结构，可缩短离子迀移路程，缩短电池的充电时间，并提高电池的功率密度；(5)采用石墨烯或碳纳米管作为负极材料，可大幅提高负极的体表面积，减少电荷转移电阻，提高离子迀移数。
【附图说明】
[0042]图1A-1D是本发明的MEMS锂电池制造方法中制造半边电池壳体的各个步骤的壳体截面示意图；
[0043]图2是本发明的MEMS锂电池完成后的包括正极的电池壳体的立体示意图；
[0044]图3是本发明的MEMS锂电池完成后的包括负极的电池壳体的立体示意图；
[0045]图4是本发明的MEMS锂电池将两个电池壳体封装在一起的立体示意图；
[0046]图5是本发明的MEMS锂电池的三维立柱阵列上的多孔疏松结构的示意图；
[0047]图6是本发明的MEMS锂电池的三维立柱阵列(11_正极立柱，12-负极立柱)的顶视图；
[0048]图7是本发明的MEMS锂电池的电池电极和隔离墙(13)的纵截面示意图。
【具体实施方式】
[0049]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0050]本发明的基本设计思想是在两个基底上，利用MEMS工艺分别加工出有规律分布的三维立柱阵列及池体，这两个不同基底上的立柱阵列被分别用来作为三维正极与负极的支架，然后再分别在阵列立柱上修饰固定不同的纳米材料以形成正极和负极，再将两者对准密封，最后将电解质材料由注样孔注入，待注满以后密封注样孔即形成电池。进一步优选地，错位分布的立柱阵列可以形成叉指结构，该叉指结构相互交叉的深度由工艺制备中所形成凸台的高度来决定和调节。
[0051]更具体地，本发明的MEMS锂电池包括:
[0052]第一外壳，采用半导体材料制成，其上形成有一空腔且在所述空腔内一体形成所述电池的正极；该半导体材料例如可以采用娃基、玻璃、碳基、砷化镓等材料，其中优选娃基材料。
[0053]第二外壳，采用与第一外壳相同材料的半导体材料制成，其上形成有一与所述第一外壳相对接的空腔且在所述空腔内一体形成所述电池的负极；
[0054]电解质，容纳于第一外壳和第二外壳之间的空腔内。
[0055]在本发明中，正极例如可以选用下列材料:
[0056](I) LiCoO2' LiN12' LiMn02、LiFePO4等；
[0057](2)三元复合材料:如 Li [Ni1/3Co1/3Mn1/3]02、LiNi1 xMnx02、LiNi1 xCox02、LiNilxyCoxMnyO2 等，其中 x、y为实数，O <x< 1,0 < y < I。
[0058](3)将LiCo02、LiN12, LiMnO2, LiFePO4等通过掺杂、包覆等改性手段，形成新的正极材料，如LiFeP04/C、LiCo02/C、LiNi1 xCox02等复合材料。其中，掺杂的元素例如包括Mg、N1、Mn、Zr、T1、V、Mo、Ga 等。包覆的材料例如包括 C、CuO、Al2O3' ZrO2, Co3O4' Li4Ti5O12' LaF3'AlF3 等。
[0059]其中，优选采用Li [Ni1/3Co1/3Mn1/3]02作为正极材料。
[0060]在本发明中，负极例如可以选用下列材料:
[0061](I)石墨；
[0062](2)以石墨稀为起始物合成新型复合材料，如金属或金属氧化物与石墨稀的复合，引入的物质例如包括S1、Ge、Sb、Sn、Pt以及Fe304、N1, Co3O4, SnO2等。金属氧化物例如包括 SnO、SnO2N W02、MoO2' V02、Ti02、LixFe2O3、Li4Mn2O12' Li4Ti5O12等。
[0063]其中，优选采用3]102与石墨稀的复合材料作为负极材料。
[0064]正极和负极可以根据电池的种类和应用场合来选取电极材料和形状，正负极的形状例如可以为膜状、圆柱状、三维立柱阵列等。作为一个优选实施例，两者均采用三维立柱阵列结构，并以立柱阵列作为支架，分别在其表面修饰固定不同的纳米材料以形成正极和负极。
[0065]负极和正极表面采用纳米材料修饰后是导电的，因此可以通过其表面的金属电极或导电涂层将其引出到外面的接线柱上，从而形成电池的正极和负极向外输送电源。
[0066]在本发明中，正极和负极优选采用三维立柱阵列作为载体，三维立柱阵列中每一个立柱的形状可以为圆柱体、圆锥体、圆台、瓶子形、正六面棱柱、其它多面体棱柱、Y字形棱柱等，优选采用圆柱体和Y字形棱柱结构。各单元立柱的横截面形状可以是圆形、Y字形、矩形、方形、星形或其它形状，对于横截面形状没有特别的限定，只要有利于增大立柱体表面积的形状即可。三维立柱阵列中每一个立柱的表面修饰有不同的纳米材料，例如当作为锂电池时，正极所修饰的纳米材料可以是单种纳米材料或者复合纳米材料，如可以是Ni/N1复合纳米泡沫，Ni/Sn合金纳米线，Au/Sn纳米膜等，负极所修饰的纳米材料可以是单种纳米材料或者复合纳米材料，如可以是石墨烯、碳纳米管等；当作为镍氢电池时，正极采用Ni (OH)2,负极采用碳黑、CoS1、储氢合金等。
[0067]立柱阵列在第一壳体和第二壳体之间的空腔中可以以有规律的形式排列，也可以无规律排列，作为一个优选实施例，正极和负极分别形成错开的两个矩阵，作为一个更加优选的实施例，正极和负极立柱阵列可以形成叉指结构，所谓叉指结构指电池正极的各立柱阵列与负极的立柱阵列错位交叉排列，从而可以大幅缩短离子迀移路程，缩短电池的充电时间，并可提高电池的功率密度。
[0068]作为一个优选实施例，本发明中的三维立柱阵列采用如图6所示的Y字形棱柱阵列，其除了有其他立柱阵列结构的优点之外，还有以下优点:这种“陷阱”式的网状立柱阵列，表面积更大，修饰固定的纳米材料更多，能大幅提高迀移离子数目，提高功率密度；纳米材料在这种“陷阱”式的结构内的修饰固定更稳定，不容易因振动而造成阳极与阴极的纳米材料交叉混合。
[0069]在本发明中，电解质例如采用非水系电解质，优选为非水系有机电解质，例如以锂盐为溶质溶于有机溶剂制成的非水有机电解质，进一步优选的电解质为=LiPF6溶解在乙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯和甲基乙基碳酸酯按一定比例配制的四元溶剂里配制成的电解质。此外，电解质也可以为胶体形态，从而制备出来的电池为胶体电池，保存性能和使用寿命更加卓越。
[0070]在一个优选实施例中，如图7所示，还可以在正负极之间设置隔离墙(相当于传统电池的隔膜)，其作用是让离子通过，防止正负极短路。隔离墙的材料与基底的材料一致，通过深刻蚀或者化学腐蚀的方法制备。
[0071]在一个优选实施例中，还可以在正极集流体上设置导电涂层，该涂层例如为铝箔涂层，以便有效提高正极片的附着力，减少粘结剂的使用量，并显著提升电池电性能。
[0072]对于第一外壳和第二外壳之间的密封，即整个电池的密封，可以采用键合密封，也可采用BCB密封，或者其他的胶粘剂密封。对于密封工艺并没有限定，只要能够保证整个电池的牢固度和密封性即可。
[0073]上述制备的电池尺寸非常小，由于通过MEMS工艺制备，从而可以像贴片元件一样贴装到线路板等电子电路中，给相应部件提供电源。
[0074]由于上述制备的电池尺寸非常小，电池输出的电压和电容量都偏小，因此可以采用电池阵列的方式，将其排成网格组成电池组，来共同向外供电，以提高供电电压和电池容量。
[0075]本发明还公开了一种芯片电池的制备方法，包括以下步骤:
[0076]以半导体材料为基底，通过派射或电子束蒸发一层Au/Cr，Au厚度为100?500nm，优选200nm，Cr厚度为10?50nm，优选20nm，采用干膜(负胶)作为光刻胶进行光刻，然后化学腐蚀，去掉其他部分的Au/Cr，形成引出电极；
[007