[发明专利]固态锂基薄膜电池的阳极结构

权利要求书

1.一种固态锂基电池，包括：

底部电极；

仅位于所述底部电极的一部分上的电池材料叠层，其中所述电池材料叠层包括锂化阴极材料层，位于所述锂化阴极材料层上的锂基固态电解质层，以及阳极结构，所述阳极结构包括锂成核增强衬垫和包括在充电过程中由所述锂成核增强衬垫成核的锂的锂聚集区域，所述锂成核增强衬垫包括钛-锆-钼合金TZM，其中所述锂聚集区域位于所述锂成核增强衬垫的最顶部表面，所述锂成核增强衬垫的所述最顶部表面与所述锂成核增强衬垫的最底部表面相对，所述最底部表面形成直接与锂基固态电解质的界面；以及

位于所述电池材料叠层的最顶部表面的顶部电极；以及

直接位于所述底部电极的不包括所述电池材料叠层的其他部分上的空气和/或水分不可渗透结构，其中所述空气和/或水分不可渗透结构直接接触所述电池材料叠层的整个最外侧壁并且直接接触所述顶部电极的最顶部表面的一部分。

2.如权利要求1所述的固态锂基电池，其中所述电池具有大于3C的充电速率，其中C是每小时的总电池容量。

3.如权利要求1所述的固态锂基电池，其中，所述电池具有100μm或更小的厚度。

4.如权利要求1所述的固态锂基电池，其中所述锂化阴极材料层、所述锂基固态电解质层和所述锂成核增强衬垫具有彼此垂直对齐的侧壁表面。

5.如权利要求4所述的固态锂基电池，其中所述顶部电极具有与所述锂化阴极材料层、所述锂基固态电解质层和所述锂成核增强衬垫的侧壁表面垂直对齐的侧壁表面。

6.如权利要求1所述的固态锂基电池，其中所述锂化阴极材料层由LiCoO₂组成，所述锂基固态电解质层由LiPON组成。

7.如权利要求1所述的固态锂基电池，其中所述锂聚集区连续地位于所述锂成核增强衬垫的所述最顶部表面上。

8.如权利要求1所述的固态锂基电池，其中所述锂聚集区不连续地位于所述锂成核增强衬垫的所述最顶部表面上。

9.如权利要求1所述的固态锂基电池，还包括位于所述底部电极下方的基板。

10.一种形成固态锂基电池的方法，该方法包括：

在底部电极的表面上形成图案化的牺牲材料，其中所述图案化的牺牲材料包含物理地暴露所述底部电极的所述表面的一部分的开口；

在所述图案化的牺牲材料上和在所述开口中的底部电极的所述表面的物理暴露的所述一部分上形成锂化阴极材料层，其中形成于所述图案化的牺牲材料上的锂化阴极材料层与形成于所述底部电极上的所述锂化阴极材料层垂直偏移并且分离；

在所述锂化阴极材料层上形成锂基固态电解质层，其中形成在在所述图案化的牺牲材料上形成的所述锂化阴极材料层上的所述锂基固态电解质层与形成在在所述底部电极上形成的所述锂化阴极材料层上的所述锂基固态电解质层垂直偏移并且分离；

在所述锂基固态电解质层上形成包括钛-锆-钼合金TZM的锂成核增强衬垫，其中形成在在所述图案化的牺牲材料上形成的所述锂基固态电解质层上的所述锂成核增强衬垫与形成在在所述底部电极上形成的所述锂基固态电解质层上的所述锂成核增强衬垫垂直偏移并且分离；

在所述锂成核增强衬垫上形成顶部电极，其中形成在在所述图案化的牺牲材料上形成的所述锂成核增强衬垫上的所述顶部电极与形成在在所述底部电极上的形成的所述锂成核增强衬垫上的所述顶部电极垂直偏移并且分离；以及

仅在形成所述顶部电极后执行剥离工艺以从所述底部电极去除所述图案化的牺牲材料和形成在所述图案化的牺牲材料上方的所述锂化阴极材料层、所述锂基固态电解质层、所述锂成核增强衬垫和顶部电极中的每一个，同时在所述底部电极的所述表面的物理暴露的所述一部分上保持材料叠层，其中所述材料叠层包括所述锂化阴极材料层、所述锂基固态电解质层、所述锂成核增强衬垫和所述顶部电极中每个的其余部分。