DE102015109991A1 - Electrical storage system with disc-shaped discrete element, process for its manufacture and its use - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung umfasst ein elektrisches Speichersystem mit einer Dicke kleiner 2mm, beinhaltend mindestens ein scheibenförmiges diskretes Element, dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine Dickenvariation von nicht größer als 25 µm, bevorzugt von nicht größer als 15 µm, besonders bevorzugt von nicht größer als 10 µm sowie ganz besonders bevorzugt von nicht größer als 5 µm aufweist, bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich von > 100 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 100 mm·100 mm, bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 200 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 200 mm·200 mm und besonders bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 400 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 400 mm·400 mm.The invention comprises an electrical storage system with a thickness of less than 2 mm, including at least one disk-shaped discrete element, characterized in that the element has a thickness variation of not greater than 25 .mu.m, preferably not greater than 15 .mu.m, particularly preferably not greater than 10 .mu.m and most preferably not greater than 5 microns, based on the wafer or substrate sizes in the range of> 100 mm diameter, in particular at a lateral dimension of 100 mm x 100 mm, preferably based on the wafer or substrate sizes in Range> 200 mm in diameter, in particular with a lateral dimension of 200 mm x 200 mm and particularly preferably based on the wafer or substrate sizes in the range> 400 mm diameter, in particular with a lateral dimension of 400 mm x 400 mm.

Description

Elektrische Speichersysteme sind seit langem Stand der Technik und umfassen insbesondere Batterien, aber auch sogenannte Supercaps. Aufgrund der mit ihnen realisierbaren hohen Energiedichte werden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batterien im Bereich neuartiger Anwendungen wie beispielsweise der Elektromobilität diskutiert, kommen aber auch schon seit einigen Jahren in tragbaren Geräten wie beispielsweise Smartphones oder Laptops zum Einsatz. Diese herkömmlichen wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich dabei insbesondere durch die Verwendung von organischen, lösungsmittelbasierten Flüssigelektrolyten aus. Diese sind allerdings brennbar und führen zu Sicherheitsbedenken hinsichtlich des Einsatzes der genannten Lithium-Ionen-Batterien. Eine Möglichkeit, organische Elektrolyte zu vermeiden, besteht im Einsatz von Festkörperelektrolyten. Dabei ist die Leitfähigkeit eines solchen Festkörperelektrolyten in der Regel deutlich, d.h. mehrere Größenordnungen, geringer als die eines entsprechenden Flüssigelektrolyten. Um dennoch akzeptable Leitfähigkeiten zu erhalten und die Vorteile einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie nutzen zu können, werden solche Festkörperbatterien heutzutage insbesondere in Form sogenannter Thin-Film-Batteries (TFB) bzw. Dünnschichtspeicherelemente hergestellt. Diese finden ihre Verwendung insbesondere in mobilen Anwendungen, beispielsweise in sogenannten Smart Cards, in der Medizintechnik und Sensorik sowie Smartphones und weiteren Anwendungen, die smarte, miniaturisierte und möglicherweise sogar flexible Energiequellen erfordern. Electrical storage systems have long been prior art and include in particular batteries, but also so-called supercaps. Due to the high energy density that can be achieved with them, especially so-called lithium-ion batteries are discussed in the field of novel applications such as electromobility, but have also been used for some years in portable devices such as smartphones or laptops. These conventional rechargeable lithium-ion batteries are characterized in particular by the use of organic, solvent-based liquid electrolytes. However, these are flammable and lead to safety concerns regarding the use of said lithium-ion batteries. One way to avoid organic electrolytes is to use solid-state electrolytes. The conductivity of such a solid electrolyte is usually clear, i. several orders of magnitude lower than that of a corresponding liquid electrolyte. In order to still obtain acceptable conductivities and to be able to use the advantages of a rechargeable lithium-ion battery, such solid-state batteries are nowadays produced in particular in the form of so-called thin-film batteries (TFB) or thin-film memory elements. These are used in particular in mobile applications, for example in so-called smart cards, in medical technology and sensor technology, as well as smartphones and other applications which require smart, miniaturized and possibly even flexible energy sources.

Ein beispielhafte Lithium-basiertes Dünnschichtspeicherelement ist in der US 2008/0001577 beschrieben und besteht in der Regel aus einem Substrat, auf das in einem ersten Beschichtungsschritt die elektronisch leitenden Ableiter für die beiden Elektroden beschichtet werden. Im weiteren Herstellprozess wird dann zunächst das Kathodenmaterial auf dem Ableiter für die Kathode, in der Regel Lithium-Cobalt-Oxid LCO, abgeschieden. Im nächsten Schritt erfolgt die Abscheidung eines Festkörperelektrolyten, bei dem es sich meist um ein amorphes Material aus den Stoffen Lithium, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor handelt und das als LiPON bezeichnet wird. Im nächsten Schritt wird ein Anodenmaterial derartig abgeschieden, dass es in Verbindung mit Substrat, Ableiter für die Anode sowie dem Festkörperelektrolyten steht. Als Anodenmaterial kommt insbesondere metallisches Lithium zum Einsatz. Werden die beiden Ableiter elektrisch leitfähig verbunden, wandern im geladenen Zustand Lithium-Ionen durch den Festkörperionenleiter von den Anode zur Kathode, was einen Stromfluss von der Kathode zur Anode durch die elektrische leitfähige Verbindung der beiden Ableiter zur Folge hat. Umgekehrt kann im ungeladenen Zustand durch das Anlegen einer äußeren Spannung die Wanderung der Ionen von der Kathode zur Anode erzwungen werden, wodurch es zum Aufladen der Batterie kommt. An exemplary lithium-based thin film memory element is disclosed in U.S.P. US 2008/0001577 described and usually consists of a substrate to which the electronically conductive arrester for the two electrodes are coated in a first coating step. In the further manufacturing process, the cathode material is then first deposited on the arrester for the cathode, generally lithium-cobalt oxide LCO. In the next step, the deposition of a solid electrolyte, which is usually an amorphous material made of the substances lithium, oxygen, nitrogen and phosphorus takes place and which is referred to as LiPON. In the next step, an anode material is deposited in such a way that it is in connection with the substrate, the arrester for the anode and the solid electrolyte. The anode material used is in particular metallic lithium. If the two arresters are electrically conductively connected, lithium ions migrate in the charged state through the solid-state ion conductor from the anode to the cathode, which results in a current flow from the cathode to the anode due to the electrically conductive connection of the two arresters. Conversely, in the uncharged state, the application of an external voltage can force the migration of the ions from the cathode to the anode, thereby charging the battery.

Eine weiteres Dünnschichtspeicherelement wird beispielhaft in der US 2001/0032666 A1 beschrieben und umfasst ebenfalls ein Substrat, auf das verschiedene Funktionsschichten abgeschieden werden. Another thin film memory element is exemplified in the US 2001/0032666 A1 and also includes a substrate on which various functional layers are deposited.

Die für ein solches Dünnschichtspeicherelement abgeschiedenen Schichten haben in der Regel Schichtdicken im Bereich von 20µm oder weniger, typischerweise kleiner 10 µm oder sogar kleiner 5 µm; als Gesamtdicke des Schichtaufbaus können dabei 100 µm oder kleiner angenommen werden. The deposited for such a thin-film memory element layers usually have layer thicknesses in the range of 20 microns or less, typically less than 10 microns or even less than 5 microns; as the total thickness of the layer structure can be assumed 100 microns or smaller.

Im Rahmen dieser Anmeldung werden als Dünnschichtspeicherelemente beispielhaft wiederaufladbare Lithium-basierte Dünnschichtspeicherelementn und Supercaps verstanden; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Systeme beschränkt, sondern kann auch in weiteren Dünnschichtspeicherelementen, z.B. wiederaufladbaren und / oder gedruckten Dünnfilmzellen zum Einsatz kommen. For the purposes of this application, the term thin-film memory elements is understood as meaning, for example, rechargeable lithium-based thin-film memory elements and supercaps; however, the invention is not limited to these systems but may also be used in other thin film memory elements, e.g. rechargeable and / or printed thin film cells are used.

Die Herstellung eines Dünnschichtspeicherlements erfolgt dabei in der Regel über komplexe Beschichtungsverfahren, die auch die strukturierte Abscheidung der einzelnen Materialien umfassen. Dabei sind äußerst komplizierte Strukturierungen der genauen Dünnschichtspeicherelemente möglich, wie sie beispielhaft der US 7494742 B2 entnommen werden können. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich darüber hinaus bei Lithium-basierten Dünnschichtspeicherelementen durch die Verwendung von metallischem Lithium als Anodenmaterial aufgrund dessen hoher Reaktivität. So muss die Handhabung von metallischem Lithium unter möglichst wasserfreien Bedingungen erfolgen, da es sonst zu Lithiumhydroxid reagiert und die Funktion als Anode nicht mehr gegeben ist. Auch ein Lithium-basiertes Dünnschichtspeicherelement muss entsprechend mit einer Verkapselung gegen Feuchtigkeit geschützt werden. The production of a Dünnschichtspeicherlements usually takes place via complex coating processes, which also include the structured deposition of the individual materials. In this case, extremely complicated structuring of the precise thin-film memory elements are possible, as exemplified by the US 7494742 B2 can be removed. Special difficulties also arise in lithium-based thin film memory elements through the use of metallic lithium as the anode material due to its high reactivity. Thus, the handling of metallic lithium under conditions as anhydrous as possible, since it reacts otherwise to lithium hydroxide and its function as an anode is no longer present. Also, a lithium-based thin film memory element must be protected accordingly with a moisture encapsulation.

Die US 7494742 B2 beschreibt eine solche Verkapselung für den Schutz von nicht stabilen Bestandteilen einer Dünnschichtspeicherelement, wie beispielsweise Lithium oder bestimmte Lithiumverbidungen. Die Verkapselungsfunktion wird dabei ausgeübt durch eine Beschichtung oder ein System unterschiedlicher Beschichtungen, die im Rahmen des Gesamtaufbaus der Batterie noch weitere Funktionen erfüllen können. The US 7494742 B2 describes such encapsulation for the protection of non-stable constituents of a thin film memory element, such as lithium or certain lithium compounds. The encapsulation function is exercised by a coating or a system of different coatings, which can fulfill other functions within the overall structure of the battery.

Darüber hinaus kommt es, wie beispielhaft in der Schrift US 2010/0104942 beschrieben, unter den Herstellbedingungen eines Lithium-basierten Dünnschichtspeicherelements, insbesondere in sogenannten Annealing- bzw. Temperschritten, die für die Bildung von zur Lithium-Interkalation geeigneten Kristallstrukturen notwendig ist, zur einer unerwünschten Nebenreaktion der mobilen Lithium-Ionen mit dem Substrat, da das Lithium eine hohe Mobilität aufweist und in gängige Substratmaterialien leicht hineindiffundieren kann. In addition it comes, as for example in the writing US 2010/0104942 described under the manufacturing conditions of a lithium-based thin-film memory element, in particular in so-called Annealing- or Temperschritten, which is necessary for the formation of lithium intercalation suitable crystal structures, for an undesirable side reaction of the mobile lithium ions with the substrate, since the lithium has high mobility and can easily diffuse into common substrate materials.

Ein weiterer Problempunkt bei Dünnschichtspeicherelementen besteht in den verwendeten Substratmaterialien. Der Stand der Technik beschreibt dabei eine Vielzahl unterschiedlicher Substratmaterialien wie beispielsweise Silizium, Glimmer, verschiedene Metalle sowie keramische Materialien. Auch die Verwendung von Glas, jedoch im wesentlichen ohne weitere Angaben zur speziellen Zusammensetzung oder genauen Eigenschaften, wird oftmals erwähnt. Another problem with thin-film memory elements is the substrate materials used. The prior art describes a variety of different substrate materials such as silicon, mica, various metals and ceramic materials. The use of glass, but essentially without further details of the specific composition or exact properties, is often mentioned.

Die US 2001/0032666 A1 beschreibt einen kondensatorartigen Energiespeicher, bei dem es sich auch um eine Lithium-Ionen-Batterie handeln kann. Als Substratmaterialien werden hier unter anderen Halbleiter genannt. The US 2001/0032666 A1 describes a capacitor-like energy storage, which may also be a lithium-ion battery. As substrate materials are mentioned here among other semiconductors.

Die US 6906436 B2 beschreibt eine Festkörperbatterie, bei der als Substratmaterialien beispielsweise Metallfolien, Halbleitermaterialien oder Kunststofffolien zum Einsatz kommen können. The US 6906436 B2 describes a solid-state battery in which, for example, metal foils, semiconductor materials or plastic films can be used as substrate materials.

Die US 6906436 B2 beschreibt als mögliche Substratmaterialien eine Vielzahl von Möglichkeiten, beispielsweise Metalle oder Metallbeschichtungen, halbleitende Materialien oder Isolatoren wie Saphir, Keramik oder Kunststoffe. Dabei sind unterschiedliche Geometrien des Substrates möglich. The US 6906436 B2 describes as a possible substrate materials a variety of possibilities, for example metals or metal coatings, semiconducting materials or insulators such as sapphire, ceramics or plastics. Different geometries of the substrate are possible.

Die US 7494742 B2 beschreibt als Substratmaterialien unter anderem Metalle, Halbleiter, Silikate und Glas sowie anorganische oder organische Polymere. The US 7494742 B2 describes as substrate materials, inter alia, metals, semiconductors, silicates and glass as well as inorganic or organic polymers.

Die US 7211351 B2 nennt als Substrate Metalle, Halbleiter oder isolierende Materialien sowie Kombinationen davon. The US 7211351 B2 names as substrates metals, semiconductors or insulating materials as well as combinations thereof.

Die US 2008/0001577 A1 nennt als Substrate Halbleiter, Metalle oder Kunststofffolien. The US 2008/0001577 A1 calls as substrates semiconductors, metals or plastic films.

Die EP 2434567 A2 nennt als Substrate elektrisch leitfähige Materialien wie Metalle, isolierende Materialien wie Keramik oder Kunststoffe und halbleitende Materialien wie beispielsweise Silizium sowie Kombinationen von Halbleitern und Leitern oder komplexere Strukturen zur Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Diese oder ähnliche Materialien sind ebenfalls in den Schriften US 2008/0032236 A1 , US 8228023 B2 sowie US 2010/0104942 A1 genannt. The EP 2434567 A2 mentions as substrates electrically conductive materials such as metals, insulating materials such as ceramics or plastics and semiconducting materials such as silicon as well as combinations of semiconductors and conductors or more complex structures for adjusting the thermal expansion coefficient. These or similar materials are also in the scriptures US 2008/0032236 A1 . US 8228023 B2 such as US 2010/0104942 A1 called.

Demgegenüber beschreibt die als in der Praxis relevante Substratmaterialien lediglich Substrate aus Metallen bzw. Metalllegierungen mit einem hohen Schmelzpunkt sowie dielektrische Materialien wie Hochquarz, Siliziumwafer, Aluminiumoxid und dergleichen. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass für die Herstellung einer Kathode aus dem üblicherweise verwendeten Lithium-Cobalt-Oxid (LCO) eine Temperaturbehandlung bei Temperaturen von mehr als 400°C, durchaus auch mehr als 500°C und größer erforderlich ist, um eine für das Speichern von Li+-Ionen in diesem Material besonders günstige Kristallstruktur zu erhalten, so dass Materialien wie Polymere oder anorganische Materialien mit niedrigen Erweichungstemperaturen nicht verwendet werden können. Sowohl Metalle bzw. Metalllegierungen als auch dielektrische Stoffe weisen jedoch verschiedene Schwierigkeiten auf: Beispielsweise sind dielektrische Materialien üblicherweise spröde und können nicht in kostengünstigen Roll-ro-roll-Prozessen Verwendung finden, während andererseits Metalle bzw. Metalllegierungen dazu neigen, während der Hochtemperaturbehandlung des Kathodenmaterials zu oxidieren. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wird in der US 2010/0104942 A1 ein Substrat aus unterschiedlichen Metallen oder Silizium vorgeschlagen, wobei die Redoxpotentiale der miteinander kombinierten Materialien so aufeinander abgestimmt sind, dass es zu einer kontrollierten Oxidbildung kommt. In contrast, the substrate materials relevant in practice only describe substrates of metals or metal alloys having a high melting point and dielectric materials such as high quartz, silicon wafers, aluminum oxide and the like. This is due to the fact that for the production of a cathode from the lithium-cobalt oxide (LCO) usually used, a temperature treatment at temperatures of more than 400 ° C, quite well more than 500 ° C and greater is required to a for the storage of Li + ions in this material to obtain particularly favorable crystal structure, so that materials such as polymers or inorganic materials with low softening temperatures can not be used. However, both metals and dielectrics have various difficulties. For example, dielectric materials are typically brittle and can not be used in low-cost roll-ro-roll processes, while metals or metal alloys tend to be damaged during high temperature treatment of the cathode material to oxidize. To circumvent these difficulties, is in the US 2010/0104942 A1 proposed a substrate made of different metals or silicon, wherein the redox potentials of the combined materials are coordinated so that it comes to a controlled oxide formation.

Vielerorts diskutiert wird auch eine Umgehung der beispielsweise in der oben genannten US 2010/0104942 A1 geforderten hohen Temperaturbelastbarkeit des Substrats. So können z.B. durch die Anpassung der Prozessbedingungen Substrate mit Temperaturbelastbarkeiten von 450°C oder darunter Verwendung finden. Voraussetzungen dafür sind allerdings Abscheidemethoden, bei denen es zu einer Aufheizung des Substrats und / oder der Optimierung des Sputter-Gasgemischs aus O2 und Ar und / oder dem Anlegen eines Bias-Spannung und / oder dem Anlegen eines zweiten Sputter-Plasmas un der Nähe des Substrats kommt. Hierzu finden sich Angaben beispielsweise in der US 2014/0030449 A1 , in Tintignac et al., Journal pf Power Sources 245 (2014), 76–82 , oder auch in Ensling, D., Photoelektronische Untersuchung der elektronischen Struktur dünner Lithiumkobaltoxidschichten, Dissertation, technische Universität Darmstadt 2006 . Im allgemeinen sind solche verfahrenstechnischen Anpassungen aber teuer und je nach Prozessierung, insbesondere wenn die Durchlaufbeschichtung von Wafern erfolgen soll, kaum kostenakzeptabel umsetzbar. In many places, a circumvention of, for example, the above mentioned is also discussed US 2010/0104942 A1 demanded high temperature resistance of the substrate. For example, by adapting the process conditions, substrates with temperature ratings of 450 ° C or below can be used. Prerequisites for this, however, are deposition methods in which there is heating of the substrate and / or optimization of the sputtering gas mixture of O 2 and Ar and / or the application of a bias voltage and / or the application of a second sputtering plasma and the vicinity the substrate comes. For this information can be found for example in the US 2014/0030449 A1 , in Tintignac et al., Journal pf Power Sources 245 (2014), 76-82 , or even in Ensling, D., Photoelectronic investigation of electronic structure of thin lithium cobalt oxide layers, dissertation, Technische Universität Darmstadt 2006 , In general, however, such procedural adjustments are expensive and, depending on the processing, in particular if the continuous coating of wafers is to take place, can hardly be implemented cost-acceptably.

Die US 2012/0040211 A1 beschreibt als Substrat einen Glasfilm, der höchstens 300 µm dick ist und eine Oberflächenrauheit von nicht größer als 100 Å aufweist. Diese niedrige Oberflächenrauheit wird benötigt, da die Schichten eines Dünnschichtspeicherelements in der Regel sehr geringe Schichtdicken aufweisen. Hierbei können schon kleine Unebenheiten der Oberflächen zu einer kritischen Störung der Funktionsschichten des Dünnschichtspeicherelements und somit zum Versagen der Batterie insgesamt führen. The US 2012/0040211 A1 describes as a substrate a glass film which is at most 300 μm thick and has a surface roughness of not larger than 100 Å. This low surface roughness is needed because the layers of a thin film memory element usually have very small layer thicknesses. In this case, even small unevenness of the surfaces can lead to a critical disturbance of the functional layers of the thin-film memory element and thus to the failure of the battery as a whole.

Probleme herkömmlicher Dünnschichtspeicherelemente bestehen also zusammenfassend in der Korrosionsanfälligkeit der verwendeten Materialien, insbesondere, wenn es zur Verwendung von metallischem Lithium kommt, was komplizierte Schichtaufbauten zur Folge hat und damit hohe Kosten verursacht, sowie der Art des Substrats, das insbesondere nichtleitend, aber flexibel, hochtemperaturbeständig sowie gegenüber den verwendeten Funktionsschichten des Speicherlements möglichst inert sein und die Abscheidung von möglichst fehlerfreien Schichten mit guter Schichthaftung auf dem Substrat ermöglichen sollte. Hierbei zeigt sich allerdings, dass auch mit Substraten, die eine besonders niedrige Oberflächenrauheit aufweisen, wie beispielsweise der in der US 2012/0040211 A1 vorgeschlagene Glasfilm, Schichtversagen in Folge von Rissen und / oder Ablösung der Schichten auftritt, wie sie beispielsweise in der US 2014/0030449 A1 beschrieben sind. Die dort vorgeschlagene Methode, hohe Annealing-Temperaturen zu vermeiden, indem bei der Herstellung der Lithium-Cobalt-Oxid-Schicht eine Bias-Spannung angelegt wird, ist, wie auch weiter oben bereits beschrieben, allerdings in den gängigen Inline-Prozessen zur Herstellung von Dünnschichtspeicherelementen nur schwer integrierbar, so dass es unter prozesstechnischen Gesichtspunkten günstiger ist, ein Substrat mit einer entsprechend hohen Temperaturbeständigkeit zu verwenden. Problems of conventional thin-film memory elements thus consist in summary of the susceptibility to corrosion of the materials used, especially when it comes to the use of metallic lithium, which has complicated layer structures result and thus high costs, and the nature of the substrate, in particular non-conductive, but flexible, high temperature resistant and should be as inert as possible to the functional layers of the storage element used and should enable the deposition of as error-free as possible layers with good layer adhesion to the substrate. This shows, however, that even with substrates having a particularly low surface roughness, such as in the US 2012/0040211 A1 proposed glass film, layer failure due to cracks and / or delamination of the layers occurs, as for example in the US 2014/0030449 A1 are described. The method proposed therein to avoid high annealing temperatures by applying a bias voltage in the production of the lithium-cobalt-oxide layer is, as already described above, however, in the usual inline processes for the production of Thin-film memory elements are difficult to integrate, so that it is more favorable from a process engineering point of view to use a substrate with a correspondingly high temperature resistance.

Eine weitere Schwierigkeit, die für alle Substratmaterialien unabhängig von deren genauer Zusammensetzung gegeben ist, betrifft eine der möglichen Handlingslösungen von ultradünnem Glas. Die sogenannte Carrier-Lösung besteht darin, vor dem oder während des Beschichtungsprozesses bzw. den Transfer-Prozessschritten ultradünnen Glas auf einer Unterlage temporär zu fixieren. Dies kann wahlweise mit elektrostatischen Kräften erfolgen oder durch Verwendung einer organischen ablösbaren Klebemasse. Insbesondere im letzten Fall muss durch geeignete Wahl des Substrats bzw. des Carriers, welche in der Regel aus demselben Material gefertigt sind, gewährleistet sein, dass das Debonding, also die Ablösung des Substrats vom Carrier, möglich wird. Das Debonding führt oft zum Auftreten von Torsionsspannungen im Substrat, wobei sich diese Spannungen auch auf die auf dem Substrat befindlichen Schichten übertragen können, was ebenfalls Risse und Ablösungen der Schichten zur Folge hat, so dass sich in der Folge die durch Dickenschwankungen des Substrats angelegten Schichtfehler noch weiter verstärken. Another difficulty faced by all substrate materials, regardless of their exact composition, is one of the possible handling solutions of ultra-thin glass. The so-called carrier solution is to temporarily fix ultra-thin glass on a substrate before or during the coating process or the transfer process steps. This can be done either with electrostatic forces or by using an organic releasable adhesive. In particular, in the latter case must be ensured by a suitable choice of the substrate or the carrier, which are usually made of the same material, that the debonding, ie the detachment of the substrate from the carrier, is possible. The debonding often leads to the occurrence of torsional stresses in the substrate, whereby these stresses can also be transferred to the layers located on the substrate, which likewise results in cracks and delamination of the layers, as a consequence of which the layer defects caused by thickness variations of the substrate even further reinforce.

Einige Bearbeitungsschritte in der Herstellung von elektrischen Dünnschichtspeicherelementen können dabei prinzipiell auch durch Verwendung energiereicher optischer Energiequellen wie beispielsweise Excimer-Lasern erfolgen. Um hier alle Bearbeitungsmöglichkeiten, beispielsweise für das Schneiden von Wafern mittels Laser oder die Härtung von organischen Klebematerialien durch UV-Quellen, zu ermöglichen, ist eine gezielt modifizierbare UV-Transmission eines Substratmaterials von Vorteil. Some processing steps in the production of thin-film electrical storage elements can in principle also be done by using energy-rich optical energy sources such as excimer lasers. In order to enable all processing options here, for example for laser cutting of wafers or curing of organic adhesive materials by UV sources, a specifically modifiable UV transmission of a substrate material is advantageous.

Die Aufgabe der Erfindung umfasst die Bereitstellung eines elektrischen Speichersystems, das ein scheibenförmiges diskretes Element beinhaltet, das scheibenförmige diskrete Element sowie dessen Herstellung und Verwendung. The object of the invention comprises the provision of an electrical storage system which includes a disk-shaped discrete element, the disk-shaped discrete element and its manufacture and use.

Die vorliegende Erfindung hat ferner zur Aufgabe, ein elektrisches Speicherelement, insbesondere ein Dünnschichtspeicherelement, bereitzustellen, das die Schwächen des derzeitigen Standes der Technik mildert und eine kostengünstige Herstellung von Dünnschichtspeicherelementen ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung umfasst die Bereitstellung eines scheibenförmigen Elements für die Anwendung in einem elektrischen Speicherelement sowie dessen Herstellung und Verwendung. It is a further object of the present invention to provide an electrical storage element, particularly a thin film memory element, which mitigates the shortcomings of the current state of the art and enables low cost production of thin film memory elements. A further object of the invention comprises the provision of a disk-shaped element for use in an electrical storage element as well as its production and use.

Das scheibenförmige diskrete Elementsoll die Schwächen des Standes der Technik mildern und eine ausreichende thermische Stabilität von > 400°C aufweisen, gepaart mit einer ausreichenden Stabilität gegenüber Kontamination durch Batteriekomponenten, dazu eine hohe Barrierewirkung gegenüber Feuchtigkeit und eine an die Herstellprozesse und Bedürfnisse der jeweiligen spezifischen Zelldesigns angepasste optische Transmittivität bzw. Blockierung gegenüber UV-Strahlung. Das Substrat muss darüber hinaus Beiträge leisten zu einer guten Haftung aufgebrachter Schichten, d.h. insbesondere einen geeigneten Ausdehnungskoeffizienten hinsichtlich der Abscheidung der nächstliegenden Schicht, in der Regel des LCO. The disk-shaped discrete element is intended to mitigate the deficiencies of the prior art and to have sufficient thermal stability of> 400 ° C, coupled with sufficient stability against contamination by battery components, a high barrier to moisture, and the manufacturing processes and needs of the particular cell designs adapted optical transmissivity or blocking against UV radiation. The substrate must also contribute to good adhesion of applied layers, i. in particular a suitable coefficient of expansion with regard to the deposition of the closest layer, as a rule the LCO.

Die erfindungsgemäße Aufgabe kann überraschend einfach bereits dadurch gelöst werden, dass in ein Dünnschichtspeicherelement ein scheibenförmiges diskretes Element eingefügt wird, das über eine totale Dickenvarianz (total thickness variation, ttv) im Bereich von < 25 µm, bevorzugt von < 15 µm, besonders bevorzugt von < 10 µm sowie ganz besonders bevorzugt von < 5 µm bezogen auf die verwendete Wafer- oder Substratgröße verfügt, bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich von > 100 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 100 mm·100 mm, bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 200 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 200 mm·200 mm und besonders bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 400 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 400 mm·400 mm. The object according to the invention can be achieved surprisingly simply by inserting into a thin-film memory element a disc-shaped discrete element which has a total thickness variation (ttv) in the range of <25 μm, preferably <15 μm, particularly preferably <10 microns and most preferably of <5 microns based on the used wafer or substrate size, based on the wafer or substrate sizes in the range of> 100 mm diameter, in particular at a lateral dimension of 100 mm x 100 mm, preferably based on the wafer or substrate sizes in the range> 200 mm diameter, in particular with a lateral dimension of 200 mm × 200 mm and particularly preferably based on the wafer or substrate sizes in the range> 400 mm diameter, in particular with a lateral dimension of 400 mm x 400 mm.

Als scheibenförmig wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Formkörper verstanden, bei die Ausdehnung des Elements in einer Raumrichtung um mindestens eine halbe Größenordnung geringer ist als in den beiden anderen Raumrichtungen. Als diskret wird ein Formkörper im Rahmen dieser Anmeldung verstanden, wenn er als solches trennbar von dem betrachteten elektrischen Speichersystem ist, d.h. insbesondere auch alleine vorliegen kann. In the context of this application, a disc-shaped is understood to be a shaped body in which the extent of the element in a spatial direction is smaller by at least half an order of magnitude than in the other two spatial directions. As a discrete form of a body is understood in the context of this application, if it is as such separable from the considered electrical storage system, i. in particular may be alone.

Die große Gleichmäßigkeit der Dickenverteilung des scheibenförmigen diskreten Elements ist zur Einhaltung vergleichbarer Qualität von Zelle zu Zelle essentiell. Dünnfilmbatterien werden meist auf Wafer-Level mit oder ohne Maskierung gefertigt und dann ausgeschnitten. Bei ungenügender Dickenkonstanz können Zellen auf einem Wafer bzw. auf jeden Fall von Wafer zu Wafer unterschiedliche Dicken und damit Spezifikationen z.B. bezüglich Gewicht / Energiedichte aufweisen. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn die Applikation eine extrem homogene Konstanz der Produktspezifikationen des elektrischen Speicherelements erfordert. Durch eine geringe totale Dickenvarianz können Kosten in der Qualitätsprüfung gespart bzw. Produktionsausschuss vermieden werden. The large uniformity of the thickness distribution of the disk-shaped discrete element is essential for maintaining comparable quality from cell to cell. Thin-film batteries are usually manufactured at wafer level with or without masking and then cut out. With insufficient thickness constancy, cells on a wafer, or at any rate from wafer to wafer, may have different thicknesses and thus specifications, e.g. with regard to weight / energy density. This is particularly disadvantageous if the application requires an extremely homogeneous consistency of the product specifications of the electrical storage element. Due to a low total thickness variance, costs can be saved in the quality inspection or production scrap can be avoided.

Die große Gleichmäßigkeit der Dickenverteilung des scheibenförmigen diskreten Elements hat bei dessen Verwendung als Substrat für die Abscheidung eines Dünnschichtspeicherelements darüber hinaus zur Folge, dass die Schichten darauf gleichfalls eben und ohne eine laterale Schwankung der Schichtdickenverteilung abgeschieden werden. Dies wiederum führt dazu, dass es bei nachgeschalteten Prozessschritten, beispielsweise dem Tempern der LCO-Schicht nach erfolgter Abscheidung, nicht zu lokalen Spannungen in den einzelnen Schichten selbst oder zwischen den einzelnen Schichten an den jeweiligen Grenzflächen, insbesondere auch nicht an der Grenzflächen zwischen Schicht und Substrat kommen kann. Auf diese Weise werden Risse und Ablösungen effizient vermieden. The large uniformity of the thickness distribution of the disk-shaped discrete element in its use as a substrate for the deposition of a thin-film memory element beyond the consequence that the layers are deposited thereon also level and without a lateral variation of the layer thickness distribution. This in turn means that in subsequent process steps, for example, the annealing of the LCO layer after deposition, not to local stresses in the individual layers themselves or between the individual layers at the respective interfaces, especially not at the interfaces between layer and Substrate can come. In this way, cracks and detachments are efficiently avoided.

Es hat sich nämlich gezeigt, dass das Versagen von Schichten, das insbesondere im Auftreten von Rissen in der Schicht oder in der Ablösung der Schichten vom Substrat besteht, weniger durch das Vorliegen von Oberflächenunebenheiten des Substrats, sondern vielmehr durch eine Kombination von Dickenschwankungen des Substrats sowie durch Kräfte, die bei der Ablösung des Substrat von dem sogenannten Carrier auf das Substrat übertragen werden, hervorgerufen werden. It has been found that the failure of layers, which is particularly the occurrence of cracks in the layer or in the separation of the layers from the substrate, less by the presence of surface irregularities of the substrate, but rather by a combination of thickness variations of the substrate and caused by forces that are transferred to the substrate during the detachment of the substrate from the so-called carrier.

Darüber hinaus erweist es sich weiterhin als vorteilhaft, wenn das scheibenförmige, diskrete Element hinsichtlich seiner Eigenschaften im UV-Bereich, also der Absorption bzw. Transmission, je nach genau gewählten Zusammensetzungen gezielt einstellbar ist In addition, it proves to be further advantageous if the disc-shaped, discrete element is selectively adjustable in terms of its properties in the UV range, ie the absorption or transmission, depending on the exact selected compositions

Diese gezielt eingestellte Transmission ermöglicht es, eine Reihe von Prozessschritten einfach durch die Behandlung mit elektromagnetischer Strahlung durchzuführen, beispielsweise

  • – Unterstützung beim Debonding des Substrats vom Carrier, da auf diese Weise die organischen Haftschichten besonders wirkungsvoll gelöst werden können,
  • – Aushärtung von Verkapselungsschichten zum Schutz des Speicherelements gegenüber dem Angriff korrosiver Medien, beispielsweise Sauerstoff und / oder Wasserdampf, beschrieben beispielsweise in der DE 10 2012 206 273 A1 , sowie
  • – Annealing der Lithium-Cobalt-Oxid-Schicht durch hochenergetische Strahlung, um die gewünschte kristallographische Hochtemperaturphase mit dessen hoher spezifischer Speicherdichte möglichst quantitativ bereitzustellen.
This targeted transmission makes it possible to perform a series of process steps simply by treatment with electromagnetic radiation, for example
  • Support in debonding the substrate from the carrier, since in this way the organic adhesive layers can be solved particularly effectively,
  • Curing of encapsulation layers to protect the storage element against the attack of corrosive media, for example oxygen and / or water vapor, described for example in US Pat DE 10 2012 206 273 A1 , such as
  • Annealing of the lithium-cobalt-oxide layer by high-energy radiation in order to provide the desired crystallographic high-temperature phase with its high specific storage density as quantitatively as possible.

Das erfindungsgemäße scheibenförmige diskrete Element weist eine Dicke nicht größer als 2 mm, bevorzugt kleiner 1 mm, besonders bevorzugt kleiner 500 µm und ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich 200 µm auf. Am meisten bevorzugt ist eine Substratdicke von maximal 100 µm. The disk-shaped discrete element according to the invention has a thickness not greater than 2 mm, preferably less than 1 mm, particularly preferably less than 500 μm and very particularly preferably less than or equal to 200 μm. Most preferred is a substrate thickness of at most 100 microns.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das scheibenförmige diskrete Element eine water vapour transmission rate (WVTR) von < 10–3 g/(m2·d), bevorzugt von < 10–5 g/(m2·d) und besonders bevorzugt von < 10–6 g/(m2·d) auf. In one embodiment of the invention, the disc-shaped discrete element has a water vapor transmission rate (WVTR) of <10 -3 g / (m 2 · d), preferably <10 -5 g / (m 2 · d), and more preferably of <10 -6 g / (m 2 · d).

In einer weiteren Ausführungsform weist das scheibenförmige diskrete Element einen spezifischen elektrischen Widerstand bei einer Temperatur von 350°C und einem Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz von größer als 1,0·106 Ohmcm auf. In another embodiment, the disk-shaped discrete element has an electrical resistivity at a temperature of 350 ° C and an alternating current having a frequency of 50 Hz of greater than 1.0 x 10 6 ohm cm.

Das scheibenförmige diskrete Element ist im weiteren gekennzeichnet durch eine maximale Temperaturbeständigkeit von mindestens 300°C, bevorzugt von mindestens 400°C, besonders bevorzugt von mindestens 500°C sowie durch einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α im Bereich von 2,0·10–6/K bis 10·10–6/K, bevorzugt von 2,5 10–6/K bis 9,5 10–6/K und besonders bevorzugt von 3,0·10–6/K bis 9,5·10–6/K. Dabei hat sich gezeigt, dass besonders gute Schichtqualitäten in einem Dünnschichtspeicherelement dann erzielt werden können, wenn zwischen der maximalen Belastungstemperatur θMax in °C und dem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α folgender Zusammenhang besteht: 600·10–6 ≤ θMax·α ≤ 8000·10–6, insbesondere bevorzugt 800·10–6 ≤ θMax·α ≤ 5000·10–6 The disk-shaped discrete element is further characterized by a maximum temperature resistance of at least 300 ° C., preferably of at least 400 ° C., particularly preferably of at least 500 ° C., and by a linear thermal expansion coefficient α in the range of 2.0 × 10 -6 / K to 10 x 10 -6 / K, preferably from 2.5 10 -6 / K to 9.5 10 -6 / K and particularly preferably from 3.0 × 10 -6 / K to 9.5 · 10 -6 / K. It has been shown that particularly good layer qualities can be achieved in a thin-film memory element if the following relationship exists between the maximum load temperature θ Max in ° C and the linear thermal expansion coefficient α: 600 × 10 -6 ≦ θ Max × α ≦ 8000 × 10 -6 , particularly preferably 800 × 10 -6 ≦ θ Max × α ≦ 5000 × 10 -6

Als maximale Belastungstemperatur θMax gilt dabei im Rahmen dieser Anwendung eine Temperatur, bei der die Formstabilität des Materials noch vollumfänglich gewährleistet ist und noch keine Zersetzungs- und / oder Degradationsreaktionen des Materials eingesetzt haben. Naturgemäß ist diese Temperatur je nach verwendetem Material unterschiedlich definiert. Für oxidische kristalline Materialien ist die maximale Belastungstemperatur in der Regel durch die Schmelztemperatur gegeben; für Gläser wird meist die Glasübergangstemperatur Tg angenommen, wobei bei organischen Gläsern die Zersetzungstemperatur auch unterhalb von Tg liegen kann, und für Metalle bzw. Metalllegierungen kann die maximale Belastungstemperatur näherungsweise durch die Schmelztemperatur angegeben werden, es sei denn, das Metall bzw. die Metalllegierung reagiert unterhalb der Schmelztemperatur in einer Degradationsreaktion. Within the scope of this application, the maximum load temperature θ Max is a temperature at which the dimensional stability of the material is still fully guaranteed and has not yet used any decomposition and / or degradation reactions of the material. Naturally, this temperature is defined differently depending on the material used. For oxide crystalline materials, the maximum load temperature is usually given by the melting temperature; For glasses, the glass transition temperature T g is usually assumed, with organic glasses, the decomposition temperature may be below T g , and for metals or metal alloys, the maximum load temperature can be approximately indicated by the melting temperature, unless the metal or the Metal alloy reacts below the melting temperature in a degradation reaction.

In einer weiteren Ausführungsform weist das scheibenförmige diskrete Element auf mindestens einer Seite eine Oberfläche auf, die derartig ausgestaltet, dass sie gegenüber auf dieser Oberfläche aufgebrachten Materialien inert und / oder undurchlässig ist. In a further embodiment, the disk-shaped discrete element has on at least one side a surface which is designed such that it is inert and / or impermeable to materials applied to this surface.

In einer weiteren Ausführungsform ist diese mindestens eine Oberfläche als Barriereschicht gegenüber der Diffusion von Metallen ausgebildet. In a further embodiment, this at least one surface is designed as a barrier layer with respect to the diffusion of metals.

In einer weiteren Ausführungsform ist diese mindestens eine Oberfläche als Barriereschicht gegenüber Alkali- und / oder Erdalkaliionen ausgebildet. In a further embodiment, this at least one surface is formed as a barrier layer against alkali and / or alkaline earth metal ions.

Bevorzugt handelt es sich bei diesem Metall um Lithium. Preferably, this metal is lithium.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die vertikal strukturierte Zusammensetzungsvariation durch eine Beschichtung des scheibenförmigen Elements, bevorzugt durch ein Plasma-unterstütztes Beschichtungsverfahren, erzeugt. In a preferred embodiment of the invention, the vertically structured composition variation is produced by a coating of the disc-shaped element, preferably by a plasma-assisted coating method.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich beim verwendeten Beschichtungsverfahren um ein PECVD-Verfahren, um Atomic Layer Deposition (ALD) oder gepulstes Magnetron-Sputtern. In a further embodiment of the invention, the coating method used is a PECVD method, atomic layer deposition (ALD) or pulsed magnetron sputtering.

Die Barriereschicht ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die bevorzugt mit einem der oben genannten Beschichtungsverfahren abgeschieden wird, zeichnet sich dadurch aus, dass sie amorph, mindestens röntgenamorph ist. The barrier layer is according to a further embodiment of the invention, which is preferably deposited with one of the abovementioned coating methods, is characterized in that it is amorphous, at least X-ray amorphous.

Die Beschichtung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Oxid, Nitrid und/oder Carbid und beinhaltet weiterhin mindestens eines der Elemente Si, Al, Cr, Ta, Zr, Hf und/oder Ti. According to a further preferred embodiment of the invention, the coating is an oxide, nitride and / or carbide and furthermore contains at least one of the elements Si, Al, Cr, Ta, Zr, Hf and / or Ti.

In einer weiteren Ausführungsform wird diese auf mindestens einer Oberfläche des scheibenförmigen Elements ausgebildete Barriereschicht durch eine Dotierung bzw. Überdotierung mit einem Akali- und / oder Erdalkalimetall wie beispielsweise Lithium ausgebildet. Es zeigt sich, dass bereits geringe Gehalte an Lithium das Diffusion dieses Elements aus dem Schichtmaterialien des elektrischen Speicherelements, wie biespielsweise LiPON oder metallisches Lithium, verhindern oder reduzieren können. In a further embodiment, this barrier layer formed on at least one surface of the disk-shaped element is formed by doping or overdoping with an alkali and / or alkaline earth metal such as, for example, lithium. It turns out that even low levels of lithium prevent or reduce the diffusion of this element from the layer materials of the electrical storage element, such as LiPON or metallic lithium, for example.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Barriereschicht durch eine vertikal strukturierte Zusammensetzungsvariation der Oberfläche dergestalt ausgebildet, dass keine direkten Diffusionswege in den Bulk möglich sind. In a further embodiment, the barrier layer is formed by a vertically structured compositional variation of the surface such that no direct diffusion paths into the bulk are possible.

In einer weiteren Ausführungsform sind in der vertikal strukturierten Oberflächenzone Atome vorhanden, die schädliche Metalle wirksam gettert. In another embodiment, atoms are present in the vertically structured surface zone that effectively gasses harmful metals.

In einer weiteren Ausführungsform ist die vertikal strukturierte Zusammensetzungsvariation der Oberfläche durch eine Abfolge von Schichten ausgebildet, wobei zumindest zwei aufeinandertreffende Schichten sich untereinander in ihrer Zusammensetzung unterscheiden und die Zusammensetzung der Schichten und des scheibenförmigen Elements voneinander verschieden sind. In a further embodiment, the vertically structured composition variation of the surface is formed by a succession of layers, wherein at least two meeting layers differ in their composition and the composition of the layers and the disc-shaped element differ from one another.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die vertikal strukturierte Zusammensetzungsvariation durch eine Beschichtung des scheibenförmigen Elements, bevorzugt durch ein Plasma-unterstütztes Beschichtungsverfahren, erzeugt. In a preferred embodiment of the invention, the vertically structured composition variation is produced by a coating of the disc-shaped element, preferably by a plasma-assisted coating method.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich beim verwendeten Beschichtungsverfahren um ein PICVD-Verfahren, um Atomic Layer Deposition (ALD) oder MF-Sputtern. In a further embodiment of the invention, the coating method used is a PICVD method, atomic layer deposition (ALD) or MF sputtering.

Das erfindungsgemäße scheibenförmige Element ist aus mindestens einem Oxid oder einer Mischung oder Verbindung von Oxiden aufgebaut. The disk-shaped element according to the invention is composed of at least one oxide or a mixture or compound of oxides.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei diesem mindestens einen Oxid um SiO2. In a further embodiment of the invention, this at least one oxide is SiO 2 .

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das scheibenförmige Element aus Glas aufgebaut. Im Rahmen dieser Anmeldung wird als Glas dabei ein Material bezeichnet, das im wesentlichen anorganisch aufgebaut ist und überwiegend aus Verbindungen von Metallen und / oder Halbmetallen mit Elementen der Gruppen VA, VIA und VIIA des Periodensystem der Elemente, bevorzugt jedoch mit Sauerstoff, besteht und das gekennzeichnet ist durch einen amorphen, d.h. nicht periodisch geordneten dreidimensionalen Zustand sowie einen spezifischen elektrischen Widerstand bei einer Temperatur von 350°C und einem Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz von größer als 1,0·106 Ohmcm aufweist. Nicht als Glas im Sinne dieser Anmeldung gilt damit insbesondere das als Festkörperionenleiter verwendete amorphe Material LiPON. In a further embodiment of the invention, the disk-shaped element is made of glass. For the purposes of this application, the term "glass" refers to a material which is of essentially inorganic structure and consists predominantly of compounds of metals and / or semimetals with elements of groups VA, VIA and VIIA of the Periodic Table of the Elements, but preferably with oxygen characterized by an amorphous, ie not periodically ordered three-dimensional state and a specific electrical resistance at a temperature of 350 ° C and an alternating current having a frequency of 50 Hz of greater than 1.0 · 10 6 Ohmcm. Not as a glass in the sense of this application is thus in particular the amorphous material LiPON used as a solid-state ion conductor.

Das erfindungsgemäße scheibenförmige Element wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch einen Schmelzprozess gewonnen. The disc-shaped element according to the invention is obtained according to a further embodiment of the invention by a melting process.

Bevorzugt wird das scheibenförmige Element in einer sich an den Schmelzprozess anschließenden Formgebungsprozess scheibenförmig ausgebildet. Diese Formgebung kann sich dabei direkt an die Schmelze anschließen (sogenannte Heißformgebung). Es ist allerdings auch möglich, dass zunächst ein fester, im wesentlichen ungeformter Körper erhalten wird, der erst in einem weiteren Schritt durch erneutes Erhitzen und mechanische Verformung in einen scheibenförmigen Zustand überführt wird. Preferably, the disk-shaped element is disc-shaped in a shaping process subsequent to the melting process. This shaping can be followed directly by the melt (so-called hot forming). However, it is also possible for a solid, essentially unshaped body to be obtained first, which is converted into a disk-shaped state only in a further step by renewed heating and mechanical deformation.

Erfolgt die Formgebung des scheibenförmigen Elements durch eine Heißformgebungsprozess, so handelt es sich in einer Ausführungsform der Erfindung um Ziehverfahren, beispielsweise Down-Draw-, Up-Draw- oder Overflow-Fusion-Verfahren. Aber auch andere Heißformgebungsprozesse sind mögliche, beispielsweise die Formgebung in einem Floatverfahren. If the shaping of the disk-shaped element takes place by means of a hot-forming process, in one embodiment of the invention it is a drawing process, for example down-draw, up-draw or overflow-fusion processes. But other hot forming processes are possible, for example, the shaping in a float process.

Beispiele Examples

In den folgenden Tabellen sind einige beispielhafte Zusammensetzungen erfindungsgemäßer scheibenförmiger Elemente zusammengestellt. The following tables list some exemplary compositions of disk-shaped elements according to the invention.

Ausführungsbeispiel 1 Embodiment 1

Die Zusammensetzung des scheibenförmigen diskreten Elements ist beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%: SiO2 30 bis 85 B2O3 3 bis 20 Al2O3 0 bis 15 Na2O 3 bis 15 K2O 3 bis 15 ZnO 0 bis 12 TiO2 0,5 bis 10 CaO 0 bis 0,1 The composition of the disk-shaped discrete element is given by way of example by the following composition in% by weight: SiO 2 30 to 85 B 2 O 3 3 to 20 Al 2 O 3 0 to 15 Na 2 O 3 to 15 K 2 O 3 to 15 ZnO 0 to 12 TiO 2 0.5 to 10 CaO 0 to 0.1

Ausführungsbeispiel 2 Embodiment 2

Die Zusammensetzung des scheibenförmigen diskreten Elements ist weiterhin beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%: SiO2 58 bis 65 B2O3 6 bis 10,5 Al2O3 14 bis 25 MgO 0 bis 3 CaO 0 bis 9 BaO 0 bis 8, bevorzugt 3–8 ZnO 0 bis 2, wobei gilt, dass die Summe des Gehalts von MgO, CaO und BaO gilt, dass sie im Bereich von 8 bis 18 Gew.-/ liegt. The composition of the disc-shaped discrete element is further exemplified by the following composition in% by weight: SiO 2 58 to 65 B 2 O 3 6 to 10.5 Al 2 O 3 14 to 25 MgO 0 to 3 CaO 0 to 9 BaO 0 to 8, preferably 3-8 ZnO 0 to 2, with the sum of the content of MgO, CaO and BaO being in the range of 8 to 18 wt.

Ausführungsbeispiel 3 Embodiment 3

Die Zusammensetzung des scheibenförmigen diskreten Elements ist weiterhin beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%: SiO2 55 bis 75 Na2O 0 bis 15 K2O 0 bis 14, bevorzugt 2 bis 14 Al2O3 0 bis 15 MgO 0 bis 4 CaO 3 bis 12 BaO 0 bis 15 ZnO 0 bis 5 TiO2 0 bis 2 The composition of the disc-shaped discrete element is further exemplified by the following composition in% by weight: SiO 2 55 to 75 Na 2 O 0 to 15 K 2 O 0 to 14, preferably 2 to 14 Al 2 O 3 0 to 15 MgO 0 to 4 CaO 3 to 12 BaO 0 to 15 ZnO 0 to 5 TiO 2 0 to 2

Ausführungsbeispiel 4 Embodiment 4

Die Zusammensetzung des scheibenförmigen diskreten Elements ist weiterhin beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%: SiO2 50–66 B2O3 0 bis 5,5 Al2O3 13 bis 35 MgO 0 bis 7 CaO 5 bis 14 SrO 0 bis 8 BaO 6 bis 18 P2O5 0 bis 2 ZrO2 0 bis 3 TiO2 0 bis 5 CeO2 0 bis 5 MoO3 0 bis 5 Fe2O3 0 bis 5 WO3 0 bis 5 Bi2O3 0 bis 5 The composition of the disc-shaped discrete element is further exemplified by the following composition in% by weight: SiO 2 50-66 B 2 O 3 0 to 5.5 Al 2 O 3 13 to 35 MgO 0 to 7 CaO 5 to 14 SrO 0 to 8 BaO 6 to 18 P 2 O 5 0 to 2 ZrO 2 0 to 3 TiO 2 0 to 5 CeO 2 0 to 5 MoO 3 0 to 5 Fe 2 O 3 0 to 5 WO 3 0 to 5 Bi 2 O 3 0 to 5

Ausführungsbeispiel 5 Embodiment 5

Die Zusammensetzung des scheibenförmigen diskreten Elements ist weiterhin beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%: SiO2 50–66 B2O3 0 bis kleiner oder gleich 0,5 Al2O3 14 bis 35 MgO 0 bis 7 CaO 5 bis 14 SrO 0 bis 8 BaO 6 bis 18 P2O5 0 bis 2 ZrO2 0 bis 3 The composition of the disc-shaped discrete element is further exemplified by the following composition in% by weight: SiO 2 50-66 B 2 O 3 0 to less than or equal to 0.5 Al 2 O 3 14 to 35 MgO 0 to 7 CaO 5 to 14 SrO 0 to 8 BaO 6 to 18 P 2 O 5 0 to 2 ZrO 2 0 to 3

Ausführungsbeispiel 6 Embodiment 6

Ein mögliches scheibenförmiges diskretes Element ist weiterhin beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 61 B2O3 10 Al2O3 18 MgO 2,8 CaO 4,8 BaO 3,3 A possible disc-shaped discrete element is further exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 61 B 2 O 3 10 Al 2 O 3 18 MgO 2.8 CaO 4.8 BaO 3.3

Ausführungsbeispiel 7 Embodiment 7

Ein weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 64,0 B2O3 8,3 Al2O3 4,0 Na2O 6,5 K2O 7,0 ZnO 5,5 TiO2 4,0 Sb2O3 0,6 Cl 0,1 Another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 64.0 B 2 O 3 8.3 Al 2 O 3 4.0 Na 2 O 6.5 K 2 O 7.0 ZnO 5.5 TiO 2 4.0 Sb 2 O 3 0.6 Cl - 0.1

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 7,2·10–6/K Tg 557°C Dichte 2,5 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 7.2 · 10 -6 / K T g 557 ° C density 2.5 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 8 Embodiment 8

Ein weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 69 +/– 5 Na2O 8 +/– 2 K2O 8 +/– 2 CaO 7 +/– 2 BaO 2 +/– 2 ZnO 4 +/– 2 TiO2 1 +/– 1 Another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 69 +/- 5 Na 2 O 8 +/- 2 K 2 O 8 +/- 2 CaO 7 +/- 2 BaO 2 +/- 2 ZnO 4 +/- 2 TiO 2 1 +/- 1

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 9,4·10–6/K Tg 533°C Dichte 2,55 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 9.4 · 10 -6 / K T g 533 ° C density 2.55 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 9 Embodiment 9

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 80 +/– 5 B2O3 13 +/– 5 Al2O3 2,5 +/– 2 Na2O 3,5 +/– 2 K2O 1 +/– 1 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 80 +/- 5 B 2 O 3 13 +/- 5 Al 2 O 3 2.5 +/- 2 Na 2 O 3.5 +/- 2 K 2 O 1 +/- 1

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 3,25·10–6/K Tg 525°C Dichte 2,2 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 3.25 x 10 -6 / K T g 525 ° C density 2.2 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 10 Embodiment 10

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 62,3 Al2O3 16,7 Na2O 11,8 K2O 3,8 MgO 3,7 ZrO2 0,1 CeO2 0,1 TiO2 0,8 As2O3 0,7 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 62.3 Al 2 O 3 16.7 Na 2 O 11.8 K 2 O 3.8 MgO 3.7 ZrO 2 0.1 CeO 2 0.1 TiO 2 0.8 As 2 O 3 0.7

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 8,6·10–6/K Tg 607°C Dichte 2,4 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 8.6 · 10 -6 / K T g 607 ° C density 2.4 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 11 Embodiment 11

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 62,2 Al2O3 18,1 B2O3 0,2 P2O5 0,1 Li2O 5,2 Na2O 9,7 K2O 0,1 CaO 0,6 SrO 0,1 ZnO 0,1 ZrO2 3,6 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 62.2 Al 2 O 3 18.1 B 2 O 3 0.2 P 2 O 5 0.1 Li 2 O 5.2 Na 2 O 9.7 K 2 O 0.1 CaO 0.6 SrO 0.1 ZnO 0.1 ZrO 2 3.6

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 8,5·10–6/K Tg 505°C Dichte 2,5 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 8.5 · 10 -6 / K T g 505 ° C density 2.5 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 12 Embodiment 12

Ein weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 52 Al2O3 17 Na2O 12 K2O 4 MgO 4 CaO 6 ZnO 3,5 ZrO2 1,5 Another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 52 Al 2 O 3 17 Na 2 O 12 K 2 O 4 MgO 4 CaO 6 ZnO 3.5 ZrO 2 1.5

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 9,7·10–6/K Tg 556°C Dichte 2,6 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 9.7 · 10 -6 / K T g 556 ° C density 2.6 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 13 Embodiment 13

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 62 Al2O3 17 Na2O 13 K2O 3,5 MgO 3,5 CaO 0,3 SnO2 0,1 TiO2 0,6 A further disc-shaped discrete element is given by way of example by the following composition in% by weight: SiO 2 62 Al 2 O 3 17 Na 2 O 13 K 2 O 3.5 MgO 3.5 CaO 0.3 SnO2 0.1 TiO 2 0.6

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 8,3·10–6/KTg 623°C Dichte 2,4 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 8.3 x 10 -6 / KT g 623 ° C density 2.4 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 14 Embodiment 14

Ein weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 61,1 Al2O3 19,6 B2O3 4,5 Na2O 12,1 K2O 0,9 MgO 1,2 CaO 0,1 SnO2 0,2 CeO2 0,3 Another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 61.1 Al 2 O 3 19.6 B 2 O 3 4.5 Na 2 O 12.1 K 2 O 0.9 MgO 1.2 CaO 0.1 SnO2 0.2 CeO 2 0.3

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 8,9·10–6/K Tg 600°C Dichte 2,4 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 8.9 x 10 -6 / K T g 600 ° C density 2.4 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 15 Embodiment 15

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 50 bis 65 Al2O3 15 bis 20 B2O3 0 bis 6 Li2O 0 bis 6 Na2O 8 bis 15 K2O 0 bis 5 MgO 0 bis 5 CaO 0 bis 7, bevorzugt 0 bis 1 ZnO 0 bis 4, bevorzugt 0 bis 1 ZrO2 0 bis 4 TiO2 0 bis 1, bevorzugt im Wesentlichen TiO2-frei Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 50 to 65 Al 2 O 3 15 to 20 B 2 O 3 0 to 6 Li 2 O 0 to 6 Na 2 O 8 to 15 K 2 O 0 to 5 MgO 0 to 5 CaO 0 to 7, preferably 0 to 1 ZnO 0 to 4, preferably 0 to 1 ZrO 2 0 to 4 TiO 2 0 to 1, preferably substantially TiO 2 -free

Weiterhin können im Glas enthalten sein zu 0 bis 1 Gew.-%: P2O5, SrO, BaO; sowie Läutermittel zu 0 bis 1 Gew.-%: SnO2, CeO2 oder As2O3 oder andere Läutermittel. Further, in the glass may be contained at 0 to 1 wt .-%: P 2 O 5 , SrO, BaO; and refining agents to 0 to 1 wt .-%: SnO 2 , CeO 2 or As 2 O 3 or other refining agents.

Ausführungsbeispiel 16 Embodiment 16

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 58 bis 65 B2O3 6 bis 10,5 Al2O3 14 bis 25 MgO 0 bis 5 CaO 0 bis 9 BaO 0 bis 8 SrO 0 bis 8 ZnO 0 bis 2 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 58 to 65 B 2 O 3 6 to 10.5 Al 2 O 3 14 to 25 MgO 0 to 5 CaO 0 to 9 BaO 0 to 8 SrO 0 to 8 ZnO 0 to 2

Ausführungsbeispiel 17 Embodiment 17

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 59,7 Al2O3 17,1 B2O3 7,8 MgO 3,4 CaO 4,2 SrO 7,7 BaO 0,1 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 59.7 Al 2 O 3 17.1 B 2 O 3 7.8 MgO 3.4 CaO 4.2 SrO 7.7 BaO 0.1

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 3,8·10–6/K Tg 719°C Dichte 2,51 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 3.8 · 10 -6 / K T g 719 ° C density 2.51 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 18 Embodiment 18

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 59,6 Al2O3 15,1 B2O3 9,7 CaO 5,4 SrO 6,0 BaO 2,3 ZnO 0,5 Sb2O3 0,4 As2O3 0,7 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 59.6 Al 2 O 3 15.1 B 2 O 3 9.7 CaO 5.4 SrO 6.0 BaO 2.3 ZnO 0.5 Sb 2 O 3 0.4 As 2 O 3 0.7

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 3,8·10–6/K Dichte 2,5 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 3.8 · 10 -6 / K density 2.5 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 19 Embodiment 19

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 58,8 Al2O3 14,6 B2O3 10,3 MgO 1,2 CaO 4,7 SrO 3,8 BaO 5,7 Sb2O3 0,2 As2O3 0,7 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 58.8 Al 2 O 3 14.6 B 2 O 3 10.3 MgO 1.2 CaO 4.7 SrO 3.8 BaO 5.7 Sb 2 O 3 0.2 As 2 O 3 0.7

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 3,73·10–6/K Tg 705°C Dichte 2,49 g/cm3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 3.73 x 10 -6 / K T g 705 ° C density 2.49 g / cm 3

Ausführungsbeispiel 20 Embodiment 20

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 62,5 B2O3 10,3 Al2O3 17,5 MgO 1,4 CaO 7,6 SrO 0,7 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 62.5 B 2 O 3 10.3 Al 2 O 3 17.5 MgO 1.4 CaO 7.6 SrO 0.7

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 3,2 ppm/K Dichte: 2,38 g/ccm With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 3.2 ppm / K Density: 2.38 g / cc

Ausführungsbeispiel 21 Embodiment 21

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 55 bis 75 Na2O 0 bis 15 K2O 0 bis 14 Al2O3 0 bis 15 MgO 0 bis 4 CaO 3 bis 12 BaO 0 bis 15 ZnO 0 bis 5 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 55 to 75 Na 2 O 0 to 15 K 2 O 0 to 14 Al 2 O 3 0 to 15 MgO 0 to 4 CaO 3 to 12 BaO 0 to 15 ZnO 0 to 5

Ausführungsbeispiel 22 Embodiment 22

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 74,3 Na2O 13,2 K2O 0,3 Al2O3 1,3 MgO 0,2 CaO 10,7 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 74.3 Na 2 O 13.2 K 2 O 0.3 Al 2 O 3 1.3 MgO 0.2 CaO 10.7

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 9,0 ppm/K Tg: 573°C With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 9.0 ppm / K Tg: 573 ° C

Ausführungsbeispiel 23 Embodiment 23

Ein nochmals weiteres scheibenförmiges diskretes Element ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: SiO2 72,8 Na2O 13,9 K2O 0,1 Al2O3 0,2 MgO 4,0 CaO 9,0 Yet another disc-shaped discrete element is exemplified by the following composition in weight percent: SiO 2 72.8 Na 2 O 13.9 K 2 O 0.1 Al 2 O 3 0.2 MgO 4.0 CaO 9.0

Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des scheibenförmigen diskreten Elements erhalten: α(20-300) 9,5 ppm/K Tg: 564°C Ausführungsbeispiel 24 SiO2 60,7 Al2O3 16,9 Na2O 12,2 K2O 4,1 MgO 3,9 ZrO2 1,5 SnO2 0,4 CeO2 0,3 With this composition, the following properties of the disc-shaped discrete element are obtained: α (20-300) 9.5 ppm / K Tg: 564 ° C Embodiment 24 SiO 2 60.7 Al 2 O 3 16.9 Na 2 O 12.2 K 2 O 4.1 MgO 3.9 ZrO 2 1.5 SnO2 0.4 CeO 2 0.3

In allen oben genannten Ausführungsbeispielen können, sofern nicht bereits aufgeführt, wahlweise Läutermittel zu 0 bis 1 Gew.-%, so zum Beispiel SnO2, CeO2, As2O3, Cl, F, Sulfate enthalten sein. In all of the abovementioned exemplary embodiments, if not already mentioned, refining agents may optionally contain from 0 to 1% by weight, for example SnO 2 , CeO 2 , As 2 O 3 , Cl - , F - , sulfates.

Ausführungsbeispiel 25 Embodiment 25

Um ein beschichtetes scheibenförmiges diskretes Element zu erhalten, wird ein Substratmaterial wie in einem der Ausführungsbeispiele 1–8 genannt in eine Sputteranlage eingeschleust und auf einen Druck von < 10^–5 mbar abgepumpt. Das Substrat wird auf eine Temperatur von mindestens 200°C aufgeheizt. Das Prozessgas, typischerweise Argon, wird eingelassen so dass sich ein Prozessdruck von < 10^–2 mbar einstellt. Die Sputteranlage ist mit Si-haltigen Targets ausgestattet, so dass sich unter Verwendung des Reaktivgases Stickstoff ein Si3N4-haltiges Materialsystem abscheiden lässt. Eine gute Barriere lässt sich über das Sputterverfahren erzeugen, wenn die Leistungsdichte über 10W/cm2 liegt. Mit den genannten Parametern kann beispielsweise eine Schicht von 300nm Dicke abgeschieden werden. Die Dicke der Barriereschichten kann generell zwischen 10 nm und 1 µm liegen. Bevorzugte Dicken der Barriereschicht liegen zwischen 80 und 200 nm und eine besonders bevorzugte Barriereschichtdicke liegt bei etwa 100 nm. Anschließend wird das Element ausgeschleust. In order to obtain a coated disc-shaped discrete element, a substrate material as mentioned in one of the embodiments 1-8 is introduced into a sputtering system and pumped to a pressure of <10 ^ -5 mbar. The substrate is heated to a temperature of at least 200 ° C. The process gas, typically argon, is admitted so that a process pressure of <10 ^ -2 mbar is established. The sputtering system is equipped with Si-containing targets, so that can be deposited using the reactive gas nitrogen, a Si 3 N 4 -containing material system. A good barrier can be created by the sputtering method when the power density is over 10W / cm 2 . With the mentioned parameters, for example, a layer of 300 nm thickness can be deposited. The thickness of the barrier layers may generally be between 10 nm and 1 μm. Preferred thicknesses of the barrier layer are between 80 and 200 nm and a particularly preferred barrier layer thickness is about 100 nm. Subsequently, the element is discharged.

Beschreibung der Zeichnungen Description of the drawings

1 zeigt als schematische Darstellung ein elektrisches Speichersystem, welches über mindestens ein scheibenförmiges diskretes Element verfügt. 1 shows a schematic representation of an electrical storage system which has at least one disc-shaped discrete element.

2 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes scheibenförmiges diskretes Element. 2 shows a schematic representation of an inventive disk-shaped discrete element.

In 1 ist dabei schematisch ein elektrisches Speichersystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es umfasst ein scheibenförmiges diskretes Element 2, welches als Substrat verwendet wird. Weiterhin kann auf dem Substrat 2 eine Schicht aufgebracht sein, welche als Diffusionsbarriere gegenüber Metallen, bevorzugt gegenüber Alkali- und/oder Erdalkalimetallen oder Ionen dieser Metalle, ausgebildet ist. Sofern eine Beschichtung 21 aufgebracht ist, umfasst, diese ein Oxid, Nitrid und/oder Carbid und beinhaltet weiterhin mindestens eines der Elemente Si, Al, Cr, Ta, Zr, Hf und/oder Ti. Auf das Substrat 2 bzw. die Barriereschicht 21 ist weiterhin eine Abfolge unterschiedlicher Schichten aufgebracht. Beispielhaft und ohne Beschränkung auf das vorliegende Beispiel sind dabei auf das scheibenförmige diskrete Element 2 zunächst die beiden Ableiterschichten 3 für die Kathode und 4 für die Anode aufgebracht. Solche Ableiterschichten sind in der Regel wenige Mikrometer dick und bestehen aus einem Metall, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder Titan. Auflagernd auf die Ableiterschicht 3 befindet sich die Kathodenschicht 5. Sofern es sich bei dem elektrischen Speichersystem 1 um eine Lithium-basierte Dünnfilmbatterie handelt, ist die Kathode aus einer Lithium-Übergangsmetallverbindung, bevorzugt einem -oxid, gebildet, beispielsweise aus LiCoO2, aus LiMnO2 oder auch aus LiFePO4. Weiterhin ist auf dem Substrat und zumindest teilweise überlappend mit der Kathodenschicht 5 ist der Elektrolyt 6 aufgebracht, wobei es sich bei diesem Elektrolyten im Falle des Vorliegens einer Lithium-basierten Dünnfilmbatterie meist um LiPON handelt, eine Verbindung als Lithium mit Sauerstoff, Phosphor und Stickstoff. Weiterhin umfasst das elektrisches Speichersystem 1 eine Anode 7, wobei es sich beispielsweise um Lithium-Titan-Oxid handeln kann oder auch um metallisches Lithium. Die Anodenschicht 7 überlappt zumindest teilweise mit der mit der Elektrolytschicht 6 sowie der Ableiterschicht 4. Weiterhin umfasst die Batterie 1 eine Verkapselungsschicht 8. In 1 is schematically an electrical storage system 1 shown in accordance with the present invention. It comprises a disc-shaped discrete element 2 , which is used as a substrate. Furthermore, on the substrate 2 a layer may be applied, which is formed as a diffusion barrier to metals, preferably to alkali and / or alkaline earth metals or ions of these metals. Unless a coating 21 is applied, this includes an oxide, nitride and / or carbide and further includes at least one of the elements Si, Al, Cr, Ta, Zr, Hf and / or Ti. On the substrate 2 or the barrier layer 21 Furthermore, a sequence of different layers is applied. By way of example and without limitation to the present example, the discrete element is disc-shaped 2 first the two arrester layers 3 for the cathode and 4 applied to the anode. Such arrester layers are usually a few micrometers thick and consist of a metal, for example of copper, aluminum or titanium. Superimposed on the arrester layer 3 is the cathode layer 5 , As far as the electrical storage system 1 is a lithium-based thin film battery, the cathode is formed of a lithium transition metal compound, preferably an oxide formed, for example, LiCoO 2 , LiMnO 2 or LiFePO. 4 Furthermore, on the substrate and at least partially overlapping with the cathode layer 5 is the electrolyte 6 applied, wherein this electrolyte in the case of the presence of a lithium-based thin-film battery is usually LiPON, a compound as lithium with oxygen, phosphorus and nitrogen. Furthermore, the electrical storage system comprises 1 an anode 7 , Which may be, for example, lithium titanium oxide or to metallic lithium. The anode layer 7 overlaps at least partially with that with the electrolyte layer 6 as well as the arrester layer 4 , Furthermore, the battery includes 1 an encapsulation layer 8th ,

Als Verkapselung bzw. Versiegelung des elektrischen Speichersystems 1 wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden, welches den Angriff von Fluiden bzw. sonstigen korrosiven Materialien auf das elektrische Speichersystem 1 verhindert oder stark vermindert. As encapsulation or sealing of the electrical storage system 1 is understood in the context of the present invention, a material which the attack of fluids or other corrosive materials on the electrical storage system 1 prevented or greatly reduced.

2 zeigt die schematische Abbildung eines scheibenförmigen diskreten Elements der vorliegenden Erfindung, hier ausgebildet als scheibenförmiger Formkörper 10. Als scheibenförmig oder Scheibe wird ein Formkörper im Rahmen der vorliegenden Erfindung dann bezeichnet, wenn seine Ausdehnung in einer Raumrichtung höchstens halb so groß ist wie in den beiden anderen Raumrichtungen. Als Band wird ein Formkörper in der vorliegenden Erfindung dann bezeichnet, wenn zwischen seiner Länge, seiner Breite und seiner Dicke der folgende Zusammenhang besteht: Seine Länge ist mindestens zehnmal größer als seine Breite und diese ist wiederum mindestens doppelt so groß wie seine Dicke. Weiterhin und ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist hier beispielhaft auf dem scheibenförmigen diskreten Element 10 eine Schicht aufgebracht, welche als Diffusionsbarriere gegenüber Metallen, bevorzugt gegenüber Alkali- und/oder Erdalkalimetallen oder Ionen dieser Metalle, ausgebildet ist. Die beispielhafte Beschichtung 101 umfasst ein Oxid, Nitrid und/oder Carbid und beinhaltet weiterhin mindestens eines der Elemente Si, Al, Cr, Ta, Zr, Hf und/oder Ti. 2 shows the schematic illustration of a disk-shaped discrete element of the present invention, here formed as a disk-shaped molding 10 , In the context of the present invention, a shaped body is referred to as a disk-shaped or disk when its extent in a spatial direction is at most half as large as in the other two spatial directions. A tape in the present invention is referred to as tape when the following relationship exists between its length, its width and its thickness: its length is at least ten times greater than its width and this in turn is at least twice as large as its thickness. Further, and without limitation of generality, here is exemplified on the disk-shaped discrete element 10 a layer is applied, which is designed as a diffusion barrier to metals, preferably against alkali and / or alkaline earth metals or ions of these metals. The exemplary coating 101 comprises an oxide, nitride and / or carbide and further includes at least one of Si, Al, Cr, Ta, Zr, Hf and / or Ti.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
elektrisches Speichersystem  electrical storage system
22
scheibenförmiges diskretes Element in der Verwendung als Substrat disc-shaped discrete element in use as a substrate
2121
als Diffusionsbarriere ausgebildete Schicht auf dem Substrat layer formed as a diffusion barrier on the substrate
33
Ableiterschicht für die Kathode  Conductor layer for the cathode
44
Ableiterschicht für die Anode  Ableitschicht for the anode
55
Kathode  cathode
66
Elektrolyt  electrolyte
77
Anode  anode
88th
Verkapselungsschicht  encapsulation
1010
scheibenförmiges diskretes Element als scheibenförmiger Formkörper disk-shaped discrete element as disk-shaped molding
101101
als Diffusionsbarriere ausgebildete Schicht auf dem scheibenförmigen diskreten Element layer formed as a diffusion barrier on the disc-shaped discrete element

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Claims (46)

Elektrisches Speichersystem mit einer Dicke kleiner 2mm, beinhaltend mindestens ein scheibenförmiges diskretes Element, dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine Dickenvariation von nicht größer als 25 µm, bevorzugt von nicht größer als 15 µm, besonders bevorzugt von nicht größer als 10 µm sowie ganz besonders bevorzugt von nicht größer als 5 µm aufweist, bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich von > 100 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 100 mm·100 mm, bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 200 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 200 mm·200 mm und besonders bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 400 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 400 mm·400 mm. Electrical storage system with a thickness of less than 2 mm, comprising at least one disc-shaped discrete element, characterized in that the element has a thickness variation of not greater than 25 microns, preferably not greater than 15 microns, more preferably not greater than 10 microns, and most preferably of not greater than 5 microns, based on the wafer or substrate sizes in the range of> 100 mm diameter, in particular at a lateral dimension of 100 mm x 100 mm, preferably based on the wafer or substrate sizes in the range> 200 mm Diameter, in particular with a lateral dimension of 200 mm × 200 mm and particularly preferably with reference to the wafer or substrate sizes in the range> 400 mm diameter, in particular with a lateral dimension of 400 mm × 400 mm. Elektrisches Speichersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element eine water vapour transmission rate (WVTR) von < 10–3 g/(m2·d), bevorzugt von < 10–5 g/(m2·d) und besonders bevorzugt von < 10–6 g/(m2·d) aufweist. Electrical storage system according to the preceding claim, characterized in that the at least one disk-shaped discrete element has a water vapor transmission rate (WVTR) of <10 -3 g / (m 2 · d), preferably of <10 -5 g / (m 2 · D) and more preferably of <10 -6 g / (m 2 · d). Elektrisches Speichersystem einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element eine Dicke kleiner als 2 mm, bevorzugt kleiner 1 mm, besonders bevorzugt kleiner 500 µm, ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich 200 µm sowie am meisten bevorzugt maximal 100 µm aufweist. Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one disk-shaped discrete element has a thickness of less than 2 mm, preferably less than 1 mm, more preferably less than 500 μm, most preferably less than or equal to 200 μm and most preferably not more than 100 μm having. Elektrisches Speichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element eine maximale Belastungstemperatur θMax von mindestens 300°C, bevorzugt von mindestens 400°C, besonders bevorzugt von mindestens 500°C aufweist. Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one disk-shaped discrete element has a maximum load temperature θ Max of at least 300 ° C, preferably of at least 400 ° C, more preferably of at least 500 ° C. Elektrisches Speichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α im Bereich von 2,0·10–6/K bis 10·10–6/K, bevorzugt von 2,5 10–6/K bis 9,5 10–6/K und besonders bevorzugt von 3,0·10–6/K bis 9,5·10–6/K aufweist. Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one disc-shaped discrete element has a linear coefficient of thermal expansion α in the range of 2.0 · 10 -6 / K to 10 · 10 -6 / K, preferably 2.5 10 -6 / K to 9.5 10 -6 / K, and more preferably from 3.0 x 10 -6 / K to 9.5 x 10 -6 / K. Elektrisches Speichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Produkt aus maximaler Belastungstemperatur θMax und linearem thermischem Ausdehnungskoeffizienten α des mindestens einen scheibenförmigen diskreten Elements folgender Zusammenhang gilt: 1000·10–6 ≤ θMax·α ≤ 4600·10–6 Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the following relationship applies to the product of maximum load temperature θ Max and linear thermal expansion coefficient α of the at least one disc-shaped discrete element: 1000 × 10 -6 ≦ θ Max × α ≦ 4600 × 10 -6 Elektrisches Speichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Oberfläche des mindestens einen scheibenförmigen diskreten Elements derartig ausgebildet ist, dass sie gegenüber mit dieser Oberfläche in Kontakt tretenden Materialien inert und / oder undurchlässig ist. Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one surface of the at least one disc-shaped discrete element is designed such that it is inert and / or impermeable to opposite with this surface material in contact. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Oberfläche als Barriere ausgebildet ist. Electrical storage system according to claim 7, characterized in that the at least one surface is formed as a barrier. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere als Barriere gegenüber der Diffusion von Metallen ausgebildet ist. Electrical storage system according to claim 8, characterized in that the barrier is designed as a barrier to the diffusion of metals. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht als Barriere gegenüber der Diffusion von Alkali- und / oder Erdalkalimetallen ausgebildet ist. Electrical storage system according to claim 9, characterized in that the barrier layer is formed as a barrier to the diffusion of alkali and / or alkaline earth metals. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht durch Dotierung bzw. Überdotierung mit mindestens einem Alkali- und / oder Erdalkalimetall ausgebildet ist. Electrical storage system according to claim 10, characterized in that the barrier layer is formed by doping or overdoping with at least one alkali and / or alkaline earth metal. Elektrisches Speichersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht durch eine vertikale Zusammensetzungsvariation der mindestens einen Oberfläche dergestalt erzielt wird, dass keine direkten Diffusionswege in den Bulk vorliegen. Electrical storage system according to one of claims 7 to 11, characterized in that the barrier layer is achieved by a vertical composition variation of the at least one surface such that there are no direct diffusion paths in the bulk. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen Zusammensetzungsvariation der mindestens einen Oberfläche Gettermaterialien für Alkali- und / oder Erdalkalimetalle enthalten sind. Electrical storage system according to claim 12, characterized in that in the vertical composition variation of the at least one surface getter materials for alkali and / or alkaline earth metals are included. Elektrisches Speichersystem nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Zusammensetzungsvariation der mindestens einen Oberfläche durch eine Abfolge von mindestens zwei Schichten ausgebildet ist, wobei einander benachbarte Schichten eine jeweils unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen. Electrical storage system according to one of claims 12 and 13, characterized in that the vertical composition variation of the at least one surface is formed by a sequence of at least two layers, wherein adjacent layers each have a different composition. Elektrisches Speichersystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Zusammensetzungsvariation der mindestens einen Oberfläche durch eine Beschichtung erhalten wird. Electrical storage system according to one of claims 12 to 14, characterized in that the vertical composition variation of the at least one surface is obtained by a coating. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch ein Plasma-unterstütztes Verfahren, bevorzugt durch ein PICVD-Verfahren, erhalten wird. Electrical storage system according to claim 15, characterized in that the coating is obtained by a plasma-assisted process, preferably by a PICVD process. Elektrisches Speichersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierewirkung der mindestens einen Oberfläche gegen Lithium ausgebildet ist. Electrical storage system according to one of claims 7 to 16, characterized in that the barrier effect of the at least one surface is formed against lithium. Elektrisches Speichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element aus mindestens einem Oxid oder aus einer Mischung oder Verbindung von mehreren Oxiden aufgebaut ist. Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one disk-shaped discrete element is composed of at least one oxide or of a mixture or compound of a plurality of oxides. Elektrisches Speichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element als ein Oxid SiO2 enthält. Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one disc-shaped discrete element contains SiO 2 as an oxide. Elektrisches Speichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element als Glas vorliegt. Electrical storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one disk-shaped discrete element is present as a glass. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine scheibenförmige diskrete Element durch einen Schmelzprozess mit sich anschließendem Formprozess scheibenförmig ausgebildet wird. Electrical storage system according to claim 20, characterized in that the at least one disc-shaped discrete element is formed disc-shaped by a melting process with subsequent molding process. Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim anschließenden Formprozess um ein Ziehverfahren handelt. Electrical storage system according to claim 21, characterized in that it is a drawing process in the subsequent molding process. Scheibenförmiges diskretes Element für die Anwendung in einem elektrischem Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine Dickenvariation von nicht größer als 25 µm, bevorzugt von nicht größer als 15 µm, besonders bevorzugt von nicht größer als 10 µm sowie ganz besonders bevorzugt von nicht größer als 5 µm aufweist, bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich von > 100 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 100 mm·100 mm, bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 200 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 200 mm·200 mm und besonders bevorzugt bezogen auf die Wafer- bzw. Substratgrößen im Bereich > 400 mm Durchmesser, insbesondere bei einer lateralen Abmessung von 400 mm·400 mm. Disc-shaped discrete element for use in an electrical storage system, characterized in that the element has a thickness variation of not greater than 25 microns, preferably not greater than 15 microns, more preferably not greater than 10 microns, and most preferably not greater than 5 μm, based on the wafer or substrate sizes in the range of> 100 mm diameter, in particular with a lateral dimension of 100 mm × 100 mm, preferably based on the wafer or substrate sizes in the range> 200 mm diameter, in particular at a lateral dimension of 200 mm × 200 mm and particularly preferably based on the wafer or substrate sizes in the range> 400 mm diameter, in particular with a lateral dimension of 400 mm × 400 mm. Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 23 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine Dicke kleiner als 2 mm, bevorzugt kleiner 1 mm, besonders bevorzugt kleiner 500 µm, ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich 200 µm sowie am meisten bevorzugt maximal 100 µm aufweist. Disc-shaped discrete element according to claim 23 for use in an electrical storage system, characterized in that the element has a thickness of less than 2 mm, preferably less than 1 mm, more preferably less than 500 μm, most preferably less than or equal to 200 μm, and most preferably has a maximum of 100 microns. Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 oder 24 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, gekennzeichnet durch eine water vapour transmission rate (WVTR) von < 10–3 g/(m2·d), bevorzugt von < 10–5 g/(m2·d) und besonders bevorzugt von < 10–6 g/(m2·d). Disc-shaped discrete element according to one of the preceding claims 23 or 24 for use in an electrical storage system, characterized by a water vapor transmission rate (WVTR) of <10 -3 g / (m 2 · d), preferably <10 -5 g / (m 2 · d) and more preferably <10 -6 g / (m 2 · d). Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 25 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, gekennzeichnet durch eine maximale Belastungstemperatur θMax von mindestens 300°C, bevorzugt von mindestens 400°C, besonders bevorzugt von mindestens 500°C. Disc-shaped discrete element according to one of the preceding claims 23 to 25 for use in an electrical storage system, characterized by a maximum load temperature θ Max of at least 300 ° C, preferably of at least 400 ° C, particularly preferably of at least 500 ° C. Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 26 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, gekennzeichnet durch einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α im Bereich von 2·10–6/K bis 10·10–6/K, bevorzugt von 2,5 10–6/K bis 9,5 10–6/K und besonders bevorzugt von 3,0·10–6/K bis 9,5·10–6/K. Disc-shaped discrete element according to one of the preceding claims 23 to 26 for use in an electrical storage system, characterized by a linear thermal expansion coefficient α in the range of 2 · 10 -6 / K to 10 · 10 -6 / K, preferably 2.5 10 -6 / K to 9.5 10 -6 / K, and more preferably from 3.0 x 10 -6 / K to 9.5 x 10 -6 / K. Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 27 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, gekennzeichnet durch ein Produkt aus maximaler Belastungstemperatur θMax und linearem thermischem Ausdehnungskoeffizienten α, für das folgender Zusammenhang gilt: 1000·10–6 ≤ θMax·α ≤ 4600·10–6 Disc-shaped discrete element according to one of the preceding claims 23 to 27 for use in an electrical storage system, characterized by a product of maximum load temperature θ Max and linear thermal expansion coefficient α, for which the following relationship applies: 1000 × 10 -6 ≦ θ Max × α ≦ 4600 × 10 -6 Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 28 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Oberfläche des Elements diese derart ausgebildet ist, dass sie gegenüber mit dieser Oberfläche in Kontakt tretenden Materialien inert und / oder undurchlässig ist. Disc-shaped discrete element according to one of the preceding claims 23 to 28 for use in an electrical storage system, characterized in that on at least one surface of the element it is formed such that it is inert and / or impermeable to materials in contact with this surface , Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 29 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Oberfläche als Barriere ausgebildet ist. Disc-shaped discrete element according to claim 29 for use in an electrical storage system, characterized in that the at least one surface is formed as a barrier. Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 30 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht als Barriere gegenüber der Diffusion von Metallen ausgebildet ist. Disc-shaped discrete element according to claim 30 for use in an electrical storage system, characterized in that the barrier layer is formed as a barrier to the diffusion of metals. Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 31 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht als Barriere gegenüber der Diffusion von Alkali- und / oder Erdalkalimetallen ausgebildet ist. Disc-shaped discrete element according to claim 31 for use in an electrical storage system, characterized in that the barrier layer is formed as a barrier to the diffusion of alkali and / or alkaline earth metals. Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 32 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht durch Dotierung bzw. Überdotierung mit mindestens einem Alkali- und / oder Erdalkalimetall ausgebildet ist. Disc-shaped discrete element according to claim 32 for use in an electrical storage system, characterized in that the barrier layer is formed by doping or overdoping with at least one alkali and / or alkaline earth metal. Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der Ansprüche 29 bis 33 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht durch eine vertikale Strukturierung der mindestens einen Oberfläche dergestalt erzielt wird, dass keine direkten Diffusionswege in den Bulk vorliegen. Disc-shaped discrete element according to one of claims 29 to 33 for use in an electrical storage system, characterized in that the barrier layer is achieved by vertical structuring of the at least one surface in such a way that there are no direct diffusion paths into the bulk. Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 34 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen Struktur Gettermaterialien für Alkali- und / oder Erdalkalimetalle enthalten sind. Disc-shaped discrete element according to claim 34 for use in an electrical storage system, characterized in that getter materials for alkali and / or alkaline earth metals are contained in the vertical structure. Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der Ansprüche 34 und 35 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Zusammensetzungsvariation der mindestens einen Oberfläche durch eine Abfolge von mindestens zwei Schichten ausgebildet ist, wobei einander benachbarte Schichten eine jeweils unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen. Disc-shaped discrete element according to one of claims 34 and 35 for use in an electrical storage system, characterized in that the vertical composition variation of the at least one surface is formed by a sequence of at least two layers, wherein adjacent layers each have a different composition. Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Zusammensetzungsvariation der mindestens einen Oberfläche durch eine Beschichtung erhalten wird. Disc-shaped discrete element according to one of claims 34 to 36, characterized in that the vertical composition variation of the at least one surface is obtained by a coating. Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 37 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch ein Plasma-unterstütztes Verfahren, bevorzugt durch ein PICVD-Verfahren, erhalten wird. Disc-shaped discrete element according to claim 37 for use in an electrical storage system, characterized in that the coating is obtained by a plasma-assisted method, preferably by a PICVD method. Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23 bis 38 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens einem Oxid oder aus einer Mischung oder Verbindung von mehreren Oxiden aufgebaut ist. Disc-shaped discrete element according to one of the preceding claims 23 to 38 for use in an electrical storage system, characterized in that it is composed of at least one oxide or of a mixture or compound of a plurality of oxides. Scheibenförmiges diskretes Element nach Anspruch 39 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Oxid SiO2 ist. Disc-shaped discrete element according to claim 39 for use in an electrical storage system, characterized in that the at least one oxide is SiO 2 . Scheibenförmiges diskretes Element nach einem der vorgehenden Ansprüche 23 bis 40 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Element als Glas vorliegt. Disc-shaped discrete element according to one of the preceding claims 23 to 40 for use in an electrical storage system, characterized in that the element is present as a glass. Herstellung eines scheibenförmigen diskreten Elements nach einem der Ansprüche 23 bis 41 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, gekennzeichnet durch einen Schmelzprozess mit anschließender Heißformgebung.  Preparation of a disk-shaped discrete element according to one of claims 23 to 41 for use in an electrical storage system, characterized by a melting process followed by hot forming. Herstellung eines scheibenförmigen diskreten Elements nach Anspruch 42 für die Anwendung in einem elektrischen Speichersystem, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Heißformgebungsverfahren um einen Ziehprozess handelt. Preparation of a disc-shaped discrete element according to claim 42 for use in an electrical storage system, characterized in that the hot forming process is a drawing process. Verwendung eines scheibenförmigen diskreten Elements nach einem der Ansprüche 23 bis 41 in einem elektrischen Speichersystem als Substrat.  Use of a disc-shaped discrete element according to any one of claims 23 to 41 in an electrical storage system as a substrate. Verwendung eines scheibenförmigen diskreten Elements nach einem der Ansprüche 23 bis 41 in einem elektrischen Speichersystem als Superstrat.  Use of a disc-shaped discrete element according to any one of claims 23 to 41 in a superstrate electrical storage system. Verwendung eines scheibenförmigen diskreten Elements nach einem der Ansprüche 23 bis 41 in einem elektrischen Speichersystem als Abdeckung.  Use of a disc-shaped discrete element according to any one of claims 23 to 41 in an electrical storage system as a cover.
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