[0156] 在運些具有薄但寬的形狀因數(shù)的"袋狀"電池實例中，可存在內(nèi)部部件諸如陽極、 分隔物和陰極的多種布置。在由兩個膜形成的閉合區(qū)域內(nèi)，運些基本元件可為在相同平面 上并列的"共平面"，或者在相對平面上面對面的"共面"。在共平面布置中，陽極、分隔物和 陰極可沉積在相同表面上。在共面布置中，陽極可沉積在表面1上，陰極可沉積在表面2上， 分隔物可置于二者之間，或沉積在其中一側上，或作為自身的隔離元件插入。
[0157]另一類型的實例可被分類為層合組件，運可設及使用網(wǎng)或片形式的膜來逐層構建 電池。片可使用粘合劑彼此結合，所述粘合劑諸如壓敏粘合劑、熱活化粘合劑或基于化學反 應的粘合劑。在一些實例中，片可通過焊接技術諸如熱焊接、超聲波焊接等結合到一起。片 可使自身適用于標準行業(yè)慣例，如卷對卷巧2R)或片對片組裝。如前文所述，陰極的內(nèi)部體 積可能需要基本上大于電池中的其他活性元件?？赡鼙仨氂秒姵貥嬙斓拇蟛糠中纬稍撽帢O 材料的空間，并支持其在電池曉曲期間遷移。電池構造中可占厚度預算大部分的另一部分 是分隔物材料。在一些實例中，片形式的分隔物可為層合處理提供有利的解決方案。在其 他實例中，可通過將水凝膠材料分配到層中充當分隔物而形成隔離。
[015引在運些層合的電池組件實例中，成形產(chǎn)品可具有陽極片，所述陽極片可為封裝層 和陽極集流體W及陽極層基底的組合。成形產(chǎn)品還可具有任選的分隔物隔離件、陰極隔離 件片和陰極片。陰極片可為封裝層與陰極集流體層的組合。
[0159] 電極與集流體之間的緊密接觸對于減小阻抗和增大放電容量而言是至關重要的。 如果電極的部分不與集流體接觸，則阻抗可由于隨后通過電極導通（與集流體相比通常導 電性較?。┒黾?，或電極的一部分可變得完全斷開。在紐扣電池和圓柱形電池中，通過機 械力夾緊殼、將糊料壓入殼中或通過類似方式來實現(xiàn)緊密性。波形墊圈或類似的彈黃可用 于市售電池中W保持電池內(nèi)的力；然而，運些波形墊圈或彈黃將增加微型電池的總體厚度。 在典型的貼片電池中，分隔物可充滿電解質，跨電極放置，并且通過外部封裝件向下壓。在 層狀共面電池中，存在增加電極緊密性的若干方法?？蓪㈥枠O直接電鍛到集流體上而不使 用糊料。該方法固有地獲得高水平的緊密性和導電性。然而，陰極通常為糊料。雖然陰極 糊料中存在的粘結劑材料可提供粘附力和內(nèi)聚力，但仍需要機械壓力W確保陰極糊料與陰 極集流體保持接觸。當封裝件曉曲且電池老化并放電時，例如當水分通過薄且小的密封件 離開封裝件時，運可能是特別重要的?？赏ㄟ^在陽極與陰極之間引入適形分隔物和/或電 解質來在層狀共面電池中實現(xiàn)對陰極的壓縮。例如，凝膠電解質或水凝膠分隔物可壓縮在 組件上并且不會如液體電解質那樣輕易的離開電池。一旦電池被密封，電解質和/或分隔 物可隨后抵靠陰極推回。在組裝層狀疊堆之后可進行壓印步驟，從而向疊堆中引入壓縮。 陽160]示例忡示m的對牛物巧容忡通由元件的化理-放晉的分隔物[016。參見圖4A至圖4N，示出了可設及處理生物相容性通電元件的步驟的實例。一些 示例性步驟的處理可見于各附圖中。在圖4A中，可示出PET陰極隔離件401和PET間隙隔 離件404的組合?？赏ㄟ^施加例如大致3密耳厚的PET403的膜來形成PET陰極隔離件 401。在陽T層的任一側上可存在PSA層，或者可覆蓋有可為大致1密耳厚的聚偏二氣乙締 (PVD巧剝離層402。PET間隙隔離件404可由大致3密耳厚的PVDF層409形成?？纱嬖诳?為大致0. 5密耳厚的封蓋PET層405。在一些實例中，在PVDF層409與封蓋PET層405之 間可存在PSA層。
[0162]接著參見圖4B，可通過激光切割處理在間隙隔離層中切出孔406。接下來在圖4C 中，可將切割后的PET間隙隔離層層合408至PET陰極隔離層。接著參見圖4D，可通過激光 切割處理切出陰極隔離件孔410。該切割步驟的對準可為與之前PET間隙隔離層中切割后 的特征結構對齊。在圖4E中，用于最終分隔物層的Celgard層412可粘結至載體411。接 著參見圖4F，Celgard材料可被切割成尺寸介于之前兩個激光切割孔的尺寸之間，并且約 為PET間隙隔離件孔的尺寸，從而形成預切割分隔物420。接著參見圖4G，拾取和放置工具 421可用于拾取和放置Celgard的分立件到生長裝置上的其所需位置中。在圖4H中，放置 的Celgard件422被緊固到適當位置，然后移除PVDF剝離層423。接著參見圖41，生長裝 置結構可被粘結到陽極425的膜。陽極可包括已電沉積有鋒陽極膜的陽極集流體膜。
[0163] 接著參見圖4J，可將陰極漿料430放置到所形成的間隙中。在一些實例中可使用 刮刀431將陰極混合物分布在整個工件上，并在此過程中填充形成的電池裝置的間隙。填 充后，可將剩余的PVDF剝離層432移除，從而可得到圖4K所示的結構。在圖化中，整體結 構可經(jīng)受干燥處理，該處理可使陰極漿料440也收縮到陽T層頂部的高度。接著參見圖4M， 可將陰極膜層450 (其上可已具有陰極集流體膜）結合到生長的結構上。在最后的圖4N示 意圖中，可執(zhí)行激光切割過程來移除側區(qū)域460并產(chǎn)生電池元件470。可存在對在本公開的 意圖內(nèi)可用的材料和厚度目標的多種更改、刪除和改變。
[0164] 在圖5中可詳細地示出示例性處理的結果。在一個實例中，可定義W下參考特征 結構。陰極化學物質510可定位成與陰極和陰極集流體520接觸。壓敏粘合劑層530可將 陰極集流體520保持并密封到PET隔離層540。在PET隔離層540的另一側可為另一PSA 層550,該PSA層將PET隔離層540密封并粘附到陽T間隙層560。另一PSA層565可將 PET間隙層560密封并粘附到陽極和陽極集流體層?？蓪㈠戜h層570電鍛到陽極集流體580 上。分隔物層590可位于該結構內(nèi)，W執(zhí)行如本公開中已定義的相關功能。在一些實例中， 可在該裝置的處理過程中加入電解質，在其他實例中，該分隔物可已包含電解質。 陽1巧]對牛物巧容忡通由元件的示例忡化理示意圖-沉巧的分隔物
[0166] 在圖6A至圖6F中，示出了可設及處理生物相容性通電元件的步驟的實例。一些 示例性步驟的處理可見于各附圖中?？纱嬖趯υ诒竟_的意圖內(nèi)可用的材料和厚度目標的 多種更改、刪除和改變。
[0167] 在圖6A中可示出層狀構造600。層狀構造可包括兩個層狀構造剝離層602和 602曰，每端上各一個層；位于兩個層狀構造剝離層602和602a之間的兩個層狀構造粘合劑 層604和604a;W及位于兩個層狀構造粘合劑層604和604a之間的層狀構造忍606。層狀 構造剝離層602和602a和粘合劑層604和604a可被生產(chǎn)或購買，諸如可商購獲得的具有 主襯墊層的壓敏粘合劑轉移帶。層狀構造粘合劑層604可為厚度大約1-3毫米的PVDF層， 并覆蓋層狀構造忍606。層狀構造忍606可包括熱塑性聚合物樹脂，諸如聚對苯二甲酸乙二 醋，其例如可為約3毫米厚。接著參見圖6B，可通過激光切割處理在層狀構造中切出用于陰 極凹坑608的孔。此過程可形成陰極隔離層。
[0168] 接下來，在圖6C中，可從層狀構造中移除底部層狀構造剝離層602,從而暴露層狀 構造粘合劑層604。然后可使用層狀構造粘合劑層604粘附陽極連接錐610,W覆蓋陰極凹 坑608的底部開口。接著參見圖抓，可通過粘附掩蔽層612來保護暴露底層上的陽極連接 錐610。掩蔽層612可為可商購獲得的具有主要襯墊的PSA轉移膠帶。接下來，在圖6E中， 可將陽極連接錐610電鍛上連貫的金屬614,例如鋒，所述金屬涂布陽極連接錐610的位于 陰極凹坑內(nèi)的暴露部分。接著參見圖6F，在電鍛之后，掩蔽層612從陽極連接錐610的底部 移除。在將在后述章節(jié)中討論的一些實例中，可將不同于金屬的材料涂布到腔中，所述材料 諸如石墨的沉積物、嵌入有金屬或半導體層的石墨。
[0169] 圖7A至圖7F可示出進行圖6A至圖6F所示的方法步驟的另選模式。圖7A至圖 7B可示出類似于圖6A至圖6B所示的過程。層狀結構可包括兩個層狀構造剝離層702和 702曰，每端各一個層；位于層狀構造剝離層702和702a之間的兩個層狀構造粘合劑層704 和704a;W及位于層狀構造粘合劑層704和704a之間的層狀構造忍706?？蒞制作或購 買層狀構造剝離層W及粘合劑層，諸如可商購獲得的具有主要襯墊層的壓敏粘合劑轉移膠 帶。層狀構造粘合劑層可為厚度大約1-3毫米的聚偏二氣乙締（PVD巧層，并覆蓋層狀構造 忍706。層狀構造忍706可包含熱塑性聚合物樹脂，諸如聚對苯二甲酸乙二醋，該樹脂可例 如為大致3毫米厚。接著參見圖7B，可通過激光切割處理在層狀構造中切出用于陰極凹坑 708的腔。在圖7C中，可獲得陽極連接錐710,并且在一側施加有保護掩蔽層712。接下來， 在圖7D中，可將陽極連接錐710電鍛上連貫的金屬層714,例如鋒。接著參見圖7E，通過將 圖7B的層狀構造粘附到圖7D的電鍛層714可將圖7B和圖7D的層狀構造結合，W形成圖 7E所示的新的層狀構造?？蓪D7B的剝離層702a移除，W便暴露圖7B的粘合劑層704曰， W粘附到圖7D的電鍛層714上。接著參見圖7F，保護掩蔽層712可從陽極連接錐710的底 部移除。
[0170] 圖8A至圖細可示出將通電元件實施到生物相容性層狀結構，該層狀結構有時在 本文中稱為層狀組件或層合組件，類似于例如圖6A至圖6FW及圖7A至圖7F中所示的層 狀結構。接著參見圖8A，水凝膠分隔物前體混合物820可沉積在層合組件的表面上。在一 些實例中，如圖所示，水凝膠分隔物前體混合物820可被施加到剝離層802上。接下來，在 圖8B中，可將水凝膠分隔物前體混合物820刮壓850到陰極凹坑中，同時將該混合物從剝 離層802清除。術語"刮壓"一般是指使用平整工具或刮擦工具在表面上涂擦，并且使流體 材料在表面上方移動并進入它們所在的腔中?？墒褂妙愃菩g語"刮刀"式裝置或者平整化 裝置的設備來進行刮壓過程，所述平整化裝置諸如可由多種材料制成的刀刃、刀鋒等，所述 材料的化學性質可與將要移動的材料一致。
[0171] 可將圖8B所示的過程進行數(shù)次，W確保涂布陰極凹坑，并增加所得特征結構的厚 度。接下來，在圖8C中，可干燥水凝膠分隔物前體混合物，W便使材料從水凝膠分隔物前體 混合物蒸發(fā)，所述材料通?？蔀楦鞣N類型的溶劑或稀釋劑；然后，可將所分配和施加的材料 固化。在一些實例中，將圖8B和圖8C中示出的過程組合來進行重復也可為可行的。在一 些實例中，水凝膠分隔物前體混合物可通過暴露于熱來固化，而在其他實例中則可通過暴 露于光子能量來進行固化。在其他實例中，固化可設及暴露于光子能量和熱兩者?？纱嬖?固化水凝膠分隔物前體混合物的多種方式。
[0172] 固化的結果可為使水凝膠分隔物前體材料形成到陰極凹坑壁W及接近陽極或陰 極特征結構的表面區(qū)域，所述特征結構在本實例中可為陽極特征結構。將該材料粘附到腔 的側壁可用于分隔物的隔離功能。固化的結果可為形成脫水聚合的前體混合物濃縮物822， 可僅將其視為電池的分隔物。接著參見圖8D，陰極漿料830可沉積在層狀構造剝離層802 的表面上。接下來，在圖8E中，可將陰極漿料830刮壓到陰極凹坑中W及脫水聚合的前體 混合物濃縮物822上。可將陰極漿料移動到其在腔中的所需位置，同時在很大程度上將其 從層狀構造剝離層802清理干凈?？蓪D8E的過程進行數(shù)次，W確保陰極漿料830涂布在 脫水聚合的前體混合物濃縮物822的頂部。接下來，在圖8F中，可將陰極漿料干燥，W在脫 水聚合的前體混合物濃縮物822頂部上形成隔離的陰極填充物832,該填充物將陰極凹坑 的剩余部分填滿。
[0173] 接著參見圖8G，可將電解質制劑840添加到隔離的陰極填充物832上，并且使隔離 的陰極填充物832與脫水聚合的前體混合物濃縮物822水合。接下來，在圖細中，可通過 移除剩余的層狀構造剝離層802并將陰極連接錐816按壓就位來將該陰極連接錐816粘附 到剩余的層狀構造粘合劑層804。所得放置可使水合陰極填充物842被覆蓋，并且建立到陰 極填充物842的電接觸，作為陰極集流體和連接方式。
[0174] 圖9A至9C可示出圖7D中所示的所得層合組件的另選實例。在圖9A中，可獲得 陽極連接錐710,并且在一側施加有保護掩蔽層712?？砂凑疹愃朴谙惹案綀D中描述的方式 將陽極連接錐710鍛上連貫的金屬層714,例如鋒。接著參見圖9B，可不使用如圖8E所示 的刮壓方法來施加水凝膠分隔物910?？赏ㄟ^多種方式施加水凝膠分隔物前體混合物，例如 可通過物理粘附來粘附混合物的預制膜，另選地，可通過旋涂工藝來分配該水凝膠分隔物 前體混合物的稀釋混合物，然后將其調整到所需厚度。另選地，可通過噴涂或任何其他的等 效處理來施加材料。
[01巧]接下來，在圖9C中，示出了可進行處理W形成可用作圍繞分隔物區(qū)域的容納構造 的一段水凝膠分隔物。該處理可形成限制材料流動或擴散的區(qū)域，所述材料諸如所形成的 電池元件的內(nèi)部結構外的電解質。因此，可形成各種類型的此類阻擋特征結構920。在一些 實例中，阻擋特征結構可對應于分隔物層的高度交聯(lián)區(qū)域，該區(qū)域在一些實例中可通過在 阻擋特征結構920的期望區(qū)域中增加對光子能量的暴露而形成。在其他示例中，在水凝膠 分隔物材料固化前將材料添加到該水凝膠分隔物材料，W形成區(qū)域性差別的部分，該部分 一經(jīng)固化就變成阻擋特征結構920。在其他實例中，可在固化前或固化后通過多種技術來 移除水凝膠分隔物材料的區(qū)域，所述多種技術包括例如對采用掩蔽來限定區(qū)域范圍的層進 行化學蝕刻。移除材料的區(qū)域本身可形成阻擋特征結構，或者，可將材料添加回空隙來形成 阻擋特征結構?？赏ㄟ^若干方法進行不透水段的處理來形成空隙，所述方法包括圖像輸出 處理、增加交聯(lián)、重光定量化eavyphotodosing)、回填，或者省略水凝膠粘附。在一些實例 中，示出為由圖9C的處理所得類型的層狀構造或組件可形成為不具有阻擋特征結構920。 陽17引 聚合由術元件分隔物
[0177] 在一些電池設計中，可能由于多種原因而不使用分立的分隔物（如先前部分所 述），諸如成本、材料的可用性、材料的質量，或一些作為非限制性實例的材料選項的處理復 雜性。在運種情況下，例如已在圖8A至圖細的過程中示出的誘鑄分隔物或現(xiàn)場成型分隔 物可提供所需的優(yōu)點。盡管淀粉或糊料分隔物已成功商用于AA和其他形式的勒克朗謝電 池或碳鋒電池中，但此類分隔物可在某種程度上不適合用于層狀微電池的某些實例。需要 特別注意在本公開的電池中使用的任何分隔物的幾何形狀的均勻度和一致性?？赡苄枰?確控制分隔物的體積，W有助于隨后準確加入已知的陰極體積并隨后實現(xiàn)一致的放電容量 和電池性能。
[017引用于實現(xiàn)均勻的、機械上堅固的現(xiàn)場成型分隔物的方法可W是使用可紫外光固化 的水凝膠制劑。多種水不可透過的水凝膠制劑在各個行業(yè)例如接觸鏡片行業(yè)可為已知的。 接觸鏡片行業(yè)中常見的水凝膠的實例可為聚（甲基丙締酸徑乙醋）交聯(lián)的凝膠，或簡稱為 pHEMA。對于本公開的多種應用，pHEMA可具有用于勒克朗謝電池和鋒碳電池的許多有吸引 力的性質。在水合狀態(tài)下，pHEMA通?？杀３执蠹s30-40%的水含量，同時保持大約I(K)PSi 或更大的彈性模量。此外，本領域的技術人員可通過加入附加的親水性單體（例如甲基丙 締酸）或聚合物（例如聚乙締化咯燒酬）組分來調整交聯(lián)水凝膠的模量和水含量性質。運 樣，可通過配置來調整水含量，或更具體地，水凝膠的離子滲透性。
[0179] 在一些實例中，特別有利的是，可誘鑄且可聚合的水凝膠制劑可包含一種或多種 有助于加工的稀釋劑。稀釋劑可被選擇成為揮發(fā)性的，使得可誘鑄的混合物可被刮壓到腔 中，然后允許干燥足夠的時間來移除揮發(fā)性溶劑組分。干燥后，可通過暴露于適當波長的光 化福射來引發(fā)本體光聚合，諸如對于選定的光引發(fā)劑諸如CGI819使用420nm的藍色紫外 光。揮發(fā)性稀釋劑可有助于提供所需的應用粘度，W便促進在腔中誘鑄可聚合材料的均勻 層。揮發(fā)性稀釋劑，特別是強極性單體被加入制劑中的情況下，也可提供有利的表面張力降 低效應。對實現(xiàn)在腔中誘鑄可聚合材料的均勻層而言重要的另一個方面可為應用粘度。常 見的小摩爾質量活性單體通常不具有非常高的粘度，其粘度通?？蓛H為幾個厘泊。為了給 可誘鑄且可聚合的分隔物材料提供有益的粘度控制，可選擇已知與所述可聚合材料相容的 高摩爾質量聚合物組分加入制劑中?？蛇m合加入示例性制劑中的高摩爾質量聚合物的實例 可包括聚乙締化咯燒酬和聚環(huán)氧乙燒。
[0180] 在一些實例中，如前所述，可誘鑄、可聚合的分隔物可有利地被施加到設計的腔 中。在另選的實例中，在聚合時可沒有腔。相反，可誘鑄、可聚合的分隔物制劑可被涂覆在 含有電極的基底上，例如圖案化的鍛鋒黃銅，并且隨后使用光掩模暴露于光化福射，W便在 目標區(qū)域選擇性地聚合分隔物材料。然后可通過暴露于適當?shù)那逑慈軇﹣硪瞥捶磻姆?隔物材料。在運些實例中，分隔物材料可被指定為可光圖案化的分隔物。
[0181] 一次由術連例
[0182] 在一些處理具有沉積分隔物的生物相容性通電元件的實例中，可形成一次電池。 典型的一次電池可由其單次使用的特性來表征。在與層狀處理一致的實例中，電池可形成 有如下特征和下表所示的元件。
[0184] 可有許多符合本發(fā)明的陰極化學物質制劑。作為非限制實例，制劑