態(tài)電解質(zhì)電池100的陽(yáng)極與陰極之間的中間空隙中。這里,陽(yáng)極和陰極被稱作固態(tài)電解質(zhì)電池100的工作電極106、108,因?yàn)檫@里所提出的方案可以被應(yīng)用在陽(yáng)極和/或陰極上。在此,工作電極106、108以及固態(tài)電解質(zhì)104相對(duì)于彼此以及絕對(duì)的幾何尺寸也示例性地來(lái)選擇。[0032] 通過(guò)電解質(zhì)固體104,陽(yáng)極和陰極彼此間隔開(kāi)并且電絕緣。在電解質(zhì)固體104中,離子能作為載流子來(lái)移動(dòng)。離子與陽(yáng)極的陽(yáng)極活性材料或陰極的陰極活性材料發(fā)生反應(yīng)。在此,離子從工作電極106、108分離出來(lái)或積聚到工作電極106、108上并且吸收電子或放出電子。由此,得到電子分布的失衡,由此在工作電極106、108之間構(gòu)造出電勢(shì)。如果工作電極106、108彼此導(dǎo)電連接,則有電流在工作電極106、108之間流動(dòng),以便補(bǔ)償該失衡。
[0033] 參考電極102示例性地靠近固態(tài)電解質(zhì)電池100的工作電極106、108之一地嵌入在電解質(zhì)固體104中。這里,參考電極102嵌入在第一工作電極106上。參考電極102具有反應(yīng)區(qū)110,該反應(yīng)區(qū)與電解質(zhì)固體104以傳導(dǎo)離子的方式連接。反應(yīng)區(qū)110和到反應(yīng)區(qū)110的引線
112與第一工作電極106電絕緣。在反應(yīng)區(qū)110,離子在參考電極102的分界面上與參考電極
102發(fā)生反應(yīng),就像它們與第一工作電極106發(fā)生反應(yīng)的那樣。離子積聚在參考電極102上或從參考電極102分離出來(lái)并且要么吸收電子要么放出電子。在參考電極102與第二工作電極
108之間構(gòu)造出參考電勢(shì)。該參考電勢(shì)可以被量取,以便獲得關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)電池100的狀態(tài)的結(jié)論。尤其是在沒(méi)有電流流動(dòng)的情況下對(duì)該參考電勢(shì)進(jìn)行量取,以便檢測(cè)在靜態(tài)狀態(tài)下的離子濃度。
[0034] 引線112這里構(gòu)造為在兩個(gè)電絕緣的絕緣層118之間的導(dǎo)電的導(dǎo)電層116。反應(yīng)區(qū)110同樣通過(guò)導(dǎo)電層116來(lái)構(gòu)造。在反應(yīng)區(qū)110,導(dǎo)電層116的側(cè)面裸露并且與電解質(zhì)固體104保持接觸。引線112也可以被實(shí)施為導(dǎo)線或者絞合線。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施例中,參考電極102的引線112和電連接區(qū)114伸出超過(guò)第一工作電極106的邊緣。連接區(qū)114同樣通過(guò)導(dǎo)電層116來(lái)構(gòu)造。在連接區(qū)114,導(dǎo)電層116的側(cè)面裸露并且可以觸點(diǎn)接通,用于量取在反應(yīng)區(qū)110產(chǎn)生的電信號(hào)。這里,反應(yīng)區(qū)110和連接區(qū)114布置在導(dǎo)電層116的對(duì)置的側(cè)面上。在此,反應(yīng)區(qū)110布置在導(dǎo)電層116朝向工作電極106的一側(cè)。
[0036] 這里,反應(yīng)區(qū)110和連接區(qū)114通過(guò)如下方式來(lái)構(gòu)造:絕緣層118彼此錯(cuò)開(kāi)地來(lái)布置。由此,在一端,導(dǎo)電層116對(duì)于反應(yīng)區(qū)110來(lái)說(shuō)裸露,而在對(duì)置的一端,導(dǎo)電層116對(duì)于連接區(qū)114來(lái)說(shuō)裸露。[0037] 在一個(gè)實(shí)施例中,參考電極102至少在反應(yīng)區(qū)110具有與第一工作電極106相對(duì)應(yīng)的活性材料?;钚圆牧峡梢宰鳛楸油吭诜磻?yīng)區(qū)的表面。導(dǎo)電層116同樣可以整體上由活性材料組成。反應(yīng)區(qū)110可以由活性材料組成,而引線112由另一種導(dǎo)電材料組成。[0038] 換言之,這里所提出的方案涉及一種用于集成參考電極102的方法。這里所提出的方案還涉及一種用于由固態(tài)構(gòu)件組成的電池組電池的參考電極102。這里所提出的方案還涉及一種電極,該電極根據(jù)這里所提出的方法來(lái)制造。最后,這里所提出的方案涉及一種電池組電池,該電池組
電池包括這種電極。[0039] 參考電極是涂有惰性材料的、能傳導(dǎo)離子的電極,該電極用于測(cè)量在
固態(tài)電池組電池中的陰極或者是陽(yáng)極上的電極反應(yīng)。通過(guò)三電極結(jié)構(gòu),可以得出關(guān)于相應(yīng)的電極的品質(zhì)和狀態(tài)方面的結(jié)論。[0040] 與電池組電池的電極相比小且薄的參考電極102各用一個(gè)絕緣材料層從上方和下方密封地來(lái)裝配。在此,這三個(gè)層錯(cuò)開(kāi)地布置,以便確保絕緣保護(hù)層朝向外以及確保參考電極材料與固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)相互作用。[0041] 在一個(gè)實(shí)施方式中,可以安放由能傳導(dǎo)離子的聚合物、諸如聚環(huán)氧乙烷構(gòu)成的尖端,以便簡(jiǎn)化離子傳輸。絕緣層能夠?qū)崿F(xiàn)在電池之外對(duì)參考電極102的單獨(dú)的觸點(diǎn)接通以及也包括共同的觸點(diǎn)接通。在此,該絕緣例如可以由聚酰亞胺組成。參考電極102可由鋰組成。[0042] 為了進(jìn)行更深入的測(cè)量,可以安放多個(gè)參考電極102。例如,參考電極102可以布置在聚合物電解質(zhì)的陽(yáng)極和陰極側(cè),用于單獨(dú)地表征陽(yáng)極反應(yīng)、陰極反應(yīng)和隔膜反應(yīng)。[0043] 參考電極在其例如由銅制成時(shí)可以原位被鋰化,即被涂上鋰層。為此,參考電極102在有電流流動(dòng)下短暫地運(yùn)行,由此有鋰離子沉積在反應(yīng)區(qū)110上。
[0044] 通過(guò)該參考電極,可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)原位測(cè)量對(duì)在電池組運(yùn)行期間在固態(tài)電池組電池中的標(biāo)準(zhǔn)電極上的可能的副反應(yīng)的監(jiān)控的最大化。[0045] 這里所提出的參考電極102是絕緣材料和參考電極材料與固態(tài)(聚合物)電池組電池相結(jié)合的一種協(xié)調(diào)的材料系統(tǒng)和一種優(yōu)化的材料應(yīng)用。[0046] 固態(tài)電解質(zhì)例如可能是陶瓷電解質(zhì),如LLZO或LiLaZnO(石榴石型)。固態(tài)電解質(zhì)同樣可能是聚合物電解質(zhì)PEO。硫化玻璃、諸如PSPO也是可能的。[0047] 參考電極102例如可以由鋰、金、銅、錫或鉍組成并且以具有大約5至100μm的導(dǎo)線、網(wǎng)或者有尖端的導(dǎo)線的形式來(lái)使用。[0048] 用于工作電極102的絕緣材料可以由聚酰亞胺構(gòu)成。[0049] 陰極可以由陰極材料組成,如LiCoXO2(或者用Mn、Ni、Al的Co取代物)、LiFePO4、LiMn2O4。[0050] 陽(yáng)極可以由陽(yáng)極材料組成,如鋰、硅、石墨或無(wú)定形碳。[0051] 圖2示出了按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池100的圖示。該固態(tài)電解質(zhì)電池100基本上對(duì)應(yīng)于圖1中的固態(tài)電解質(zhì)電池。這里,固態(tài)電解質(zhì)電池100以俯視圖來(lái)示出。工作電極106、108和電解質(zhì)固體104透明地來(lái)示出。在該圖示中,第一工作電極106環(huán)繞著電解質(zhì)固體
104凸出。參考電極102基本上布置在凸出部的區(qū)域。只有反應(yīng)區(qū)110完全被嵌入到電解質(zhì)固體104中。反應(yīng)區(qū)110在工作電極106的邊緣或電解質(zhì)固體104的邊緣處對(duì)齊。
[0052] 引線112與所述邊緣橫向地對(duì)齊。這里,在該圖示中,參考電極102具有T形。在此,引線112和連接區(qū)114在中間遇到反應(yīng)區(qū)110。絕緣層118在重疊區(qū)側(cè)向地凸出超過(guò)引線。絕緣層118在反應(yīng)區(qū)110的區(qū)域比在引線112和連接區(qū)114的區(qū)域更寬。[0053] 參考電極102也可具有L形。參考電極102同樣可以切向地嵌入在電解質(zhì)固體104的拐角處。通過(guò)布置在邊緣處,參考電極102只是覆蓋電解質(zhì)固體104和工作電極106的非常小的面積。[0054] 圖3示出了用于按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池100的參考電極102的細(xì)節(jié)圖。該參考電極102基本上對(duì)應(yīng)于在圖1和2中的參考電極。除此之外,引線112朝向反應(yīng)區(qū)變寬。而絕緣層118的邊緣在引線112的區(qū)域彼此平行地走向。絕緣層118沿引線112的主延伸方向彼此錯(cuò)開(kāi),由此在參考電極102的對(duì)側(cè)的連接區(qū)114和反應(yīng)區(qū)110裸露。[0055] 在一個(gè)實(shí)施例中,參考電極102通過(guò)在掩模區(qū)對(duì)材料的反復(fù)掩模和沉積來(lái)制造。在此,在未示出的平板上首先掩模出用于第一絕緣層118的第一沉積區(qū)。電絕緣材料作為第一絕緣層118被沉積到第一沉積區(qū)。隨后,掩模出用于導(dǎo)電層116的第二沉積區(qū)。除了反應(yīng)區(qū)110之外,第二沉積區(qū)在周向上小于第一絕緣層118。在第二沉積區(qū),導(dǎo)電材料作為導(dǎo)電層
116被沉積到第一絕緣層118上。最后,掩模出第三沉積區(qū)。在此,第三沉積區(qū)基本上對(duì)應(yīng)于第一沉積區(qū)。在連接區(qū)114,第三沉積區(qū)從導(dǎo)電層116的邊緣后退,以便使該導(dǎo)電層裸露。在反應(yīng)區(qū)110的區(qū)域,第三沉積區(qū)凸出超過(guò)導(dǎo)電層116的邊緣。第二絕緣層118被沉積到第一絕緣層118和導(dǎo)電層116上。緊接著,將制造完成的參考電極102與該平板分開(kāi)并且嵌入到電解質(zhì)固體中。
[0056] 為了嵌入,可以將預(yù)制的參考電極102布置在電解質(zhì)固體的留空部中。同樣可以將參考電極102布置在這些工作電極之一上。然后可以放上電解質(zhì)固體。同樣,可以將電解質(zhì)固體沉積在工作電極上,其中參考電極被包圍并且被嵌入。[0057] 圖4示出了按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池100的截面圖,該固態(tài)電解質(zhì)電池具有帶起始層400的參考電極102。在此,該固態(tài)電解質(zhì)電池100基本上對(duì)應(yīng)于在圖1和2中的固體電解質(zhì)電池。除此之外,在沉積電解質(zhì)固體104之前,起始層400就已經(jīng)覆蓋參考電極102的反應(yīng)區(qū)110。電解質(zhì)固體104的材料在沉積時(shí)積聚到起始層400上并且這樣產(chǎn)生在起始層與電解質(zhì)固體104之間的非常好的連接。[0058] 起始層400由傳導(dǎo)離子的材料構(gòu)成。借此,起始層400的材料特性基本上對(duì)應(yīng)于電解質(zhì)固體104的材料特性。起始層400的材料可以與電解質(zhì)固體104的材料相同。[0059] 圖5示出了用于按照實(shí)施例的固態(tài)電解質(zhì)電池100的帶起始層400的參考電極102的細(xì)節(jié)圖。該參考電極102基本上對(duì)應(yīng)于圖3中的參考電極。除此之外,參考電極102像圖4中那樣具有起始層400。起始層400就像導(dǎo)電層116和絕緣層那樣通過(guò)對(duì)起始層400的材料的掩模和緊接著的沉積來(lái)產(chǎn)生。在第一絕緣層118上掩模出用于起始層400的沉積區(qū)。在此,在導(dǎo)電層116被沉積之前或者在導(dǎo)電層116已經(jīng)被沉積之后,可以掩模出用于起始層400的沉積區(qū)。通過(guò)起始層400,反應(yīng)區(qū)110完全被材料包圍并且不裸露。[0060] 圖6示出了按照實(shí)施例的具有兩個(gè)參考電極102的固態(tài)電解質(zhì)電池100的截面圖。該固態(tài)電解質(zhì)電池100基本上對(duì)應(yīng)于圖1中的固態(tài)電解質(zhì)電池。除了第一參考電極102之外,第二參考電極102布置在第一工作電極106的對(duì)置的側(cè)面上。在此,第二參考電極102基本上對(duì)應(yīng)于第一參考電極102。
[0061] 不同于圖1和4中的固態(tài)電解質(zhì)電池,這里所示出的固態(tài)電解質(zhì)電池100在第一工作電極106上具有延長(zhǎng)部600。在該圖示中,延長(zhǎng)部600的層厚度對(duì)應(yīng)于第一工作電極106的層厚度。延長(zhǎng)部600可以由不同于第一工作電極106的材料構(gòu)成。延長(zhǎng)部600同樣可以由與第一工作電極106相同的材料構(gòu)成。兩個(gè)參考電極102的引線112和連接區(qū)114都布置在延長(zhǎng)部600的區(qū)域。通過(guò)延長(zhǎng)部600,可以將參考電極102直接沉積到第一工作電極106和延長(zhǎng)部600上。為此,在第一工作電極106和延長(zhǎng)部600上掩模出沉積區(qū)。通過(guò)使幾何形狀適配,即使在沒(méi)有延長(zhǎng)部600的情況下也可以沉積多個(gè)參考電極102。
[0062] 在一個(gè)實(shí)施例中,這些參考電極102基本上對(duì)應(yīng)于圖5或圖3中的參考電極。在此,對(duì)于在圖5中所描述的實(shí)施方式來(lái)說(shuō),在制造參考電極102期間,將用于起始層400的沉積區(qū)掩模在第一工作電極106和第一絕緣層118上并且在沉積第二絕緣層118之前沉積電解質(zhì)固體材料。在將參考電極102制造完成之后,制造電解質(zhì)固體104并且將固態(tài)電解質(zhì)電池100通過(guò)第二工作電極108來(lái)補(bǔ)全。[0063] 最后,應(yīng)指出:如“具有”、“包括”等等那樣的術(shù)語(yǔ)不排除其它要素或步驟,而如“一個(gè)”或“一”那樣的術(shù)語(yǔ)不排除多個(gè)。權(quán)利要求書(shū)中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被視為限制。
聲明:
“固態(tài)電解質(zhì)電池和用于制造固態(tài)電解質(zhì)電池的方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)