[发明专利]一种全固态薄膜锂离子电池的封装方法，其用封装材料以及该封装材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及全固态薄膜锂离子电池的封装技术，具体涉及全固态薄膜锂离子电池方法，该方法采用的封装材料以及封装材料的制备方法。

背景技术

随着电子工业的发展，目前很多微电子设备需要可集成低电流输出的微型电源，例如，微型移植医学设备（心律调节器、神经刺激器及药剂输送系统）、基于CMOS 的集成电路、银行防盗跟踪系统、电子防盗保护、微型气体传感器、微型库仑计、“智能”安全卡、平坦曲线无线资产跟踪标识、电子记录跟踪系统以及其它微型设备均需要超薄、轻便、高能量电源。

全固态薄膜锂离子电池是锂离子电池发展的最新领域，其厚度可达毫米甚至微米级，除了有重量轻、容量密度高、寿命长、抗震、耐冲撞和体积小等优点外，还具有以下优点：（1）可根据产品的要求设计成任意形状；（2）可组装在不同材料的基底上；（3）可用标准的沉积条件实现薄膜电池的制备；（4）工作温度窗口宽（-15~150℃）；（5）没有固液接触界面，减小了固液界面电阻；（6）电池工作时没有气体产物，安全系数高。全固态薄膜锂离子电池所具有的上述优点使其成为微电子器件的理想电源。

在全固态薄膜锂离子电池的生产中，封装是决定电池成品率和寿命的重要步骤，在封装时，需保证电池在数微米的薄膜上充分控制水蒸气和氧分子透过量的性能。现有技术对于全固态薄膜锂离子电池的封装方法是在电池表面涂一层高分子胶，所得封装层的致密度小，封装性能不够理想，且稳定性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的全固态薄膜锂离子电池的封装方法，所得封装层的致密度高、环境稳定性好。

本发明同时还要提供一种致密度高、环境稳定性好的全固态薄膜锂离子电池用封装材料。

本发明同时还要提供一种全固态薄膜锂离子电池用封装材料的制备方法，由其所得封装材料致密度高、环境稳定性好。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种全固态薄膜锂离子电池的封装方法，该封装方法是以待封装的全固态薄膜锂离子电池为衬底，通过射频磁控溅射方法在其外表面依次形成厚度为30~500nm的硅氮化合物层和厚度为30~500nm的硅氧化合物层。

根据本发明的进一步和优选方案：所述的封装方法具体包括如下步骤：

①、以纯度大于等于99.999%的高纯硅作为靶材，以待封装的全固态薄膜锂离子电池为衬底，安装好靶材和基片后，关闭溅射室，将溅射室抽真空至1.0×10^-4Pa或以下，充入1个大气压的由氦气与氮气按体积比0.2~1:1构成的混合气体，再将室内气体压强抽至0.1~3Pa；

②、预溅射，以清理靶材表面的氧化层和杂质；

③、设定溅射功率范围为1W/cm²~6W/cm²，靶基距离为40mm~100mm，溅射时间为2~10小时，形成薄膜状的所述硅氮化合物层；

④、将溅射室抽真空至1.0×10^-4Pa或以下，充入1个大气压的氦气与氧气按体积比0.2~1:1构成的混合气体，再将室内气体压强抽至0.1~3Pa；

⑤、预溅射，以清理靶材表面的氧化层和杂质；

⑥、设定溅射功率范围为1W/cm²~6W/cm²，靶基距离为40mm~100mm，溅射时间为2~10小时，形成薄膜状的所述硅氧化合物层。

优选地，在溅射过程中，控制衬底的温度为120~350℃。将衬底控制在该温度下，可以获得良好的硅氮化合物层和硅氧化合物层，提高微电池的可靠性。

优选地，步骤①中，所述高纯硅由粉末冶金方法制得。

优选地，步骤①中，所述高纯硅的晶粒度为10~15μm，相对密度大于等于99%，直径为55~65mm。