[发明专利]电化学能量源和电子器件

说明书

技术领域

本发明涉及电化学能量源。本发明还涉及电子器件，所述器件包括至少一个依照本发明的电化学能量源以及至少一个电连接到所述电化学能量源的电子部件。

背景技术

目前，储备电池组(battery)用来为各种各样的应用提供按需(on-demand)功率。这些电池组中的每一个包括两个分开的电极，电解室存在于所述电极之间，用于容纳外部提供的电解液(electrolyte)。这些电池组的主要优点在于其极长的货架(shelf)寿命，因为电解液仅在使用之前才被加入。可能有利地由这种类型的电池组供电的非常有前景的应用尤其是一次性(disposable)小规模和廉价的电子设备，比如生物传感器。在这些器件中，待检查的介质，尤其是液体(血液、尿、唾液)，可以用作用于储备电池组的电解液。然而，储备电池组的性能取决于单独的电极的表面面积。在已知的储备型电池组结合到小规模电子器件的情况下，电极的尺寸将受限于整个器件的尺寸。因此，只有小规模电极才能用于向小规模电子器件供电，这导致相对较差的电池组性能。

本发明的目的是提供具有提高的性能的储备型电化学能量源。

发明内容

这个目的可以通过提供依照序言的电化学能量源来实现，所述电化学能量源包括：基底；以及至少一个沉积在所述基底上的电池(cell)，该电池包括：第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极由用于容纳外部提供的电解液的电解室分离，其中至少一个电极设有至少一个图案化(patterned)表面。通过图案化或结构化依照本发明的储备型电化学能量源的一个电极以及优选地两个电极，获得了三维表面区域以及因此电极的每覆盖区(footprint)的增加的表面面积和所述至少一个电极与外部提供的电解液之间的每体积的增加的接触表面。接触表面的这种增加导致依照本发明的能量源的提高的额定容量以及因此依照本发明的能量源的提高的性能。通过这种方式，可以最大化并且从而最优化能量源的功率密度。由于这种提高的电池性能的原因，依照本发明的小规模能量源将适于以令人满意的方式向小规模电子器件供电。而且，由于这种提高的性能的原因，将充分地增大要由依照本发明的电化学能量源供电的(小规模)电子部件的选择自由度。所述图案的性质、形状和尺寸确定(dimensioning)可以是各种各样的，这将在下面进行阐述。外部提供的电解液也可以是不同的性质，其中例如基本上为液态的电解液，例如(海)水、血液、尿、唾液可以用来激活依照本发明的能量源。然而，也可以想到向电解室提供基本上为固态的电解液、基于聚合物的电解液和/或凝胶(凝胶状)电解液。依照本发明的电化学能量源的电池优选地为电池组电池。然而，在另一个优选的实施例中，电化学能量源的电池是(生物)燃料电池。通过将生物燃料电池植入有生命人体或动物体内，生物燃料电池将从血液流、从可再生来源中提取容易获得的生物燃料，例如葡萄糖，并且在产生电的同时将其转化成良性副产品。由于生物燃料电池使用了集中的可再生化学能量源，因而生物燃料电池通常具有相对较高的能量密度以及相对较长的寿命，其结果是，生物燃料电池可以被制造成相对较小和较轻，并且因而可以理想地适用于被植入有生命人体或动物体内。在一个特定的优选实施例中，所述电化学能量源可以包括电池组电池和燃料电池，并且因而可以被看作混合能量源，其中通过使用生物燃料电池将化学能转化为电能，所述电能随后可以存储在电池组电池内，从而进一步提高依照本发明的能量源的功率输出。