[发明专利]柔性固态多层叠平板锂离子电池组件及电池封装方法

说明书

本申请实施例提供的柔性固态多层叠平板锂离子电池组件呈现于此。它由许多包含背靠背多层叠互相并联的电化学电池的锂离子电池组所构成，其中所有电化学电池均使用了固态电解质，电池组用柔性高分子材料封装密封。电池组被混合成一些电池区间，每个电池组的正负极终端被分别连接到相对应的由边侧开关所控制的边侧终端。每个电池区间第一个电池组的正极终端与最后一个电池组的负极终端分别被进一步连接到一个正极旋转开关和一个负极旋转开关。利用这些不同的开关和电控盒，电池组件的输入输出电压和电流可以被自由调控。

相关申请的交叉引用

本申请要求美国专利申请No.15/340,995的优先权权益,该专利申请于2016年11月2日提交,该专利申请通过引用方式结合于此。

技术领域

本申请涉及一种由多个锂离子电池组构成的柔性固态多层叠平板锂离子电池组件，其中每个电池组由一些固态电化学电池组成。本发明还具备不同电池组之间可变的电子连接设计以控制电池组件的输入/输出电流和电压。本发明所相关的锂离子电池组件具有柔性、安全、轻薄、快速充电、可调节输出功率、以及可与太阳能组件对接等特征。

背景技术

锂离子电池已经被开发了几十年，与传统的铅酸或锌锰电池不同的是，锂离子电池使用非水电解质溶液。随着锂离子电池的发展，不同材料已被用于电极或电解质。例如，正极材料包括不同的过渡金属氧化物，如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiV₂O₅以及它们的组合。主要的负极材料仍然是碳家族，包含中间相碳微球(MCMB)、人造石墨、碳涂覆天然石墨、石墨、硅、以及金属合金。尽管许多电解质目前被开发应用于锂离子电池，最流行的电解质依然是LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄等，并与一些诸如碳酸丙烯酯(PC)和碳酸乙烯酯(EC)之类的碳酸盐溶剂混合。此外，其它材料，例如隔膜、添加剂、以及阻燃剂，已经被应用于提升锂离子电池的性能与安全性。

鉴于其高能量密度且对环境无污染，锂离子电池(LiBs)已经取代镍－金属氢化物(Ni－MH)及镍－镉(Ni－Cd)二次电池而被应用于从手机、手提电脑到电动汽车的不同领域。与其广泛的研究和应用相比，锂离子电池在其形状与结构方面显示出更少的选择性。基本形状上有纽扣、平板、圆筒及方块形状。随着薄膜镀膜技术的发展以及固态电解质的应用，薄膜和柔性锂离子电池已经受到了越来越多的关注。特别是一些诸如柔性平板显示器之类的柔性电子产品的出现，要求使用柔性锂离子电池。所以，柔性锂离子电池近年吸引了诸多关注。例如，美国专利5,552,239号和5,478,668号描述了具有折叠或卷绕结构的大容量可充电矩形或圆筒形锂离子电池。美国专利5,498,489号也揭示了一种包含折叠式或层叠式电化学电池锂离子结构的锂离子电池，这些电化学电池具有折叠式的连续性、且有柔性的位于初级与次级离散电极板之间的高分子层压电解质。