或在粉末-气溶胶流中的载气和粉末颗 粒之间的混合比。
[0030] 该方法还可以规定引导粉末-气溶胶流经过一个机构，该机构将粉末-气溶胶流 带到工艺控制所需要的温度。基材也可以通过基材支座的基材加热器被加热。
[0031] 本发明的方法还可以利用调整系统来移动等离子体-粉末喷枪和/或基材或者基 材支座。如此引起的在等离子体-粉末喷枪和基材之间的相对运动可以在一个或所有三 个空间方向上进行并且包含与一个或两个空间角度相关的倾斜。由此，等离子体-粉末喷 枪可以沿任意运动轨迹掠过具有两维或三维形貌的基材表面并进行涂覆。等离子体-粉 末-气溶胶流关于该表面的入射角度也可被调节，以便例如覆盖表面地涂覆基材内的凹 坑。尤其是，在等离子体-粉末喷枪和基材之间的距离是可以调节的。该距离通过等离子 体-粉末-气溶胶流消散、涂覆区大小、由其输入基材的单位面积的热流和涂覆速率或在涂 覆区中的涂覆速率梯度来确定。
[0032] 例如，面状基材可以通过等离子体-粉末喷枪沿蜿蜒运动轨迹或螺旋运动轨迹的 相对运动被整面或局部表面涂覆。通过经过调整的运动轨迹和/或中断粉末颗粒供应，也 可以施加任意形状的层。还有，可以将静态的或也可通过调整系统调整的结构化元件加入 在基材之上或上方的等离子体-粉末-气溶胶流，以便结构化沉积层。该结构化元件可以 是在基材上方的遮板或在基材上的掩模或者通过光刻方法来产生。
[0033] 本发明的方法也可以在基材被送入其中的涂覆室内来实行。等离子体-粉末喷枪 可以为此布置在涂覆室之内或之外并且与其流体连通。涂覆工艺于是可以在保护气体气氛 下运行。尤其是可以在涂覆室内借助抽气泵相对于混合区产生负压，从而涂覆在低压或真 空条件下进行。
[0034] 根据本发明方法的一个变型，可以在所述至少一个混合区还加入各自一种添加材 料。在至少另一个混合区中，也可以各自送入一种添加材料和/或一种粉末-气溶胶流。因 此，可给各混合区配备不同的材料。至少另一个混合区位于等离子体-粉末-气溶胶流内 并且可以位于等离子体-粉末喷枪之内或之外。该添加材料例如可以是用于碳的等离子辅 助气相沉积的含碳气体或者另一种粉末-气溶胶，其粉末颗粒具有不同于在第一混合区被 加入的粉末颗粒的化学组成、电化学组成或结构组成。在第一混合区被加入的粉末颗粒可 部分涂覆上一种或多种添加材料或被完全包裹。在混合区内的工艺条件例如可以通过等离 子体性能、温度和/或压力或分压比来调节。
[0035] 为了制造基于固体的薄膜电池的阳极层或阴极层，所述粉末颗粒根据本发明由适 用于离子嵌入的嵌入材料构成。基于固体的薄膜电池最好基于碱金属离子如锂离子的嵌 入。粉末颗粒例如由一种或多种过渡金属的含锂氧化物构成。
[0036] 根据本发明的工艺控制，用以构成所述层的粉末颗粒在等离子体-粉末-气溶胶 流中被热活化。另外，这些粉末颗粒在等离子体-粉末-气溶胶流中就其化学计量和其粒 度分布来说并未改变。颗粒流基于粒度分布而包含固态部分和熔融部分，它们在碰到基材 是猛然凝固并因此构成固态复合物。层的多孔性主要由粉末颗粒的粒度分布以及其与温度 压力相关的在基材上的扩散性决定。扩散性例如可以通过沉积速率、基材温度或粉末颗粒 抵达基材的碰撞速度来调节。基材温度越高或碰撞速度越高且沉积速率越低，留给单位体 积内的粉末颗粒在基材上重组的时间越长，层趋向于更致密。层的多孔性可以减小例如在 离子的嵌入周期和脱出周期中在阴极层中出现的机械应力。另外，它可以通过增加有效表 面来提高电池的离子传导能力。
[0037] 点燃气流和/或载体气流最好由在工艺条件下一种或多种化学惰性的气体如氩 气或氮气构成。还有，可混入通过流动调节器计量的氧气、氢气和/或含碳气体的分流体。 氢气例如可起到还原剂作用。根据本发明，通过可燃气体如氢气或含碳气体的可控氧化，等 离子体-粉末-气溶胶流被附加加热。在由氮气和氢气构成的典型的本发明成形气体中， 氢气含量通常低于总气体流量的10重量％，但最好在3-7重量％之间。与此相应，氮气和 氢气的流量分别在l〇-25 SCCm范围内。一般，在至少一个混合区调节出的总压力为0. 5-2. 5 巴。
[0038] 根据本发明，尤其是粉末颗粒可以在其电化学性能方面被热活化。为此，在等离子 体-粉末-气溶胶流内的温度例如通过调整在等离子体产生区内耦合输入的能量、总压力 和其所含气体的分压比例来调节。另外，该温度可以通过基材加热器或用于等离子体-粉 末-气溶胶调温的机构来影响。根据本发明，于是可以在不同混合区调节出不同的温度和 分压比。同时，氧化性粉末颗粒如Li xCoO2的化学计量或化学计量比例可通过在含有过量氧 气的气氛中混入氧气来获得。在Li xCoO2-粉末颗粒中的缺氧减弱了离子传导能力和阻止锂 离子嵌入的能力，进而削弱了电池功率。
[0039] 在本发明方法的一个实施方式中，由含锂的二氧化钴构成的粉末颗粒被热变至HT 相。为此，在至少一个混合区调节出在350-750°C范围内的混合温度。为了调节单位粉末颗 粒的平均热输入和粉末颗粒的化学计量，使总压和分压协调于混合温度。混合温度和氧气 分压之比对获得处于HT相的大量少缺陷的含锂二氧化钴是尤其重要的。同时，基材温度保 持低于240°C，例如保持在200°C。
[0040] 另外，本发明包括一种用于在基于固体的薄膜电池的基材上制造至少一层的等离 子体-粉末喷枪。它包括等离子体产生区和用于产生等离子体气流的能量源以及位于等离 子体气流内的至少一个混合区。根据本发明，该等离子体产生区因此在局部与该至少一个 混合区分开。尤其是在根据本发明的等离子体-粉末喷枪中，可仅给等离子体产生区供应 点燃气流。因此，等离子体只由点燃气流点燃。如此产生的等离子体气流从等离子体产生 区流向至少一个混合区。可以分别通过至少一个粉末-气溶胶供应管路给该至少一个混合 区供应粉末-气溶胶流。在该至少一个混合区内，等离子体气流和粉末-气溶胶流混合成 等离子体-粉末-气溶胶流。尤其是没有粉末-气溶胶进入等离子体产生区。因此，也能 在等离子体-粉末喷枪内加工磨蚀性或传导性粉末，不会弄脏、损害喷枪或使其电短路。
[0041] 根据本发明的实施方式，该至少一个粉末-气溶胶供应管路可以配设有用于调节 粉末-气溶胶流的温度的机构。该基材也可以面对等离子体-粉末喷枪布置在具有用于调 苄基材温度的基材加热器的基材支座上。
[0042] 另外，可以给等离子体-粉末喷枪配设调整系统，用于产生在等离子体-粉末喷枪 和基材支座之间的相对运动。
[0043] 在本发明的一个特殊实施方式中，至少一个混合区包括在局部相互分开且布置在 等离子体-粉末喷枪内的第一混合区和至少一个第二混合区。还有，至少一个第二混合区 可以包括布置在等离子体-粉末喷枪外的至少另一个混合区。另外，可以通过各自至少一 个粉末-气溶胶供应管路给每个混合区供应添加材料。
[0044] 本发明还包括一种基于固体的薄膜电池，其中的至少一层由粉末颗粒通过根据权 利要求1至13之一的方法制造。尤其是可以根据本发明由活化的粉末制造力学稳定的且 就电化学性能而言是电化学活性的层，在此放弃了添加剂如粘合剂。也可以放弃表现为这 些层的潜在污染源的辅助剂。
[0045] 阴极层例如可以由 LixCo02、LiNixC〇1-x- yMny02、LixFeP04、Li xMn204、LixNi02、 LixNiCo02、Li2FeSi04、Li 2MnSi04或 Li 2V0Si04、TiS2、Ti0S 或 Na5V2 (PO4) 2F3构成。本发明的方 法最好如此控制：移入嵌入材料中的锂的锂含量x不低于稳定性范围。如果锂含量在稳定 性范围下，则嵌入材料的嵌入能力不可逆地减弱，进而薄膜电池的电容量也减弱。在Li xCoO2 的情况下，稳定范围例如是〇. 5〈x =〈1。另外，可以使用具有在电化学方面很有利的晶体 结构的粉末颗粒。例如粉末储藏容器内的由LixCoO^ sB体构成的粉末颗粒能主要以HT相存 在。HT-LixCoO2因为其斜方六面体层结构而具有很有利于锂离子传导和积蓄的嵌入动力学。 该方法的一个突出优点在于该粉末颗粒可就其粒度分布被预选并且其质量被检查，并在必 要时进行二次选择，随后将它们基本上没有改变粒度或化学计量地以层形式沉积。因此，可 以减少生产废料。
[0046] 本发明的阳极层可以由与阴极层相同的材料构成，或者由纯锂构成。阴极层和/ 或阳极层还可以包含基体。这样的基体可以在结构上稳定由嵌入周期耗尽的阳极层或者提 高其导电能力和/或离子传导能力。基体例如可以由添加材料如聚合物、石墨、巴克球、纳 米碳管、钛酸锂、硅和/或锡构成。
[0047] 电解质层可以由无定形锂磷氮氧化物（LixPOyN 2或LIP0N)构成。它可以通过本发 明的方法直接由LIPON粉末颗粒制造。或者，该电极材料可以通过例如磷化锂在含氮等离 子体气体流中的反应或例如由其合成。使用像LIPON这样的就锂离子而言是传导性的而就 电子而言是绝缘性的材料，使得用于阴极层和阳极层的电隔离层可被省去。
[0048] 另外，薄膜电池的阴极层和阳极层可以包括电流集电器。它们可以例如由铝、铜、 银、镍、纳米金属丝、纳米碳管、石墨或传导性聚合去构成。阴极层或阳极层本身也能以电流 集电器形式构成。
[0049] 通过相比于其它方法较低的基材温度（从240°C至低于90°C )和同时沉积层具 有力学稳定性和附着力，本发明的方法适用于许多基材材料，如不锈钢箔、云母（MICA)、半 导体晶片、玻璃、聚合物层、纺织物或纸。另外，本发明的薄膜电池能够直接在电子电路板 (PCB)或微机械系统AMEMS)芯片上被结构化并且直接在电路平面上与之电连接。该方法 也适用于在柔软基材上制造柔软的薄膜电池。
[0050] 根据本发明的薄膜电池的典型层厚在阴极层或阳极层的情况下在I ym至500 μπι 之间，但一般在10 μ m至100 μ m之间