[发明专利]柔性锂离子电池封装膜、锂离子电池封装方法及电池

说明书

本发明提供了一种柔性锂离子电池封装膜、锂离子电池封装方法及制备的一体化锂离子电池。封装膜由外至内为聚合物薄膜外层、无机氧化物阻隔层和聚合物薄膜内层组成，外层有良好的柔弹性和一定厚度防止外部对电芯损伤；阻隔层能阻止空气中水分、氧气的渗透；内层不会被电芯内有机溶剂溶解、溶等，具备热封性质，使电池封装易操作。封装方法，采用锂离子电池封装膜，在其上制备纳米层铜箔/铝箔作为集流体，其上涂布活性材料，其上涂覆固态电解质膜，再将正负极面的固态电解质面压合粘结，热封，制备柔性锂离子电池。优点为将封装材料与集流体一体化，有效降低电池厚度，增加电池整体柔性，且有效提高了封装材料的柔韧性及耐折性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种柔性锂离子电池封装材料、柔性电极的制备方法及柔性锂离子电池，具体的，涉及一种柔性锂离子电池封装膜、锂离子电池制备方法及采用其方法制备的一体化的柔性锂离子电池。

背景技术

近年来，随着柔性/可穿戴器件在智能服装、生物监测器、电子纸、表皮电子学、柔性显示屏等领域的快速发展，与可穿戴电子产品适配的电源，必须兼具重量轻、体积小、可任意形变，制造过程简单快捷并且成本低廉等特点。锂离子电池具有安全性能高、能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、电化学窗口宽，同时具备柔性优势、回收方便等优点。

传统锂离子电池的封装按照正极片、隔膜、负极片堆叠，采用金属壳或者铝塑膜软包封装，使得传统的锂离子电池在柔性/可穿戴器件中的应用中存在障碍。因此，柔性锂离子电池包括柔性正极、柔性负极和柔性隔膜以及固态电解质和柔性封装材料，其弯曲及可延展特性对封装工艺提出更高的要求。

柔性电子采用的高阻隔柔性封装材料从聚合物薄膜到以铝箔、镀铝膜为阻隔层的铝塑膜软包材料，再到以聚合物为基材，蒸镀或沉积无机氧化物为阻隔层的高阻隔膜材料。其中，聚合物薄膜对氧气和水分的阻隔能力有限；以铝箔、镀铝膜为阻隔层，铝箔需要一定厚度，但是，在作为柔性封装材料时，折痕容易出现裂纹，影响其阻隔性。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种柔性锂离子电池封装膜及锂离子电池封装方法，使用柔性高阻隔封装膜，将纳米级别集流体沉积于封装膜上，实现柔性封装薄膜与电芯的一体化，最终制备了一体化的柔性锂离子电池，这种方式将封装材料与集流体一体化，不仅有效的降低电池的厚度，增加电池的整体柔性，而且有效的提高了封装材料的柔韧性以及耐折性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

锂离子电池在充电循环过程中，柔性锂离子电池的封装材料，要防止水分、空气等杂质的渗透，同时还必须具备较高的抗变形能力。

基于此，本发明提供一种柔性锂离子电池封装膜，所述的柔性锂离子电池封装膜为柔性高阻隔封装膜，其由外至内依次由聚合物薄膜外层、无机氧化物阻隔层和聚合物薄膜内层组成。

聚合物薄膜外层的作用为防止外部对电芯的损伤，具有优异的柔性，保证柔性封装的锂离子电池具备良好的形变能力。

聚合物薄膜外层为聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)共挤薄膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)中的一种。所述聚合物薄膜外层的厚度为20～100μm。

无机氧化物阻隔层为Al₂O₃、TiO₂、ZnO、HfO₂中的一种，或者几种的复合层，其采用原子层沉积或溅射法将其沉积在所述的聚合物薄膜外层上。所述无机氧化物阻隔层的厚度为5-200nm。

无机复合阻隔层具备超高阻隔能力能够阻止空气中水分，氧气的渗透。

聚合物薄膜内层为PE、PP或EOVH共聚层，其采用涂布的方法涂布在无机氧化物阻隔层上。所述聚合物薄膜内层的厚度为20-40μm。