[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN101849303B - 印刷电极沿至少两个维度的特性控制 - Google Patents

印刷电极沿至少两个维度的特性控制 Download PDF

Info

Publication number
CN101849303B
CN101849303B CN2008801070466A CN200880107046A CN101849303B CN 101849303 B CN101849303 B CN 101849303B CN 2008801070466 A CN2008801070466 A CN 2008801070466A CN 200880107046 A CN200880107046 A CN 200880107046A CN 101849303 B CN101849303 B CN 101849303B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
coating composition
electrode
positions
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008801070466A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101849303A (zh
Inventor
C·S·尼艾森
J·霍斯塞科-斯科特
J·诺顿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medtronic Inc
Original Assignee
Medtronic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medtronic Inc filed Critical Medtronic Inc
Publication of CN101849303A publication Critical patent/CN101849303A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101849303B publication Critical patent/CN101849303B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46—Metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G13/00—Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/06—Mounting in containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0419—Methods of deposition of the material involving spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/025—Electrodes composed of, or comprising, active material with shapes other than plane or cylindrical
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

在一个方面，描述一种包含在衬底上印刷一层电极的方法。印刷该层可包括从喷嘴排出第一涂层组合物和第二涂层组合物。第一涂层组合物可包括至少第一涂层材料而第二涂层组合物可包括至少第二涂层材料。第一涂层组合物和第二涂层组合物被引入到衬底上。

Description

印刷电极沿至少两个维度的特性控制
技术领域
本公开涉及通过将涂层印刷在衬底上而形成一层电极的技术。
背景
电极的应用场合非常广，包括例如电池、电容器、传感器和诸如神经刺激元、可植入心律转变器/去颤器(ICD)等电气激励系统。电极接触电路的非金属部分，例如电池或电解质电容器中的电解质或神经刺激或ICD中的体组织。在一些实施例中，电极可包括复杂的几何形状，包括例如非平整表面、凸脊、折痕等。
概述
总地来说，本公开涉及在衬底上印刷一层电极的技术并控制电极层的多个位置中的每个位置处的层的至少一个特性。在一些实施例中，层的至少一个特征可包括导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性。至少一个特征可通过控制在层的多个位置的每个位置处第一涂层材料和第二涂层材料的相对量而受到控制。在一些实施例中，第一和第二涂层材料要么基本同时要么循序地从单个喷嘴排出。在其它实施例中，第一涂层材料从第一喷嘴排出，而第二涂层材料从第二喷嘴排出。
在一个方面，本公开涉及包括在衬底上印刷一层电极的方法。印刷所述层包括从喷嘴排出第一涂层组合物和第二涂层组合物。第一涂层组合物可包括至少第一涂层材料而第二涂层组合物可包括至少第二涂层材料。第一涂层组合物和第二涂层组合物沉积在衬底上。印刷所述层进一步包括通过控制层中多个位置中的每个位置处的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量来控制层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个。
在一些实施例中，该方法可包括在衬底上印刷一层电极，并且印刷所述层可包括从喷嘴排出第一涂层组合物并从喷嘴排出第二涂层组合物。第一涂层组合物可包括至少第一涂层材料而第二涂层组合物可包括至少第二涂层材料。第一涂层组合物和第二涂层组合物沉积在衬底上。印刷所述层可进一步包括通过控制层中的多个位置中的每个位置处的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量来控制层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个。
在其它实施例中，该方法可包括在衬底上印刷一层电极，并且印刷电极包括从第一喷嘴排出第一涂层组合物并从第二喷嘴排出第二涂层组合物。第一涂层组合物可包括至少第一涂层材料而第二涂层组合物可包括至少第二涂层材料。第一涂层组合物和第二涂层组合物被沉积在衬底上。印刷层进一步包括通过控制层中的多个位置中的每个位置处的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量来控制层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个。
在一些实施例中，多个位置沿至少两个维度排列在层中，并可在层中排列成三维的。
在一些实施例中，该方法包括控制层中的多个位置中的每个位置处第一涂层材料和第二涂层材料的相对量以使第一涂层材料和第二涂层材料的相对量在层的至少一部分中基本上连续地变化。
在另一方面，本公开涉及一种包含印刷在衬底上的一个层的电极。该层包括第一涂层材料和第二涂层材料。
层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个在层中的多个位置是不同的。层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个受层中的多个位置中的每个位置处的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量的控制。
在一些实施例中，多个位置在层中沿至少两个维度排列，并且可在层中排列成三维的。
在一些实施例中，第一涂层材料和第二涂层材料的相对量在层的至少一部分中基本上连续地变化。
在另一方面，本公开涉及一种方法包括在衬底上引入第一材料和第二材料以形成一层电极。该方法进一步包括通过控制层中的多个位置中的每个位置处的第一材料和第二材料的相对量来控制层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个。第一材料可包括SVO而第二材料可包括CH3F、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一个。
在又一方面，本公开涉及计算机可读介质，该介质包括使处理器在衬底上引入第一材料和第二材料以形成一层电极的指令。所述指令也使处理器通过控制层中的多个位置中的每个位置处的第一材料和第二材料的相对量来控制层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个。第一材料可包括SVO而第二材料可包括CH3F、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一个。
在另一方面，本公开涉及一种方法，包括在衬底上引入第一材料和第二材料以对可植入医疗设备中的电池形成一层电极。该方法还包括通过控制层中的多个位置中的每个位置处的第一材料和第二材料的相对量来控制层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一个。第一材料可包括SVO而第二材料可包括CH3F、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一个。
本发明的一个或多个实施例的详情在下面的附图和说明书中展开。本发明的其它特征、目的和优点可从说明书和附图以及权利要求书中清楚地得出。
附图简述
图1是示出印刷一层电极的示例性系统的理念示意图。
图1A是图1所示示例性电极的横截面侧视图。
图2是用于印刷一层电极的另一示例系统的理念示意图。
图3是示出用于印刷一层电极的另一示例系统的理念示意图。
图4是示例电极的理念图。
图5是另一示例电极的横截面图。
图6是示例电极阵列的理念图。
图7是示例电极阵列的理念图。
图8是示例分段电极的理念图。
图9是示出印刷电极的示例技术的流程图。
图10是示出印刷电极的另一示例技术的流程图。
详细说明
总地来说，本公开涉及在衬底上印刷一层电极的技术控制该层中的多个位置中的每个位置处的层的至少一个特征。在一些实施例中，层的至少一个特征可包括导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性。所述至少一个特征可通过控制印刷在层中的多个位置中的每个位置的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量受到控制。在一些实施例中，第一和第二涂层材料要么基本同时要么循序地从单个喷嘴排出。在其它实施例中，第一涂层材料从第一喷嘴排出，而第二涂层材料从第二喷嘴排出。
第一涂层材料和第二涂层材料可夹带在流体载体或流体溶剂中并根据按需滴液或连续类型流体喷射进行印刷。在按需滴液流体喷射中，离散的流体液滴响应来自控制器的命令而通过喷嘴排出。液滴可以热学、机械或声学手段形成，如下文中更为详细地说明那样。在连续型流体喷射中，可以多个例如雾气的微滴形式出现的基本连续的流体流从喷嘴射出并通过使喷嘴相对于衬底定位而来到衬底的某个位置。
根据本公开的一个实施例，喷嘴可执行热喷墨印刷。在热喷墨印刷中，在喷嘴孔口附近的小电阻器加热小体积流体并使其汽化以使流体气泡快速地从孔口排出。流体气泡包括涂层材料并通过控制喷嘴和衬底的相对位置引向衬底上的某个位置。
也可采用其它形式的印刷，例如包括来自喷嘴的压电流体排出，其中电信号脉冲通过孔口附近的压电材料并使材料伸缩以使一定体积的流体从孔口排出。在流体不应当被加热或汽化的情况下，压电流体排出是优选的。例如，如果使用含涂层材料的聚合油墨或流体，则相比压电喷嘴，热喷墨印刷过程中的喷嘴性能预期受损，由于流体可能聚合在喷嘴的孔口周围。通过比较，“冷流体”压电印刷过程往往更容易和连续地排出聚合流体。
声音激活的印刷也可用于本文所述技术的实践中。在这种形式的印刷中，声能源可作用地耦合于孔口附近的容腔，该容腔包含小体积的流体。当将声能施加于该流体体积时，流体的一个或多个微滴从孔口附近排出。
有关印刷电极层的其它细节可在Hossick-Schott等人S/N 10/903,685共同转让的美国专利申请、Hossick-Schott等人S/N 10/816,795共同转让的美国专利申请以及Hossick-Schott等人S/N 10/817,324共同转让的美国专利申请中找到，这些文献的全部内容全篇援引包含于此。
图1是在示出衬底114上印刷一层电极116的示例系统100的理念示意图。系统100包括第一喷嘴102和第二喷嘴104。第一喷嘴102流体耦合于第一储液器106，该储液器106包含通过第一喷嘴102排出的第一涂层组合物110。同样，第二喷嘴104流体耦合于第二储液器108，该储液器108包含通过第二喷嘴104排出的第二涂层组合物112。第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的每一个可包括夹带在流体载体或溶解在溶剂中的至少一种涂层材料，如在下文中更详细地说明那样。第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的涂层材料可以是相同或不同的。
尽管图1中的系统100表示为包含两个喷嘴102和104，然而在其它实施例中，系统100可包括三个或更多个喷嘴。此外，尽管图1所示实施例包括第一和第二涂层组合物110、112，然而在其它实施例中，可利用至少三种涂层组合物。例如，系统可包括四个喷嘴，而每个喷嘴可流体耦合于储液器。在一些实施例中，两个或更多个喷嘴可流体耦合于单个储液器，而在其它实施例中，每个喷嘴流体耦合于各自的储液器。在一些实施例中，每个储液器可包含不同的涂层组合物，而在其它实施例中，一个或多个储液器可包含同一涂层组合物。
在一些实施例中，第一储液器106和第二储液器108可保持在设备的环境压力下，其中储液器106、108可根据需要位于或保持在等于、大于或小于设备环境压力的压力下以管理来自各喷嘴102、104的微滴喷射。在其它实施例中，储液器106、108可简单地利用自重供料流体工作原理以分别将第一涂层组合物110和第二涂层组合物112提供给第一喷嘴102和第二喷嘴104。在又一实施例中，第一泵可流体连接在第一储液器106和第一喷嘴102之间，而第二泵可流体连接在第二储液器108和第二喷嘴104之间。
储液器106、108中的至少一个可选择地包括用于搅拌和/或控制各涂层材料110或112的温度或组合物的结构，例如叶轮、低频或超声辐射器、制冷液的流体通道等。在一些实施例中，可采用一个或多个传感器来监测储液器106、108和/或涂层组合物110、112中的至少一个的温度或含量并藉由信号指示涂层组合物110、112是否保持在要求的工作状态或参数下。如果不是，则信号可自动触发适当的动作以使第一或第二涂层组合物110或112返回到要求的工作状态或参数。
第一喷嘴102和第二喷嘴104分别排出第一涂层组合物110和第二涂层组合物112，并在层122中的衬底114上沉积组合物110、112，如图1A所示。在一些实施例中，衬底114可形成医疗设备的一部分，例如电容器壳体的内表面、一次性电池(一次性使用)或可再次使用的电池(可再充电)壳体的一部分、导体、载流器或临时或牺牲衬底。衬底114可包括金属，例如铝、钽、铌、钛、锆、铜等。在其它实施例中，衬底114可包括玻璃或陶瓷形式的玻璃碳或金属氧化物。在又一实施例中，衬底114可包括每种涂层组合物110、112的至少一种涂层材料与之粘合的另一种材料，例如聚丙烯、聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、经填充或未填充的氢化腈丁二烯橡胶(HNBR)、或在电极116使用的环境中稳定的其它聚合物。
第一涂层组合物110可包括至少第一涂层材料而第二涂层组合物112可包括至少第二涂层材料，其各自提供或改变电极116的特性。为清楚起见，第一涂层组合物110中的至少第一涂层材料和第二涂层组合物112中的至少第二涂层材料在下文中各自称为“第一涂层材料”和“第二涂层材料”。然而，要理解这并不将第一涂层组合物110限定为包含一种涂层材料并将第二涂层组合物112限定为包含一种不同的涂层组合物。相反，第一和第二涂层组合物110、112各自包括一个、两个或更多个涂层材料，并且第一和第二涂层组合物110、112中的涂层材料可以是相同或不同的。例如，第一涂层组合物110可包括第一和第二涂层材料，而第二涂层组合物112包括第一涂层材料和第三和第四涂层材料。涂层组合物110、112中的涂层材料的其它组合也是可以的。
在一些实施例中，第一和第二储液器106、108可包含第一和第二材料，而不是第一和第二涂层组合物110、112。第一和第二材料可以类似于在针对第一和第二涂层组合物110、112在本文中描述的任意方法中通过第一和第二喷嘴102、104引入到衬底114上。
由第一和第二涂层组合物110、112的第一和第二涂层材料提供或改变的电极116的特征可通过控制沉积在多个位置的涂层材料的相对量在层122的多个位置受到控制。例如，在一些实施例中，层122的组合物可沿图1A所示正交的x、y和z轴(维度)中的至少两个受到控制。在其它实施例中，层122的组合物可沿全部三个正交轴(维度)受到控制。第一涂层组合物110的第一涂层材料以及第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量可受到控制以在层122的至少一部分中基本连续地变化，或受到控制以在层122中不连续地变化，如本文中所述那样。第一涂层组合物110的第一涂层材料以及第二涂层组合物112的第二涂层材料可提供或改变层122的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一种，如本文中进一步详细描述的那样。
为了在层122中的一个或多个位置控制第一涂层组合物110的第一涂层材料以及第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量，可控制第一喷嘴102和第二喷嘴104分别沉积第一和第二涂层组合物110、112中至少一者的位置。在一些实施例中，印刷位置可通过分别调节第一喷嘴102和衬底114、第二喷嘴104和衬底114的相对位置来控制。在一些实施例中，第一喷嘴102和第二喷嘴104可沿一个或多个维度移动。例如，第一和第二喷嘴102、104可附连于沿一个、两个或三个维度移动的工作台。在其它实施例中，衬底114耦合于可沿一个或多个维度移动的可移动台。例如，衬底114可设置在可沿x、y和/或z轴旋转和/或移动的传输带、推车、桌面等，它们要么手动要么自动地控制以移动经过和/或围绕经过第一和第二喷嘴102、104。
在一些实施例中，两衬底114以及第一和第二喷嘴102、104可相对彼此移动。在例如这些实施例中，衬底114可沿一个或两个维度移动，第一和第二喷嘴102、104可沿互补的一个或两个维度移动以沿所有三个正交维度提供衬底114以及喷嘴102、104的相对移动。代替地，衬底114和喷嘴102、104可全部沿一个或多个维度移动，这些维度可以是相同的或不同的。衬底114和喷嘴102、104的相对位置的控制可自动或手动地执行，例如通过计算机数字控制(CNC)或其它控制软件、固件或硬件。
第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的印刷位置也可利用涂层组合物110、112趋向或离开孔口118、120附近的磁场的静电吸引或排斥来受到控制。例如，在按需滴液发射印刷过程中，可对第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的微滴静电充电。通过相应磁场将第一和第二涂层组合物110、112的微滴排出，可改变微滴的轨迹。当每个微滴的静电电荷以及微滴排出自喷嘴102、104的速度已知时，微滴碰撞衬底所在的位置可通过改变磁场的大小和/或方向而受到控制。磁场可比衬底114或喷嘴102、104的移动更快地变化，并因此可提供对第一和第二涂层组合物110、112印刷在衬底114的位置更快的控制。印刷第一和第二涂层组合物110、112的位置的磁场控制可单独使用或与衬底114和喷嘴102、104的相对位置控制结合地使用。
除了控制第一和第二涂层组合物110、112印刷在衬底114上的位置，还可控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的相对喷涂速度和印刷持续时间以在层122中的多个位置各自提供第一和第二涂层组合物110、112的第一和第二涂层材料的相对量的控制。在连续型流体发射印刷过程中，可通过控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一者的流量来控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的相对印刷速度。可通过例如控制第一和第二储液器106、108的压力、通过控制在第一储液器106和第一喷嘴102之间流体耦合的阀的位置或在第二储液器108和第二喷嘴104之间流体耦合的阀的位置、或通过控制在第一储液器106和第一喷嘴102之间或第二储液器108和第二喷嘴104之间流体连接的泵来控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的流量。在一些实施例中，可控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112两者的流量以控制相对流量，而在其它实施例中，可控制第一涂层组合物110或第二涂层组合物112其中一者的流量。在一些实施例中，可维持第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的基本恒定的组合印刷速度，以使第一涂层组合物110流量的任何变化伴随有第二涂层组合物112流量的相等和相反的变化。在其它实施例中，第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的组合印刷速度可以非恒定的。
在按需滴液发射印刷过程中，可通过控制第一和第二涂层组合物110、112中至少一者的微滴成形速度来控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的相对印刷速度。例如，在压电流体发射印刷过程中，可通过施加于压电晶体的电压频率来控制微滴成形速度。与上面结合连续型流体发射印刷的阐述相类似，在一些实施例中，第一和第二涂层组合物110、112的微滴成形速度受到控制，而在其它实施例中，第一和第二涂层组合物110、112中的一个的微滴成形速度受到控制而另一涂层组合物110或112的微滴成形速度基本保持恒定。在一些实施例中，第一和第二涂层组合物110、112的微滴形成的组合速度可基本保持恒定，以使第一涂层组合物110的微滴成形速度变化伴随有第二涂层组合物112的微滴成形速度的基本相等和相反的变化。在其它实施例中，第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的微滴成形组合速度是非恒定的。
在一些实施例中，第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量控制可包括在衬底114的一个或多个位置不印刷第一和第二组合物110、112中的至少一者。
在一些实施例中，涂层组合物110和112中的第一和第二涂层材料的相对量的控制并因此层122特性的控制可通过控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一者的组合物来达成。例如，如上面简单描述的那样，第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的每一个可包括流体载体或流体溶剂，其以悬浮方式夹带或溶解第一和第二涂层材料。因此，通过改变第一涂层组合物110中的第一涂层材料的浓度，可在保持第一涂层组合物110印刷速度的同时改变第一涂层材料的有效印刷速度。同样，通过改变第二涂层组合物112的第二涂层材料的浓度，可在保持第二涂层组合物112的印刷速度的同时改变第二涂层材料的有效印刷速度。第一涂层组合物110的第一涂层材料和/或第二涂层组合物112的第二涂层材料的组成控制可单独利用或与第一涂层组合物110、第二涂层组合物112的相对印刷速度的控制组合使用。
结合控制第一和第二材料的相对印刷速度，将第一和第二材料印刷在多个位置中的每个位置的时间得到控制。例如，以恒定流量印刷第一组合物110并在某一位置以较短时间印刷第一该组合物110将导致沉积的第一材料的量小于较长时间地印刷第一组合物110的量。
如图1所示，第一喷嘴102和第二喷嘴104分别以扇形喷雾124、126排出第一涂层组合物110和第二涂层组合物112。扇形喷雾124、126可分别由多个涂层组合物110、112的微滴构成。多个微滴可通过连续型或按需滴落喷墨印刷过程形成。扇形喷雾124、126为在衬底114的平面内图示为基本一维的(即沿一直线延伸)。在其它实施例中，扇形喷雾124、126可包括圆锥形，这在衬底114平面内形成一个圆。另外，尽管扇形喷雾124和126示出为基本沿衬底114的整个宽度延伸，然而喷雾124、126在其它实施例中可小于衬底114整个宽度地延伸。第一扇形喷雾124的形状和/或宽度也可不同于第二扇形喷雾126的形状和/或宽度。在一些实施例中，扇形喷雾124、126中的至少一个的形状和/或宽度也可在印刷过程中调整。例如，第一扇形喷雾124的宽度可最初相对较大以快速地涂敷衬底114的第一部分，并随后减小以印刷衬底114第二部分上较为精细的特征，该第二部分可与衬底114的第一部分相同或不同。
尽管图1示出第一扇形喷雾124和第二扇形喷雾126在基本同一位置被引至衬底114，然而在其它实施例中，第一和第二扇形喷雾124、126可被引至衬底114上不同的位置。另外，在其它实施例中，第一扇形喷雾124和第二扇形喷雾126可在涂层组合物110、112沉积在衬底114前混合。例如，第一和第二扇形喷雾124、126可在第一和第二喷嘴102、104和衬底114之间的位置混合。
在一些实施例中，第一涂层组合物110的第一涂层材料可包括氧化银钒(Ag2V4O11；SVO)而第二涂层组合物112的第二涂层材料可包括氟化碳(CFx)。本文中使用的氟化碳指具有1-4个取代氟原子的甲烷，即氟代甲烷(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)、三氟甲烷(CHF3)或四氟甲烷(CF4)。
在其它实施例中，第一和第二涂层材料中的至少一者可包括碳材料。碳材料可包括任意形式的碳，包括例如石墨、多形体碳元素以及相对纯净形式的碳黑(也称为炭黑、烟墨、槽炭黑、炉黑、乙炔黑、热裂炭黑等)，例如单独使用在德克萨斯、Woodlands、Chevron Philips的商号Shawinigan Black
Figure GPA00001055555200111
下销售的乙炔黑，也可单独使用碳纳米管材料或与上述一种或多种形式的碳黑结合使用。这种纳米管材料可包括单壁纳米管(SWNT)或多壁纳米管(MWNT)。碳——不管是纯碳形式、纳米管形式还是其它形式——可注入或夹带在流体载体或溶液中。溶液可包括在退火过程中去除的任何材料，例如易挥发性有机溶剂和某些聚合材料。
本公开不局限于上面讨论的涂层材料。相反，实际上任何种类的材料，只要能处理成悬浮液或溶液并适于用作电极的涂层材料，均可在本公开的范围内使用，只要其例如粘性、表面张力、凝固性、含量等流体特征与第一和/或第二喷嘴102、104的微滴或雾气喷射特性匹配。适于以溶液或悬浮液的形式印刷在衬底114上的其它涂层材料包括元素周期表中的族VII和族VIII的一种或多种中的任何金属氧化物或这类氧化物的化学前体(例如氯化物或氮化物)。例如，金属氧化物可包括二氧化钌(RuO2)以及氧化物前体RuCl3、二氧化铱(IrO2)、二氧化锰(MnO2)以及氧化物前体氮化锰(Mn(NO3)2)、五氧化钒(V2O5)、二氧化钛(TiO2)、二氧化铼(ReO2)、二氧化锇(OsO2)、二氧化钼(MoO2)、二氧化铑(RhO2)、二氧化钒(VO2)以及二氧化钨(WO2)。金属氧化物可包括由一种或多种这类型氧化物和/或可包括元素周期表中族VII和族VIII中至少一个族中的金属构成的其它金属氧化物。
其它合用的第一和/或第二涂层材料可包括电极材料，例如LiCoO2、LiM2O4(其中M是过渡金属)、LiMxCo1-XO2(其中M是过渡金属且x是大于零且小于1的正数)、LiPeO4、Li(MnNiCo)1/3O2等，它们可用于正电极。第一和/或第二涂层材料也可包括电极材料，例如具有Sn、Sb、Si、Sn30C30Co40、Li4Ti5O12的碳(石墨、硬碳、中间相碳)合金或可用于负电极的其它过渡金属、过渡金属氧化物。其它合用的电极材料记载于No.2006/0095094、2006/0093923、2006/0093917、2006/0093913和2006/0093872美国专利申请公布中，这些文献的全部内容全篇地援引包含于此。
第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的第一和第二涂层材料各自可悬浮在流体载体中，例如悬浮在配置成保持表面张力、粘性或密度的要求组合的溶剂或悬浮液载体中，如化学和工业镀层领域内公知的那样。在一些实例中，溶剂或悬浮液载体可包括易挥发性溶剂或聚合物熔体。在一些实施例中，流体载体可包括乙二醇、蒸馏的水、酒精等。
尽管图1所示的实施例已描述为在衬底114上包括一个层122，然而在其它实施例中，系统100可在衬底114上印刷多个层。在一些实施例中，每个层可为电极提供不同的特征，例如具有高电荷密度的内层、具有高导电性的中间层以及具有高功率容量的外层。在其它实施例中，电极116可包括充当耐久性镀层的外层，这增加了电极116的机械耐久性。多个层也可包括例如具有更大热传递特性的层。
图2是用于将电极116层122印刷在衬底114上的另一示例系统200的理念示意图。系统200包括第一喷嘴102和第二喷嘴104。与上面结合图1描述的系统100相似，图2的系统200在其它实施例中可包括三个或更多个喷嘴。在图2所示实施例中，第一喷嘴102流体耦合于含有第一涂层组合物110的第一储液器106。同样，第二喷嘴104流体耦合于含有第二涂层组合物112的第二储液器108。
在图2所示实施例中，第一涂层组合物110和第二涂层组合物112各自以相对浓缩的第一流束224和相对浓缩的第二流束226从第一喷嘴102和第二喷嘴104排出。相比图1所示第一扇形喷雾124和第二扇形喷雾126，第一流束224和第二流束226允许第一涂层组合物110和第二涂层组合物112沉积的位置的更精确控制。例如，第一流束224和第二流束226可分别包括通过按需滴液流体发射印刷过程或连续流体发射印刷过程形成的第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的连续单微滴流。第一流束224和第二流束226可实现第一涂层组合物110和/或第二涂层组合物112印刷在衬底114上的位置的更精细控制。结果，相比图1的系统100，系统200可分别提供第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量的更精确位置控制，并最终提供的层122特征的更精确位置控制。
尽管图2示出第一流束224和第二流束226汇聚在层122中的单个位置，然而在其它实施例中，第一流束224和第二流束226可引至不同位置并且也可不汇聚在一个地点。如前面结合图1所描述的，第一流束224和第二流束226也可在第一涂层组合物110和第二涂层组合物112沉积在衬底114前混合。
与图1所示实施例相似，可通过分别调整第一喷嘴102和衬底114以及第二喷嘴104和衬底114的相对位置而控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112在衬底114上或层122中印刷的位置。在第一涂层组合物110和第二涂层组合物112作为静电充电微滴印刷在衬底114上的实施例中，印刷位置也可受喷嘴118、120附近的可控磁场控制。静电位置控制可单独利用或与控制第一喷嘴102和衬底以及第二喷嘴104和衬底114的相对位置结合地使用。
另外与图1所示实施例相似，可通过控制组合物第一和第二涂层组合物110、112中的相对印刷速度、组合物或中的至少一者或两者而在层122中的多个位置控制第一涂层组合物110的第一涂层材料以及第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量。
图3示出可用于在衬底114上印刷电极116层122的另一系统300的理念示意图。图3的系统300包括一个喷嘴302，其流体耦合于第一储液器106和第二储液器108。第一储液器106包含第一涂层组合物110，而第二储液器108包含第二涂层组合物112。喷嘴302从孔口120排出包括第一涂层组合物110和第二涂层组合物112两者的流324。
由于第一涂层组合物110和第二涂层组合物112在从孔口120排出前在喷嘴302中混合，因此相比涂层组合物110、112在两股独立扇形喷雾124、126或两独立流224、226的系统100或系统200，第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的混合得以提高。第一涂层组合物110和第二涂层组合物112的改进的混合可提高例如层122区域的同质性，这些区域包含第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料的基本类似的相对量。
可通过控制将第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一种对喷嘴302的供给，或通过控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一个的组合物来实现系统300中层122的第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量控制，并因此实现系统300中层122的特征的控制。在一些实施例中，可控制将第一涂层组合物110和第二涂层组合物112两者提供给喷嘴302，而在其它实施例中，第一涂层组合物110的提供是基本恒定的，而第二涂层组合物112的提供受到控制。在又一其它实施例中，使从孔口120排出的涂层组合物110、112的总量接近恒定的同时控制第一涂层组合物110与第二涂层组合物112之比。在一些实施例中，在涂敷过程中的某些时候第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一者不被提供给喷嘴302，以使仅包含第一涂层组合物110的第一涂层材料或仅包含第二涂层组合物112的第二涂层材料的一部分层122形成在衬底114上。
如上所述，可控制衬底114和喷嘴302的相对位置以控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112沉积的位置。另外，静电充电的涂层组合物110、112可与靠近孔口120的磁场结合使用以控制第一和第二涂层组合物110、112中的至少一个沉积在的位置。在一些实施例中，结合采用静电充电的第一和第二涂层组合物110、112以及靠近孔口120的磁场来控制衬底114和喷嘴302的相对位置。
本文描述的涂层系统可用来通过在层122的多个位置控制第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量来控制层122中多个位置处的层122的至少一个特征。如上面简单描述地，可控制的层122的特征包括例如电气特征、导热性、机械特征、化学特征和生物特征。尽管下列特征是个别描述的，然而应当理解可通过合理地控制在层122中的多个位置处的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量来控制层122中这些特征的一个或多个的结合。
分别通过第一和第二涂层组合物110、112的第一和第二涂层材料改变的电极116的电气特征包括例如导电性、功率容量和能量密度。例如图4所示，可控制第一和第二涂层材料的相对量以使较高导电性组合物在较低导电性组合物404中形成栅402。这在层422形成用于电容器电极或电池电极的电极416层的实施例中是理想的，从而提供电流聚集和至电池接线端的路由或从电容器至外部导体的电气连接。在较低导电性组合物404中包含更高导电性的栅402的电极416可消除传统集电器的需要，并由此减小电极416的厚度。
在其它实施例中，可控制电极416的导电性以引导电流围绕或背离电极416的一部分，这些部分位于温度敏感器件附近，例如可植入医疗设备中的电路附近，从而使电极中电流流动所产生的热量导致的任何温度增加更远离温度敏感器件。此外，在一些实施例中，层122的导电性可在其它几何结构中受到控制，可以是非周期的或以另一方式改变。另外，在一些实施例中，层422的导电性并非如图4所示那样间断变化，而是在层422中基本连续地变化。在层422的导电性基本连续变化的实施例中，导电性仍然受到控制以在较低导电性组合物404中提供更高导电性路径，从而如上所述将电流引至电气通路或接线端或引导电流离开热敏感器件。
如图5所示，可通过在多个位置中的每个位置控制层522的组合物来控制电极516的功率容量和能量密度。总地来说，电极516的功率容量由在其表面的电极516的组合物确定，而电极516的能量密度由其平均组合物所确定。因此，通过用包括更大量具有高功率容量组分的组合物在电极516表面形成层522，并用具有高能量密度的更大量组分遍及层522的其余部分，就可形成具有相对高功率容量和相对高能量密度的混合电极516。例如，当第一涂层组合物110的第一涂层材料包括氧化银钒(SVO)且第二涂层组合物112的第二涂层材料包括氟化碳(CFx)时，层522与衬底514相邻的内层部分522a可包括较高浓度的CFx，而层522的外层部分522b可包括较高浓度的SVO。包括较高浓度CFx的内层部分522a提供比仅由SVO形成的层522更高的能量密度，而包括较高SVO浓度的外层部分522b提供比仅由CFx形成的层522更高的功率容量。尽管图5示出包含内层部分522a和外层部分522b的层522，在一些实施例中，层522可不包括个别的内层部分522a和个别的外层部分522b，而是在至少一部分层722中沿基本垂直于衬底514平面的方向包括基本连续变化的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量。
图5还示出印刷在不平整衬底514上的层522。印刷层522允许层522形成有基本受控的厚度，即使在不平整衬底514上也是如此。在一些实施例中，例如图5所示实施例，可控制层522的厚度以使其在不平整衬底514上基本均一。在其它实施例中，可控制层522的厚度以在要么平整要么不平整的衬底522上形成非均一的厚度轮廓。
通过第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料改变的电极116机械特征可包括例如硬度或耐久性。电极116的硬度可通过控制层122的厚度受到控制，包括不在衬底114某个位置印刷第一和第二涂层组合物110、112的至少一个，或通过在层中的多个位置控制第一涂层材料和第二涂层材料的相对量而受到控制。例如，单纯控制层122的厚度可改变电极116的硬度。层122的较薄部分将导致比具有较厚层122的一部分电极116更具柔性的电极116部分。
在一些实施例中，第一涂层材料可比第二涂层材料更具柔性。例如，CFx可以比SVO更具柔性并且更不易碎。因此，如图6所示，相比具有较高量SVO的层622的第二部分622b，用相对较大量的CFx印刷电极616的层622的第一部分622a。这将导致电极616优先地变形或弯曲在第一部分622a，这对经历进一步处理以导致例如脊形、螺旋形等非平整形状的电极616而言是有利的。在一些实施例中，包含较高CFx相对量或另一相对柔性的第一涂层材料的第一部分622a可仅包括CFx，而在其它实施例中，第一部分622a可包括CFx和SVO，但是比第二部分622b具有更高的CFx相对量。可沿至少两个维度来控制层622的柔性(例如在电极616的平面内)。
也可通过控制层122多个位置中的每个位置的第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料的相对量来控制层122的耐久性。例如，第一涂层材料可包括具有相对高机械耐久性的涂层。可控制第一涂层材料的相对量以使其在层122外表面附近相对较大，以实质上在层122中提供保护涂层并同时在最小化其余层122的任何效果。在一个实施例中，第一和第二涂层材料中的至少一个可包括碳并可印刷在含钛的衬底114上。衬底114和层122随后被加热并使碳和钛反应以形成高耐用性的碳化钛。
通过第一涂层组合物110的第一涂层材料和第二涂层组合物112的第二涂层材料改变的电极116的化学特征可包括化学活性等。例如，可控制第一和第二涂层材料的相对量以提供对某些化学种类的响应，例如为葡萄糖传感器电极提供葡萄糖、为PH传感器电极提供氢离子等的响应。在一些实施例中，如图7所示，可将多个电极716a、716b、716c、716d(统称为“电极716”)以电极阵列718印刷在衬底714上。在一些实施例中，电极716中的第一个可包含第一和第二涂层材料的相对量，该相对量导致与电极716中的第二个电极不同的化学活性。在一些实施例中，每个电极716包括第一和第二涂层材料的不同相对量，以使每个电极716具有不同的化学活性。
在一些实施例中，电极阵列718中的每个电极716可通过电绝缘区720电绝缘于其它电极716。电绝缘区720也可印刷在衬底714上，并可以是从第三喷嘴印刷的第三涂层组合物的第三涂层材料。在其它实施例中，每个电极716可印刷在基本不导电的衬底714上，且电极阵列可不包含印刷的电绝缘区720。
在其它实施例中，电极可以是分段的电极816，其包括多个电极部分816a、816b、816c。电极部分816a、816b、816c可电连接于同一传感器或激励发生器。在一些实施例中，每个电极部分816a、816b、816c由不同相对量的第一和第二涂层材料形成，而在其它实施例中，电极部分816a、816b、816c中的至少两个由基本相同相对量的第一和第二涂层材料形成。在一些实施例中，每个电极部分816a、816b、816c可通过电绝缘区820电绝缘于其它电极部分816a、816b、816c。电绝缘区820也可印刷在衬底814上，并可以是从第三喷嘴印刷的第三涂层组合物的第三涂层材料。在其它实施例中，每个电极部分816a、816b、816c可印刷在基本不导电的衬底814上，且电极阵列可不包括印刷的电绝缘区820。
电极116的热学特性可包括导热性。层122的导热性可通过控制层122中多个位置处的第一涂层材料和第二涂层材料的相对量而沿至少两个维度受到控制。层122的导热性可变化以提供例如更高导热性热通道，从而有效地传递来自层122和电极116的热量。在一些实施例中，可结合控制层122的导热性来控制层122的导热性以提供热敏感器件对抗例如由于层122中的电流传导产生的热量的进一步保护。在一些实施例中，层122的导热性可在层112的至少一部分中基本连续地变化，而在一些实施例中，层122的导热性可在层122的至少一部分中不连续地变化。
在又一实施例中，第一涂层组合物110和第二涂层组合物112可包括至少一种涂层材料和牺牲部分，它们一起用于在衬底114上产生多孔层122。多孔层当用于电解质电容器或含电解质的电池时可增加电解质对电极116内层的可达性。例如，牺牲部分可包括通过后继的热处理步骤去除以在热处理步骤中不消耗的材料基质中形成空洞的化学种类。在一些实施例中，牺牲部分可包括例如石蜡、二甲砜、硬脂酸、碳酸氢铵或例如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合物。可通过溶解、煅烧、燃烧、蒸发、真空蒸发等将牺牲部分从层122去除。
图9示出在衬底114上印刷电极116层122的示例方法900，这将进一步参照图1进行说明，但也可使用图2的系统200或图3的系统300实现。首先，提供在其上印刷层122的衬底114(902)。如上文中更详细说明的那样，衬底114可包括一部分电容器壳体、一部分电池壳体、导体、集电器、在印刷过程之后摧毁的牺牲衬底或塑料衬底。然后设定衬底114与第一喷嘴102和第二喷嘴104之间的相对位置(904)。可通过沿至少一个维度移动衬底114、沿至少一个维度移动第一喷嘴102和/或第二喷嘴104或沿至少一个维度移动衬底114和第一喷嘴102和/或第二喷嘴104来设定该相对位置。在一些实施例中，可独立控制第一喷嘴102和第二喷嘴104的位置，而在其它实施例中，第一和第二喷嘴102、104耦合于共同的移动台，并且无法独立控制第一和第二喷嘴102、104相对于衬底114的位置。如上所述，衬底114与第一和第二喷嘴102、104的相对位置可手动或例如使用CNC机器自动地控制。
一旦设定了衬底114与第一和第二喷嘴102的相对位置，第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一个分别从第一喷嘴102和第二喷嘴104排出，并印刷在衬底114上(906)。手动控制中的用户或CNC或其它软件、硬件或固件控制中的处理器则判断衬底114以及第一和第二喷嘴102、104的相对位置是否移动(908)。当相对位置移动时，用户或处理器设定新的相对位置(904)并排出第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一个(906)。当处理器确定相对位置不移动时，该方法结束。
图10是将电极116的层122印刷在衬底114上的另一示例方法的流程图，这将进一步参照图1进行说明，但也可使用图2的系统200或图3的系统300实现。首先，提供在其上印刷层122的衬底114(902)。如上文中更详细说明的那样，衬底114可包括一部分电容器壳体、一部分电池壳体、导体、集电器、在印刷过程之后摧毁的牺牲衬底或塑料衬底。然后设定衬底114与第一喷嘴102和第二喷嘴104之间的相对位置(904)。可通过沿至少一个维度移动衬底114、沿至少一个维度移动第一喷嘴102和/或第二喷嘴104或沿至少一个维度移动衬底114和第一喷嘴102和/或第二喷嘴104来设定该相对位置。在一些实施例中，可独立控制第一喷嘴102和第二喷嘴104的位置，而在其它实施例中，第一和第二喷嘴102、104耦合于共同的移动台，并且无法独立控制第一和第二喷嘴102、104相对于衬底114的位置。如上所述，衬底114与第一和第二喷嘴102、104的相对位置可手动或例如使用CNC机器自动地控制。
一旦设定了衬底114与第一和第二喷嘴102的相对位置，则设定第一材料和第二材料的相对印刷速度(1005)。如前面更详细说明的那样，通过控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一个的组合物、控制第一涂层组合物110和第二涂层组合物中的至少一个的流量或液滴成形速度或将两者结合来控制第一材料和第二材料的相对印刷速度。一旦设定了第一材料和第二材料的相对印刷速度，则第一涂层组合物110和第二涂层组合物112中的至少一个分别从第一喷嘴102或第二喷嘴104排出，并印刷在衬底114(906)上。同图9，然后用户或处理器判断衬底114与第一和第二喷嘴102、104的相对位置是否移动(908)。当衬底114与第一和第二喷嘴102、104的相对位置移动时，用户或处理器设定新的相对位置(904)。
当衬底114与第一和第二喷嘴102、104的相对位置不移动时，印刷过程结束，且包含层122的电极116转至后处理步骤(1009)。例如，在一些实施例中，包含层122的电极116可经历热处理步骤以去除流体载体或溶剂。在一些实施例中，包含层122的电极116可经历后处理步骤以从层122中去除牺牲部分而形成多孔层122，或经历后处理步骤以去除牺牲衬底114。后处理步骤也可包括热处理以使第一和第二涂层材料退火。
本公开描述的技术可至少部分地实现为硬件、软件、固件或其任意组合。例如，这些技术的各方面可实现在一个或多个处理器中，包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任意其它等效的集成或分立逻辑电路以及这些器件的任意组合。术语“处理器”或“处理电路”一般指任意前述逻辑电路、单独或与其它逻辑电路结合或任意其它等效电路。
这些硬件、软件或固件可实现在相同器件或分立器件中以支持本文描述的各种操作和功能。另外，任意所述单位、模块或器件可一起或单独地实现为分立但相互作用的逻辑器件。
当实现为软件时，属于本公开所述系统、设备和技术的功能可表现为例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、FLASH存储器、磁性数据存储介质、光学数据存储介质等计算机可读介质上的指令。可执行这些指令以支持或控制本公开描述的功能的一个或多个方面。
例如，存储在计算机可读介质上的指令可控制处理器以控制系统在衬底上引入第一材料和第二材料从而形成一层电极，并通过控制在层中的多个位置中的每个位置的第一材料和第二材料的相对量来控制层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者。
示例1
氧化银钒(SVO)的制备如Crespi的No.5,221,453美国专利中描述的那样，该文献全篇援引包含于此。在合成后，SVO微粒分布如表1所示。随后将SVO磨碎以产生表2中的组合物。
表1
  D10(微米)  D50(微米)  D90(微米)   D100(微米)
 未磨碎的SVO   10  65  175   ---
表2
  D10(微米)  D50(微米)  D90(微米)   D100(微米)
 磨碎的SVO   1.1   2.4   4.6  ＜9
然后用92％磨碎的SVO、6％电池级碳黑、1.33％苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂(可从日本东京的Zeon公司的专业材料分部购得)和0.67％羧基甲基纤维素(可从日本大阪的Daicel化工购得)干重构成的40％固体制备水基浆料。
然后制备包含一氟化碳的类似水基浆料，其包含用92％磨碎的一氟化碳、6％电池级碳黑、1.33％苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂(可从日本东京的专业材料分部的Zeon公司购得)和0.67％羧基甲基纤维素(可从日本大阪的Daicel化工购得)干重构成的40％固体。
这两种浆料用作具有集成的流体传递系统(IFDS)的超声喷射头的进液。IFDS包括带喷雾形成头、超声发生器、外部给液器、精确液体传递系统和空气导向器的超声换能器。该系统可从美国马萨诸塞州黑弗里耳的UltrasonicSystems公司购得。该涂层浆料存储在独立加压的储液器中，并单独送至具有能控制其传递流量的精确液体传递系统的给液器。多轴运动和定位系统用来根据衬底尺寸和要求的组合物分布的需要来控制IFDS，这涉及可变的沉积厚度和/或沿两个或三个维度变化的组合物分布。
在沉积涂层后，将电极在大约1.33千帕(kPa)至大约13.3千帕压力下置于55℃真空炉中，直到干燥为止。
示例2
氧化银钒(SVO)的制备如Crespi的No.5,221,453美国专利中描述的那样。在合成后，SVO微粒分布如表3所示。随后将SVO磨碎以产生表4中的组合物。
表3
  D10(微米)  D50(微米)  D90(微米)   D100(微米)
 未磨碎的SVO   10  65  175   ---
表4
  D10(微米)  D50(微米)  D90(微米)   D100(微米)
 磨碎的SVO   1.1  2.4  4.6   ＜9
然后用92％磨碎的SVO、6％电池级碳黑、1.33％苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂(可从日本东京的Zeon公司的专业材料分部购得)和0.67％羧基甲基纤维素(可从日本大阪的Daicel化工购得)干重构成的40％固体制备水基浆料。
然后制备包含一氟化碳的类似水基浆料，用一氟化碳取代SVO，包含92％磨碎的一氟化碳、6％电池级碳黑、1.33％苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂(可从日本东京的Zeon公司的专业材料分部购得)和0.67％羧基甲基纤维素(可从日本大阪的Daicel化工购得)干重构成的40％固体的一氟化碳。
这两种浆料用作具有集成的流体传递系统(IFDS)的两个独立超喷射头的进液。涂层浆料存储在独立加压的储液器中，并送至与能够各自独立控制其传递流量的两个精确液体传递系统关联的给液器。多轴运动和定位系统用来根据衬底尺寸和要求的组合物分布的需要来控制两个IFDS(它们安装成固定关系以当击中目标或衬底时其喷雾发生动力附着)，这涉及可变的沉积厚度和/或沿两个或三个维度变化的组合物分布。
在涂层沉积后，将电极在大约1.33千帕(kPa)至大约13.3千帕压力下置于55℃真空炉中，直到干燥为止。
示例3
氧化银钒(SVO)的制备如Crespi的No.5,221,453美国专利中描述的那样。在合成后，SVO微粒分布如表5所示。随后将SVO磨碎以产生表6中的组合物。
表3
  D10(微米)  D50(微米)  D90(微米)   D100(微米)
 未磨碎的SVO   10  65  175   ---
表4
  D10(微米)  D50(微米)  D90(微米)   D100(微米)
 磨碎的SVO   1.1  2.4  4.6   ＜9
然后用92％磨碎的SVO、6％电池级碳黑、1.33％苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂(可从日本东京的Zeon公司的专业材料分部购得)和0.67％羧基甲基纤维素(可从日本大阪的Daicel化工购得)干重构成的40％固体制备水基浆料。
然后制备含一氟化碳的类似水基浆料，其包含用92％磨碎的一氟化碳、6％电池级碳黑、1.33％苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂(可从日本东京的Zeon公司的专业材料分部购得)和0.67％羧基甲基纤维素(可从日本大阪的Daicel化工购得)干重构成的大约40％固体。
这两种浆料用作具有集成的流体传递系统(IFDS)的两个独立超声喷射头的进液。涂层浆料存储在独立加压的储液器中，并送至与能够各自独立控制其传递流量的两个精确液体传递系统关联的给液器。多轴运动和定位系统用来根据衬底尺寸和要求的组合物分布的需要来控制独立的IFDS。所要求的组合物分布涉及可变的沉积厚度和/或沿两个或三个维度变化的组合物分布。
在执行涂层沉积后，将电极在大约1.33千帕(kPa)至大约13.3千帕压力下置于55℃真空炉中，直到干燥为止。
已对本发明的各个实施例进行描述。这些和其它实施例落在下面权利要求书的范围内。

Claims (36)

1.一种通过将涂层印刷在衬底上而形成一层电极的方法，包括：
在所述衬底上印刷一层电极，其中印刷所述层包括：
从喷嘴排出第一涂层组合物和第二涂层组合物，其中所述第一涂层组合物包括至少第一涂层材料而所述第二涂层组合物包括至少第二涂层材料，并且所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物沉积在所述衬底上；以及
通过控制沉积在所述层中多个位置中的每个位置处的所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量来控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性和电化学活性中的至少一者。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个位置在所述层中沿至少两个维度排列。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个位置在所述层中沿三个维度排列。
4.如权利要求1－3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述第一涂层材料包括氧化银钒(SVO)而第二涂层材料包括氟代甲烷(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)、三氟甲烷(CHF3)或四氟甲烷(CF4)中的至少一者。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述层包括与所述衬底相邻的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，且控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者包括通过相邻于所述第一表面提供增加浓度的CH3F、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一者并相邻于所述第二表面提供增加浓度的SVO来控制功率容量和能量密度。
6.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述第一涂层材料和第二涂层材料中的至少一者包括碳。
7.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者包括在所述层的多个位置中的至少一个位置不印刷所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物中的至少一者。
8.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者包括控制所述层的刚度。
9.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，还包括对所述层进行热处理。
10.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述衬底包括不平整的衬底部分。
11.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述衬底表面包括第一表面，所述层包括第一层，所述衬底还包括第二表面，并且所述方法还包括：
通过从所述喷嘴排出所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物而在所述第二表面上印刷第二层；以及
通过控制沉积在所述第二层中的多个位置中的每个位置处的所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量来控制所述第二层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者。
12.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述电极包括第一电极，且所述方法还包括形成电极阵列，所述电极阵列通过下列步骤形成：
在所述衬底上印刷一层第二电极，其中印刷所述第二电极层包括：
从所述喷嘴排出所述第一涂层组合物；
从所述喷嘴排出所述第二涂层组合物，其中所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物在与所述第一电极不同的位置沉积在所述衬底上；以及
通过控制沉积在所述第二电极的层中的多个位置中的每个位置处的所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量来控制所述第二电极的层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二电极的层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者不同于所述第一电极的层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者。
14.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述电极包括经布图的电极。
15.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，从所述喷嘴排出所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物包括从一个喷嘴排出所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物。
16.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，从所述喷嘴排出所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物包括从第一喷嘴排出所述第一涂层组合物并从第二喷嘴排出所述第二涂层组合物。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括将所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物混合。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，混合所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物发生在从所述第一喷嘴排出所述第一涂层组合物之后，发生在从所述第二喷嘴排出所述第二涂层组合物之后，并发生在将所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物沉积在所述衬底之前。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，混合所述第二涂层组合物和所述第一涂层组合物发生在从所述第一喷嘴排出所述第一涂层组合物之后，发生在从所述第二喷嘴排出所述第二涂层组合物之后，并发生在将所述第一涂层组合物和所述第二涂层组合物沉积在所述衬底的同一时间。
20.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于，控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者包括控制所述层中的多个位置中的每个位置处的所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量以使所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量在所述层的至少一部分中基本连续地变化。
21.一种电极，包括：
印刷在衬底上的一个层，所述层具有位于所述层中的多个位置；
其中所述层在所述层中的多个位置中的每个位置处包括第一涂层材料和第二涂层材料，
所述层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者在所述层中的多个位置是不同的，并且
所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者是通过在所述层中的多个位置中的每个位置处的所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量受到控制的。
22.如权利要求21所述的电极，其特征在于，所述多个位置在所述层中沿至少两个维度排列。
23.如权利要求22所述的电极，其特征在于，所述多个位置在所述层中沿三个维度排列。
24.如权利要求21－23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述第一涂层材料包括氧化银钒(SVO)而所述第二涂层材料包括氟代甲烷(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)、三氟甲烷(CHF3)或四氟甲烷(CF4)中的至少一者。
25.如权利要求24所述的电极，其特征在于，所述层包括与所述衬底相邻的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，且控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者包括通过相邻于所述第一表面提供增加浓度的CH3F、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一者并相邻于所述第二表面提供增加浓度的SVO来控制功率容量和能量密度。
26.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述第一涂层材料和第二涂层材料中的至少一者包括碳。
27.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者包括所述层的刚度。
28.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述层中的多个位置中的至少一个位置包括所述第一涂层材料和所述第二涂层材料中仅一种材料。
29.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述层中的多个位置中的至少一个位置不包括第一涂层材料或第二涂层材料。
30.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述衬底包括不平整的衬底部分。
31.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述衬底包括第一表面和第二表面，其中所述层包括印刷在所述衬底的所述第一表面上的第一层，并且所述电极还包括：
印刷在所述衬底的所述第二表面上的第二层，
所述第二层包括在所述第二层中的多个位置中的每个位置处的所述第一涂层材料和所述第二涂层材料，
所述第二层的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者在所述第二层中的多个位置是不同的，并且
所述第二层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者通过沉积在所述第二层中的多个位置中的每个位置处的所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量受到控制。
32.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述电极包括经布图的电极。
33.如权利要求21-23中任何一项所述的电极，其特征在于，所述第一涂层材料和所述第二涂层材料的相对量在所述层的至少一部分中基本连续的变化。
34.一种通过将涂层印刷在衬底上而形成一层电极的方法，包括：
在所述衬底上引入第一材料和第二材料以形成一层电极；以及
通过控制沉积在所述层中的多个位置中的每个位置处的所述第一材料和所述第二材料的相对量来控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者；
其中所述第一材料包括SVO而所述第二材料包括CH3F、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一者。
35.一种通过将涂层印刷在衬底上而形成一层电极的装置，包括：
在所述衬底上引入第一材料和第二材料以形成一层电极的装置；以及
通过控制沉积在所述层中的多个位置中的每个位置处的所述第一材料和所述第二材料的相对量来控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者的装置；
其中所述第一材料包括SVO而所述第二材料包括CH3F、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一者。
36.一种通过将涂层印刷在衬底上而形成一层电极的方法，包括：
在所述衬底上引入第一材料和第二材料以形成用于可植入医疗设备中的电池的一层电极；以及
通过控制沉积在所述层中的多个位置中的每个位置处的所述第一材料和所述第二材料的相对量来控制所述层中的多个位置中的每个位置处的导电性、导热性、机械特性、功率容量、能量密度、化学活性或电化学活性中的至少一者；
其中所述第一材料包括SVO而所述第二材料包括氟代甲烷(CH3F)、CH2F2、CHF3和CF4中的至少一者。
CN2008801070466A 2007-09-10 2008-07-11 印刷电极沿至少两个维度的特性控制 Expired - Fee Related CN101849303B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94943307P 2007-09-10 2007-09-10
US60/949,433 2007-09-10
PCT/US2008/008531 WO2009035488A2 (en) 2007-09-10 2008-07-11 Control of properties of printed electrodes in at least two dimensions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101849303A CN101849303A (zh) 2010-09-29
CN101849303B true CN101849303B (zh) 2013-06-12

Family

ID=40394178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801070466A Expired - Fee Related CN101849303B (zh) 2007-09-10 2008-07-11 印刷电极沿至少两个维度的特性控制

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110045253A1 (zh)
EP (1) EP2208246A2 (zh)
JP (1) JP2010539651A (zh)
KR (1) KR101267209B1 (zh)
CN (1) CN101849303B (zh)
WO (1) WO2009035488A2 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101041932B1 (ko) * 2008-10-15 2011-06-16 한국과학기술연구원 이차전지용 전극 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 이차전지
WO2011091178A1 (en) 2010-01-24 2011-07-28 Medtronic, Inc. Non-rechargeable battery for an implantable medical devices
US20110284158A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Fujifilm Corporation Method and apparatus of manufacturing functionally gradient material
WO2012033837A2 (en) * 2010-09-08 2012-03-15 Micropen Technologies Corporation Pressure sensing or force generating device
FR2976118B1 (fr) * 2011-06-01 2014-12-12 Thales Sa Procede de fabrication d'un assemblage collecteur-electrode pour cellule de stockage d'energie electrique, assemblage collecteur-electrode et cellule de stockage d'energie
JP5529835B2 (ja) * 2011-11-22 2014-06-25 富士フイルム株式会社 導電性パターン形成方法及び導電性パターン形成システム
CN102427124A (zh) * 2011-12-05 2012-04-25 深圳市中星动力电池技术有限公司 多元素纳米钒动力电池正极极片
WO2014047032A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 Worcester Polytechnic Institute Fabrication and use of epidermal electrodes
US9096079B2 (en) * 2012-10-11 2015-08-04 Eastman Kodak Company Dryer impinging heating liquid onto moistened medium
GB201305231D0 (en) * 2013-03-21 2013-05-01 Isis Innovation Method of Manufacture
CA2901026C (en) 2014-08-19 2020-11-24 Western Michigan University Research Foundation Helmet impact monitoring system
FR3051592B1 (fr) * 2016-05-20 2021-11-26 Thales Sa Procede de fabrication de supercondensateur
CN112020395B (zh) 2017-11-30 2022-05-27 艾仕得涂料系统有限责任公司 利用高转移效率施涂器施加涂料组合物的系统和相应的方法
CA3083837A1 (en) 2019-06-12 2020-12-12 The Board Of Trustees Of Western Michigan University Pressure monitoring system for helmets
US12122932B2 (en) 2020-05-29 2024-10-22 Axalta Coating Systems Ip Co., Llc Coating compositions for application utilizing a high transfer efficiency applicator and methods and systems thereof
KR102425641B1 (ko) * 2021-01-05 2022-07-27 재단법인대구경북과학기술원 마이크로 슈퍼캐패시터용 전극의 제조방법
KR20230056220A (ko) * 2021-10-20 2023-04-27 에스케이온 주식회사 급속 충전 성능이 개선된 이차전지용 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59143270A (ja) * 1983-02-07 1984-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用電極の製造法
US5221453A (en) * 1990-09-27 1993-06-22 Medtronic, Inc. Silver vanadium oxide cathode material and method of preparation
JP3161486B2 (ja) * 1992-08-07 2001-04-25 ソニー株式会社 インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリンタ
JPH09141901A (ja) * 1995-11-24 1997-06-03 Oki Data:Kk インクジェット記録装置
US5716422A (en) * 1996-03-25 1998-02-10 Wilson Greatbatch Ltd. Thermal spray deposited electrode component and method of manufacture
US5744258A (en) * 1996-12-23 1998-04-28 Motorola,Inc. High power, high energy, hybrid electrode and electrical energy storage device made therefrom
JPH11180706A (ja) * 1997-12-24 1999-07-06 Kanto Denka Kogyo Co Ltd フッ化炭素の製造法
JP4235329B2 (ja) * 1998-12-22 2009-03-11 キヤノン株式会社 インク、インク容器、インクセット、インクジェット記録装置及びインクジェットプリント方法
US6783888B2 (en) * 2000-05-18 2004-08-31 Wilson Greatbatch Ltd. Control of cell swelling by the proper choice of carbon monofluoride (CFx) cathode materials in high rate defibrillator cells
EP1167470B1 (en) * 2000-06-21 2006-08-23 Canon Kabushiki Kaisha Ink-jet ink, method for ink-jet printing, ink-jet printing apparatus, ink-jet printing unit and ink cartridge
JP2002198061A (ja) * 2000-11-17 2002-07-12 Wilson Greatbatch Ltd 二重集電体カソード構造を用いた短絡安全特性を有するアルカリ金属電気化学セル
EP2276092B1 (en) * 2002-02-12 2013-02-13 Eveready Battery Company, Inc. Flexible thin printed battery with gelled electrolyte and method of manufacturing same
US7320845B2 (en) * 2002-05-24 2008-01-22 The Intertech Group, Inc. Printed battery
KR100528020B1 (ko) * 2003-03-31 2005-11-15 세이코 엡슨 가부시키가이샤 기능성 다공질층의 형성 방법, 연료 전지의 제조 방법,전자 기기 및 자동차
JP4207678B2 (ja) * 2003-06-18 2009-01-14 日産自動車株式会社 リチウムイオン電池型二次電池用電極の製造方法およびその装置並びにリチウムイオン電池型二次電池用電極
US20050089711A1 (en) * 2003-10-23 2005-04-28 Joachim Hossick-Schott Methods of producing carbon layers on titanium metal
US7224576B2 (en) * 2003-10-23 2007-05-29 Medtronic, Inc. High capacitance electrode and methods of producing same
US7687102B2 (en) * 2003-10-23 2010-03-30 Medtronic, Inc. Methods and apparatus for producing carbon cathodes
JP4529413B2 (ja) * 2003-10-28 2010-08-25 日産自動車株式会社 超薄膜の高出力電池用電極およびこれを用いた高出力電池
US7968233B2 (en) * 2004-02-18 2011-06-28 Solicore, Inc. Lithium inks and electrodes and batteries made therefrom
US7641992B2 (en) 2004-10-29 2010-01-05 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
US7807299B2 (en) * 2004-10-29 2010-10-05 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US7642013B2 (en) * 2004-10-29 2010-01-05 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
US7811705B2 (en) 2004-10-29 2010-10-12 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US7879495B2 (en) 2004-10-29 2011-02-01 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
JP4525323B2 (ja) 2004-12-08 2010-08-18 日産自動車株式会社 電極、電池、およびその製造方法
WO2006064342A2 (en) * 2004-12-14 2006-06-22 Nissan Motor Co., Ltd. Electrode for use in a battery and method of making the same
US20100148128A1 (en) * 2005-01-18 2010-06-17 Ashish Shah Pad printing of cathode active materials for incorporation into electrochemical cells
US20060163563A1 (en) * 2005-01-24 2006-07-27 Kurt Ulmer Method to form a thin film resistor
KR100663942B1 (ko) * 2005-03-24 2007-01-02 삼성전기주식회사 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법
KR100663941B1 (ko) * 2005-03-30 2007-01-02 삼성전기주식회사 어레이형 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법
US20070077488A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Kaimin Chen Power capability of a cathode
GB2432723B (en) * 2005-11-25 2010-12-08 Seiko Epson Corp Electrochemical cell and method of manufacture
JP2007307547A (ja) * 2006-04-17 2007-11-29 Seiko Epson Corp 機能膜の形成方法、電極の製造方法および二次電池の製造方法
JP4274256B2 (ja) * 2006-08-25 2009-06-03 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置用電極及び蓄電装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
权利要求书
说明书附图1-3、9、12及其相关文字说明.

Also Published As

Publication number Publication date
US20110045253A1 (en) 2011-02-24
KR20100057659A (ko) 2010-05-31
EP2208246A2 (en) 2010-07-21
WO2009035488A2 (en) 2009-03-19
WO2009035488A3 (en) 2009-07-09
CN101849303A (zh) 2010-09-29
JP2010539651A (ja) 2010-12-16
KR101267209B1 (ko) 2013-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101849303B (zh) 印刷电极沿至少两个维度的特性控制
Quain et al. Direct writing of additive‐free MXene‐in‐Water ink for electronics and energy storage
Yang et al. Inkjet and extrusion printing for electrochemical energy storage: a minireview
CN113438986B (zh) 全固体电池的制造方法
JP4921390B2 (ja) 三次元バッテリー
US8920522B2 (en) Battery manufacturing method and battery
JP7060154B2 (ja) 液体組成物、収容容器、多孔質樹脂製造装置、及び多孔質樹脂製造方法
CN100511774C (zh) 制造二次电池电极的方法、用于制造二次电池电极的设备和二次电池电极
CN105322129B (zh) 一种叠层锂离子电池电极结构及其喷墨打印制备方法
WO2021182162A1 (ja) ２次電池の製造方法または２次電池
US20220069287A1 (en) Method for manufacturing all-solid-state battery
KR101620046B1 (ko) 정전분무 노즐 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 나노입자 합성 장치 및 방법
CN101636859A (zh) 用于电化电池的中孔电极
KR101953804B1 (ko) 리튬이차전지 음극 제조 시스템
JP2010218986A (ja) 二次電池用電極の製造方法、二次電池用電極および二次電池
US20230063889A1 (en) Method for manufacturing secondary battery, or secondary battery
CN109155207B (zh) 用于制造超级电容器的方法
CN103109396A (zh) 利用喷射的电池活性锂材料的原位合成与沉积
KR102676191B1 (ko) 전극 합제 로딩 편차 감소를 위한 코팅용 슬롯 다이
Tsui et al. Aerosol Jet Deposition for Structured Materials
WO2022054673A2 (ja) 塗布方法、燃料電池の製造方法または燃料電池、２次電池の製造方法または２次電池、全固体電池の製造方法または全固体電池
JP2019503835A (ja) 基板上に粒子を噴霧するシステムであって、噴霧される粒子を製造するための反応装置を備えるシステム
Patel et al. 3D-Printed Metal Oxides for Batteries
DE102014224262B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Aufdrucken eines Katalysators auf eine Elektrolytenmembran

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130612

Termination date: 20200711