[发明专利]一种柔性电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性电池及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。本发明提供的柔性电池采用柔性基体，可以任意进行折叠、弯曲，折叠弯曲次数可达万次，具有可弯曲、可拉伸特性；本发明的柔性电池能够根据需要选择封装材料和阻挡层和保护层的厚度，有助于降低非储能材料用量，提升柔性电池的能量密度；本发明在若干相间隔的坑体之间设置坑道，使得柔性电池整体受力弯折和拉伸时，可避免电极接头处直接受力，提高柔性电池的安全性和稳定性；本发明柔性电池具有可折叠、可弯曲、可拉伸、高能量密度且安全性高等特点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池器件技术领域，尤其涉及一种柔性电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的广泛使用，要求锂离子电池的使用方式愈来愈多。其中，在使用过程中锂离子电池发生弯折，成为一种不可避免的情况。锂离子电池中通常采用涂覆的技术制备正极和负极极片，在使用过程中，如果对其进行弯折动作，造成电池活性材料与集电体之间剥离，尤其当弯折动作超过一定程度时，卷绕或层叠在一起的极片可能发生破裂，将导致隔离膜被刺穿而诱发电池内部短路，引起不必要的安全风险。传统的改善方法为，增强锂离子电池中电池活性材料与集电体之间的粘附力，以减少在电池发生弯折过程中的极片断裂或者膜片剥离。但是这一方法仍无法彻底解决弯折动作对电极活性表面SEI膜等基本结构的破坏进而导致的电池性能受损。另外，锂离子电池的涂布和组装工艺决定了传统的锂离子电池是不可弯折的，因为弯折过程会造成电极材料从集流体上脱落而影响电池性能，甚至可能会将隔膜刺穿，导致电池短路。柔性电极的制备方法主要是在碳材料基底上直接涂布法、喷射法、编织法等，这种方法能够有效地利用碳材料基底的孔结构、柔性和高的电子导电率，以保证在不同弯曲状态下电极的电化学性能和机械性能。但是，通过这些方法制备得到的电极活性物质负载量很低，这在很大程度上限制了电池实际的能量密度，尤其是体积能量密度。而且，以碳材料为基底的电池很难通过传统的焊接工艺进行串联或者并联。

随着电子技术的不断发展，电子设备正趋向于轻薄小巧、智能化方向发展。柔性器件正逐渐成为轻薄小巧、智能化方向的新兴力量，如柔性屏幕、柔性手机、柔性腕表等等。柔性器件的实现，非常关键的部件是电池的柔性化。柔性电池是指能够承受重复弯曲、扭曲、拉伸以及折叠等形变而不影响性能的电池。柔性电池可以为LED等持续供电，可以拉伸、折叠、弯曲，甚至可以安装在手腕上照常工作。这种电池可以在任何地方使用，包括人体内部，这就意味着我们可以将电子设备植入人体，监控脑电波、心脏活动信号，这些都是传统的电池所无法完成的。目前己有少量概念柔性电池器件出现，这些器件的设计都是建立在柔性电池发展的基础上。如中国专利公开号为CN103824985的一种柔性电池组及其制造方法，柔性电池组包括铝塑膜，沿宽度方向设置的多个冲坑，多个电池，各个电池具有电芯、正极极耳及负极极耳、以及注入的电解液，多个电池的正极极耳连接在一起，相邻的电池之间相互隔离；以及多块硅胶，各硅胶通过胶水与其两侧的相邻的电池的冲坑的侧面的铝塑膜以及与相邻的两个电池的冲坑之间的铝塑膜粘接。该种柔性电池组的正极极耳和负极极耳在电池组的同一侧引出，正极极耳与负极极耳交错在一起，容易发生短路，存在安全隐患；另外，引出电池外的多个正极极耳和负极极耳，占用了电池组的体积，不仅不方便安装，而且电池的能量密度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性电池及其制备方法，所述柔性电池具有可折叠、可弯曲、可拉伸、高能量密度且安全性高的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种柔性电池，包括上壳体、下壳体和封装在所述上壳体和下壳体内的若干电芯单元，所述若干电芯单元之间电连接；

所述上壳体和下壳体独立地包括依次层叠设置的柔性基体、若干间隔的阻挡层和若干间隔的保护层；所述上壳体和下壳体中每层结构的组成和尺寸均相同；

所述柔性基体的表面设置有若干相间隔的坑体，所述若干间隔的阻挡层与所述坑体的位置一一对应，所述若干间隔的保护层与所述若干间隔的阻挡层的位置一一对应；

所述若干相间隔的坑体之间设置有坑道；