[发明专利]柔性一体化太阳电池/锂离子电池薄膜复合电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电能源技术领域，特别是涉及一种柔性一体化太阳电池/锂离子电池薄膜 复合电池的制备方法。

背景技术

目前，柔性一体化太阳电池/锂离子电池薄膜复合电池是一种新型电源，具有柔性，能 适应不同的安装面，便于携带等特点，利用薄膜太阳电池给锂电池充电，因此具有自充电功 能，能长时间、远距离为电子设备供电。

已知的太阳电池/锂电池一体化电源系统由太阳能电池、蓄电池和电源控制器组成，其中 太阳能电池、蓄电池和电源控制器均为非柔性刚性结构或只有太阳能电池为柔性结构。专利 CN103280846A“一种柔性光伏一体化电源系统”中太阳电池为具有柔性背板，采用柔性衬底 制备的非晶硅叠层内联薄膜太阳电池。蓄电池和电源控制器均为非柔性结构，太阳电池和蓄 电池各自独立封装，电源控制器和太阳电池、蓄电池用电缆连接，非真正一体化电源系统， 具有重量大，体积大，携带不方便，安装受限等缺点，因此应用范围有限，存在某些特殊场 合无法应用等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种柔性一体化太阳电池/锂离子电 池薄膜复合电池的制备方法。

本发明的目的是提供一种产品为真正柔性一体化电池，具有重量轻，携带方便，高比 能量，能适应不同安装面，使用范围广等特点的柔性一体化太阳电池/锂离子电池薄膜复 合电池的制备方法。

本发明太阳电池和锂离子电池采用同一柔性薄膜衬底，分别位于柔性薄膜衬底的正反 两面，柔性电源控制器分别连接柔性太阳电池与柔性锂离子电池，控制太阳电池对锂离子 电池充电及锂离子电池对外接负载放电。

首先制备柔性薄膜太阳电池，具体制备步骤参照专利CN101459200A“柔性铜铟镓硒 薄膜太阳电池及其吸收层的制备方法”所述方法制备柔性薄膜铜铟镓硒太阳电池，柔性衬 底优选聚酰亚胺薄膜。

柔性太阳电池制备完成后，采用共衬底技术在聚酰亚胺薄膜另一侧，即没有铜铟镓硒 太阳电池的一侧用磁控溅射方法整体溅射一层铝薄膜，铝膜厚度约为5-10μm。在铝膜手 动上涂覆一层锂离子电池正极材料薄膜，在铝膜的四边各留2-10mm的空白。将带胶铝极 耳用热压机固定于预留的铝膜空白处。正极薄膜包括正极材料，导电剂和粘结剂，正极材 料为钴酸锂、锰酸锂、层状三元材料或磷酸铁锂其中之一，导电剂为乙炔黑、SP或KS系 列导电剂其中之一或两种以上，粘结剂为PVDF。

柔性锂离子电池的负极集流体选用铜箔与柔性薄膜的复合材料，柔性薄膜材料为尼 龙、PET或聚酰亚胺薄膜，优选聚酰亚胺(PI)薄膜。铜箔/PI复合薄膜厚度为20-100微 米，在其上手动涂覆一层锂离子电池负极薄膜，在左、右、下三边各留5-10mm空白，在 上边预留极耳处留10-20mm空白，用裁刀或手术刀将预留极耳的多余部分裁掉，做出柔性 锂离子电池负极极耳。负极薄膜包括负极材料，导电剂和粘结剂，负极材料为石墨、硬碳 或尖晶石钛酸锂其中之一，导电剂为乙炔黑、SP或KS系列导电剂其中之一或两种以上， 粘结剂为PVDF。

用锂离子电池隔膜完全覆盖负极材料薄膜，隔膜可为PP单层膜，PP/PE/PP三层复合 膜，陶瓷涂层隔膜其中之一。用热熔胶压住隔膜边缘约1-2mm，用热压机将隔膜/热熔胶/ 铜箔/PI复合薄膜的四边都热合在一起，热合温度为140-160℃，热合时间2-5秒。注意， 热熔胶四边宽度最好大于铜箔/PI复合薄膜边缘1-2mm。

热熔胶可以是单层的马来酸或丙烯酸改性PP热熔胶，也可以是锂离子电池中通用的 三层复合PP材质的白色、黄色、黑色极耳胶。热熔胶的宽度范围4-10mm，厚度范围为30-100 μm。

将粘好隔膜和热熔胶的柔性衬底负极薄膜与正极薄膜调整好相对位置，用封边机将 左、右、下三边正负极薄膜热合在一起，热合温度160-200℃，热合时间3-10秒钟，留 上边极耳处不封。

将柔性一体化电池整体移入手套箱中，注入配制好的聚合物凝胶电解液，充分浸润后 抽出多余电液，常温在手套箱中放置2-4小时，或加热30-60℃放置1-3小时，然后在惰 性气氛保护下移出手套箱。在干燥气氛下(如干燥间中，相对湿度<1％)，置于真空封口 机中，使用透光性好的柔性聚酯薄膜，在抽真空和一定压力下将柔性一体化电池一体热合 封装，热合温度150-200℃，热合时间3-10秒钟。