阴极集流器104和阳极集流器106中的每个或二者可以由不锈钢和/或镍形成。替 代地或附加地，阴极集流器104和阳极集流器106中的一个或二者可以采取片材、箱或粉末 的形式。其他阴极集流器和/或阳极集流器材料和形式同样是可能的。阴极集流器104和 阳极集流器106可以各自采取多种尺寸。在一些实施方式中，阴极集流器104和阳极集流 器106中的一个或二者可以具有例如在大约3 μπι和大约4 μπι之间的厚度。其他厚度同样 是可能的。阴极集流器104和阳极集流器106的尺寸，包括例如阴极集流器104和阳极集 流器106的平面面积和厚度，可以根据固态电池100的应用而变化。
[0027] 如图所示，阴极108与阴极集流器104电接触。阴极108可以例如由LiCoO2形成。 其他阴极材料同样是可能的。阴极108可以采取多种尺寸。在一些实施方式中，阴极108可 以具有例如在大约10 μπι和大约15 μπι之间的厚度。其他厚度同样是可能的。通常，与铜、 聚酰亚胺和不锈钢的典型衬底相比，更大厚度的阴极108可以在YSZ衬底102上生长。尽 管如此，阴极108的尺寸，包括例如阴极108的平面面积和厚度，可以根据固态电池 100的 应用而变化。
[0028] 如图所示，固态电解质110可以形成在阴极108和阳极112之间。在一些实施方式 中，固态电解质可以由锂磷氧化物（LiPON)形成。其他固态电解质材料同样是可能的。固 态电解质110可以采取多种尺寸。在一些实施方式中，固态电解质110可以具有例如在大 约2μπι和大约3μπι之间的厚度。其他厚度同样是可能的。固态电解质110的尺寸，包括 例如固态电解质110的平面面积和厚度，可以根据固态电池100的应用而变化。
[0029] 如图所示，阳极112与阳极集流器106电接触。阳极112例如可以由锂形成。其 他阳极材料同样是可能的。阳极112可以采取多种尺寸。在一些实施方式中，阳极112可 以具有例如在大约2μπι和大约3μπι之间的厚度。其他厚度同样是可能的。阳极112的尺 寸，包括例如阳极112的平面面积和厚度，可以根据固态电池100的应用而变化。
[0030] 在操作中，当固态电池 100连接到电路（例如电子装置的电路）中时，固态电池 100可以通过阳极112和阴极108之间的化学反应而给该电路供电。具体地，当连接到电路 中时，阳极112可以经历氧化反应，其中来自阳极112的离子朝向阴极108移动通过固态电 解质110，导致来自阳极112的电子释放到电路中。同时，当连接到电路中时，阴极108可以 经历还原反应，其中移动通过固态电解质110的离子与阴极108结合，导致阳极112释放到 电路中的电子在阴极108处被吸收。电子在阳极112处的释放和电子在阴极108处的吸收 产生给电路供电的电流。
[0031] 在一些实施方式中，如图所示，固态电池100可以进一步包括保护涂层114。保护 涂层114例如可以基本上覆盖阳极112,由此保护固态电池100免受污染并延长固态电池 100的寿命。在一些实施方式中，保护涂层114可以由二氧化硅（SiO 2)、氧化铝或陶瓷形成。 其他保护涂层材料同样是可能的。
[0032] 固态电池 100可以采取多种尺寸。在一些实施方式中，例如，固态电池 100可以具 有在大约30 μπι和大约60 μπι之间的厚度。固态电池 100的其他厚度同样是可能的。固态 电池 100的尺寸，包括例如固态电池 100的平面面积和厚度，可以根据固态电池 100的应用 而变化。
[0033] 在一些实施方式中，为了改善固态电池100的能量密度，如图IB所示，期望固态电 池100是双侧固态电池。如图所示，双侧固态电池100包括第二阴极集流器116、第二阳极 集流器118、第二阴极120、第二固态电解质122和第二阳极124。第二阴极集流器116、第 二阳极集流器118、第二阴极120、第二固态电解质122、和第二阳极124可以分别采取结合 图IA针对阴极集流器104、阳极集流器106、阴极108、固态电解质110和阳极112所描述的 任何形式。在一些实施方式中，固态电池100可以进一步包括保护涂层126,如图所示。保 护涂层126例如可以基本上覆盖第二阳极124,由此保护固态电池100免受污染并延长固态 电池100的寿命。在一些实施方式中，保护涂层126可以由SiO 2、氧化铝或陶瓷形成。其他 保护涂层材料同样是可能的。
[0034] II.制造固态电池的示例方法
[0035] 图2是描绘根据一些实施方式的制造包括YSZ衬底的固态电池的方法200的流程 图。
[0036] 如图所示，方法200开始于方框202,提供YSZ衬底。衬底例如可以采取上面结合 图IA针对衬底102描述的任何形式。在一些实施方式中，提供衬底可以涉及制造 YSZ衬底。 可替代的，在其他实施方式中，提供衬底可以涉及获取预先制造的衬底，如NY州Buffalo市 的ENrG公司制造的E-Strate?衬底。在任一种情况下，衬底可以是单独的YSZ，或者可以是 附着到金属或陶瓷层的YSZ层。衬底同样可以以其他方式提供。
[0037] 方法200继续于方框204,在衬底上形成阳极集流器和阴极集流器。阳极集流器例 如可以采取上面结合图IA针对阳极集流器106描述的任何形式。类似地，阴极集流器例如 可以采取上面结合图IA针对阴极集流器104描述的任何形式。在一些实施方式中，阳极集 流器和阴极集流器中的一个或二者可以被预先形成，且在衬底上形成阳极集流器和阴极集 流器中的一个或二者可以涉及将预先形成的阳极和/或阴极集流器粘附到衬底上（例如， 利用衬底和阳极和/或阴极集流器之间的粘结层）。可替代的是，在其他实施方式中，在衬 底上形成阳极集流器和阴极集流器中的一个或二者可以涉及将阳极和/或阴极集流器图 案化（例如，使用光刻）到衬底上。阳极和/或阴极集流器同样可以以其他方式形成。阴 极集流器104和阳极集流器106可以同时或顺次形成。
[0038] 方法200继续于方框206 :形成LiCoO2的阴极，其中阴极与阴极集流器电接触。阴 极例如可以采取上面结合图IA针对阴极108描述的任何形式。在一些实施方式中，形成阴 极可以涉及例如将LiCoO 2沉积（例如，溅射）到阴极集流器上，以形成阴极。阴极同样可 以以其他方式形成。
[0039] 方法200继续于方框208 :在大约700°C和大约800°C之间的温度退火阴极。退火 通常用于改善阴极的结晶和晶体取向，并且在大约700°C和大约800°C之间的温度退火可 以用于改善阴极的结晶和晶体取向。如上所述，衬底的YSZ可以承受在大约700°C和大约 800°C之间的退火温度，并在大约800°C处具有近乎零的热膨胀系数。结果，YSZ衬底允许阴 极在大约700°C和大约800°C之间的温度退火，而不损坏阴极，导致固态电池大约1030Wh/L 的提高的能量密度。例如，退火可以在封闭的加热设备如，熔炉、快速热退火系统或者闪光 退火系统（flash annealing system)中发生。阴极同样可以以其他方式退火。
[0040] 方法200继续于方框210,形成LiPON的固态电解质。固态电解质例如可以采取上 面结合图IA针对固态电解质110所描述的任何形式。在一些实施方式中，形成固态电解质 例如可以涉及利用物理气相沉积形成固态电解质。例如，固态电解质可以通过将衬底定位 在真空室内并面向磷酸锂的靶且将氮气引入所述真空室内，由此形成LiPON的等离子体促 进沉积（plasma facilitating deposition)(例如，派射）。固态电解质同样可以以其他方 式形成。
[0041] 方法200继续于方框212,形成锂的阳极，其中阳极与阳极集流器电接触，且固态 电解质形成在阳极和阴极之间。阳极例如可以采取上面结合图IA针对阳极112所描述的 任何形式。在一些实施方式中，形成阳极例如可以涉及将锂沉积（例如，溅射）到阳极集流 器和固态电解质上，以形成阴极。阳极同样可以以其他方式形成。
[0042] 在一些实施方式中，方法200可以进一步包括形成基本上覆盖阳极的保护涂层。 保护涂层例如可以采取上面结合图IA针对保护涂层114描