用于减少电池缺陷部的设备和方法与流程

技术领域

多个实施方案涉及电化学设备以及制造该电化学设备的方法。更具体地，多个实施方案涉及包括电池的薄膜电化学设备，该电池结合一个或多个细分电极层。

背景技术：

已知固态电池诸如薄膜电池(TFB)与常规电池技术相比提供更好的形状因数、循环寿命、功率容量和安全性。然而，固态电池结构和制造方法需要进一步优化，以降低制造成本并提高性能。

参见图1，可结合在固态电池中的电化学电池100包括第一电极(例如，阳极层102)，该第一电极与第二电极(例如，阴极层104)由电解质层106分隔开。在制造固态电池期间，在电解质层106中可能出现在电极之间引起内部短路的缺陷部108。更具体地，可以是在阳极层102与阴极层104之间延伸的裂缝或针孔的缺陷部108在电池的制造或操作期间可能导致穿过电解质层106的内部电泄漏。例如，阳极泄漏110可穿过缺陷部108传播到阴极层104中，从而导致使阴极层104的一部分或全部以化学方式减少或过度放电的化学反应112，并且最终影响整个阴极层104，从而降低电池性能和/或使电池失去功能。

技术实现要素：

本发明公开了固态电池结构的实施方案。在一个实施方案中，电化学电池包括阴极层和电解质层，该阴极层具有由一个或多个间隙在电气上分隔开的一组两个或更多个阴极子区域，该电解质层位于阴极子区域和阳极层之间。该阴极子区域可电连接至公共阴极集流体。该阴极集流体可具有连续层结构，使得阴极子区域通过阴极集流体的连续层结构彼此电连接。在一个实施方案中，该阴极子区域的组合投影表面积是将成为“填充式”或固体阴极层(即，其中阴极子区域之间的间隙填充有阴极材料的一个固体阴极层)的区域的总投影表面积的至少80％。在一个实施方案中，该间隙由电介质材料(例如，电介质气体)至少部分地填充。阳极集流体可位于阳极层上方。绝缘层诸如对锂为惰性的一个绝缘层可位于阳极层上方。

该一个或多个间隙也可被电解质层或阳极层中的至少一者部分地填充。例如，该阴极子区域可包括由间隙分隔开的相应侧壁，并且阳极层可具有覆盖阴极子区域的侧壁的连续层结构并且因此被设置在侧壁之间的间隙中。该间隙除了将侧壁分隔开之外还可将阳极层的位于侧壁之间的一部分与在阴极子区域的平台上方延伸的阳极集流体分隔开。

在一个实施方案中，阳极层包括由一个或多个间隙分隔开的若干个阳极子区域。例如，电化学电池可包括具有不连续层结构的阳极层。即，该阳极层可包括由一个或多个间隙分隔开的若干个阳极子区域。电解质层可被设置在若干个阳极子区域和阴极层之间。在一个实施方案中，阳极集流体在阳极子区域上延伸并包括连续层结构，使得阳极子区域通过阳极集流体的连续层结构彼此电连接。该阳极子区域的组合投影表面积可小于将被描述为“填充式”或固体阳极层的区域的总投影表面积的25％。

在一个实施方案中，电化学设备包括两个电化学电池，该两个电化学电池包括由相应阳极层覆盖的相应阴极层。该阴极层可具有由间隙分隔开的若干个阴极子区域。该阴极子区域可电连接至公共阴极集流体，即，每个电池的阴极子区域可通过相应阴极集流体彼此电连接。在一个实施方案中，堆叠该电池，使得一个电池的阳极层物理地连接至另一个电池的阳极层。

插片插入空间可被设置在堆叠的电池的阴极集流体之间，并且阳极集流体插片可被设置在该插片插入空间中。该电池的阳极层可包括将插片插入空间与相应阴极集流体分隔开的连续层结构。因此，被设置在插片插入空间中的阳极集流体插片可连接至阴极集流体之间的阳极层。在一个实施方案中，绝缘层诸如对锂也为惰性的绝缘层可被设置在阴极层之间并且物理地连接至阳极层。

在一个实施方案中，电化学电池包括具有连续层结构的阳极集流体。阳极层可被细分为通过阳极集流体的连续层结构彼此电连接的阳极子区域。电解质层可被设置在阳极子区域和阴极层之间。在一个实施方案中，该阳极子区域由在阳极集流体与电解质层之间延伸的间隙分隔开。该间隙可由电介质材料(例如，电介质气体)至少部分地填充。该电池可包括具有电连接至阴极层的连续层结构的阴极集流体。在一个实施方案中，阳极子区域的组合投影表面积小于阳极层的总投影表面积的25％。

在一个实施方案中，电池的阴极层包括若干个阴极子区域，并且至少两个阳极子区域被设置在每个阴极子区域上方。该阴极子区域可由在阳极集流体和阴极集流体之间延伸的间隙彼此分隔开。该间隙可由电介质材料(例如，电介质气体)至少部分地填充。此外，该阴极子区域可通过阴极集流体的连续层结构彼此电连接。该阴极子区域的组合投影表面积可为阴极层的总投影表面积的至少80％。

在一个实施方案中，电化学设备包括具有相应阳极层的电化学电池的叠堆。该阳极层可包括若干个阳极子区域，并且该电池可包括阳极子区域和相应阴极层之间的相应电解质层。在一个实施方案中，具有连续层结构的阳极集流体被设置在阴极层之间并且物理地连接至堆叠的电池的阳极子区域。因此，该阳极子区域通过阳极集流体的连续层结构彼此电连接。该电池还可包括电连接至相应电池的阴极层的相应阴极集流体。在一个实施方案中，每个电池的阳极子区域的组合投影表面积小于每个电池的阳极层的总投影表面积的25％。

以上发明内容并未详尽列出本发明的所有方面。可预期的是，本发明包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随本专利申请提交的权利要求中特别指出的各种方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合拥有未在上述发明内容中明确阐述的独特优势。

附图说明

图1为在电解质层中具有缺陷部的电化学电池的侧视图。

图2为根据一个实施方案的具有细分阴极层的电化学电池的平面图。

图3为根据一个实施方案的沿图2中的线A-A截取的具有细分阴极层的电化学电池的剖视图。

图4A和图4B为根据一个实施方案的沿图2中的线A-A截取的在细分阴极层上方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。

图5为根据一个实施方案的具有中和阴极子区域的电化学电池的平面图。

图6为根据一个实施方案的具有细分阴极层的电化学电池的侧视图。

图7为根据一个实施方案的具有细分阴极层和阳极集流体插片的电化学电池的平面图。

图8A和图8B为根据一个实施方案的在细分阴极层上方的电解质层中具有缺陷部的电化学设备的剖视图。

图9为根据一个实施方案的在细分阴极层之间具有中间层的电化学设备的剖视图。

图10为根据一个实施方案的具有细分阳极层的电化学电池的平面图。

图11为根据一个实施方案的沿图10中的线C-C截取的具有细分阳极层的电化学电池的剖视图。

图12为根据一个实施方案的沿图10中的线C-C截取的在细分阳极层下方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。

图13A和图13B为根据一个实施方案的沿图10中的线C-C截取的在细分阳极层下方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。

图14为根据一个实施方案的在细分阳极层之间具有阳极集流体的电化学设备的侧视图。

图15为根据一个实施方案的在细分阴极层上方具有细分阳极层的电化学电池的平面图。

图16为根据一个实施方案的沿图15中的线D-D截取的在细分阴极层上方具有细分阳极层的电化学电池的剖视图。

图17为示出根据一个实施方案的用于将阴极层与阳极泄漏隔离的方法的流程图。

图18为根据一个实施方案的在缺陷检测操作期间的电化学电池的侧视图。

图19为根据一个实施方案的在电解质层中具有缺陷部的前体电池的侧视图。

图20为根据一个实施方案的具有回填电解质层的电化学电池的侧视图。

图21为根据一个实施方案的在电解质层中具有缺陷部的电化学电池的侧视图。

图22A至图22C为根据一个实施方案的具有与阳极泄漏隔离的阴极层的电化学电池的侧视图。

具体实施方式

各个实施方案描述了固态电池诸如薄膜电池的结构和制造方法。然而，虽然已具体参照制造工艺或用于整合到固态电池中的结构描述了一些实施方案，但实施方案却不限于此，某些实施方案还可能适用于其他用途。例如，下文所述的一个或多个实施方案可用于制造其他分层元件诸如硅基太阳能电池。

在各种实施方案中，参考附图进行描述。然而，某些实施方案可在不存在这些具体细节中的一项或多项的情况下实施，或者可与其他已知的方法和构型结合实施。以下描述中示出了许多具体细节诸如特定的构型、尺寸和工艺等，以便提供对各个实施方案的彻底理解。在其他情况下，未特别详细地描述熟知的工艺和制造技术，以避免不必要地模糊本说明书。本说明书通篇提到的“一个实施方案”、“实施方案”等意味着所描述的特定特征、结构、构型或特性被包含在至少一个实施方案中。因此，本说明书通篇各处出现的短语“一个实施方案”、“实施方案”等不一定是指同一个实施方案。此外，特定特征、结构、构型或特性可按任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。

在一个方面中，电化学电池可包括阳极层和阴极层之间的若干个层诸如电解质层。电化学电池的每个层可按细分方式形成。例如，可按照某种图案将一个或多个电极层(即阳极层或阴极层)图案化以去除间隙，从而基本上留下构成细分层的岛状物。用于产生阳极或阴极岛状物“层”的其他方法也是可行的。

在一个方面中，提供了一种具有被细分为阴极子区域的阴极层的电化学电池。例如，该阴极层可被细分为由其间的间隙分隔开的若干个矩形子区域。因此，每个子区域可与其他子区域隔离，并且因此，在一个阴极子区域内发生化学反应的阳极泄漏将不会传播到其他阴极子区域或将不会影响其他阴极子区域。此外，在电解质层中的缺陷部和阳极集流体之间形成开路之前，该间隙还可用于提供被设置在阴极子区域上方的阳极层区域之间的隔离部，以限制阳极材料被泄漏到阴极子区域中。在一个实施方案中，阴极子区域可电连接至并物理耦接到公共的或共享的阴极集流体。因此，该阴极子区域可通过阴极集流体彼此电连接。例如，该阴极子区域可直接连接至公共阴极集流体，或者一个或多个中间层诸如阻隔膜层可将阴极子区域与公共阴极集流体耦接。因此，制造产率可增大并且电化学电池可更为耐受阳极泄漏引起的劣化。

在一个方面中，提供了一种具有被细分为阳极子区域的阳极层的电化学电池。例如，该阳极层可被细分为由其间的一个或多个间隙分隔开的若干个矩形子区域。在另一个实施方案中，具有图案化阳极岛状物的细分阳极层可被设置在细分阴极层上方。因此，一个或多个阳极子区域可位于一个阴极子区域上方。在任何情况下，阳极子区域的总投影表面积可占据将为“填充式”或固体阳极层的区域的总投影表面积的一小部分。因此，电解质层中的缺陷部邻近特定阳极子区域的概率减小，并且即便缺陷部确实接触阳极子区域，所产生的阳极泄漏也可排出一个阳极子区域(从而从操作中基本上去除该子区域)而不是其他阳极子区域。此外，当隔离的阳极子区域泄漏时，在电解质层中的邻近该阳极子区域的一部分和阳极集流体之间可形成一个或多个间隙，这有助于减小相邻阳极子区域中(通过阳极集流体和缺陷部)发生放电的可能性。因此，制造产率可增大并且电化学电池可更为耐受阳极泄漏引起的劣化。

在一个方面中，提供了一种具有电解质层中的已修复的缺陷部的电化学电池。更具体地，电化学电池可以前体状态或组装状态改造，以减小阳极泄漏使阴极层劣化的可能性。修复可包括填充和/或回填电解质层中的包括缺陷部的一部分。修复可包括去除阳极层中的位于缺陷部上方的那一部分，并且因此，阳极层不能通过缺陷部泄漏到阴极层中。修复可包括在缺陷部周围形成通道，使得即便确实发生了阳极泄漏，阴极层中的位于缺陷部下方的第一部分也将与阴极层的第二部分隔离，并且因此阴极层的劣化将局限于第一部分的劣化。

参见图2，其示出了根据一个实施方案的具有细分阴极层的电化学电池的平面图。电化学电池200可包括位于阴极层上方的阳极层202。此外，阴极层可被细分为一个或多个阴极子区域204(在图2中以隐藏线示出)，该一个或多个阴极子区域在整个电化学电池200上间隔开并被图案化，并且位于阳极层202下方。更具体地，阴极子区域204可由一个或多个间隙206彼此分隔开。例如，一个或多个间隙206可围绕每个阴极子区域204来将阴极子区域204与相邻的阴极子区域204物理地隔离。

在一个实施方案中，该阴极层可具有网格图案，其中每个阴极子区域204包括矩形表面区域，并且与相邻的阴极子区域204由贯穿电化学电池200的一个或多个线性间隙206分隔开。即，阴极层可具有像城市的街区和街道那样布置的若干个阴极子区域204和一个或多个间隙206。上述网格图案和类似城市街区的布置可能适于制造。例如，在将阴极材料沉积到衬底上方之后或者在将阴极材料连接至阴极集流体之后，可使用激光划线来去除阴极层材料，并且在阴极子区域204之间形成一个或多个间隙206。另选地，可使用荫罩来形成由变成未填充的一个或多个间隙206的掩蔽区域分隔开的阴极子区域204。但也可使用其他阴极层图案。例如，可以任意形状利用激光划出一个或多个间隙206，以形成隔离的阴极子区域204，该隔离的阴极子区域204为例如多边形、圆锥曲线状、椭圆形等的岛状物。阴极子区域204与阴极层中的其他阴极子区域204相比可具有相同或不同的形状。

无论阴极子区域204具有何种形状，当从上方观察时，阴极层在电化学电池周边208内具有的总投影表面积可包括每个阴极子区域204的组合表面积和每个间隙206的组合表面积。例如，每个阴极子区域204可具有边长相等的正方形轮廓投影面积。此外，可通过利用激光束烧穿阴极层来形成每个间隙206，以产生由宽度相等的沟槽(即，没有阴极材料的沟槽)构成的网格。因此，电化学电池周边208内的阴极层的总投影表面积可包括全部正方形投影表面积以及一个或多个间隙内的投影表面积。在一个实施方案中，图案化阴极面积利用率(即，组合的各阴极子区域投影表面积与阴极层总投影表面积之比)可大于75％，其中误差百分比为2％至5％。例如，图案化阴极面积利用率可为至少80％，其中误差百分比为2％至5％。在一个实施方案中，网格图案具有由一个或多个10微米的间隙分隔开的边长为100微米的正方形阴极子区域204。因此，预计图案化阴极面积利用率可为83％。缩窄一个或多个间隙206或扩大阴极子区域204可增大图案化阴极面积利用率。

参见图3，其示出了根据一个实施方案的沿图2中的线A-A截取的具有细分阴极层的电化学电池的剖视图。在一个实施方案中，电化学电池200可在阳极层202和阴极层304之间并且更具体地可在阳极层202和一个或多个阴极子区域204之间包括电解质层302。此外，阻隔膜层306可任选地位于阴极层和阴极集流体308之间。在一个实施方案中，阴极集流体308可具有在一个或多个阴极子区域204下方延伸的连续层结构(例如，连续片材或膜)。如上所述，阴极子区域204中的每个阴极子区域可由一个或多个间隙206分隔开，该一个或多个间隙在阴极层304内的阴极子区域204之间限定空间。因此，阴极子区域204可通过阴极集流体308的连续层结构彼此电连接。

本说明书通篇使用的连续层结构可以是但不必是完全填充的层。即，连续层结构可包括贯穿层厚度的一个或多个局部不连续部分(诸如空穴、间隙、孔等)，使得层在物理上不连续，但尽管如此，该层也可以是电连续的，这是因为该连续层结构上的一个位置处的电势可基本上等于该连续层结构的任何其他位置处的电势。同样，连续层结构可以是物理上连续的，沿层表面不具有任何不连续部分，但尽管如此，该层也可以是电不连续的，例如与在沿表面的不同位置处具有不同电势的绝缘层的情况一样。因此，连续层结构可为物理上连续和/或电连续中的一者或多者。

阴极层304的图案化阴极材料(即，阴极子区域204)可例如包括LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiMnO₂、LiNiO₂、LiFePO₄、LiVO₂，或这些物质的任意混合物或化学衍生物。电解质层302可促进阴极子区域204和阳极层202之间的离子转移。因此，电解质层302可为可能不包含任何液体组分并且可能不需要任何粘结剂或隔板材料配混到固体薄膜中的固体电解质。例如，电解质层302可包含锂磷氮氧化物(LiPON)或其他固态薄膜电解质，诸如掺杂LiAlF₄、Li₃PO₄的Li₄SiS₄。阳极层202可例如包含锂、锂合金、可与锂形成固溶体或化学化合物的金属，或可在锂基电池中用作负阳极材料的所谓的锂离子化合物(诸如Li₄Ti₅O₁₂)。

在一个实施方案中，阴极层子区域204可与可以是导电层或插片的阴极集流体308电连接。类似地，阳极层202可与可以是导电层或插片的阳极集流体310电连接。任选地，一个或多个中间层可被设置在阴极层304的图案化阴极材料和相应集流体之间，或者可被设置阳极层202和相应集流体之间。例如，阻隔膜层306可将阴极子区域204与阴极集流体308分隔开。例如，阻隔膜层306可与阴极子区域204和阴极集流体308直接物理接触。阻隔膜层306可减小污染物和/或离子在阴极集流体308和阴极子区域204之间扩散的可能性。因此，阻隔膜层306可包含为离子的不良导体的材料，诸如硼化物、碳化物、金刚石、类金刚石碳、硅化物、氮化物、磷化物、氧化物、氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、以及这些物质的化合物。另选地，附加中间层(诸如衬底层)可被设置在阴极层304和阴极集流体308之间。衬底层可例如在阴极子区域204和阴极集流体308之间提供电连接，长兵器还可提供对电化学电池200的结构支撑(例如，刚度)。因此，衬底层可包括金属箔或另一种导电层。

在某些情况下，电池的电化学活性层可例如使用材料沉积技术诸如物理气相沉积而被形成在衬底层的一侧上，并且阴极集流体308可单独形成并物理耦接到衬底层的另一侧。在其他情况下，电池的电化学活性层可被形成在衬底层上，并且随后电化学活性层可从衬底层去除并物理地耦接到单独形成的阴极集流体308。在其他情况下，电池的电化学活性层可直接形成于(例如，物理气相沉积于)阴极集流体308上。因此，存在多种不同的方式来产生具有若干个电化学活性层的电化学电池200。

在一个实施方案中，图案化阴极层304内的一个或多个间隙206由电介质312至少部分地填充。更具体地，相应阴极子区域204的侧壁314可由电介质流体或固体(诸如电介质气体，例如惰性气体)分隔开。此外，多种电介质或其他材料可占据一个或多个间隙206。例如，电解质层302和/或阳极层202可被沉积在侧壁314和阻隔膜层306上方，以至少部分地填充图案化阴极层304的阴极子区域204之间的一个或多个间隙206。阳极层202和/或电解质层302可被沉积在阴极子区域204上方的连续层中，从而形成跨相邻阴极子区域204的连续覆盖物。即，阳极层202和/或电解质层302可具有连续层结构，例如片材或膜结构。该连续覆盖物可位于阴极子区域204上方(例如，位于阴极子区域204和阳极集流体310之间)并且横向地位于阴极子区域204之间(例如，被设置在相邻阴极子区域204的侧壁314之间和/或覆盖该相邻阴极子区域204的侧壁314)。此外，由于阳极层202或电解质层302中的一者或多者可被设置为沉积在阴极子区域204上方并至少部分地填充间隙206的连续层，因此沉积层的并置表面可面向彼此。这在图3中示出其中阳极层202的横向面向表面跨电介质312(例如，电介质气体)面向彼此。类似地，阳极层202的连续层结构可覆盖侧壁，使得电介质312将阳极层中的位于间隙206内部的一部分(例如，间隙206的底部处的位于阻隔膜层306正上方的那一部分)与阳极集流体310分隔开。在一个实施方案中，由于不存在电介质312，因此阳极层202的横向面向表面彼此接触，从而完全填充位于相邻阴极子区域204之间的间隙206的至少一部分。即，阳极层202的并置表面可沿间隙206的下半部接触，从而完全填充该下方部分中的位于阴极子区域204之间的空间，同时阳极层202的并置表面可按照与图3中跨整个间隙206所示相同的方式沿间隙206的上半部由电介质312分隔开。因此，一个或多个间隙206可在相邻的阴极子区域204之间提供物理分离和电化学分离。此外，阳极层202中的覆盖一个阴极子区域204的部分可与阳极层202中的覆盖相邻阴极子区域204的部分在物理上分隔开。然而，覆盖阴极子区域204的阳极层部分可被夹在阴极子区域204和阳极集流体310之间。

参见图4A，其示出了根据一个实施方案的沿图2中的线A-A截取的在细分阴极层上方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。在一个实施方案中，电解质层302可包括缺陷部。该缺陷部可包括例如孔402，诸如纳米裂缝、微米裂缝或针孔。在制造电池或电池工作期间，在电解质层302中可能会出现孔402。产生孔402的各种原因包括阴极集流体308、阻隔膜层306、阴极层304或电解质层302中的任一者的未达最佳标准的形态或洁净度。此外，外部短路、机械损伤、热损伤等也可生成孔402。在任何情况下，孔402可在阳极层202与阴极层304之间引入电泄漏的路径。即，当阳极层202的材料穿过孔402蠕动到阴极层304的阴极子区域204中时，可能发生阳极泄漏404。当阳极材料与阴极材料相互作用时，化学反应406可通过阴极子区域204传播，以形成产生劣化的电化学电池功能的不期望的化学产物。

参见图4B，其示出了根据一个实施方案的沿图2中的线A-A截取的在细分阴极层上方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。当阳极泄漏404持续存在时，通过阴极子区域204进行的化学反应406可继续，与此同时阴极子区域204上方的阳极层202消失，如该图所示。即，阳极层202的材料可穿过孔402发生物理泄漏，直到孔402正上方不再有阳极材料。因此，阳极层202的部分可保留在阴极子区域204之间的一个或多个间隙206内，但在阳极层202中的位于电解质层302上方的一部分中(例如，电解质层302和阳极集流体310之间)可能产生空的空间408。因此，阳极泄漏404可最终停止，并且因此阴极子区域204中的化学反应406可停止。

参见图5，其示出了根据一个实施方案的具有中和阴极子区域的电化学电池的平面图。在一个实施方案中，在阳极层202已穿过孔402泄漏到阴极子区域204中之后，阴极子区域204可被禁用，如图5用交叉影线所示的。围绕被禁用阴极子区域502的一个或多个间隙206将限制阳极材料的传播，并阻止化学反应406扩展到相邻的阴极子区域204中。此外，空的空间408实质上在阳极集流体310和被禁用阴极子区域502之间形成开路。因此，由于阴极子区域204基本上并联连接，因此空的空间408减小了正常的阴极子区域204通过不正常阴极子区域502排出的可能性(即，空的空间408使孔402与操作性电化学电池200的剩余部分断开连接)。

参见图6，其示出根据一个实施方案的具有细分阴极层的电化学电池的侧视图。在一个实施方案中，阴极层304包括由由单一电介质例如气体如惰性气体或真空完全填充的一个或多个间隙206分隔开的单独阴极子区域204。例如，电化学电池200可被制造成具有基本上平坦的薄层，该基本上平坦的薄层包括阳极层202、电解质层302、阴极层304、阻隔膜层306和阴极集流体308。烧蚀激光随后可用于对穿过阳极层202、电解质层302和阴极层304的一个或多个间隙206进行激光划线。另选地，一个或多个间隙206可使用掩膜技术而被形成在阳极层202、电解质层302和阴极层304的一者或多者中，以便在电化学电池200的制造期间控制材料沉积区域。也可例如使用激光烧蚀工艺来从阻隔膜层506中去除材料薄层，使得相邻阴极子区域204通过间隙206被完全分隔开。因此，可形成由一个或多个间隙206分隔开的若干个阴极子区域204。类似地，电解质层302和阳极层202可具有形成于其中的相应子区域，该相应子区域由一个或多个间隙206分隔开。即，并非具有如上文结合图3所述的连续层结构，阳极层202和/或电解质层302可被图案化，以具有在其中形成有若干个子区域的不连续层结构。该不连续层结构可以是平面的。即，阳极层202和/或电解质层302的子区域可以是基本上共面的，使得每个层的若干个子区域的侧壁在一个或多个间隙206上面向彼此，并且若干个子区域的相应向上表面/面对表面位于公共横向平面内。因此，电化学电池200可包括通过一个或多个间隙206彼此分隔开的若干个电池子区域602。更具体地，每个电池子区域602可包括阴极子区域、电解质子区域和阳极子区域的堆叠。此外，阳极集流体310可被放置在阳极子区域上方，以使电池子区域602中的每个和全部电池子区域电连接以便形成单个电池。在一个实施方案中，阳极集流体310具有连续层结构，例如单个片材或膜结构。因此，阳极子区域可通过阳极集流体310的连续层结构彼此电连接。在一个实施方案中，电池子区域602的组合投影表面积可以是电化学电池200的电化学电池周边208内的总投影表面积的至少80％，即图案化阴极利用区域可为至少80％。

电池子区域602中的电解质层302可在制造或使用期间形成孔402。在此类情况下，有缺陷的电池子区域602中的阳极层202可通过孔402泄漏到有缺陷的电池子区域602的下方阴极子区域204中。如上所述，阳极泄漏404可持续，直到孔402上方的阳极层202减小到在孔402和阳极集流体310之间形成空的空间408的程序。空的空间408可提供开路，以减小周围的电池子区域602通过有缺陷的电池子区域602放电的可能性。此外，由于每个电池子区域602的阴极子区域204由一个或多个间隙206物理地分隔开，因此泄漏的阳极层202材料可滞留在有缺陷的电池子区域602内并且不被允许传播到其他电池子区域602。因此，阳极泄漏404的负面效应可能限于对单个电池子区域602的禁用。

参见图7，其示出了根据一个实施方案的具有细分阴极层和阳极集流体插片的电化学电池的平面图。在一个实施方案中，电化学电池200的阳极层202也可以是阳极集流体。例如，阳极层202可以是具有足够的导电性以在电化学电池200的整个面上充当集流体的金属锂。因此，阳极层202上方的独立的阳极集流体310可能是不必要的。因此，阳极层202可用于使电化学电池200的电化学活性部分与外部产品电路电连接。例如，阳极层202可以是通过独立的阳极集流体插片702与外部产品电路导电性连接的锂。阳极层202可在电化学电池200的电化学活性区域和阳极集流体插片702之间导电。阳极集流体插片702可例如位于电化学电池200的拐角中。其上阳极集流体插片702与阳极层202耦接的区域可能并不具有阴极子区域204，并且因此可能比电化学电池200的包括阴极子区域204的一部分更薄。更具体地，在一个实施方案中，可通过在阴极层304的形成期间对拐角进行激光烧蚀或阴影掩蔽来形成更薄的拐角。随后，电解质层302和阳极层202可被沉积在较薄的拐角上方。因此，阳极集流体插片702可以是具有与阴极子区域204的厚度相等的厚度而无需增加电化学电池200的整体高度的导电金属箔。因此，将阳极集流体插片702结合到电化学电池200的拐角中而不是将阳极集流体310放置在整个阳极层202上方可能会导致完全封装的电化学电池200和/或结合有电化学电池200的电化学设备的更高的总能量密度。此外，电连接至阳极层202的阳极集流体插片702可制作得更厚并且在改善与外部电路的电连接的可靠性方面更为稳健。

参见图8A，其示出根据一个实施方案的在细分阴极层上方的电解质层中具有缺陷部的电化学设备的剖视图。在一个实施方案中，电化学设备800包括堆叠在第二电化学电池804上使得电化学电池的相应阳极层202彼此相邻或接触的第一电化学电池802。相应阳极层202可具有覆盖阴极子区域204并且延伸到相邻阴极子区域204之间的一个或多个间隙206中的连续层结构(例如，连续片材或膜结构)。此外，如上所述，堆叠的电化学电池中的一个或多个堆叠的电化学电池的区域诸如拐角区域可能并不包括阴极子区域。因此，相应阳极层202之间的插片插入空间806可允许插入阳极集流体插片702。阳极层202的连续层结构可使插片插入空间806与第一电化学电池802和第二电化学电池804的相应阴极集流体308分离。因此，阳极集流体插片702可被夹在阳极层202之间并且电连接至插片插入空间806内的阳极层202，而无需接触阴极集流体308。阳极集流体插片702可使用例如导电性压敏粘合剂而被粘结到阳极层202。如上所述，考虑到阳极层202材料到阴极子区域204中的阳极泄漏404，在电解质层302中可能存在缺陷部诸如孔402。

参见图8B，其示出根据一个实施方案的在细分阴极层上方的电解质层中具有缺陷部的电化学设备的剖视图。在一个实施方案中，由于相应阳极层202邻近于孔402处于接触状态中，因此阳极泄漏404可包括材料从第一电化学电池802和第二电化学电池804两者的阳极层202穿过孔402传播到受影响的阴极子区域204。如上文结合电化学电池200所述，阴极子区域204中的化学反应406可持续，直到在孔402上方形成空的空间408。即，在电化学电池的电解质层之间的阳极材料排空后，阳极泄漏可停止。因此，具有带有细分阴极层的堆叠的电化学电池的电化学设备800可限制独立阴极子区域204的缺陷部，该独立阴极子区域变得与电化学设备800的其他部分物理隔离并且电隔离。这样，有缺陷的区域可能对设备性能(例如，容量、能量、功率、电阻、循环寿命和产量)的影响很小并且电化学设备800的总体性能可得到改善。

参见图9，其示出根据一个实施方案的在细分阴极层之间具有中间层的电化学设备的剖视图。在一个实施方案中，当出现孔402时，可通过将中间层902结合在电化学设备800的堆叠的电化学电池的相应阳极层202之间来使阳极层202材料的传播进一步受限。例如，中间层902可包括阳极层202之间的导电阳极集流体，该导电阳极集流体使电化学设备800的阴极子区域204电连接，但减小第二电化学电池804的阳极层202材料通过第一电化学电池802的电解质层302中的孔402传播的可能性。因此，当形成孔402时，来自第一电化学电池802的阳极层202材料可通过孔402传播，以引起阴极子区域204中的化学反应，直到在中间层902和孔402之间形成空的空间，由此形成开路并使阴极子区域204与电化学设备800的其余部分隔离。虽然在图9中示出了阳极集流体插片702，但在一个实施方案中，中间层902可以是在电化学设备800外部并且远离电化学设备延伸以用于与外部产品电路连接的阳极集流体310。因此，在一个实施方案中，可省去阳极集流体插片702，其中该阳极集流体插片对于中间层902是多余的。

在一个替代实施方案中，中间层902可包括堆叠的电化学电池的阳极层202之间的绝缘层。例如，绝缘层902可以是对于锂是惰性的绝缘材料薄膜。此类材料的示例包括压敏粘合剂(诸如丙烯酸类)以及其他绝缘材料(诸如聚酰亚胺)等。绝缘层可以是电绝缘或离子绝缘中的一者或两者，并且可由具有这些性质中的任一种性质的材料制成。

参见图10，其示出根据一个实施方案的具有细分阳极层的电化学电池的平面图。电化学电池200可包括位于阴极层上方的阳极层202。此外，阳极层202可细分成在阴极层和电解质层上方在电化学电池200上隔开的一个或多个阳极子区域1002。更具体地，阳极子区域1002可由一个或多个间隙206彼此分隔开。例如，一个或多个间隙206可围绕每个阳极子区域1002，以使阳极子区域1002与相邻阳极子区域1002物理地隔离。

在一个实施方案中，阳极层202可包括网格图案，其中每个阳极子区域1002包括矩形表面区域并且通过电化学电池200中的一个或多个线性间隙206与相邻阳极子区域1002分隔开。在阳极层材料被沉积在电解质层上方后，可使用激光划线来去除阳极层材料以在阳极子区域1002之间形成一个或多个间隙206。另选地，阴影掩蔽可用于形成由变成未填充的间隙206的掩蔽区域分隔开的阳极子区域1002。然而，也可使用其他阳极层202图案。例如，一个或多个间隙206可以任何形状激光划线，以形成例如多边形、圆锥曲线、椭圆形等形状的阳极子区域1002。阳极子区域1002中的其余阳极材料大致形成图案化阳极层202的岛状物。阳极子区域1002与阳极层202中的其他阳极子区域1002相比可具有相同的或不同的形状。

无论阳极子区域1002的形状如何，当从上方查看时，阳极层202可包括在电化学电池周边208内的总投影表面积，该总投影表面积包括每个阳极子区域1002的组合投影表面积和阳极子区域1002之间的一个或多个间隙206的组合投影表面积。例如，每个阳极子区域1002可具有带有等边的正方形轮廓的投影面积并且每个间隙206可具有相等的宽度。因此，电化学电池周边208内的阳极层202的总投影表面积可包括全部投影的正方形阳极子区域表面积以及均匀间隙206内的投影表面积。在一个实施方案中，图案化阳极区利用率(即，组合的单独阳极子区域投影表面积与阳极层202的总表面积之比)可小于30％。例如，图案化阳极区利用率可小于25％。在一个实施方案中，网格图案具有各边为10微米的正方形阳极子区域1002，该正方形阳极子区域由一个或多个10微米的间隙206分隔开。因此，图案化阳极区利用率预期可为25％。扩大一个或多个间隙206或缩小阳极子区域1002可减小图案化阳极区利用率。

参见图11，其示出根据一个实施方案的沿图10的线C-C截取的具有细分阳极层的电化学电池的剖视图。在一个实施方案中，电化学电池200可包括阳极层202和阴极层304之间的电解质层302，所述阳极层具有阳极子区域1002和一个或多个间隙206。如上所述，阳极层202中的一个或多个间隙206可在阳极层202的包含阳极材料诸如锂的部分之间限定空间，即在阳极子区域1002之间限定空间。可通过使用例如激光烧蚀工艺去除阳极材料以及任选的电解质材料薄层来形成间隙206。因此，阳极子区域1002可通过使间隙206居间而被完全分隔开。在一个实施方案中，阳极层202的阳极子区域1002之间的间隙206被单个电介质312例如气体(诸如惰性气体)或真空完全填充。此外，阻隔膜层306可位于阴极层304和阴极集流体308之间。在一个实施方案中，电化学电池200可包括被放置成与阳极层202电接触的导电阳极集流体310。阳极集流体310可包括与阳极层202的全部阳极子区域1002机械接触并且电接触的金属箔。在一个实施方案中，电化学电池200的各个层可具有与上文相对于具有图案化阴极层304的电化学电池200所述类似的材料和尺寸。

参见图12，其示出根据一个实施方案的沿图10的线C-C截取的在细分阳极层下方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。在一个实施方案中，电解质层302可包括缺陷部诸如孔402。如上所述，孔402可在阳极层202与阴极层304之间引入电泄漏的路径。然而，与在电化学电池200上具有均匀的(即，非图案化的)阳极层202的电化学电池200相比，其中阳极子区域1002仅占据阳极层的总投影表面积的一部分的电化学电池200不太可能具有与阳极子区域1002对准的孔402。更具体地，当阳极子区域1002的组合投影表面积仅为阳极层202的总投影表面的25％时，孔402可能有三倍的可能与一个或多个间隙206对准。因此，由于图案化阳极层202，经由阳极子区域1002和阴极层304之间的内部短路发生电池失效的可能性可与图案化阳极区利用率成比例地减小。

参见图13A，其示出根据一个实施方案的沿图10的线C-C截取的在细分阳极层下方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。在一个实施方案中，在电解质层302中在阳极子区域1002和下方阴极层304之间可出现孔402。因此，孔402可在阳极层202和阴极层304之间引入电泄漏的路径。即，当阳极层材料穿过孔402进入阴极层304中时，可能会发生阳极泄漏404。当阳极材料与阴极材料进行交互时，化学反应406可通过阴极层304传播，以形成不期望的化学产物。此外，来自相邻阳极子区域1002的电子放电可沿循途径1302，穿过阳极集流体310进入邻近孔402的阳极子区域1002中，并且随后穿过孔402向前进入阴极层304中。因此，孔402可能会导致阳极层202的自放电，这可能最终使整个电化学电池200放电。

参见图13B，其示出根据一个实施方案的沿图10的线C-C截取的在细分阳极层下方的电解质层中具有缺陷部的电化学电池的剖视图。当阳极泄漏持续时，阴极层304中的化学反应可继续并且伴随有邻近孔402的阳极子区域1002的同时消失。即，阳极层材料可穿过孔402发生物理泄漏，直到孔402上方不再存在阳极材料。因此，可在孔402上方例如在电解质层302和阳极集流体310之间形成空的空间408。空的空间408可在电解质层302和阳极集流体310之间形成开路。因此，阳极泄漏最终会停止，并且阴极层304中的化学反应和电泄漏可停止。在一个实施方案中，阳极泄漏可能会产生阴极层304的劣化区域1304，但阴极层304的较大正常区域可能不会受到阳极泄漏的影响。因此，图案化阳极层可减轻电解质层缺陷对电化学电池200的整体性能的影响。

参见图14，其示出根据一个实施方案的在细分阳极层之间具有阳极集流体的电化学设备的侧视图。在一个实施方案中，电化学设备800可由如结合图10所述的具有图案化阳极层的若干个电化学电池200形成。更具体地，若干个电化学电池200可与面向彼此的相应阳极子区域1002堆叠。阳极层中的某些阳极子区域1002可与阳极集流体310正相对，即，当从上方查看时，可表现为重叠(即，当沿图纸的平面垂直向下查看时)。阳极集流体310可具有连续层结构，例如单个片材或膜结构。因此，相应堆叠电化学电池200的阳极子区域1002可通过阳极集流体310的连续层结构而彼此电连接。即，电化学设备800的第一电化学电池200的阳极子区域1002可彼此电连接，以及与电化学设备800的第二电化学电池200的阳极子区域1002通过阳极集流体310的连续层结构电连接。此外，具有连续层结构的阳极集流体310可位于电化学设备800的堆叠的电化学电池200的相应阴极层304之间，从而使电化学电池200物理地分隔开。

在一个实施方案中，形成电化学设备800的电化学电池200中的一个或多个堆叠的电化学电池可包括电连接至阴极层304的阴极集流体308。例如，第一阴极集流体308可电连接至电化学设备800的第一电化学电池200的阴极层304，并且第二阴极集流体308可电连接至电化学设备800的第二电化学电池200的阴极层304。阴极层304和阴极集流体308两者可具有连续层结构，例如连续片材或膜结构。

在一个实施方案中，电化学设备800可在电解质层302中的一个中堆叠的电化学电池包括孔402，该孔导致阳极泄漏404减小邻近于孔402的相应阳极子区域1002的尺寸。因此，阳极子区域1002最终将缩小，以远离孔402(不在孔402下方)横向地填充空间，如图14的虚线所示，从而导致在孔402和阳极集流体310之间形成空的空间。因此，下面的阴极层304的劣化区域1304可受到邻近孔402的阳极子区域1002的尺寸的限制。这样，具有图案化阳极层的电化学设备可限制电解质孔对设备总体性能的影响。

参见图15，其示出根据一个实施方案的在细分阴极层上方具有细分阳极层的电化学电池的平面图。在一个实施方案中，电化学电池200可细分为若干个电池子单元1500，并且每个电池子单元可包括被设置在阴极子区域204上方的至少两个阳极子区域1002。即，阳极层202可在阴极层304上方被细分成在电化学电池200上隔开的一个或多个阳极子区域1002，该阴极层也被细分成一个或多个阴极子区域204。例如，如图15所示，每个阴极子区域204可提供基部以支撑四个阳极子区域1002，但这通过举例而非限制的方式示出。更具体地，阴极层304可被图案化为包括至少两个阴极子区域204，并且阳极子区域1002中的两个或更多个阳极子区域被设置在以虚线表示的阴极子区域204中的一个阴极子区域上方。在阴极层304和阳极层202的每一者中，一个或多个间隙可围绕每个图案化岛状物。例如，一个或多个间隙1502A可使阳极子区域1002与相邻阳极子区域1002分离，并且一个或多个间隙1502B可使阴极子区域602与相邻阴极子区域602分离。因此，间隙1502B也可延伸到电池子单元1500之间的边沿中，以使电池子单元分离。如上所述，间隙1502A和1502B可由电介质材料312例如电介质气体至少部分地填充。

参见图16，其示出根据一个实施方案的沿图15的线D-D截取的在细分阴极层上方具有细分阳极层的电化学电池的截面图。在一个实施方案中，电化学电池200可包括阳极层202与阴极层304之间的电解质层302，该阳极层具有阳极子区域1002和一个或多个间隙1502A，并且该阴极层具有阴极子区域204和一个或多个间隙1502B。如上所述，阳极层202中的一个或多个间隙1502A可在阳极子区域1002之间限定空间。阳极子区域1002可包含阳极材料诸如锂。在一个实施方案中，一个或多个间隙1502A由单一电介质312例如电介质气体(如惰性气体)或真空完全填充。同样如上所述，阴极层304中的一个或多个间隙1502B可在阴极子区域204之间限定空间(并且也使位于相邻阴极子区域204上的阳极子区域1002分隔开)。该阴极子区域可包含阴极材料。在一个实施方案中，一个或多个间隙1502B由单个电介质312例如电介质气体(如惰性气体)或真空完全填充。在一个实施方案中，电化学电池200可包括被放置成与阳极子区域1002电接触的导电阳极集流体310。阳极集流体310可包括金属箔与电化学电池200中的全部阳极子区域1002机械接触且电接触。此外，电化学电池200可包括被放置成与阴极子区域204电接触的导电阴极集流体308。即，阴极子区域204可电连接至公共的或共享的阴极集流体308。电化学电池200的各个层可具有与上述类似的材料和尺寸。

在一个实施方案中，阳极层202和阴极层304可各自包括网格图案，如上所述。在一个实施方案中，阳极层202、阴极层304和电解质层302可以均匀层的形式形成于例如阴极集流体310上方。该层随后可选择性地进行激光划线以形成：使阴极子区域204分隔开(并且还使位于相邻阴极子区域204上的阳极子区域1002分隔开)的一个或多个间隙1502B；以及使阴极子区域204中的一个或多个阴极子区域顶部的阳极子区域1002分隔开的一个或多个间隙1502A。更具体地，激光划线可去除材料，以基本上形成一组阴极岛状物和位于该阴极岛状物中的一个阴极岛状物上方的一组阳极岛状物。也可使用其他方法(包括阴影掩蔽)来形成图16所示的结构。

参见图17，其示出根据一个实施方案的用于使阴极层与阳极泄漏隔离的方法的流程图。在操作1702中，在电化学电池200的产生期间或在电化学设备800诸如固态电池的组装期间，可在电解质层302中检测到孔402。在制造过程中的不同时间，包括在阳极层202被沉积在电解质层302上方之前或之后，可进行对孔402的检测。在操作1704中，一旦检测到孔402，可采用各种操作来确保成品电化学电池200中的阴极层304将与电解质层302上的阳极层202隔离。例如，孔402可被填充或阳极层材料可从孔402上方去除，以减小阳极泄漏404的可能性。以下将进一步描述用于检测孔402并隔离阴极层304的方法的实施方案。

参见图18，其示出根据一个实施方案的在缺陷检测操作期间的电化学电池的侧视图。在操作1702中检测孔402可包括通过已知用于寻找材料孔的光学方法、电方法、热方法和其他测试方法而执行的检测。例如，可在显微镜下观察电化学电池200以检测孔402。在一个实施方案中，电解质层302中的孔402使得当阳极层材料进入孔402中时在阳极层202的阳极子区域1002中出现凹陷部1802。凹陷部1802可呈现为污点或有缺陷的形貌，诸如阳极子区域1002的顶表面上的孔穴。因此，孔402可通过光学方法来识别。

在一个实施方案中，孔402可利用电方法来检测。例如，阳极层202可包括电化学电池200的顶表面上方的若干个阳极子区域1002。根据阳极子区域1002下方的电解质层302的完整性，阳极子区域1002处的电压可变化。例如，电压探针可被放置在图18所示的最右阳极子区域1002上以测量第一电压测量值，并且可探测中心阳极子区域1002以测量第二电压测量值。在一个实施方案中，考虑到孔402可在中心阳极子区域1002与阴极层304之间形成短路，第一电压测量值可显著高于第二电压测量值。因此，这可通过其阳极子区域1002邻近孔402的图案化阳极层的电压读数推断得出。因此，除了增大产率并且减轻缺陷部对电池性能的影响外，具有图案化阳极层202的电化学电池200还可便于在制造期间识别缺陷部，使得它们可在产品包装之前进行处理。这可能会甚至进一步增大产率和产品性能。

也可使用检测孔402的附加方法。例如，电检测方法还可包括测量电化学电池200上的电流或电阻率，以推断出孔402的位置。热检测方法包括监视电化学电池200的表面温度，同时施加电流以通过识别局部热点来推断出孔402的位置。其他方法包括可用于检测材料中的针孔(即，电解质层302中的孔402)的电磁波检测、吸收、反射、拉曼散射等。根据其中检测孔402的制造阶段，可使用各种方法通过使阴极层304在孔402下方隔离来减轻对孔402的影响。具体地，可作出修改以确保在最终电化学电池200组件中，孔402下方的阴极层304不与阳极层202电连通或是与周围的阴极层304区域隔离，以减轻阳极泄漏404可能对电化学电池功能带来的影响。

参见图19，其示出根据一个实施方案的在电解质层中具有缺陷部的前体电池的侧视图。前体电池1900可包括电解质层302、阴极层304、阻隔膜层306和阴极集流体308。因此，在一个实施方案中，前体电池1900表示在阳极层202被沉积在电解质层302上方之前的制造状态。在这个阶段处，可使用上述方法中的任一方法或其他检测方法在电解质层302中检测孔402。因此，可使用在阳极层202被沉积在电解质层302上方之后减小通过孔402的阳极泄漏404的可能性的修复技术。

参见图20，其示出根据一个实施方案的具有回填电解质层的电化学电池的侧视图。在一个实施方案中，在前体电池1900中检测到的孔402可利用填料2002填充。例如，可对孔402烧蚀、钻孔、研磨等，以形成穿过电解质层302的孔2004。孔2004可放大电解质层302中的孔，使得更易于插入填料。此外，虽然孔2004可被控制为在阴极层304的上表面处停止，但在一个实施方案中，孔2004可延伸到阴极层304中。在形成孔2004后，填料可回填到孔2004中。因此，当在随后的操作中沉积阳极层202时，阴极层304可通过填料2002与阳极层202电隔离。因此，填料2002可包括对锂可以是惰性的并且可以是电绝缘的多种材料。选择可包括粘合剂材料的材料，该粘合剂材料可被注入到孔2004中且随后被允许在例如时间、热量和/或紫外线辐射下固化。

参见图21，其示出根据一个实施方案的在电解质层中具有缺陷部的电化学电池的侧视图。在一个实施方案中，可在沉积阳极层202后检测电解质层302中的孔402。例如，在将阳极集流体310被放置在阳极层202上方之前，可使用上述检测方法中的一种检测方法来检测孔402。在一个实施方案中，阳极层可被图案化以便于如上所述使用电压探测进行检测。因此，可使用使阴极层304与阳极泄漏404通过孔402隔离的修复技术。

参见图22A，其示出根据一个实施方案的具有与阳极泄漏隔离的阴极层的电化学电池的侧视图。在一个实施方案中，孔402上方的阳极层202可被去除，使得孔402不从阳极层202延伸到阴极层304。即，阳极材料在孔402的第一端上方被去除，不存在于孔402上方，并且因此不能通过孔泄漏。因此，可不形成通过孔402的阳极泄漏404，并且因此孔402对电化学电池200性能的影响可减轻。阳极层202的去除可包括在孔402上方形成盲孔2202。盲孔2202的内部尺寸可能至少与孔402的直径一样大，并且盲孔2202的底部可在电解质层302的上表面处或下方终止。因此，修复后的电化学电池200可能不具有邻近孔402的阳极层202材料，并且发生阳极泄漏404的风险因此可减小。

参见图22B，其示出根据一个实施方案的具有与阳极泄漏隔离的阴极层的电化学电池的侧视图。在一个实施方案中，阳极层202和孔402可被去除，以使阴极层304与阳极层202隔离。更具体地，盲孔2202可被形成为穿过阳极层202和电解质层302以去除孔402。盲孔2202的侧壁2204可以是邻接的，使得沿侧壁2204的每个层是电隔离的并且基本上彼此连续，例如与具有渐缩侧壁2204的情况一样。即，虽然阳极层202和电解质层302的侧壁2004可以是基本上彼此连续的，但阳极层202可与阴极层304充分隔离，以减小阳极层202材料与阴极层304发生短路的可能性。因此，修复后的电化学电池200可减小在组装好的固态电池中发生阳极泄漏404的风险。

参见图22C，其示出根据一个实施方案的具有与阳极泄漏隔离的阴极层的电化学电池的侧视图。在一个实施方案中，并未去除邻近孔402的阳极层202，阴极层304的一部分可与阴极层304的其余部分隔离，使得在发生阳极泄漏404的情况下劣化区域域将限于阴极层304的一小部分。因此，对电化学电池性能的影响可减小。在一个实施方案中，可在孔402周围形成通道2206，以使第一阴极部分2208与第二阴极部分2210隔离。通道2206可以是环形的，其具有包括第一阴极部分2208侧壁的内壁以及包括第二阴极部分2210侧壁的外壁。此外，通道2206可从电化学电池200或前体电池1900的上表面延伸到阻隔膜层306(并且可甚至延伸到阻隔膜层206的顶表面下方，从而支撑阴极层304)。因此，通道2206可形成不连续部分，以使阴极部分彼此物理隔离。在一个实施方案中，通道2206可利用例如电介质填料进行回填，以使阴极部分进一步物理地、电气地或以离子形式被隔离。虽然可在阳极层202和第一阴极部分2208之间形成阳极泄漏404，但第一阴极部分2208的体积可较小，以便使得整个部分发生化学反应并且随后停止支持化学反应进一步传播到阴极层304的附近区域。因此，修复后的电化学电池200可减小阳极泄漏404对电化学电池200性能的影响。

以上针对隔离阴极层304所述的各种修复修改可使用多种制造技术来进行。例如，孔2004、盲孔2202或通道2206可使用例如激光烧蚀、磨料喷射加工、蚀刻等激光加工技术而被形成为穿过电化学电池200的一个或多个层。这些工艺中的一些工艺诸如激光烧蚀可去除材料层的各个部分诸如从阻隔膜层306中去除薄的顶层，而不会像通常传统激光切割工艺的情况那样穿过整个材料厚度进行熔化和切割。此外，可使用材料应用技术诸如涂敷、注入、沉积等来执行涉及材料添加的修改诸如利用填料2002来回填孔2004。因此，电解质层缺陷对产品成本和性能的影响可通过检测和修复缺陷来减轻。

本发明还提供以下逐条列举的实施方案：

1.一种电化学电池，包括：位于阳极层和阴极层之间的电解质层，其中该电解质层包括由填料至少部分地填充的空穴，并且其中该填料使阳极层与阴极层分隔开。

2.一种电化学电池，包括：位于阳极层和阴极层之间的电解质层，其中该电解质层包括从第一端延伸到阴极层的孔，并且其中该阳极层包括孔上方的空穴，使得该空穴使孔与阳极层分隔开。

3.一种电化学电池，包括：位于阳极层和阴极层之间的电解质层，其中该电解质层包括孔；以及围绕该孔延伸穿过电解质层和阴极层的通道，使得阴极层的第一区域与阴极层的第二区域由通道分隔开。

4.一种方法，包括：检测电解质层中的孔，其中该孔从第一端延伸到电化学电池的阴极层；以及使该阴极层与第一端隔离。

5.根据项目4所述的方法，其中该电解质层位于阴极层和阳极层之间，并且其中检测孔包括测量阳极层的一个或多个阳极子区域处的电压。

6.根据项目4所述的方法，其中隔离阴极层包括利用填料来填充孔，以使阴极层与第一端分隔开。

7.根据项目4所述的方法，还包括使阳极层沉积在电解质层上方，使得孔从阳极层延伸到阴极层，并且其中隔离阴极层包括去除孔上方的阳极层，使得孔不从阳极层延伸到阴极层。

8.根据项目4所述的方法，还包括使阳极层沉积在电解质层上方，使得孔从阳极层延伸到阴极层的第一区域，并且其中隔离阴极层包括围绕孔形成穿过电解质层和阴极层的通道，使得阴极层的第一区域与阴极层的第二区域由通道分隔开。

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