[发明专利]一种微型电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池，具体地说，本发明涉及一种微型电池。所述微型电池是一种全新的储能体系，除具有高比能量、长存储寿命和循环寿命、平稳的工作电压等优良的电化学性能之外，其厚度仅数微米至数十微米，可以极大地缩小甚至不需要电池放置空间。

背景技术

微型电池的用途包括：钟表，便携式电子设备，微型传感器，实验室芯片，火箭发射及导航系统，石油及天然气探明与钻探，等等。

在半导体领域，现在，虽然FLASH存储器用在了许多电子装置上，但它还有它的局限性。它需要额外安装电池来保证突然断电时数据不会遗失。nvSRAM(non-volatile Static Random Access Memory)在通讯和网络占到了80％的份额。虽然现在，一次性纽扣电池可用在nvSRAM上，但它必须人工加载上去，这就需要更多的人工以及预留空间。nvSRAM制造工艺须经过260℃焊接及随后的水洗过程，上述第二类全固态薄膜电池符合这一要求。

可充式微型电池和锂离子电池最早有美国橡树岭国家实验室开始研制。此后，有人采用TiS₂或MoS₂作为靶材，在有氧存在的气氛下，沉积出TiO_0.2S_1.4或MoO_1.6S_1.8薄膜作为正极，然后沉积玻璃态氧化物电解质，最后真空蒸镀金属锂负极，最外面采用疏水性聚合物包装。整个薄膜电池芯厚度小于10μm，最终产品(包括封装膜)厚度小于0.1mm。电池表面积为2cm²，平均输出电压2.0V，最大电流密度为200μA·cm²，电池容量控制在5-300μAh·cm^-2，循环寿命超过10000次。

专利申请号为“03804888.4”的中国专利申请技术公开了一种可充电薄膜锂电池，所述电池包括至少部分由壳体(36)封装的电池单元。这种电池单元包括在衬底(12)上的阴极(18)和阴极集电体(16)以及可渗透的阳极集电体(24)，阴极(18)和阴极集电体(16)彼此电耦合并且电耦合到电解质(20)，可渗透的阳极集电体(24)具有电耦合到电解质的第一表面和相对的第二表面。可渗透的阳极集电体(24)厚度小于约0.1微米(μm)。在通常的阳极集电体的相对的第二表面上的覆层被省略了。正极端子和负极端子(34，32)被电连接到该电池单元。但该可充电薄膜电池存在与本发明较大的差别，其制作方法与本发明不同，制作成本明显偏高，制作过程不稳定。

专利申请号为“200510028248.X”的中国专利公开了一种“原位”沉积微型电池的设备，以及采用该设备制备微型电池的方法。该设备由四个沉积薄膜腔室和一个手套箱串联组成，不同薄膜分别在四个不同的腔室中制备：直流磁控溅射室制备电子集流体薄膜、直流或射频磁控溅射室制备阴极薄膜、射频磁控溅射室制备电解质薄膜以及真空热蒸发室制备金属锂阳极薄膜。本发明在不破坏真空的条件下实现了各种薄膜的“原位”沉积，避免了薄膜间界面被尘埃、水分和其他污染物沾污。采用该设备制备的微型电池具有较小的界面电阻和电荷转移电阻，在充放电循环中表现出较小的容量衰减性能。但该申请专利未对微型电池有任何揭示，也未对金属锂的保护及其后续包装有任何表述。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

鉴于上述，本发明的目的在于：提供一种微型电池，所述微型电池可作成厚度分别在小于8微米、5-8微米、8-15微米及15微米以上-50微米的柔性薄膜电池。

根据本发明的微型电池，所述微型电池由正极薄膜、位于正极薄膜、负极薄膜之间的固态电解质薄膜、分别与正、负极连接的集电体薄膜及包装材料膜作密封包装构成，所述与正、负极连接的集电体薄膜为金属薄层，所述包装材料为金属/高分子材料的复合多层膜。

较好的是，根据本发明的微型电池，作为所述包装材料的金属/高分子材料的复合多层膜为铝/聚乙烯多层复合物或铝/聚丙烯多层复合物。

较好的是，根据本发明的微型电池，不包括基底在内的薄膜锂电池总厚度5-8微米。

较好的是，根据本发明的微型电池，不包括基底在内的薄膜锂电池总厚度为8-15微米。

较好的是，根据本发明的微型电池，不包括基底在内的薄膜锂电池总厚度在15-50微米。

较好的是，根据本发明的微型电池，所述负极的薄膜层厚度在2-8微米。

较好的是，根据本发明的微型电池，所述正极的金属氧化物厚度在0.05-5微米。

较好的是，根据本发明的微型电池，所述电解质层厚度在1-2微米。