[发明专利]电化学能量源及配置有该电化学能量源的电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及改进的电化学能量源。本发明还涉及配置有该电化学能量源的电子装置。

背景技术

基于固态电解质的电化学能量源在本领域是已知的。这些(平面)能量源或者″固态电池″高效地将化学能转换为电能，且可以用作便携电子设备的电源。这些电池可以小规模地用于供应电能到例如微电子模块，更具体而言到集成电路(IC)。其一示例披露于国际专利申请WO00/25378，其中固态薄膜微电池直接制作在特定基板上。在该制作工艺期间，第一电极、居间固态电解质和第二电极相继沉积在基板上成为叠层。该基板可以是平坦或弯曲的以实现二维或三维电池叠层。已经发现该已知电池的主要缺点在于，该叠层的有源层通常容易由于层材料的非最优选择和/或该叠层的有源层沉积顺序而引起劣化。一个或多个有源层的这种劣化体现在，这些有源层会分解，可与相邻有源层反应以形成具有不良属性的界面层，以及/或者可(重)结晶以形成具有不期望属性的相。再者，这种已知微电池的制作工艺较耗时，且因此效率低。

本发明的目的是提供一种较高效的电化学能量源。

发明内容

这一目的通过提供根据前言部分的电化学能量源来实现，该电化学能量源包括至少一个电化学单元，每个单元包括：第一电极，沉积在第一基板上；第二电极，沉积在第二基板上；以及电解质，施加在形成于所述第一电极和所述第二电极之间的接收空间内。优选地该第二电极面向该第一电极，以允许如在下文将阐述的单元部分的倒装芯片布置。通过将不同电极沉积在(通常)不同的基板上，电化学能量源可以以较高效方式来制作，因为两个电极可以在不同基板上同时沉积和退火，这导致节约了大量制作时间。在此沉积步骤之后，两个单元部分可以被倒装，其结果为电极将彼此相隔一距离地指向彼此。存在于电极之间的接收腔随后用电解质填充。尽管预期较不实际且因此效率较低，仍可以想到该第一基板和第二基板由同一(共同)基板形成，其中两个电极彼此并排沉积(而不是彼此叠置)，其结果为两个电极仍可以同时沉积在基板上以实现节约制作时间的优点。在此后一情形中，无需该(共同)基板的倒装来实现根据本发明的电化学能量源。再者，由于两个电极将彼此分开地沉积，与不同层连续相互叠置沉积的情况相比，电极材料匹配将明显较不苛刻。因此无需调整不同电极的退火温度来防止该电化学单元(的层)在电极退火时的劣化，特别是分解。因此，电极材料可以相互独立地选择，这些材料用作电极的功能性可以通过相对简单但有效的方式来优化。第一电极通常包括阴极，第二电极通常包括阳极(或者反过来)。每个电极通常还包括集电器。该单元通过集电器可以容易地连接到电子装置。优选地，集电器由至少一种下述材料制成：Al、Ni、Pt、Au、Ag、Cu、Ta、Ti、TaN和TiN。其他类型的集电器，诸如优选掺杂的半导体材料(诸如Si、GaAs、InP)也可被应用。

在优选实施例中，至少一个电极且更优选地多个电极配置有面向该电解质的增大的接触表面积。如此，与电极的传统平滑接触表面相比，电解质和电极之间的有效接触表面积显著增加，导致根据本发明的电化学能量源的额定容量成比例增加。由于电极与电解质之间的接触表面积可以相互独立地增加，根据本发明的电化学能量源的总接触表面积且因此总额定容量可以通过较有效的方式来优化。由于每个电极材料通常具有特定的反应动力学相关特性，每个电极的图案可以被优化从而以较精确的方式匹配两个电极的总反应动力学。对于需要期望稳定持久工作的(可(再)充电)电化学单元情形，这将大有裨益。