[发明专利]用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装以及具有基于碳的导电材料的集电器

说明书

一种用于锂‑离子电池（200）的单元（100）的可折叠柔性组装，包括：‑包含电解质的隔板（11），‑位于隔板（11）的第一侧上的一系列n个物理地分离的负电极（13）和位于隔板（11）的第二侧上的一系列n个物理地分离的正电极（12）‑第一集电器（21），其包括连续地覆盖所述系列的负电极（13）以确保所有所述负电极（13）之间的电连接的层‑第二集电器（22），其包括连续地覆盖所述系列的正电极（12）以便确保所有所述正电极（12）之间的电连接的层。

技术领域

本发明涉及锂-离子电池，特别是薄的印刷锂-离子电池。其更具体地，涉及用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装、包括单元的这种组装的锂-离子电池、用于锂-离子电池的集电器以及这种集电器的制造方法。

锂-离子电池或Li-离子电池（通常缩写为LIB）是可再充电电池的一种类型，其中锂离子在放电期间从负电极移动到正电极，并且在充电时返回。与不可再充电锂电池相比，Li离子电池使用插入的锂化合物作为一种电极材料。允许离子移动的电解质和两个电极是锂-离子电池单元的组成部件。

锂-离子电池在家用电子设备中是常见的。它们是用于便携式电子设备、电动工具、医疗装备的可再充电电池的最流行类型中的一种，其具有高能量密度、微小记忆效应和低自放电。对于较重的装备，诸如运输的两轮（自行车、摩托自行车）或四轮（电动或混合动力机动车辆）装置和车辆、军事和航空航天应用，并且现在还对于物联网（IoT）或电子可穿戴设备，LIB也变得流行。在那方面，递送适当能量密度的特定形式因子和基于轻重量的电池的需要不断增长。

通常，柔性电池可用于期望电池应当能够变形或弯曲的所有应用中，例如为了填充混合动力或电动车中的空的空间或用于供应除了在刚性Li离子电池的所有常规应用中之外的柔性电子设备。

常规的锂离子（Li离子）电池包括至少一个负电极（阳极）和至少一个正电极（阴极），在负电极和正电极之间存在固体电解质或浸渍有液体电解质的隔板。液体电解质例如由选择用于优化离子运输和离解的溶剂中的溶液中的锂盐组成。特别地，在锂-离子电池中，每个电极通常包括集电器（通常为金属基板），在该集电器上沉积包括相对于锂是活性的材料的复合材料、执行粘合剂（例如偏二氟乙烯（PVdF）共聚物）角色的聚合物、赋予电子导电性的试剂（例如炭黑）和溶剂。

在电池的操作期间，锂离子从电极中的一个通过电解质传递到另一个。在电池放电期间，一定量的锂与来自电解质的正电极活性材料反应，并且等效的量从负电极活性材料引入到电解质中，因此锂浓度在电解质中保持恒定。锂到正电极中的插入通过经由外部电路从负电极供应电子来补偿。在充电期间，这些现象以相反的方式发生。

柔性Li离子电池的操作与上述用于常规Li离子电池的操作相同。然而，为了获得柔性或可折叠电池，需要另外开发包括集电器的层，其不仅具有良好电性质而且在其中那些层的材料对基板具有强粘附性，这使得可能避免在弯曲电池之后出现这些材料/层的裂纹或甚至脱离。

壳体的不存在给出软包单元和软包电池，存在最高的重量能量密度。然而，对于许多实际应用，当它们的荷电状态（SOC）水平高时，并且对于软包电池或软包单元是其部分的电池组的总体结构稳定性和机械保护而言，它们仍然需要外部容纳装置来防止膨胀。在那方面，那些电池使用柔韧的，即柔性封装或外部壳体。

因此，本发明涉及以软包形式（即软的、平的和柔性的主体）的Li离子单元和电池。除了别的以外，这种类型的Li离子单元和电池大量地用于手机中；并且通常也被称为Li离子聚合物电池或锂聚合物电池。

本发明还涉及一种用于这种Li离子电池的集电器，其由替代集电器箔的改进的复合材料制成，该复合材料形成易于在基板上可转移的材料，以用于集电器的简单制造方法。

相关技术描述