CN110739435B - 具有倾斜电池侧壁的薄膜电池组结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了固态电池组结构以及制造固态电池组诸如薄膜电池组的方法。更具体地讲，实施方案涉及在多个电化学电池之间具有集电器接片的固态电池组。还描述了其他实施方案并要求对其进行保护。

Description

具有倾斜电池侧壁的薄膜电池组结构

本申请是申请日为2015年5月26日、申请号为201580027765.7、发明名称为“具有倾斜电池侧壁的薄膜电池组结构”的中国发明专利申请的分案申请。

本申请要求2014年5月27日提交的美国临时专利申请62/003,504和2015年5月21日提交的美国临时专利申请62/165,101的权益，并且本申请据此以引用方式将这些临时专利申请并入本文。

技术领域

本发明的实施方案涉及电化学设备和制造电化学设备的方法。更具体地讲，一些实施方案涉及固态电池组，并且具体地讲，涉及薄膜电池组。还描述了其他实施方案。

背景技术

已知与常规电池组技术相比，固态电池组(诸如薄膜电池组)提供更好的形状因数、循环寿命、功率容量和安全性。然而，可改进固态电池组的结构和制造方法，以进一步优化电池组性能和封装。

参见图1，电化学设备(诸如固态电池组)可包括具有衬底层102、阴极层104和电解质层106的一个或多个电化学电池100。如图所示，在阴极层104与衬底层102之间还存在阻隔层。在电化学电池100的制造期间，可能需要使用激光从一个或多个电池层切割或移除材料。

发明内容

已发现，在电化学电池的制造(例如，切割或移除电池材料的操作)期间使用的典型激光的高能量可生成引起片材熔化、回流和再沉积的热量。更具体地讲，如图2所示，熔化的材料可作为喷出的熔渣202或沿着切割面作为熔渣层204而喷出或回流并再沉积到电化学电池200的上表面上。图3A和图3B提供了在已使用激光技术来熔化并切除材料之后电池表面的放大视图。这些附图示出了再沉积到上表面上的明显的喷出熔渣202以及沿着切割面的熔渣层204。

由在电解质层106上方形成的喷出熔渣202所造成的问题是，存在熔渣层202将使电池的阴极层与阳极层之间发生电短路的风险。这可使用图4进行阐述，该图是电化学设备400的局部侧视图。电化学设备400可包括在电解质层106上方具有喷出熔渣202的电化学电池200。此外，阳极层402已沉积在电解质层106上方。可以看出，阳极层402可接近以与导电熔渣层204和喷出熔渣202接触。为避免这种情况，在沉积期间将阳极层402掩蔽起来，使其远离电池的外边缘，以便在喷出熔渣202与阳极层402之间保持界限404。

然而，增加界限404的问题是，这可能导致电化学电池区的利用不足，因为这实际上会形成阴极区，而在界限404上方没有相对的阳极区。在电化学设备400经历静态化学平衡时，这会使阴极层104看起来具有虚漏。因此，具有界限404的电化学设备400可能具有次优能量密度。

仍然参见图4，当将阳极集电器406置于阳极层402上方时，熔渣202,204产生电短路的进一步风险。为避免通过熔渣层204和喷出熔渣202造成阴极层104与阳极集电器406之间的电短路，在竖直方向(即，层堆叠的方向)上保持z间隙408。但是z间隙408可造成在竖直方向上空间的利用不足，特别是在堆叠多个电化学电池200以形成电化学设备400的情况下。因此，具有z间隙408的电化学设备400可能具有次优能量密度。

在一个实施方案中，电化学设备可包括两个或更多个电化学电池的叠层，并且至少一个电池可在电池叠层的边缘或侧面(电池侧壁)处包括插入空隙、凹口、狭槽或其他间隙特征，以接收与对应阳极或阴极电极电接触的接片部件，例如阳极集电器接片或阴极集电器接片。这可有利地改善电池组叠层的可用z高度的利用，因为接片部件此时不会增加z高度。

在一个实施方案中，在电化学设备的边缘区域处的插入空隙允许插入阳极集电器接片，该阳极集电器接片一旦插入，就电连接到一对相邻电化学电池的相应阳极层。电化学设备包括在叠层方向上在第一阳极层和第一阴极层之间具有第一电解质层的第一电化学电池。第一电化学电池可包括阳极接触区域和阳极集电器接触区域，并且阳极接触区域可在叠层方向上从阳极集电器接触区域偏移。此外，电化学设备可包括在第二阳极层和第二阴极层之间具有第二电解质层的第二电化学电池。第二电化学电池的第二阳极层可面向第一电化学电池的第一阳极层。例如，第一阳极层可在阳极接触区域处触及或接触第二阳极层。在一个实施方案中，电化学设备包括位于阳极集电器接触区域和第二电化学电池之间的阳极集电器接片。阳极集电器接片可设置在接片插入空间中。插入空隙可位于相邻电池的阳极层之间，并且在叠层方向上在一个阳极和另一个阳极的阳极集电器接触区域之间具有距离。该距离可至少与阳极接触区域和阳极集电器接触区域之间的偏移一样远，并且阳极集电器接片可跨该距离填充插入空隙。阳极集电器接片可以物理地位于电化学电池之间，并且此外，电化学电池的相应阳极层可通过阳极集电器接片电连接至彼此。阳极集电器接片可以物理地接触第一阳极层(例如，在阳极集电器接触区域处)和/或第二阳极层。

在一个实施方案中，其中两个相邻电池连接的电化学设备的边缘区域处的插入空隙允许插入阴极集电器接片，该阴极集电器接片电连接到两个连接的电化学电池的相应阴极层。在一个实施方案中，第一电化学电池包括位于第一阴极集电器和第一阳极层的阳极接触区域之间的第一阴极层。第二电化学电池可包括位于第二阴极集电器和第一阳极层之间的第二阴极层。此外，第一阴极集电器和第二阴极集电器可包括面向彼此且未被阴极层或阳极层覆盖的相应暴露的阴极集电器表面。暴露的阴极集电器表面可从阳极接触区域和阳极集电器接触区域横向偏移。在一个实施方案中，阴极集电器接片插入在暴露的阴极集电器表面之间。

并非按照“插入空隙”等来描述接收接片的间隙特征，设备结构也可按照对应电池区域之间的间距来描述，其中与设备的中间区域相比，在设备的边缘区域附近的间距可以更大，从而允许集电器接片在边缘区域上方插入在电池之间，而不会增加设备在中间区域上方的z高度。在一个实施方案中，电化学设备包括第一电化学电池和第二电化学电池，并且每个电池在叠层方向上在相应阳极层和相应阴极层之间具有相应电解质层。所述电池可在叠层方向上分开沿着横向方向变化的间距，并且与在电池的中间部分附近相比，该间距在电池的外周边附近可更大。例如，外部区域上方的间距可类似于集电器接片的厚度，并且内部区域上方的间距可以基本上为零。在一个实施方案中，过渡区域在外部区域与内部区域之间渐缩(例如，沿着斜面)。外部区域可包括阳极集电器接触区域，并且内部区域可包括阳极接触区域，并且此外，阳极集电器接触区域可电连接到阳极接触区域。在一个实施方案中，阳极接触区域或阳极集电器接触区域中的一者或多者包括相应阳极层的至少一部分。

根据本发明的一个实施方案，具有一个或多个电池的电化学设备包括电池叠层，该电池叠层在阳极层和阴极层之间包括电解质层。阳极层、电解质层和阴极层的叠层限定具有非零、非竖直斜坡(或简称斜坡)的电池侧壁。在一个实施方案中，电池侧壁被认为在向外方向上倾斜，因为电池侧壁的高度在向外方向上减小而距离却在增加。阳极层、电解质层和阴极层可包括沿着电池侧壁暴露的相应侧壁。例如，电池侧壁可从阳极层的顶表面延伸到暴露的阴极集电器表面，并且这些层的暴露侧壁可沿着非零、非竖直斜坡邻接。因此，该区域中的电池侧壁可具有固定的或另选地平滑变化的斜坡。示例包括其斜坡未变为零或者未表现出间断性的电池侧壁。在一个实施方案中，非竖直斜坡可包括线性部分。作为线性斜坡部分的替代或补充，非竖直斜坡还可包括曲线或非线性斜坡部分。电化学电池可在电池叠层中包括附加层，例如阴极集电器，并且这些附加层可包括相应暴露侧壁。例如，阴极集电器可包括暴露侧壁，该暴露侧壁沿着电池侧壁的非零、非竖直斜坡与堆叠层的其他暴露侧壁邻接。电池侧壁可从阳极层的顶表面延伸到任何其他层上的终端边缘，例如，该终端边缘可位于阴极集电器上在从阴极集电器的顶表面竖直偏移的位置处，并且阴极集电器的暴露侧壁可在顶表面和终端边缘之间延伸。

在一个实施方案中，具有非零、非竖直斜坡的电池侧壁可邻接，因为电池的相邻组成层的边缘是重合的。例如，电解质侧壁可在电解质顶部边缘和阴极层之间延伸，其中电解质顶部边缘可与阳极的底部边缘重合。将电池侧壁描述为具有非零、非竖直斜坡的另一种方式是其阳极底部边缘例如在向外方向上从阳极顶部边缘侧向偏移。

倾斜侧壁可通过使用受控的烧蚀过程而获得，该受控的烧蚀过程限制在跨电池的各个层的切割期间产生热量，从而避免形成上述熔渣层。例如，可使用烧蚀激光来执行烧蚀过程，以得到具有倾斜侧壁的切割电池，以及可有利地没有熔渣层的切割电池，从而不必采取上述有限的解决方案(其造成电化学电池区的利用不足)。

如上所述，限制在切割期间产生热量的受控的激光烧蚀过程可用于制造下述各种电池和设备架构。在一个实施方案中，一种方法包括将激光束的强度设定为小于熔化电化学电池的一个或多个层所需的水平。例如，设定强度可包括设定激光束的功率并使激光束散焦以实现该强度。该方法还可包括使用激光束来照射电化学电池的一个或多个层，以从电池层移除材料并且沿着具有非零、非竖直斜坡的电池侧壁暴露层侧壁。

以上概述不包括本发明的所有方面的详尽列表。可预期的是，本发明包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求中特别指出的各种方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述发明内容中具体阐述的特定优点。

附图说明

图1为用于制造电化学电池的多层材料片材的侧视图。

图2为电化学电池的侧视图。

图3A至图3B为电化学电池的放大视图，示出了来自切割材料的熔渣的再沉积。

图4为电化学设备的局部侧视图。

图5为根据一个实施方案的电化学电池的侧视图。

图6为根据一个实施方案的具有非竖直倾斜侧壁的电化学电池的侧视图。

图7为根据一个实施方案的由多层材料片材形成的若干单切电化学电池的侧视图。

图8为根据一个实施方案的从图7的细部A截取的、单切电化学电池边缘的细部视图。

图9为根据一个实施方案的具有集电器接片的电化学设备的顶视图。

图10为根据一个实施方案的沿图9的线A-A截取的、具有阳极集电器接片的电化学设备的剖视图。

图11为根据一个实施方案的沿图9的线B-B截取的、具有阴极集电器接片的电化学设备的剖视图。

图12至图21为根据一个实施方案的在制造过程的不同阶段示出的、具有集电器接片的电化学设备的各种视图。

图22为根据一个实施方案的在被堆叠以形成电化学设备之前的两个电化学电池的顶视图。

具体实施方式

本发明描述了用于固态电池组的结构和制造方法。然而，虽然具体针对用于集成在固态电池组内的制造过程或结构描述了一些实施方案，但这些实施方案并不限于此，并且某些实施方案也可适用于其他用途。例如，下述一个或多个实施方案可用于制造其他层状元件，诸如硅基太阳能电池。

参考附图进行以下描述。然而，某些实施方案可在不存在这些具体细节中的一个或多个或者与其他已知方法和构型相结合的情况下实施。在以下的描述中，示出了许多具体细节，诸如具体构型、尺寸和过程，以提供对实施方案的透彻理解。在其他情况下，未对众所周知的过程和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊本描述。贯穿本说明书所提到的“一个实施方案”、“实施方案”等是指所描述的特定特征、结构、构型或特性包括在至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书各处的语句“一个实施方案”、“实施方案”等的出现不一定指代同一实施方案。此外，特定特征、结构、构型或特性可以任何适当的方式结合在一个或多个实施方案中。

在本发明的一个方面，电化学电池包括若干层，这些层具有组合以形成电池侧壁的相应侧壁。此外，电池侧壁可包括非竖直斜坡。例如，电池侧壁可沿着相应层侧壁渐缩，例如在阳极层、电解质层与阴极层之间渐缩，使得电池侧壁的高度在横向方向上从阳极层的顶表面向外减小。横向方向可与叠层方向(或竖直方向)有区别，因为横向方向可基本上与叠层方向正交。因此，横向方向可被视为垂直于叠层轴线1014发散。向外方向可为远离电化学电池或电化学设备的中心线或中间区域的方向。因此，向外横向方向与沿着电池或设备的中心线定位的叠层轴线1014正交。因此，电化学电池层的相应侧壁可邻接，即电化学电池的每个层的边缘与下一相邻层的边缘重合，从而形成邻接的电池侧壁。电池侧壁的非竖直斜坡可具有平坦部分和/或曲线部分。因此，倾斜电池侧壁可提供基本上完全被阳极层覆盖的阴极层，并且因此，电池的电活性部分可被最大化，并且电化学电池的能量密度可得以改善。

在另一个方面，提供了具有两个电化学电池的电化学设备。在一个实施方案中，电化学电池被制造成包括用于接收集电器的一个或多个凹槽。在一个实施方案中，这两个电池均包括一个或多个凹槽，并且在另一个实施方案中，这两个电池中的仅一个电池包括一个或多个凹槽。作为凹槽的结果，竖直方向上的电池之间的间距在横向方向上变化。例如，在电化学电池外部附近的凹槽区域上方的电池之间的间距可大于电池的中间部分附近的电池之间的间距。在一个实施方案中，可在凹陷区域与非凹陷区域之间形成过渡区域，诸如锥形区域。此外，凹槽可包括阳极层或暴露的阴极集电器(即，在插入集电器接片之前未被电池的其他层覆盖的阴极集电器)的一部分，并且凹陷区域可被放置成与电池叠层的中间区域附近的相应阳极或阴极材料电连接。更具体地讲，电化学电池中的至少一者可包括阳极集电器接触区域，该阳极集电器接触区域在竖直方向上从电化学电池的阳极接触区域竖直地偏移。因此，当电化学电池彼此并置时，这些凹槽形成间隙以有利于阳极集电器接片的插入，从而与阳极层电接触，或有利于阴极集电器接片的插入，从而与衬底层电接触。所述间隙可被接片完全填充，并且在一个实施方案中，接片可被包围在电化学电池的外部边界内，从而在从上方观察时提供正方形或矩形电化学设备轮廓。接片在电化学设备内的这种有效封装提供了优化的能量密度和更紧凑的形状因数，使产品封装得以改善。

参见图5，根据一个实施方案示出了电化学电池的侧视图。电化学电池500可包括在阳极层510与阴极层506之间的电解质层508。阴极层506可例如包括LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、LiNiO2、LiFePO4、LiVO2或它们的任何混合物或化学衍生物。电解质层508可有利于阴极层506与阳极层510之间的离子迁移。因此，电解质层508可为固体电解质，其可不包含任何液体组分，并且可不需要复合到固体薄膜中的任何粘结剂或分隔体材料。例如，电解质层508可包括锂磷氮氧化物(LiPON)或其他固态薄膜电解质，诸如LiAlF₄、Li₃PO₄掺杂的Li₄SiS₄。阳极层510可例如包括锂、锂合金、可与锂形成固溶体或化合物的金属、或可用作锂基电池组中的负阳极材料的所谓锂离子化合物，诸如Li₄Ti₅O₁₂。

在一个实施方案中，阴极层506可与阴极集电器504电连接，该阴极集电器可为导电层或接片。类似地，阳极层510可与阳极集电器电连接，该阳极集电器可为导电层或接片。任选地，一个或多个中间层可设置在阴极层506或阳极层510与相应集电器之间。例如，阻隔膜层502可将阴极层506与阴极集电器504分开。例如，阻隔膜层502可与阴极层506和阴极集电器504直接物理接触。阻隔膜层502可减小污染物和/或离子在阴极集电器504与阴极层506之间扩散的可能性。因此，阻隔膜层502可包括作为离子不良导体的材料，诸如硼化物、碳化物、金刚石、类金刚石碳、硅化物、氮化物、磷化物、氧化物、氟化物、氯化物、溴化物、碘化物以及它们的化合物。另选地，附加中间层诸如衬底层(例如，衬底层102)可设置在阴极层506与阴极集电器504之间。衬底层可例如提供阴极层506与阴极集电器504之间的电连接性，并且还可向电化学电池500提供结构支撑，例如刚度。因此，衬底层可包括金属箔或另一种导电层。

在一些情况下，可例如使用材料沉积技术诸如物理气相沉积在衬底层的一个侧面上形成电池的电化学活性层，并且可单独地形成阴极集电器504，该阴极集电器物理地耦接到衬底层的另一侧面。在其他情况下，可在衬底层上形成电池的电化学活性层，然后可从衬底层移除电化学活性层，并将该电化学活性层物理地耦接到单独形成的阴极集电器504。在另外其他情况下，可直接在阴极集电器504上形成(例如，物理气相沉积)电池的电化学活性层。因此，存在用于形成具有若干电化学活性层的电化学电池500的许多不同方式。

电化学电池500的各层可以较薄。例如，阴极集电器层504可具有在10μm至100μm范围内的厚度，例如50μm。复合电化学电池500可具有在13μm至300μm范围内的总厚度。例如，阻隔膜层502、阴极层506、电解质层508和阳极层510可组合成具有在3μm至290μm范围内的厚度，例如25μm。

在一个实施方案中，可提供电化学电池500，其包括电化学电池500的每一层。更具体地讲，电化学电池可包括阴极集电器504、阻隔膜层502、阴极层506、电解质层508和阳极层510。在制造期间，可使用常规激光技术来切割这些层以熔穿这些层。因此，熔渣层512可沿着电化学电池500的激光切割外边缘再沉积。

参见图6，根据本发明的一个实施方案示出了图5的电化学电池的侧视图，该电化学电池具有非竖直倾斜侧壁。在一个实施方案中，电化学电池500可具有被移除而形成电池侧壁601的材料。例如，可使用移除材料的“冷切割”技术来对电化学电池500的一部分进行烧蚀、蚀刻、刮削、磨削等。冷切割是广泛用来指可以切割或移除材料而不会熔化材料的方法的术语，但可以设想，可使用采用材料熔化的其他切割方法实现倾斜电池侧壁601，因此，冷切割不旨在对本发明构成限制。尽管如此，用于在不熔化的情况下选择性地且可控地移除材料的可行选项包括激光烧蚀，其与产生熔渣层512的激光切割有所区别。更具体地讲，在激光烧蚀过程中，低能量、短波长和/或散焦的激光束可从电化学电池500移除一个或多个材料层的部分，而不会熔化和再沉积熔渣。作为激光烧蚀过程的结果，可跨如图6所示的切割表面移除所得熔渣层512的至少一部分，从而减小电池层(例如，阳极层510与阴极层506)之间电短路的可能性。

可沿着切割表面形成电池侧壁601。在一个实施方案中，电池侧壁601包括电化学电池500的一个或多个层的相应侧壁。例如，电池侧壁601可沿着非零、非竖直斜坡在阳极层510的顶表面620与阴极集电器504(并且任选地包括该阴极集电器的部分)之间延伸。也就是说，电池侧壁601可从顶表面620的阳极顶部边缘602向外延伸到终端边缘603。终端边缘603可表示这样的位置，在该位置处，电池侧壁的锥形部结束并且电化学电池的横向侧过渡到无限的竖直斜坡。例如，终端边缘603可与熔渣层顶部边缘604重合，该熔渣层顶部边缘是沿着通过激光切割电化学电池500而形成的竖直壁的上部位置。因此，在一个实施方案中，电池侧壁601可包括在顶部边缘(例如，阳极顶部边缘602)与底部边缘(例如，与熔渣层顶部边缘604重合的终端边缘603)之间的非竖直斜坡。也就是说，电池侧壁601可为倾斜的，并且电池侧壁601的高度(在竖直方向上)沿着与竖直方向正交的横向方向减小。更具体地讲，电池侧壁601高度可在横向方向上从具有阳极顶部边缘602的阳极顶表面向外朝终端边缘603减小。电池侧壁601的高度可以更高或更低比率减小，然而，在一个实施方案中，电池侧壁601包括非竖直斜坡，并且高度的减小并不像竖直侧壁那样以无限比率发生。

考虑到电池侧壁601的斜坡可能变化，并且另外考虑到可通过使用可经改变以将电池烧蚀到所需深度的烧蚀过程来从电化学电池500移除材料来形成电池侧壁601，因此应当理解，电池侧壁601的终端边缘603可沿着电化学电池500的任一组成层的侧壁定位。例如，阴极集电器504可具有电连接到阴极层506的顶表面650(阴极层506可位于顶表面650上方并且在阴极集电器504上)。通过改变使用烧蚀过程移除材料所达到的深度，终端边缘603可终止于从阴极集电器504的顶表面650或多或少偏移的位置处。例如，如图6所示，终端边缘603可在竖直方向上从顶表面偏移(并且低于顶表面650)。当终端边缘603沿着电池侧壁601低于顶表面650时，阴极集电器包括阴极集电器侧壁652，由于使用烧蚀过程移除了材料，该阴极集电器侧壁是暴露的。阴极集电器侧壁652可与如下所述的其他暴露侧壁部分邻接，以形成电池侧壁601的非零、非竖直斜坡。

可在烧蚀过程期间移除较少材料以形成较浅切口。因此，终端边缘可与顶表面650重合。也就是说，电池侧壁601可沿着非零、非竖直斜坡从阳极顶部边缘602延伸到顶表面650处的终端边缘603。在这种情况下，由于烧蚀切口未延伸到阴极集电器504的顶表面650下方，电化学电池500可能没有阴极集电器侧壁652。

在一个实施方案中，阴极集电器504包括顶表面650下方的底表面660。此外，可改变烧蚀过程以跨电化学电池500的整个电池高度700(参见图7)移除材料。也就是说，如图7所示，可将切槽702驱动穿过电化学电池500，以形成从阳极顶表面620处的阳极顶部边缘602延伸到底表面660处的终端边缘603的电池侧壁601。因此，电池侧壁601可包括从顶表面650倾斜到底表面660处的终端边缘603的暴露的阴极集电器侧壁652，如图7所示。

在一个实施方案中，如下面在图10至图11的电化学设备实施方案中所示，终端边缘603可为电池侧壁601变成水平零斜坡的过渡点。例如，电池侧壁601可从阳极顶部边缘602倾斜到阴极集电器504的顶表面650下方的终端边缘603。因此，电池侧壁601可包括阳极层510、电解质层508、阴极层506和阴极集电器504的暴露侧壁。然而，烧蚀切口深度可比电池高度700浅，从而在烧蚀切口的底部处形成水平上表面。该水平上表面(在一个实施方案中示为图11中的暴露的阴极集电器表面1102)可从终端边缘603延伸到阴极集电器504的横向侧。这样，终端边缘603并非电池侧壁601过渡到竖直表面(例如，与图6中的熔渣层512并置的侧表面)的点或电池侧壁601过渡到底表面660(参见图7)的点，而是可为电池侧壁601沿着烧蚀切口的侧面过渡到沿着烧蚀切口基部的水平表面的点。

在一个实施方案中，电池侧壁601跨其长度邻接。例如，在一个实施方案中，电池侧壁601在阳极顶部边缘602与熔渣层顶部边缘604之间渐缩，如图6所示(该图示出了放大的锥形部)。阳极层、电解质层和阴极层沿着非竖直斜坡的相应侧壁可为部分或完全平坦的。因此，非竖直斜坡可包括线性斜坡部分。因此，电池侧壁601的斜坡跨电化学电池500的所有层可为一致的。也就是说，具有斜坡的烧蚀壁(即，电池侧壁601)可具有从阳极顶部边缘602到熔渣层顶部边缘604的连续且线性的斜坡。

如图6中的虚线所示，非竖直斜坡并非具有连续且线性的斜坡，而是可为邻接的但却具有曲线部分。例如，曲线斜坡部分606可沿循阳极顶部边缘602与熔渣层顶部边缘604之间的曲线路径，例如弧线。在一个实施方案中，可通过使用于烧蚀的激光束散焦来控制电池侧壁601的曲率或形状。例如，可使激光束散焦，使得烧蚀侧壁的锥形部具有5μm-50μm之间(例如20μm)的锥形路程，即，由电池侧壁601在与竖直方向正交的方向上所覆盖的距离。可控制激光束强度和焦点以形成任何范围的切割表面几何形状。

考虑到电池侧壁601的烧蚀表面可为邻接的，电化学电池500的每一层可包括顶部边缘和底部边缘，并且第一层的顶部边缘可与堆叠在第一层上方的第二层的底部边缘重合。例如，阳极层510可具有在阳极顶部边缘602与阳极底部边缘608之间的阳极侧壁610。此外，阳极层底部边缘604可侧向地偏移，即，在与竖直方向正交的横向方向上且远离阳极顶表面的顶表面和阳极顶部边缘602向外偏移。类似地，阳极层510与阴极层506之间的电解质层508可具有在电解质顶部边缘614与电解质底部边缘616之间(例如在阴极层506处)的电解质侧壁612。在一个实施方案中，电解质顶部边缘614与阳极底部边缘608重合，这可实现这两个层的侧壁之间的平滑过渡。应当理解，平滑过渡并不意味着相应合并侧壁的切线是平行的，而是一个侧壁可相对于另一个侧壁成角度。如果侧壁的边缘在各层之间的过渡处基本上重合，则该过渡可被视为平滑的。类似地，阴极层506的顶部边缘可与电解质底部边缘616重合，以此类推。因此，所有层的侧壁在烧蚀的或以其他方式形成的电池侧壁601表面上方是邻接且连续的。参见图7，根据本发明的另一个实施方案示出了由多层材料片材形成的若干单切电化学电池的侧视图。该结构可以是低能量、短波长和/或散焦的激光束的结果(但不一定如此)，该激光束已被用于完全切穿多层材料片材，但不会熔化和再沉积该材料而形成熔渣层512。换句话讲，并非通过使用典型激光切割工艺熔穿片材、然后烧蚀侧壁以移除熔渣层512来对电化学电池500进行单切，而是可使用移除材料但不会第一时间熔化和再沉积材料的冷切割技术(例如，激光烧蚀过程)来对片材进行单切。可使用烧蚀激光，例如已针对烧蚀而非切割进行调整的激光，来对多层材料片材进行单切。也可调节激光束的强度以减小图中所示的锥角，同时将切槽702完全驱动穿过片材，从阳极层510向下穿过阴极集电器504。这种通过烧蚀进行的切割而非熔化可降低或甚至减小沿着所得切割边缘且还沿着单切电池的顶表面发生熔渣再沉积的可能性。可使用切割工具(例如，激光束)来生成材料已被移除的相邻电池侧壁之间的间隙。此外，该间隙可限定于电池侧壁601之间，并且每个电池侧壁601可包括非竖直倾斜表面，例如斜坡可包括至少平坦或曲线的斜坡部分。需注意，烧蚀只是形成邻接倾斜表面而不熔化和再沉积经切割或移除的材料的一种方式，因此不对本发明构成限制。此外，其他实施方案可允许典型激光切割技术熔穿电化学电池的层并仍然形成本文所述的非竖直倾斜侧壁表面。

参见图8，示出了从图7的细部A截取的、单切电化学电池外边缘的细部视图。该切割可留下邻接锥形部，该邻接锥形部从阳极顶部边缘602穿过阳极层510的每一层再向下穿过阴极集电器504。沿着烧蚀切口的电池侧壁601的斜坡跨电化学电池500的所有层可保持一致。也就是说，具有斜坡的烧蚀壁(即，电池侧壁601)可具有从阳极顶部边缘602到形成阴极集电器504的层的底部边缘的连续且线性的斜坡。因此，单切电化学电池500的每个层可包括平滑过渡到相邻层侧壁的侧壁。在一个实施方案中，对于每个层侧壁而言，顶部边缘和底部边缘与相邻侧壁边缘重合，这意味着在侧壁从一个层过渡到下一层时基本上没有间断性。这与图4中所示的不同，在图4中，在相邻阳极层402和电解质层106的侧壁之间形成了界限404。

作为上述过程和电化学电池结构的结果，上覆有阳极层510的阴极层506的比例可以增加。该比例可基于侧壁斜坡的角度而变化，但对于任何给定的斜坡角度，该比例可最大化。也就是说，对于任何给定的侧壁斜坡，阳极层510可完全延伸到电化学电池500的侧向边缘，即，电解质侧壁612与阳极侧壁610之间的界限可能很少或没有。例如，侧壁610,612之间的任何界限或侧向偏移可小于阳极层510的厚度，例如小于20μm。因此，在与竖直方向正交的方向上的电化学电池表面区可基本上被完全利用，并且阳极区可最大化。更具体地讲，电化学电池500可具有这样的结构，其中实际上整个阴极层506跨电解质层508而与阳极层510并置，这是由于侧壁具有在阴极层506与阳极层510之间的邻接斜坡。因此，阳极区的底表面区可基本上等于阴极层506的上表面区，差异由各区之间的侧壁斜坡决定，使得在电化学电池500经历静态化学平衡时在阴极中基本上观察不到虚漏。通过这样的方式使上覆有阳极的阴极的比例最大化，与掩蔽方法相比可实现最多至20％的性能提升，所述掩蔽方法会在阳极边缘与阴极边缘之间形成界限，如上文结合图4所述。除了改善电池组性能之外，具有最大化阳极表面区的邻接侧壁表面还可更具可制造性，这是由于不需要掩蔽。在使用冷切割技术(例如，激光烧蚀)对电化学电池进行单切的情况中，与掩蔽和激光切割不同的是，与可使用掩蔽实现的相比，切槽可具有更紧密的容差或更窄。与现有掩蔽和图案化技术相比，这可减少材料浪费和制造成本，所述掩蔽和图案化技术一般不够稳定或耗时，而无法实现这种薄切槽702。

如上所述，在一个实施方案中，用于从多层材料片材单切电化学电池500、或对电化学电池500进行图案化或烧蚀(例如，移除熔渣层512以减小各层之间短路的可能性)的冷切割可使用烧蚀激光来实现。可使用低于550nm的波长光谱内的激光束从片材或电化学电池500烧蚀并移除材料。例如，可使用具有530nm波长的绿色或紫外波长激光束来烧蚀电化学电池500的一个或多个层。此外，可控制短波长激光束的强度以减小材料层熔化的可能性。也就是说，可控制激光束的强度，以生成被吸收到多层材料中的热量，从而导致材料的烧蚀而不是材料的熔化。在一个实施方案中，可通过调节激光束的功率设定来控制激光束强度。

还可通过调节激光束的焦点区来控制用于烧蚀多层片材的激光束强度。更具体地讲，可使激光束散焦。因此，增加多层片材表面处的焦点区，从而降低给定点处的激光束强度。在一个实施方案中，激光束散焦改变了所得切割表面的几何形状，因此改变了电池侧壁601斜坡角度或形状。例如，在进一步使激光束散焦时，电池侧壁601的锥角可增大。也就是说，使激光束散焦可形成更大的锥形路程。

参见图9，根据一个实施方案示出了具有集电器接片的电化学设备的顶视图。在一个实施方案中，电化学设备900可被制造成包括集电器接片，例如阳极集电器接片902和阴极集电器接片904。更具体地讲，可形成电化学设备900，其包括至少两个电化学电池500。在一个实施方案中，每个电化学电池500包括阳极层510、电解质层508、阴极层506和阴极集电器504，如上所述。每个电池可以通过结合在彼此紧邻的各层之间基本上没有界限的邻接倾斜侧壁来使上覆有阳极区的阴极区的比例最大化，但并非必须如此。在一个实施方案中，该架构包括接片，这些接片可装配在电化学电池500的外部边界内，例如在从上方观察时装配在正方形或矩形电池轮廓内。该装配提供了可以更容易地结合到产品中的有效封装。在一个实施方案中，分隔空间906可设置在接片902,904与相邻电池主体908之间，以减小将在接片侧面与可能暴露且面向接片侧面的任何这些层(例如，阳极层、阴极层或电解质层的侧壁)之间发生电短路和/或离子短路的可能性。

参见图10，示出了沿图9的线A-A截取的、具有阳极集电器接片的电化学设备的剖视图。在一个实施方案中，电化学设备900包括电化学电池500的叠层。例如，第一电化学电池1002可颠倒并堆叠在第二电化学电池1004上，使得电化学电池1002,1004的相应阳极层510面向彼此。

在一个实施方案中，电化学设备900包括插入空隙1006以在阳极层510之间接收阳极集电器接片902，而不增加所组装设备的z高度。更具体地讲，电化学电池500可被形成为使得在组装后，在电化学设备900的边缘附近提供间隙或开口以接收阳极集电器接片902。在大部分电化学设备的横向区上方(例如，在电化学设备的中间部分上方)的阳极层510可彼此相邻或毗连。例如，阳极层在其相应区的至少一部分上方可彼此紧邻，例如彼此物理接触。另选地，在阳极层之间可存在薄分隔层，诸如电绝缘和/或离子绝缘层。分隔层的厚度可小于被提供为接收阳极集电器接片902的间隙或开口的高度。因此，在一个实施方案中，z高度可减小，即便无法减小到零。除了减小z高度外，设备架构还可允许使用更厚的接片，这可增强接片的稳固性并使与外部部件的电连接和物理连接更可靠。

每个电化学电池500可在外周边或侧壁附近包括阳极集电器接触区域1012。阳极集电器接触区域1012可在叠层方向上通过足以接收阳极集电器接片902的距离分开。例如，可插入阳极集电器接片902，使得远侧端部从电池的侧壁向内延伸。沿着阳极集电器接触区域1012的电池的内表面可在过渡区域1010上方过渡，例如，渐缩。也就是说，在一个实施方案中，堆叠电化学电池的相应阳极层510的顶表面620可跨过渡区域1010沿着非零、非竖直斜坡渐缩。更具体地讲，电池内表面之间的间距可在过渡区域1010上方减小。因此，在过渡区域1010上方的电池的内表面之间可存在间隙，因为阳极集电器接片902可能比间距厚，因此不延伸到过渡区域中。需注意，如图10所示的过渡区域1010上方的锥形部被放大，并且过渡区域的锥形路程可为锥形隆起的一小部分。在一个实施方案中，该锥形部可为基本上竖直的，但可包括非零斜坡，使得过渡区域1010非常小，并且阳极集电器接触区域1012基本上紧邻阳极接触区域1008。

需注意，过渡区域1010上方的锥形部可包括竖直隆起，因此每个电化学电池的阳极接触区域1008可在叠层方向上从电池的相应阳极集电器接触区域1012偏移。在阳极接触区域1008上方，电池的内表面之间的间距可比在阳极集电器接触区域1012上方小。也就是说，电池在中间部分上方(即，从过渡区域1010向内)的间距可比边缘区域上方(即，阳极集电器接触区域1012上方)小。在一个实施方案中，阳极接触区域1008上方的电池内表面之间的间距可基本上为零，并且阳极集电器接触区域1012上方的电池内表面之间的间距可等于阳极集电器902的厚度。因此，可在阳极集电器接触区域1012和过渡区域1010两者上方的电池之间形成插入空隙。因此，阳极接触区域1008上方的相应阳极层可直接电接触。另选地，阳极层可通过导电材料设置成电接触，该导电材料也沿着与阳极接触区域1008上方的阳极层中的一者多者相同的方向(例如，水平地或横向地)延伸。

在一个实施方案中，可通过移除第一电化学电池1002和第二电化学电池1004的相应阴极层506中的一者或多者的一部分来形成在阳极集电器接触区域1012上方的电池内表面之间的间距。更具体地讲，可在电池的周边处移除阴极材料，以便为阳极集电器接片902腾出空间。对此的另一种描述方式是已在电池侧壁中形成接合了至少两个堆叠电池的凹口或狭槽。形成这种间隙特征可使得位于凹口中的电池的内表面衬有阳极层材料，该阳极层材料与两个相应电池阳极层510电接触(并且置于间隙特征内的阳极集电器接片902可因此与这些阳极层接触)。

为了完整理解以上描述，另一种描述电化学设备900的实施方案的方式如下。虽然常规结构中的阳极层、电解质层和阴极层基本上作为横向层水平地向外延伸，直到它们在相同距离处结束，从而限定例如图5所示的竖直电池侧壁，但根据本发明的一个实施方案的阴极层506中途停止(并未一直向外延伸到电池侧壁，该电池侧壁由衬底的侧面或周边另行限定)。这实际上在电池侧壁中形成间隙(构成插入空隙1006的全部或部分)。然而，电解质层508和阳极层510继续延伸并适形于间隙中的阴极506的表面，如图10所示。该间隙不必具有任何特定形状，但其可足够大以允许阳极集电器接片902至少部分地定位在内部，从而与阳极层510电接触。阳极集电器接片902可因此填充阳极层的阳极集电器接触区域1012之间的插入空隙1006，即，可在叠层方向上填充阳极层上的阳极集电器接触区域与相对阳极层的顶表面之间的距离。

应当理解，图10中所表示的实施方案示出了“均衡的”插入空隙1006，此时堆叠电池的边缘区域上方缺少等量的阴极层506。然而，对插入空隙1006的贡献可另选地不均衡，其中例如在边缘区域(其可涵盖阳极集电器接触区域1012和过渡区域1010)上方仅缺少或切掉(notched out)第一电化学电池1002的阴极层506，而第二电化学电池1004的另一阴极层506(及其阳极层510和电解质层508)可跨这些区域连续横向地延伸，即未显示出任何竖直偏移。因此，具有该厚度的一半的阳极集电器902仍可装配在这种不均衡的插入空隙1006内。在均衡的或不均衡的插入空隙1006的情况下，插入空隙1006可具有距离(例如，在叠层轴线1014的叠层方向上的高度)，该距离至少与在叠层方向上在沿着阳极接触区域1008的顶表面620和沿着阳极集电器接触区域1012的顶表面620之间的偏移一样远。

阳极集电器接片902可插入在插入空隙1006中，并且与阳极集电器接触区域1012上方的电池内表面物理地耦接。例如，电化学设备的阳极层510可在阳极集电器接触区域上方延伸，因此阳极层510可粘结到阳极集电器902。阳极集电器接片902与阳极层510之间的物理连接可以各种方式进行，包括使用粘合剂，例如导电压敏粘合剂，以在物理连接的部件的表面之间形成粘合剂粘结。另选地，可形成阳极集电器接片902与阳极层510之间的摩擦配合。此外，可使用其他技术，诸如将阳极集电器接片902热焊接到阳极层510。

在一个实施方案中，电化学设备900中的仅一个电化学电池包括从阳极接触区域1008偏移的阳极集电器接触区域1012。也就是说，可在仅一个电化学电池中形成凹槽，以提供用于插入阳极集电器接片902的插入间隙1006。此外，电化学电池的一个或多个层不必完全延伸到电池的周边，如图10所示。例如，电化学设备900中的相应阳极层510中的一者或多者可不完全在阳极接触区域1008和阳极集电器接触区域1012上方延伸。例如，阳极层510可在阳极接触区域1008上方延伸，而不同时在过渡区域1010或阳极集电器接触区域1012上方延伸。尽管如此，可在这些区域之间进行电接触，以允许插入的阳极集电器接片902在阳极接触区域1008的一部分上方电连接到阳极层510。例如，可使用导电层、引线、通孔等来在阳极集电器接触区域1012与阳极接触区域1008内的阳极材料之间形成电连接。因此，阳极层510完全在区域1008,1012之间和之上且在过渡区域1010之上延伸的例示不旨在对本发明构成限制。相反，如果电化学电池之间的间距在区域1012上方比在区域1008处高以允许插入集电器接片而不增加z高度，则可使用具有不同架构的电化学电池。

参见图11，根据一个实施方案示出了沿图9的线B-B截取的、具有阴极集电器接片的电化学设备的剖视图。在一个实施方案中，电化学设备900包括插入空隙1006以在阴极集电器504之间接收阴极集电器接片904，而不增加所组装设备的z高度。更具体地讲，可形成电化学电池500(即，第一电化学电池1002和第二电化学电池1004)，使得在组装后，在电化学设备900的周边区域附近提供接收阴极集电器接片904的间隙或开口。间隙或开口可以是配合电化学电池1002,1004中的一者或两者的竖直凹陷表面的结果。也就是说，电化学电池1002,1004中的一者或两者可包括如下进一步所述的凹陷衬底表面1102。因此，每个电化学电池500可包括面向彼此且侧向地位于电池的各种其他层外部的相应暴露的阴极集电器表面1102。面向彼此以与插入的集电器电接触的阴极集电器表面1102是暴露的，因为它们可以不被电化学电池500的其他层覆盖。叠层中的每个电化学电池500的各种其他层(例如，阻隔膜层502、阴极层506、电解质层508和阳极层510)可包括邻接的电池侧壁601，并且可包括如上所述的非零、非竖直斜坡。因此，阴极层506可基本上完全被上覆的阳极层510覆盖以增加能量密度。阴极集电器接片904可插入在插入空隙1006中，并使用例如导电压敏粘合剂粘结到电化学设备的阴极集电器504。阴极集电器接片904可接触阴极集电器504的暴露表面，即，可与阴极集电器504直接接触，从而有利于两者间的导电性。此外，阴极集电器接片904可填充插入空隙1006，以完全利用电化学设备内的侧向和竖直空间。这可以允许接片装配在叠层的外部边界内。应当明确的是，所谓装配在叠层的外部边界内，意指接片可向外且远离电化学设备900的电池之间的接触点延伸，并且接片的形状填充或限定叠层的外部边界，可看出该外部边界具有简单形状。例如，在接片未处于适当位置的情况下，可从上方看出该叠层具有带凹口拐角的正方形轮廓，但在插入接片时，可看出该叠层具有正方形轮廓。然而，正方形轮廓仅以举例的方式提供，并且在其他情况下，接片的插入可限定具有任何总体形状(例如，任何规则的凸多边形形状)的电化学设备900的外部边界。因此，在一个实施方案中，实现了具有接片和带正方形轮廓的外部边界的电化学设备。

有利地，具有图10和图11所示的架构的电化学设备允许减小电化学设备的z高度，从而改善材料能量密度。z高度的减小可能以减少x轴或y轴方向(即，正交于叠层轴线1014)上的材料为代价，以产生插入空隙1006，但这种在x-y平面的方向上的减少可成比例地降低对电池组性能下降的影响。因此，所示的电化学设备架构可提供优于当前电化学设备架构的益处，后者包括例如阳极层510之间的阳极集电器层，这给电化学设备叠层增加了附加的高度。下文将进一步描述用于构造如图9至图11所示的电化学设备结构的制造过程的示例。

参见图12，根据一个实施方案示出了在电化学设备的制造期间使用的前驱体电池的顶视图。可提供前驱体电池1200。前驱体电池可具有例如正方形或矩形轮廓，但轮廓也可呈其他形状。前驱体电池1200可使用激光切割技术(包括用于执行激光烧蚀过程的烧蚀激光)从多层材料片材单切，但并非必须如此。

参见图13，根据一个实施方案示出了沿图12的线C-C截取的前驱体电池的剖视图。前驱体电池1200可包括具有上述材料和结构的阴极集电器504、阻隔膜层502和阴极层506。因此，在一个实施方案中，前驱体电池1200代表在沉积电解质层508和阳极层510之前的制造状态。在一个实施方案中，前驱体电池1200具有邻接侧壁。也就是说，每个层的侧壁可与另一层的侧壁齐平，从而跨电池1200的整个侧壁面形成平滑过渡。该面可具有平坦表面和/或弯曲表面。此外，在一个实施方案中，在侧壁面上方没有熔渣层；这可使用如上所述的激光烧蚀从多层材料片材单切前驱体电池1200来实现。

参见图14，根据一个实施方案示出了具有烧蚀的阳极集电器接触区域的前驱体电池的顶视图。在一个实施方案中，使用冷切割技术(诸如烧蚀激光)移除阳极集电器接触区域1012中的前驱体电池1200的一个或多个层的一部分。例如，具有前驱体电池1200宽度十分之一的宽度和/或长度的区域可被烧蚀，但另选地其他宽度和/或长度也是可能的。

参见图15，根据一个实施方案示出了沿图14的线D-D截取的、具有烧蚀的阳极集电器接触区域的前驱体电池的剖视图。如上所述，前驱体电池1200可被烧蚀以移除阴极层506和阻隔膜层502的部分。阴极集电器504的某些部分也可被烧蚀。因此，可形成阴极集电器504的上表面上的阳极集电器接触区域1012，以及沿着阴极层506和阻隔膜层502的烧蚀表面的侧壁1502。侧壁1502可包括在阴极顶部边缘1504与阳极集电器接触区域1012之间延伸的非竖直斜坡。侧壁1502斜坡可具有平坦表面或弯曲表面，并且跨如上所述的各个烧蚀层邻接。需注意，阴极集电器504的至少一部分可为阳极集电器接触区域1012与阻隔膜层502之间的倾斜侧壁。因此，可仅通过部分地烧蚀穿过前驱体电池1200来形成阳极集电器接触区域1012，即，激光烧蚀过程可从前驱体电池1200的顶表面到阴极集电器504上的阳极集电器接触区域1012移除材料，而不会切穿前驱体电池1200的整个厚度(在传统激光切割工艺中可能就是如此)。

参见图16，根据一个实施方案示出了在竖直方向上具有阳极集电器接触区域偏移的电化学电池的顶视图。图17为沿图16的线E-E截取的剖视图，示出了阳极集电器接触区域1012可如何在竖直方向(如该图所示的竖直方向)上凹陷。电解质层508和阳极层510沉积在前驱体电池1200的阴极层506上方。可使用已知的工艺(诸如物理气相沉积)或其他合适技术实现这些层的沉积。在这种情况下，电解质层508和阳极层510中的每一者跨前驱体电池1200的整个上表面区(包括在先前烧蚀的阳极集电器接触区域1012和阳极集电器接触区域1012与阻隔膜层502之间的阴极集电器504的倾斜部分上方)以均匀厚度形成。电解质层508和阳极层510的沉积、涂布等可均匀覆盖上覆的阳极集电器接触区域1012(即，暴露的阴极集电器504)，以形成电化学电池500的上表面，其具有包括如所指示的阳极接触区域1008的阳极层510以及阳极集电器接触区域1012。在一个实施方案中，阳极层510在其表面区上方为相同厚度，并且沿循阴极顶部边缘1504与阳极集电器接触区域1012之间的锥形区域，从而使得阳极层510的顶表面(其直接位于阳极集电器接触区域1012上方)在竖直方向上在阳极层510的顶表面(其直接位于阳极接触区域1008上方)下方竖直地凹陷。

参见图18，示出了具有在竖直方向上(从阳极层)偏移的阴极集电器接片区域的电化学电池的顶视图，其中与阳极集电器接触区域1012相对的电化学电池500的拐角被烧蚀，从而暴露阴极集电器504并形成阴极集电器接片区域1802。参见图19中沿图18的线F-F截取的剖视图。与竖直凹陷的阳极集电器接触区域1012(参见图16至图17)的形成类似，电化学电池500的这些层可被烧蚀，以移除阳极层510、电解质层508、阴极层506和阻隔膜层502的部分。此外，阴极集电器504的某些部分可被烧蚀，以暴露阴极集电器接片区域1802上方的阴极集电器504的上表面。暴露的阴极集电器表面1102可提供用于与阴极集电器504进行电接触的基台(landing)。也就是说，从其在接片插入之前未被电化学电池500的任何其他层覆盖的意义上讲，阴极集电器表面1102可为暴露的。然而，在插入接片之后，可在阴极集电器504与插入的接片之间进行物理和电接触，因此阴极集电器表面1102的至少一部分可能不再为“暴露的”。因此，电化学电池500可通过如下方式从阳极层510过渡到阴极集电器504：移除材料以形成在非竖直方向上在阳极层510与阴极集电器504之间倾斜的侧壁1502。需注意，侧壁1502被示出为具有放大的锥角，即，与电化学电池500的顶表面区相比，侧壁1502的锥形路程可实际上基本上较小，因此侧壁1502在图18所示的电化学电池500的顶视图中不明显。更具体地讲，侧壁1502可在阳极顶部边缘602与暴露的阴极集电器表面1102之间延伸。侧壁1502可具有非竖直倾斜表面，并且跨如上所述的各个烧蚀层邻接。还需注意，阴极集电器504的至少一部分可为面向上的暴露阴极集电器1102与阻隔膜层502之间的倾斜侧壁。因此，可仅通过部分地烧蚀穿过电化学电池500来形成阴极集电器1102，即，激光烧蚀过程可从电化学电池500的顶表面到阴极集电器504上的暴露阴极集电器1102移除材料，而不会切穿电化学电池500的整个厚度(在传统激光切割工艺中可能就是如此)。

参见图20，示出了具有在竖直方向上偏移的阴极集电器接片区域1802的电化学电池的顶视图。在一个实施方案中，从电化学电池500的周边重新修整阳极集电器接触区域1012和阴极集电器接片区域1802，从而在横向方向上形成外周边边缘2002与接片区域外边缘2004之间的偏移。如上所述，可在电化学设备的组装期间通过相应阳极集电器接片902或阴极集电器接片904来填充此类间隙，以限定电化学电池500或电化学设备900的外部边界，该外部边界为简单形状，例如规则的凸多边形形状，诸如正方形。这可以在图21所示的设备的顶视图中看出。更具体地讲，接片可被描述为与电池结构集成并夹在电化学电池之间，并且远离接触区域1012,1802延伸以填充间隙，从而得到电池周边的外边缘2002和接片边缘2102对齐的轮廓，例如，如在电化学电池500具有如图21所示的正方形或矩形轮廓时。

参见图22，根据一个实施方案示出了在堆叠以形成电化学设备之前的两个电化学电池的顶视图。在一个实施方案中，至少两个电化学电池500A和500B包括相应的第一接片插入区和第二接片插入区。例如，第一电化学电池500A可包括左接片插入区2200A和右接片插入区2202A。类似地，第二电化学电池500B可包括左接片插入区2200B和右接片插入区2202B。第一电化学电池500A可翻转而堆叠在第二电化学电池500B上，例如以形成具有面向的阳极层的电化学设备900。因此，在组装的构型中，左接片插入区2200A可面向右接片插入区2202B，并且右接片插入区2202A可面向左接片插入区2200B。因此，对于哪种类型的接片被插入在左接片插入区和右接片插入区中而言，第一电化学电池500A和第二电化学电池500B的接片插入区可为彼此的镜像。也就是说，接片插入区2200A和2202B可被配置为接触阳极集电器接片902，并且接片插入区2202A和2200B可被配置为接触阴极集电器接片904。在一个实施方案中，配合接片插入区的两个接片插入区可包括凹陷的接触区域，诸如如上所述在竖直方向上从1008偏移的阳极集电器接触区域1012或阴极集电器接片区域1802。在其他实施方案中，配合接片插入区可包括仅一个凹陷区。例如，第一电化学电池500A可包括凹陷的左接片插入区2200A(例如，凹陷的阳极集电器接触区域1012)和右接片插入区2200B(例如，凹陷的阴极集电器接片区域1802)，并且配合的左接片插入区2200A和右接片插入区2202B在相应集电器接触区域上方可以不是凹陷的。因此，集电器接片可填充电化学电池500之间的竖直空间，该竖直空间为图10至图11中的插入空隙1006的间距的一半。尽管如此，在横向方向上z高度可减小并且接片可凹陷到设备中，以提供外周边边缘2002与接片外边缘2102对齐的设备轮廓。更具体地讲，可形成图9至图11的电化学设备。

本发明还提供了以下逐条列出的实施方案：

1.一种制品，包括：从片材单切的若干电化学电池，其中所述若干电化学电池中的相邻电化学电池由锥形的间隙分开。

2.一种制品，包括：第一电化学电池以及第二电化学电池，每个电池在叠层方向上在相应阳极层和相应阴极层之间具有相应电解质层，其中所述电池在叠层方向上分开在横向方向上变化的间距，并且其中所述间距在耦接的电池的外部区域上方比在耦接的电池的内部区域上方大。

3.根据第2项所述的制品，其中外部区域包括阳极集电器接触区域，并且内部区域包括阳极接触区域，并且其中阳极集电器接触区域电连接到阳极接触区域。

4.根据第3项所述的制品，其中相应阳极层在阳极接触区域或阳极集电器接触区域中的一者或多者上方延伸。

5.一种方法，包括：将激光束的强度设定为小于熔化电化学电池的一个或多个层所需的水平；以及使用所述激光束来照射电化学电池的一个或多个层，以形成具有非零、非竖直斜坡的电池侧壁。

6.根据第5项所述的方法，其中所述一个或多个层包括在竖直方向上堆叠在阳极层和阴极层之间的电解质层，所述一个或多个层具有构成电池侧壁的至少一部分的相应侧壁。

7.根据第6项所述的方法，其中阳极层包括阳极顶表面，并且其中电池侧壁的高度在横向方向上向外减小。

8.根据第7项所述的方法，其中阳极层、电解质层和阴极层的相应侧壁沿着非竖直斜坡邻接。

9.根据第8项所述的方法，其中非竖直斜坡包括线性斜坡部分。

10.根据第8项所述的方法，其中非竖直斜坡包括曲线斜坡部分。

在以上说明书中，已参照本发明的特定示例性实施方案描述了本发明。显而易见的是，可在不脱离以下权利要求所示的本发明的更广泛的实质和范围的情况下对实施方案作出各种修改。因此，说明书和附图应被认为是出于例示性目的而非限制性目的。

Claims (16)

1.一种电化学设备，包括：

第一电化学电池，包括：

在竖直方向上位于第一阳极层和第一阴极层之间的第一电解质层，其中所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层包括沿着第一电池侧壁暴露的相应侧壁，并且其中所述第一电池侧壁具有非零、非竖直斜坡；

第二电化学电池，包括：

第二电解质层，在竖直方向上位于第二阳极层与第二阴极层之间，其中所述第二阳极层、所述第二电解质层和所述第二阴极层包括沿着第二电池侧壁暴露的相应侧壁，所述第二电池侧壁具有非零、非竖直斜坡，并且所述第二阳极层接触所述第一电化学电池的所述阳极层的顶表面；以及

与所述第一电化学电池的所述第一电池侧壁以及所述第二电化学电池的所述第二电池侧壁接触的阴极集电器接片。

2.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述第一阳极层包括顶表面，并且其中所述第一电池侧壁的高度在横向方向上沿着所述非零、非竖直斜坡从所述顶表面向外减小。

3.根据权利要求2所述的电化学设备，其中所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层的所述相应的暴露侧壁沿着所述非零、非竖直斜坡邻接。

4.根据权利要求3所述的电化学设备，其中所述非零、非竖直斜坡包括线性斜坡部分。

5.根据权利要求3所述的电化学设备，其中所述非零、非竖直斜坡包括曲线斜坡部分。

6.根据权利要求3所述的电化学设备，其中所述第一阳极层的所述暴露侧壁在所述顶表面上的阳极顶部边缘与所述第一电解质层的所述暴露侧壁之间延伸，并且其中所述第一电解质层的所述暴露侧壁在所述第一阳极层的所述暴露侧壁与所述第一阴极层的所述暴露侧壁之间延伸。

7.根据权利要求6所述的电化学设备，其中所述第一阴极层的所述暴露侧壁在所述竖直方向上以及在横向方向上沿着所述非零、非竖直斜坡从所述第一阳极层的所述暴露侧壁向外偏移。

8.根据权利要求2所述的电化学设备，其中所述第一电化学电池进一步包括：

具有顶表面的第一阴极集电器，其中所述第一阴极层位于所述第一阴极集电器的所述顶表面上方，其中所述第一电池侧壁的所述高度在所述横向方向上沿着所述非零、非竖直斜坡从所述第一阳极层的所述顶表面向外减小到所述第一阴极集电器上的终端边缘，并且其中所述终端边缘在所述竖直方向上从所述第一阴极集电器的所述顶表面偏移。

9.根据权利要求8所述的电化学设备，其中所述第一阴极集电器包括所述第一阴极集电器的所述顶表面下方的底表面，并且其中所述终端边缘位于所述底表面上，并且所述第一电池侧壁跨所述第一电化学电池的电池高度从所述第一阳极层的所述顶表面减小到所述终端边缘。

10.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述第一电化学电池的所述第一阴极层包括具有第一暴露水平表面的第一阴极集电器，并且所述第二阴极层具有第二阴极集电器，所述第二阴极集电器具有第二暴露水平表面，所述阴极集电器接片还与所述第一暴露水平表面以及所述第二暴露水平表面接触。

11.一种电化学设备，包括：

第一电化学电池，包括：

在竖直方向上堆叠的第一阳极层、第一电解质层、第一阴极层和第一阴极集电器，其中所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层包括通过使用烧蚀过程从所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层移除材料而暴露的相应侧壁，并且其中所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层的所述相应侧壁是暴露的并且沿着第一电池侧壁彼此邻接，其中所述第一电池侧壁具有非零、非竖直斜坡，并且所述第一阴极集电器具有在第一竖直平面中的第一暴露水平表面和在与所述第一竖直平面不同的第二竖直平面中的阴极接触表面；

第二电化学电池包括：

在所述竖直方向上堆叠的第二阳极层、第二电解质层、第二阴极层和第二阴极集电器，其中所述第二阳极层、所述第二电解质层和所述第二阴极层包括通过使用所述烧蚀过程从所述第二阳极层、所述第二电解质层和所述第二阴极层移除材料而暴露的相应侧壁，并且其中所述第二阳极层的顶表面与所述第一阳极层的顶表面接触，并且所述第二阴极集电器具有第二暴露水平表面；以及

与所述第一暴露水平表面和所述第二暴露水平表面中的每个暴露水平表面接触的阴极集电器接片。

12.根据权利要求11所述的电化学设备，其中所述第一阴极层位于所述第一阴极集电器的顶表面上方，其中所述第一阴极集电器包括通过使用所述烧蚀过程从所述第一阴极集电器移除材料而暴露的侧壁，其中所述第一阴极集电器的所述侧壁是暴露的并且与所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层的其他所述暴露侧壁邻接，并且其中所述第一电池侧壁的高度沿着所述非零、非竖直斜坡从所述第一阳极层的顶表面向外减小。

13.根据权利要求11所述的电化学设备，其中所述第一阳极层的暴露侧壁在顶表面上的阳极顶部边缘与所述第一电解质层的暴露侧壁之间延伸，并且其中所述第一电解质层的所述暴露侧壁在所述第一阳极层的暴露侧壁与所述第一阴极层的暴露侧壁之间延伸。

14.根据权利要求13所述的电化学设备，其中所述第一阴极层的所述暴露侧壁在所述竖直方向上以及在横向方向上沿着所述非零、非竖直斜坡从所述阳极层的所述暴露侧壁向外偏移。

15.一种电化学设备，包括：

第一电化学电池，包括：

在竖直方向上堆叠的第一阳极层、第一电解质层、第一阴极层和第一阴极集电器，其中所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层包括通过使用烧蚀过程从所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层移除材料而暴露的相应侧壁，

其中所述第一阳极层、所述第一电解质层和所述第一阴极层的所述相应侧壁是暴露的并且沿着第一电池侧壁彼此邻接，并且所述第一阴极集电器具有在第一竖直平面中的第一暴露水平表面和在与所述第一竖直平面不同的第二竖直平面中的阴极接触表面；

第二电化学电池，包括：

在所述竖直方向上堆叠的第二阳极层、第二电解质层、第二阴极层和第二阴极集电器，其中所述第二阳极层、所述第二电解质层和所述第二阴极层包括通过使用所述烧蚀过程从所述第二阳极层、所述第二电解质层和所述第二阴极层移除材料而暴露的相应侧壁，并且其中所述第二阳极层的顶表面与所述第一阳极层的顶表面接触，并且所述第二阴极集电器具有第二暴露水平表面；以及

与所述第一暴露水平表面和所述第二暴露水平表面中的每个暴露水平表面接触的阴极集电器接片。

16.根据权利要求15所述的电化学设备，其中所述第一阴极集电器的所述第一暴露水平表面在第一竖直平面中，并且第一阴极接触表面在与所述第一竖直平面不同的第二竖直平面中，并且所述第二阴极集电器的所述第二暴露水平表面在第三竖直平面中，并且所述第二阴极集电器的第二阴极接触表面在与所述第三竖直平面不同的第四竖直平面中。

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