[发明专利]薄膜电池

说明书

技术领域

本发明总体上涉及薄膜原电池。

背景技术

电化学元件(即电池)已知具有很多种不同的物理形式。在大多数情况下，它们具有机械坚固的外壳，并且为圆形、钮扣式或棱柱形电池单元(cell)的形式。在这种电池单元中设有正负电极、隔离体和电解质。这类电池单元的壳体通常由钢、不锈钢合金或铝构成。

然而，在某些应用场合中需要非常薄的、具有柔性壳体的电池。这些应用场合包括有源射频识别(RFID)标签、PCMCIA卡、智能卡等。用于这种应用场合的电池必须柔软和紧凑，以低的自放电速度递送高能量密度和特定能量，并且应当具有可靠的密封。这种密封是极其重要的，因为应当阻止湿气进入电池以避免漏电和自放电，以及即使在电池发生变形或受到机械压迫时防止因释放电解质中的有机溶剂而变干。另外，应当以成本效率和可靠的方式制造电池。

现有技术中存在不同的薄膜电池，其中大多数利用锂作为阳极材料。

例如，US5,989,751公开了一种具有柔性和紧凑设计的锂原电池。该电池单元具有包含复合阴极的电解质。利用间隔物和聚合物片提供封装。

US 2003/0228517A1示出了一种薄电池，其具有由相互密封的两个塑料片形成的封装。该文献中描述的薄电池单元被堆叠形成更大的电化学元件。塑料片在某些区域上被金属化，以形成与电池单元的电极接触的电触点。

US 2005/0239917也公开了一种薄膜锂电池，其中利用基于锂金属粉末的墨水在铜集电体上印制阳极。利用聚酯密封剂框围绕电池周边密封阳极和阴极集电体。

US 6,752,842B2公开了一种通过相互叠置地印制不同层而形成的薄膜电池单元。

在密封质量和生产时的成本效率方面，上述电池仍未完全令人满意。

发明内容

本发明涉及一种扁平电池，其包括由阴极、阳极、以及夹在阴极和阳极之间的隔离体层形成的封装。密封框围绕所述封装沿周向延伸。该电池还包括接触阳极的第一集电体和由金属箔形成且接触阴极的第二集电体，其中所述第一和第二集电体分别在邻近封装的区域上部分覆盖密封框。

所述电池还包括设在第一集电体上的第一聚合物护套层和设在第二集电体上的第二聚合物片，所述第一和第二聚合物片沿周向伸出集电体和密封框，并且被密封到一起以形成电池的外护套。

本发明还涉及一种用于制作扁平电池的方法，它包括以下步骤：

(a)提供第一聚合物护套层，

(b)提供第一集电体并且将其设置在所述第一聚合物片上，

(c)将阳极材料施加到所述第一集电体上，

(d)提供第二聚合物护套层，

(e)提供第二集电体并且将其设置在所述第二聚合物护套层上，

(f)提供密封框，所述密封框的内轮廓基本对应第一集电体上的阳极材料和隔离体的外轮廓，

(g)将所述框设置在集电体之一上，所述框覆盖该集电体的外周，

(h)提供阴极材料并且将其设置在第二集电体上，

(i)提供隔离体层并且将其设置在阴极材料上，

(j)通过反转(return)两个聚合物护套层之一并且将其设置在另一个聚合物护套层上以使隔离体层夹在阴极材料和阳极材料之间，密封框围绕阳极材料、阴极材料和隔离体沿周向延伸，对扁平电池进行组装，以及

(k)在沿周向伸出集电体的区域上将所述第一和第二聚合物护套层密封到一起以形成电池封装的外护套。

密封到一起以形成电池外护套的第一和第二聚合物护套层有助于避免水或其它液体进入电池单元和形成可能引发高自放电速度的导电路径。此外，电解质被阻止离开电池，从而避免电池变干。围绕由阳极、阴极、隔离体和电解质形成的封装沿周向延伸的密封框还有利于获得高密封质量。由于密封框围绕所述封装沿周向延伸的事实，当第一和第二聚合物片沿周向伸出框时，提供双重密封。部分覆盖密封框的集电体形成第一密封区，沿周向伸出所述密封区域的聚合物片形成额外的第二密封区。