[发明专利]一种柔性器件及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性器件，包括A类电极、B类对电极和隔离膜，A类电极的层数为m，B类对电极的层数为n，且3≤m+n，∣m-n∣≤1；A类电极中第i层电极包括集流体Aci和活性物质Afi，其中，1≤i≤m，B类对电极中第j层电极包括集流体Bcj和活性物质Bfj，其中，1≤j≤n；其特征在于：

所述集流体Aci和集流体Bcj中，至少有一层为多孔集流体，所述多孔集流体包括孔结构区和非孔区，所述孔结构区和所述非孔区的体积分别为V1、V2，且V1/(V1+V2)≥10％；

包含所述多孔集流体的电极还包括活性物质，所述活性物质分布于所述多孔集流体的所述孔结构区中或所述非孔区的表面，分布于所述多孔集流体的所述孔结构区中的活性物质的质量为W1，分布于所述非孔区的表面的活性物质的质量为W2，且W1/(W1+W2)≥10％；

所述柔性器件的第1层电极的集流体与第n+m层电极的集流体含有非贯穿孔；含有所述非贯穿孔的集流体的孔洞与所述集流体的一个表面连通，且该表面负载有活性物质。

2.一种权利要求1所述的柔性器件，其特征在于，所述A类电极为正电极或负电极，所述B类对电极为负电极或正电极；所述正电极包括正极集流体和正极活性物质，所述负电极包括负极集流体和负极活性物质；所述正极集流体和所述负极集流体的厚度为a，且1μm≤a≤1000μm；所述正极集流体和所述负极集流体为金属单质、金属与金属形成的合金、金属与非金属形成的合金和导电聚合物中的至少一种，或者为金属单质、合金、导电聚合物形成的复合材料。

3.一种权利要求2所述的柔性器件，其特征在于，所述多孔集流体的孔等效直径为d，且0.1μm≤d≤2cm；所述多孔集流体的孔壁厚度为b，且0.01μm≤b≤1cm；所述多孔集流体的孔长度为L，且L≤4a。

4.一种权利要求3所述的柔性器件，其特征在于，所述非贯穿孔与所述集流体的未连通的一个表面的距离为h，且1μm≤h。

5.一种权利要求4所述的柔性器件，其特征在于，10μm≤h≤50μm，5μm≤a≤500μm，0.6μm≤d≤1cm，0.05μm≤b≤10mm，L≤2a；第2、3……m+n-1层电极的集流体为多孔集流体时，所述多孔集流体的孔洞贯穿集流体的两个表面；所述多孔集流体的孔的形状为圆形、椭圆形、多边形中的至少一种。

6.一种权利要求1～5任一项所述的柔性器件，其特征在于，3≤m+n≤11；V1/(V1+V2)≥50％；W1/(W1+W2)≥50％。

7.一种权利要求2所述的柔性器件，其特征在于，所述金属包括Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al、Ga、In、Ge、Sn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、W、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种；所述非金属包括H、B、C、N、O、Si、P、S、As、Se、Te、F、Cl、Br、I中至少一种；所述导电聚合物包括聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚乙炔、导电胶中的至少一种。

8.一种权利要求2所述的柔性器件，其特征在于，所述正极活性物质中还含有导电剂或/和粘接剂；所述负极活性物质中还含有导电剂或/和粘接剂；所述正极活性物质包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂钒氧化物、硫或硫化物/硫复合物阴极材料、多元复合化合物和聚阴离子阴极材料中的至少一种；所述负极活性物质包括碳材料、含碳化合物、非碳材料中的至少一种；所述导电剂包括导电碳黑、超级导电碳、碳纳米管、科琴黑、石墨烯中的至少一种；所述粘接剂包括共聚四氟乙烯、均聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯氰、聚乙烯醇、聚烯烃、氟化橡胶、聚胺酯中的至少一种。

9.一种权利要求1所述的柔性器件，其特征在于，其制备方法主要包括以下步骤：

步骤1，多孔集流体制备：选择无孔集流体，刻蚀得到多孔集流体；或选择集流体成型过程中便已经具有多孔结构的集流体；

步骤2，电极片制备：将电极活性物质布置于步骤1所述多孔集流体上，得到电极片；

步骤3，电池组装：将电极片与隔离膜、对电极极片组装，化成、整形得到柔性器件。

10.一种权利要求9所述的柔性器件，其特征在于，步骤1所述的刻蚀包括激光烧蚀、化学刻蚀、量子轰击中的至少一种；步骤3所述的电极片中至少有一片为步骤2所制备得到的电极片，所述对电极的集流体为无孔集流体或/和多孔集流体。