减小整个电池构造的厚度。
[0021] 在优选的实施方式中，电池构造中的非活性元件（即，诸如基底和保护性封装的 不参与电池本身反应的元件）做成薄的W提供具有高能量密度的电池。因此，在优选的实 施方式中，玻璃或陶瓷基底的厚度小于100ym。在另一种优选的实施方式中，玻璃或陶瓷基 底的厚度为约20ym至约50ym。在一个优选的实施方式中，电池具有厚度小于100ym的 保护性封装，或优选厚度为约20ym至约50ym的保护性封装。
[0022] 电池包含一连续金属或金属氧化物阴极集流体，该阴极集流体位于玻璃或陶瓷基 底之上，其厚度小于约3ym。在本发明的实施方式中，该金属或金属氧化物阴极集流体的厚 度约为0. 1-2ym，或优选为约0. 5-1ym。在【具体实施方式】中，金属或金属氧化物阴极集流 体选自铜、侣、镶、铁、金、银、销、钢、铁、铺、铜、金属合金、氧化物及其任意组合。
[0023] 在一个实施方式，金属或金属氧化物阴极集流体中的金属具有约化pm/°K至约 12ppm/°K的CTE。在另一个实施方式中，金属或金属氧化物阴极集流体中的金属的CTE 为约7ppm/°K到lOppm/DK。发现阴极集流体与基底的CTE及所报道的阴极材料本身的 CTE都匹配的实施方式，具有制造和性能上的优势。
[0024] 在某些实施方式中，导电的玻璃质材料（glassymaterial)如铜锡氧化物被用作 阴极集流体。铜锡氧化物不仅具有导电的优点，而且具有与玻璃或陶瓷基底和裡金属氧化 物阴极相似的CTE。在一个实施方式中，金属或金属氧化物阴极集流体的金属是销。
[0025] 在一个实施方式中，金属或金属氧化物阴极集流体的金属是侣。侣具有相对低的 烙点，认为其在特定实施方式中，提供了连接阴极材料层与基底方面具有优越的性能。
[0026] 相比粉末/丝网印刷的阴极材料，本发明所用的阴极材料层是连续膜。该种类型 的阴极材料使固体电池（即，用固态LiPON电解质层的电池）具有优势，因为它们为固态电 解质提供了均匀的表面。对于该样的薄膜阴极材料，要制造所想要的相对较大的层厚度是 具有挑战性的。因此，本发明整体上提供了重大的制造和性能优势。
[0027] 本发明采用相对于传统固态薄膜电池构造更厚阴极材料层，即厚度为约10ym 至约80ym。所述阴极材料层包含至少一种裡过渡金属氧化物，并位于阴极集流体之上。 在优选的实施方式中，阴极包含裡过渡金属氧化物，该裡过渡金属氧化物选自由LiCo化、 LiFeP〇4、LiMn化、和LiNii/3Mni/3C〇i/3〇2及其混合物组成的组。在一个特别优选的实施方式 中，LiCo化是阴极中唯一的裡过渡金属氧化物。在本发明的实施方式中，阴极材料层的厚度 为约15ym至约50ym。
[002引在一个实施方式中，阴极材料层被退火（annealed)至约500°C至约800°C。在另 一个实施方式中，阴极材料层被退火至约650°C至约750°C。
[0029] LiPON电解质层位于阴极材料层之上，其厚度为约0. 5ym至约4ym。如此处使用， LiPON通常是指裡磯氮氧化物材料，例如LIsPOaN，其他实例中，为了提高裡离子穿过电解质 的迁移率而结合了更高比例的氮。
[0030] 在本发明的一个实施方式中，除了上述LiPON层之外，可能提供多个电解质层。题 为"THIN-FILMBATT邸IESWITHSOFTANDHA畑ELECTROLYTELAYERSANDMET册D"的美国 专利第7, 776, 478号描述了一个优选的多层电解质构造的实例，为实现本发明的目的，将 其结合于此作为参考。
[0031] 提供一种可由导电材料制得的阳极集流体，该导电材料诸如铜、铁、侣、镶、铁、金、 银、销、钢、铺、金属合金、导电陶瓷、诸如大量渗杂多晶娃的导电半导体，W及此类其他材 料。在本发明的实施方式中，阳极集流体的厚度约为0. 5-3ym。
[0032] 如上面提到的，在某些实施方式中，阳极在制造过程中W及在初充电前作为制造 层而生成，例如通过金属沉积生成。阳极可由金属制得，如镶、侣、娃、锡、裡和/或它们的合 金。在本发明的实施方式中，阳极的厚度约为1-3ym。
[0033] 在本发明的一个优选实施方式中，阳极并非在制造过程的初期就将其作为电池构 造的一部分来提供，而是仅在电池的初充电中产生。由于阴极材料包含含裡化合物，在电池 组装后阳极可形成裡金属层作为活性阳极，例如，通过电池的第一次充电来形成。由于金属 裡在初充电之前尚未存在（并且未烙化），所W有时被称为"无裡"设计。该设计具有在经 历高温（〉18(TC)模块装配和包装过程后仍可存活的优势。在其他实施方式中，设置了阳极 嵌入结构，例如设置石墨层，而裡离子可嵌入到该阳极嵌入结构中，从而形成功能性阳极。
[0034] 电池优选地具有封装层，该封装层将整个电池单元包住，只设置了阳极集流体和 阴极集流体的接触通道，W便电池工作。
[0035] 封装是必要的，该是为了保护电池材料不暴露于水汽、氧气及其他环境污染物。尤 其是，裡随时会与其他元素和化合物发生反应。由于薄膜电池元件对外在环境元素敏感，电 池构造应在电池生产后与外界隔离。对该电池的构造赋予的额外保护，尤其是与封装相结 合的保护，是极具优势的。最终的封装材料优选有机材料，诸如娃树脂（娃酬）、聚酷亚胺、 环氧树脂或其他此类聚合物。在本发明的一个实施方式中，封装材料的厚度为约0. 5ym至 约10ym。在另一个实施方式中，封装材料的厚度为约8ym至约10ym。在本发明的一个 实施方式中，最外层为氮化娃，其厚度约为0.5-1ym，该氮化娃提供了额外的密封保护，并 且可与集成电路封装材料相容。该最外层还可W作为防止擦伤和搬运损毁的物理屏障。
[0036] 在本发明的一个实施方式中，电池设置一层或多层相同或不同柔性材料，W适应 充/放电循环过程中电池内部发生的尺寸变化。在一个实施方式中，薄膜固态电池具有厚 度为约0. 5ym至约10ym的柔性层，该柔性层由肖氏A硬度（ShoreAhar化ess)为约10 至约100的材料制成。在一个实施方式中，薄膜固态电池具有一厚度为约0. 5ym至约10ym柔性层，该柔性层由肖氏00硬度（Shore00harness)为约10至约90的材料制成。
[0037] 在一个实施方式中，薄膜固态电池具有一厚度为约0. 5ym至约10ym柔性层，该 柔性层由屈服伸长率（percentelongationat^eld)为至少30的材料制成，而在另一个 实施方式中约为30至100之间。屈服伸长率通过根据ASTMD638-02a作测试而确定，其测 试速度为50mm/分。
[003引设置柔性层对于具有所述相对厚的阴极层（即，该阴极层具有厚度约10ym至 80ym的连续膜）的实施方式尤为具有优势。值得注意的是，更厚的阴极膜层会经历局部尺 寸变化，该可能对刚性电池结构造成不利影响。
[0039] 在一个实施方式中，所设置的柔性层的材料是感光性聚合物材料。在一个实施方 式中，所设置的柔性层的材料是感光性聚酷亚胺材料。在一个实施方式中，所设置的柔性层 的材料是娃酬聚合物材料，诸如来自Dow0〇111；[]1肖的//7/^￡'(1'? 〇3-6646半导体保护涂层。
[0040] 在某些实施方式中，本发明的电池包括一吸气剂层（getterlayer)。美国专利第 5, 654, 084号对吸气剂层有概括描述，吸气剂层是指，旨在与环境中有毒物质的至少一种成 分发生反应或者将其吸收掉，W协助阻止有毒物质渗透阻挡层的层。例如，含有铁、粗、磯、 领、巧、钢、铁错合金、钻氧化物、碳、阱、亚硫酸钢或其他此类物质的层可W用来减少水或氧 穿过电池的保护层。
[0041] 在本发明的一个实施方式中，电池有一个约12cm嗜约1000cm2的封印区 (foo化rintarea)。在一个实施方式中，用于该种应用的电池可W例如具有一个12cm2至 约50cm2的封印区。在一个实施方式中，某种程度上更小一些的电池更令人满意，在该样的 实施方式中，优选地