CN104466229A - 一种柔性锂二次电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柔性锂二次电池，包括柔性电池外壳和位于柔性电池外壳内的电池主体，以及电解液，电池主体包括一个或多个顺序叠放的电极单元，所述电极单元包括顺序叠放的正极片、柔性隔膜和负极片，正极片包括正极集流体和多个阵列式设置在正极集流体上的正极活性材料层，负极片包括负极集流体和多个阵列式设置在负极集流体上的负极活性材料层，正极片和负极片具有对应设置的阵列间隙空位，所述对应设置的阵列间隙空位用于柔性锂二次电池进行平面二维方向的弯折，阵列间隙空位的宽度为5mm～50mm。该柔性锂二次电池整体柔韧性良好，能量密度高，电池厚度、体积和质量小，适用于柔性电子产品。本发明还提供了该柔性锂二次电池的制备方法。

Description

一种柔性锂二次电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及柔性储能器件领域，特别是涉及一种柔性锂二次电池及其制备方法。
背景技术
为了满足人们对电子产品小型化日益增长的需求，柔性的可穿戴的便携电子产品成为了未来的发展趋势，比如电子纸、可卷绕的显示屏、电子标签和柔性传感器等。但当前作为供电装置传统的储能器件一般都使用刚性的封装，很难进行弯折，已不能满足未来在柔性电子产品中的应用。因此，亟需能够与柔性电子产品配合的柔性储能器件以提供所需能量存储装置。
柔性储能器件是由柔性电极、电解液和柔性封装材料等组成，其中柔性电极的开发是其研制的关键；现有的商品化锂二次电池主要使用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、石墨等活性物质，这些活性物质均为刚性颗粒，因此采用这些活性物质整体涂覆形成的电极都很难获得良好的整体柔韧性，且在弯折过程中存在刚性活性物质颗粒剥离、脱落的问题，从而限制了这些活性物质在柔性储能器件中的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种柔性锂二次电池，用以解决现有传统锂二次电池不具有柔性，在弯折过程中存在刚性活性物质颗粒剥离、脱落的问题，以及现有传统锂二次电池厚度不能满足柔性电子产品的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种柔性锂二次电池，包括柔性电池外壳和位于所述柔性电池外壳内的电池主体，以及灌注于所述柔性电池外壳内的电解液，所述电池主体包括一个或多个顺序叠放的电极单元，所述多个电极单元通过极耳连接，所述电极单元包括顺序叠放的正极片、柔性隔膜和负极片，所述正极片包括正极集流体和多个阵列式设置在所述正极集流体上的正极活性材料层，所述负极片包括负极集流体和多个阵列式设置在所述负极集流体上的负极活性材料层，所述正极片和所述负极片具有对应设置的阵列间隙空位，所述对应设置的阵列间隙空位用于所述柔性锂二次电池进行平面二维方向的弯折，所述阵列间隙空位的宽度为5mm～50mm。
与现有技术相比，本发明将正极活性材料层和负极活性材料层阵列式设置在正极或负极集流体上，使得正极片与负极片上具有对应设置的阵列间隙空位，从而使电极可以通过各对应设置的阵列间隙空位进行平面二维方向的弯折，即以对应设置的阵列间隙空位为弯折部进行弯折；由于阵列间隙空位并无电极活性材料，从而可有效解决现有传统锂二次电池电极活性物质整体涂覆结构在电极弯折时引起的刚性活性物质颗粒剥离、脱落的问题；此外，本发明柔性锂二次电池的多个电极单元通过堆叠方式设置，不仅可以通过控制柔性电极单元的堆叠数来控制柔性锂二次电池的整体柔性，而且极大地缩小了柔性锂二次电池本身的厚度，使其能更好地配合柔性电子产品的使用。
优选地，所述正极活性材料层和所述负极活性材料层呈方形。
优选地，所述负极活性材料层与所述正极活性材料层的阵列式设置方式相同。
优选地，所述正极活性材料层的阵列和所述负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位的宽度相等。
优选地，所述正极活性材料层和所述负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位的宽度均为20mm。
优选地，所述电池主体包括1～10个电极单元。
优选地，所述柔性隔膜为多孔绝缘聚合物隔膜，厚度为10～50μm。
优选地，所述柔性隔膜为聚烯烃隔膜、聚乙烯醇隔膜、聚氯乙烯隔膜、聚四氟乙烯隔膜、聚苯乙烯隔膜、聚乙烯苯酚隔膜、聚甲基丙烯酸甲酯隔膜、聚酰亚胺隔膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯隔膜。
优选地，所述正极集流体和所述负极集流体为金属箔集流体，厚度为5～50μm。
优选地，所述正极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料、粘结剂和导电剂，所述负极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料、粘结剂和导电剂。
优选地，所述柔性电池外壳的材质为铝塑复合膜。
本发明实施例第一方面提供的柔性锂二次电池，可通过正极片和负极片上对应设置的阵列间隙空位进行平面二维方向的弯折，电池整体柔韧性良好，电池能量密度高，电池厚度、体积和质量小，适用于柔性电子产品。
第二方面，本发明实施例提供了一种柔性锂二次电池的制备方法，包括以下步骤：
将正极浆料按阵列式结构在正极集流体上涂覆，经烘烤、压片后得到正极片，所述正极片包括多个阵列式设置在所述正极集流体上的正极活性材料层；
将负极浆料按阵列式结构在负极集流体上涂覆，经烘烤、压片后得到负极片，所述负极片包括多个阵列式设置在所述负极集流体上的负极活性材料层；所述负极片具有与所述正极片对应设置的阵列间隙空位；所述阵列间隙空位的宽度为5mm～50mm；
将正极片、柔性隔膜、负极片顺序叠放，并对齐所述正极片和所述负极片上的阵列间隙空位，即得到电极单元；选取一个或多个所述电极单元通过堆叠方式组合，得到电池主体，将所得电池主体置于柔性电池外壳中，并添加电解液，密封，抽真空，得到柔性锂二次电池。
本发明实施例第二方面提供的一种柔性锂二次电池的制备方法，操作简单，制作成本低，易实现工业化生产。
综上，本发明实施例第一方面提供的柔性锂二次电池，将正极活性材料层和负极活性材料层阵列式设置在正极或负极集流体上，使得正极片与负极片上具有对应设置的阵列间隙空位，从而使电极可以通过各对应设置的阵列间隙空位进行平面二维方向的弯折，即以对应设置的阵列间隙空位为弯折部进行弯折；由于阵列间隙空位并无电极活性材料，从而可有效解决现有传统锂二次电池电极活性物质整体涂覆结构在电极弯折时引起的刚性活性物质颗粒剥离、脱落的问题；此外，多个电极单元通过堆叠方式设置，不仅可以通过控制柔性电极单元的堆叠数来控制柔性锂二次电池的整体柔性，而且极大地缩小了柔性锂二次电池本身的厚度和体积，使其能更好地配合柔性电子产品的使用，本发明实施例第一方面提供的柔性锂二次电池整体柔韧性良好，电池能量密度高，电池厚度、体积和质量小，适用于柔性电子产品；本发明实施例第二方面提供的一种柔性锂二次电池的制备方法，操作简单，制作成本低，易实现工业化生产。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
图1为本发明提供的柔性锂二次电池的整体实物图；
图2为本发明提供的柔性锂二次电池的柔性展示示意图；
图3为本实施例柔性锂二次电池的正极的结构示意图；
图4为本实施例柔性锂二次电池的电极单元的剖面图。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
本发明实施例第一方面提供了一种柔性锂二次电池，用以解决现有传统锂二次电池不具有柔性，在弯折过程中存在刚性活性物质颗粒剥离、脱落的问题，以及现有传统锂二次电池厚度不能满足柔性电子产品的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种柔性锂二次电池，包括柔性电池外壳和位于所述柔性电池外壳内的电池主体，以及灌注于所述柔性电池外壳内的电解液，所述电池主体包括一个或多个顺序叠放的电极单元，所述多个电极单元通过极耳连接，所述电极单元包括顺序叠放的正极片、柔性隔膜和负极片，所述正极片包括正极集流体和多个阵列式设置在所述正极集流体上的正极活性材料层，所述负极片包括负极集流体和多个阵列式设置在所述负极集流体上的负极活性材料层，所述正极片和所述负极片具有对应设置的阵列间隙空位，所述对应设置的阵列间隙空位用于所述柔性锂二次电池进行平面二维方向的弯折，所述阵列间隙空位的宽度为5mm～50mm。
与现有技术相比，本发明将正极活性材料层和负极活性材料层阵列式设置在正极或负极集流体上，使得正极片与负极片上具有对应设置的阵列间隙空位，从而使电极可以通过各对应设置的阵列间隙空位进行平面二维方向的弯折，即以对应设置的阵列间隙空位为弯折部进行弯折；由于阵列间隙空位并无电极活性材料，从而可有效解决现有传统锂二次电池电极活性物质整体涂覆结构在电极弯折时引起的刚性活性物质颗粒剥离、脱落的问题；此外，本发明柔性锂二次电池的多个电极单元通过堆叠方式设置，不仅可以通过控制柔性电极单元的堆叠数来控制柔性锂二次电池的整体柔性，而且极大地缩小了柔性锂二次电池本身的厚度，使其能更好地配合柔性电子产品的使用。
本实施方式中，所述正极活性材料层和所述负极活性材料层呈方形。在其他实施方式中，正极活性材料层和负极活性材料层也可呈圆形、三角形等。
本实施方式中，所述负极活性材料层与所述正极活性材料层的阵列式设置方式相同。即正极活性材料层和负极活性材料层的形状、个数、以及阵列间隙空位宽度等参数均相同。在其他实施方式中，负极活性材料层与正极活性材料层的阵列式设置方式也可以不同，即正极活性材料层和负极活性材料层设置成不同的形状、不同个数、不同的阵列间隙空位宽度等。
本实施方式中，所述正极活性材料层的阵列和所述负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位的宽度相等。在其他实施方式中，正极活性材料层的阵列和负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位也可设置成不同的宽度。
本实施方式中，所述正极活性材料层和所述负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位的宽度均为20mm。
优选地，所述电池主体包括1～10个电极单元。由于多个电极单元通过堆叠方式组合，因此可以通过控制柔性电极单元的堆叠数来控制柔性锂二次电池的整体柔性，合理控制堆叠电极单元数可使柔性锂二次电池具备良好的整体弯折性能以及电池在弯折后具备高的电性能。
优选地，所述柔性隔膜为多孔绝缘聚合物隔膜，厚度为10μm～50μm。
优选地，所述柔性隔膜为聚烯烃隔膜、聚乙烯醇隔膜、聚氯乙烯隔膜、聚四氟乙烯隔膜、聚苯乙烯隔膜、聚乙烯苯酚隔膜、聚甲基丙烯酸甲酯隔膜、聚酰亚胺隔膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯隔膜。
本实施方式中，所述柔性隔膜的厚度为25μm。
优选地，所述正极集流体和所述负极集流体为金属箔集流体，厚度为5μm～30μm。
所述金属箔集流体包括铜箔、铝箔等。本实施方式中，所述正极集流体优选为铝箔，厚度优选12μm。所述负极集流体优选为铜箔，厚度优选9μm。
优选地，所述正极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料、粘结剂和导电剂，所述负极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料、粘结剂和导电剂。
所述可嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料可以为过渡金属氧化物锂盐、磷酸锂盐、钒酸锂盐等，所述可嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料可以为石墨、钛酸锂盐、硅及硅基复合材料、锡及锡基复合材料、金属氧化物等。相比现有柔性的太阳能电池、有机物电池，本发明柔性锂二次电池采用传统锂二次电池电极活性材料，可以使锂二次电池具备柔性的同时仍保持高能量密度。
所述粘结剂只要是可以将活性材料和导电剂颗粒粘结在一起的物质即可，可以使用公知的粘结剂物质，如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、羧甲基纤维素钠（CMC）、丁苯橡胶（SBR）等。所述导电剂只要是可以改善活性材料表面导电性能的物质即可，可以使用公知的导电剂，如导电石墨类、碳黑类、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属微粉等。所述电解液的选择不作特殊限定，现有公知的电解液均可。
本实施方式中，所述柔性电池外壳的材质为铝塑复合膜。在其他实施方式中，柔性电池外壳的材质也可选择其他的柔性外壳材料。
本发明实施例第一方面提供的柔性锂二次电池，可通过正极片和负极片上对应设置的阵列间隙空位进行平面二维方向的弯折，电池整体柔韧性良好，电池能量密度高，电池厚度、体积和质量小，适用于柔性电子产品。
第二方面，本发明实施例提供了一种柔性锂二次电池的制备方法，包括以下步骤：
将正极浆料按阵列式结构在正极集流体上涂覆，经烘烤、压片后得到正极片，所述正极片包括多个阵列式设置在所述正极集流体上的正极活性材料层；
将负极浆料按阵列式结构在负极集流体上涂覆，经烘烤、压片后得到负极片，所述负极片包括多个阵列式设置在所述负极集流体上的负极活性材料层；所述负极片具有与所述正极片对应设置的阵列间隙空位；所述阵列间隙空位的宽度为5mm～50mm；
将正极片、柔性隔膜、负极片顺序叠放，并对齐所述正极片和所述负极片上的阵列间隙空位，即得到电极单元；选取一个或多个所述电极单元通过堆叠方式组合，得到电池主体，将所得电池主体置于柔性电池外壳中，并添加电解液，密封，抽真空，得到柔性锂二次电池。
正极浆料和负极浆料的组成为普通现有组成。在本实施方式中，正极浆料按下述方式制备：将正极活性材料、粘结剂和导电剂按重量比80～99:1～10:0～10分散于有机溶剂中，搅拌形成正极浆料；负极浆料按下述方式制备：将负极活性材料、粘结剂和导电剂按重量比80～99:1～10:0～10分散于有机溶剂中，搅拌形成负极浆料。
所述涂覆操作是通过涂覆设备完成，可以使用公知的涂覆方法，如喷涂、挤压涂布、转移涂布等。
优选地，所述正极活性材料层和所述负极活性材料层呈方形。
优选地，所述负极活性材料层与所述正极活性材料层的阵列式设置方式相同。
优选地，所述正极活性材料层的阵列和所述负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位的宽度相等。
优选地，所述正极活性材料层和所述负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位的宽度均为20mm。
优选地，选取1～10个电极单元通过堆叠方式组合。
优选地，所述柔性隔膜为多孔绝缘聚合物隔膜，厚度为10～50μm。
优选地，所述柔性隔膜为聚烯烃隔膜、聚乙烯醇隔膜、聚氯乙烯隔膜、聚四氟乙烯隔膜、聚苯乙烯隔膜、聚乙烯苯酚隔膜、聚甲基丙烯酸甲酯隔膜、聚酰亚胺隔膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯隔膜。
更优选地，所述柔性隔膜的厚度为25μm。
优选地，所述正极集流体和所述负极集流体为金属箔集流体，厚度为5～30μm。
所述金属箔集流体包括铜箔、铝箔等。所述正极集流体优选为铝箔，厚度优选12μm。所述负极集流体优选为铜箔，厚度优选9μm。
优选地，所述正极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料、粘结剂和导电剂，所述负极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料、粘结剂和导电剂。
所述可嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料可以为过渡金属氧化物锂盐、磷酸锂盐、钒酸锂盐等，所述可嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料可以为石墨、钛酸锂盐、硅及硅基复合材料、锡及锡基复合材料、金属氧化物等。相比现有柔性的太阳能电池、有机物电池，本发明柔性锂二次电池采用传统锂二次电池电极活性材料，可以使锂二次电池具备柔性的同时仍保持高能量密度。
所述粘结剂只要是可以将活性材料和导电剂颗粒粘结在一起的物质即可，可以使用公知的粘结剂物质，如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、羧甲基纤维素钠（CMC）、丁苯橡胶（SBR）等。所述导电剂只要是可以改善活性材料表面导电性能的物质即可，可以使用公知的导电剂，如导电石墨类、碳黑类、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属微粉等。所述电解液的选择不作特殊限定，现有公知的电解液均可。
优选地，所述柔性电池外壳的材质为铝塑复合膜。
本发明实施例第二方面提供的一种柔性锂二次电池的制备方法，操作简单，制作成本低，易实现工业化生产。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
本发明下述实施例优选容量设计为1000mAh锂二次电池作为柔性电池设计原型，所选锂二次电池为行业公知的软包聚合物电池，如图1所示。图2为本发明实施例提供的柔性锂二次电池的柔性展示示意图。
实施例一
一种柔性锂二次电池的制备方法，包括以下步骤：
（1）将钴酸锂、粘结剂PVDF和导电炭黑按重量比96:2:2混合，加入一定量的有机溶剂氮甲基吡咯烷酮，采用行星高速分散机进行分散得到正极浆料，将所得正极浆料按阵列式结构喷涂在铝箔集流体上，形成多个阵列式设置在铝箔集流体上的正极活性材料层，再经烘烤、压片后得到正极片；
（2）将人造石墨、粘结剂PVDF、导电炭黑按重量比95:3:2混合，加入一定量的有机溶剂氮甲基吡咯烷酮，采用行星高速分散机进行分散得到负极浆料，将所得负极浆料按阵列式结构喷涂在铜箔集流体上，形成多个阵列式设置在铜箔集流体上的负极活性材料层，再经烘烤、压片后得到负极片；
负极活性材料层与正极活性材料层的阵列式设置方式完全相同，负极活性材料层与正极活性材料层呈方形；正极活性材料层和负极活性材料层的阵列间隙空位的宽度为20mm；
（3）将上述所得正极片、厚度为25μm的PP/PE/PP聚烯烃隔膜、负极片顺序叠放，并对齐正极活性材料层和负极活性材料层以及正极活性材料层和负极活性材料层的阵列间隙空位，即得到电极单元；
（4）选取5上述电极单元通过堆叠方式组合，得到电池主体，将所得电池主体置于铝塑复合膜材质的柔性电池外壳中，并添加电解液，密封，抽真空，得到柔性锂二次电池。
图3为本实施例柔性锂二次电池的正极的结构示意图。其中，1为铝箔集流体，2为正极活性材料层，3为阵列间隙空位。本实施例中，正极活性材料层2呈方形；正极活性材料层2的阵列在A轴方向（横向）与B轴方向（纵向）上的阵列间隙空位3的宽度均为20mm。本实施例中柔性锂二次电池的负极的结构与上述正极的结构完全相同。
图4为本实施例柔性锂二次电池的电极单元的剖面图。其中，10为正极片、30为柔性隔膜、20为负极片。本实施例中，柔性隔膜30为PP/PE/PP聚烯烃隔膜。
实施例二
一种柔性锂二次电池的制备方法，包括以下步骤：
（1）将磷酸铁锂、粘结剂PVDF和导电炭黑按重量比96:2:2混合，加入一定量的有机溶剂氮甲基吡咯烷酮，采用行星高速分散机进行分散得到正极浆料，将所得正极浆料按阵列式结构喷涂在铝箔集流体上，形成多个阵列式设置在铝箔集流体上的正极活性材料层，再经烘烤、压片后得到正极片；
（2）将人造石墨、粘结剂PVDF、导电炭黑按重量比95:3:2混合，加入一定量的有机溶剂氮甲基吡咯烷酮，采用行星高速分散机进行分散得到负极浆料，将所得负极浆料按阵列式结构喷涂在铜箔集流体上，形成多个阵列式设置在铜箔集流体上的负极活性材料层，再经烘烤、压片后得到负极片；
负极活性材料层与正极活性材料层的阵列式设置方式相同，负极活性材料层与正极活性材料层呈方形；正极活性材料层和负极活性材料层的阵列间隙空位的宽度均为20mm；
（3）将上述所得正极片、厚度为25μm的PP/PE/PP聚烯烃隔膜、负极片按顺序依次叠加，并对齐正极活性材料层和负极活性材料层以及正极活性材料层和负极活性材料层的阵列间隙空位，即得到电极单元；
（4）选取多个上述电极单元通过堆叠方式组合，得到电池主体，将所得电池主体置于铝塑复合膜材质的柔性电池外壳中，并添加电解液，密封，抽真空，得到柔性锂二次电池。
实施例三
一种柔性锂二次电池的制备方法，包括以下步骤：
（1）将钴酸锂、粘结剂PVDF和导电炭黑按重量比96:2:2混合，加入一定量的有机溶剂氮甲基吡咯烷酮，采用行星高速分散机进行分散得到正极浆料，将所得正极浆料按阵列式结构喷涂在铝箔集流体上，形成多个阵列式设置在铝箔集流体上的正极活性材料层，再经烘烤、压片后得到正极片；
（2）将人造石墨、粘结剂PVDF、导电炭黑按重量比95:3:2混合，加入一定量的有机溶剂氮甲基吡咯烷酮，采用行星高速分散机进行分散得到负极浆料，将所得负极浆料按阵列式结构喷涂在铜箔集流体上，形成多个阵列式设置在铜箔集流体上的负极活性材料层，再经烘烤、压片后得到负极片；
负极活性材料层与正极活性材料层的阵列式设置方式相同，负极活性材料层与正极活性材料层呈方形；正极活性材料层和负极活性材料层的阵列间隙空位的宽度为20mm；
（3）将上述所得正极片、厚度为50μm的PP/PE/PP聚烯烃隔膜、负极片按顺序依次叠加，并对齐正极活性材料层和负极活性材料层以及正极活性材料层和负极活性材料层的阵列间隙空位，即得到电极单元；
（4）选取多个上述电极单元通过堆叠方式组合，得到电池主体，将所得电池主体置于铝塑复合膜材质的柔性电池外壳中，并添加电解液，密封，抽真空，得到柔性锂二次电池。
实施例四
本实施例与实施例三的区别仅在于，采用厚度为25μm的聚氯乙烯PVC隔膜作为柔性隔膜。
实施例五
本实施例与实施例三的区别仅在于，采用厚度为50μm的聚氯乙烯PVC隔膜作为柔性隔膜。
效果实施例为有力支持本发明实施例的有益效果，提供效果实施例如下，用以评测本发明实施例提供的产品的性能。
1、将实施例一和实施例二所得柔性锂二次电池进行柔性弯折前后的电性能测试。首先记录柔性锂二次电池弯折前放电容量C1，然后对该柔性锂二次电池进行柔性弯折（弯折弧度为10～20°，弯折次数分别为20次,50次,100次），记录电池弯折后放电容量C2，并计算容量保持率R1（R1=C2/C1）；对于弯折后电池继续采用0.2C电流进行循环测试，记录其100次循环后电池容量C3，计算容量保持率R2=（C3/C1）。结果如表1和表2所示，其中，表1为实施例一的钴酸锂/石墨柔性锂二次电池弯折前后的电性能测试结果，表2为实施例二的磷酸铁锂/石墨柔性锂二次电池弯折前后的电性能测试结果。
表1
表1的测试结果表明：本发明实施例一采用钴酸锂作为正极活性材料的阵列式电极的柔性锂二次电池在电池整体弯折后仍具有优良的放电容量和电池循环寿命。
表2
表2的测试结果表明：本发明实施例二采用磷酸铁锂作为正极活性材料的阵列式电极的柔性锂二次电池与实施例一中钴酸锂作为正极活性材料的柔性电池锂二次对比，弯折后电池放电容量略有降低，但由于磷酸铁锂材料自身优越的循环性能，电池弯折后的循环性能优于实施例一中的结果。
2、将实施例三～实施例五所得柔性锂二次电池进行柔性弯折前后的电性能测试。首先记录柔性锂二次电池弯折前放电容量C1，然后对该柔性锂二次电池进行柔性弯折100次（弯折弧度为10～20°），记录电池弯折后放电容量C2，并计算容量保持率R1（R1=C2/C1）；对于弯折后电池继续采用0.2C电流进行循环测试，记录其100次循环后电池容量C3，计算容量保持率R2=（C3/C1）。结果如表3所示，表3为分别采用厚度25μm PP/PE/PP聚烯烃隔膜、厚度50μmPP/PE/PP聚烯烃隔膜、厚度25μm聚氯乙烯PVC隔膜、厚度50μm聚氯乙烯PVC隔膜作为柔性隔膜的实施例一、实施例三、实施例四和实施例五的柔性锂二次电池弯折前后的电性能测试结果。
表3
表3的结果表明：柔性隔膜的类别、厚度对柔性锂二次电池的弯折性能影响很大，采用聚烯烃隔膜PP/PE/PP电池性能优于聚氯乙烯PVC，采用厚度50μm柔性隔膜电池性能优于厚度25μm；但同时考虑随柔性隔膜的厚度增加会导致电池整体厚度增大而使体积能量密度降低，因此柔性隔膜厚度优选25μm。

Claims (10)

1.一种柔性锂二次电池，包括柔性电池外壳和位于所述柔性电池外壳内的电池主体，以及灌注于所述柔性电池外壳内的电解液，其特征在于，所述电池主体包括一个或多个顺序叠放的电极单元，所述电极单元包括顺序叠放的正极片、柔性隔膜和负极片，所述正极片包括正极集流体和阵列式设置在所述正极集流体上的多个正极活性材料层，所述负极片包括负极集流体和阵列式设置在所述负极集流体上的多个负极活性材料层，所述正极片和所述负极片具有对应设置的阵列间隙空位，所述对应设置的阵列间隙空位用于所述柔性锂二次电池进行平面二维方向的弯折，所述阵列间隙空位的宽度为5mm～50mm。
2.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述正极活性材料层和所述负极活性材料层呈方形。
3.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述负极活性材料层与所述正极活性材料层的阵列式设置方式相同。
4.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述正极活性材料层的阵列和所述负极活性材料层的阵列在横向和纵向两个方向上的阵列间隙空位的宽度相等。
5.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述电池主体包括1～10个电极单元。
6.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述柔性隔膜为多孔绝缘聚合物隔膜，厚度为10μm～50μm。
7.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述正极集流体和所述负极集流体为金属箔集流体，厚度为5μm～50μm。
8.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述正极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料、粘结剂和导电剂，所述负极活性材料层包含可嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料、粘结剂和导电剂。
9.如权利要求1所述的柔性锂二次电池，其特征在于，所述柔性电池外壳的材质为铝塑复合膜。
10.一种柔性锂二次电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将正极浆料按阵列式结构在正极集流体上涂覆，经烘烤、压片后得到正极片，所述正极片包括多个阵列式设置在所述正极集流体上的正极活性材料层；
将负极浆料按阵列式结构在负极集流体上涂覆，经烘烤、压片后得到负极片，所述负极片包括多个阵列式设置在所述负极集流体上的负极活性材料层；所述负极片具有与所述正极片对应设置的阵列间隙空位；所述阵列间隙空位的宽度为5mm～50mm；
将正极片、柔性隔膜、负极片顺序叠放，并对齐所述正极片和所述负极片上的阵列间隙空位，即得到电极单元；选取一个或多个所述电极单元通过堆叠方式组合，得到电池主体，将所得电池主体置于柔性电池外壳中，并添加电解液，密封，抽真空，得到柔性锂二次电池。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104795532A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 刘强 电极、包含该电极的蓄电装置及蓄电装置制备方法
CN107240700A (zh) * 2017-04-07 2017-10-10 深圳市优特利电源有限公司 柔性锂离子电池及其制备方法和电子产品
CN107240671A (zh) * 2017-04-07 2017-10-10 深圳市优特利电源有限公司 柔性电极和柔性电芯
WO2017177952A1 (zh) * 2016-04-16 2017-10-19 佛山市欣源电子股份有限公司 一种安全性能高的柔性电池
CN107403952A (zh) * 2017-07-26 2017-11-28 成都特隆美储能技术有限公司 快注液高浸润长寿命锂电池及制造方法和模具
FR3053842A1 (fr) * 2016-07-07 2018-01-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Accumulateur electrochimique metal-ion, a capacite elevee et dont la souplesse permet une grande conformabilite
CN108346831A (zh) * 2018-01-04 2018-07-31 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种电极结构及含有该电极结构的锂离子电池
CN108598559A (zh) * 2018-07-24 2018-09-28 安普瑞斯（无锡）有限公司 一种柔性锂离子电池
CN109449493A (zh) * 2018-11-02 2019-03-08 深圳市浩然电池有限公司 一种可弯曲穿戴式锂离子电池
CN109616696A (zh) * 2018-11-22 2019-04-12 浙江工业大学 一种柔性可折叠全固态电池及其制造方法
CN110770957A (zh) * 2017-09-04 2020-02-07 株式会社Lg化学 柔性电池的制造方法和由此制造的柔性电池
CN111129577A (zh) * 2019-12-27 2020-05-08 Oppo广东移动通信有限公司 柔性电芯与电子设备
CN111682267A (zh) * 2020-05-14 2020-09-18 南方科技大学 柔性锂离子电池及其制备方法
CN112133953A (zh) * 2020-10-23 2020-12-25 京东方科技集团股份有限公司 一种柔性电池、柔性显示设备
CN112768776A (zh) * 2019-10-21 2021-05-07 鹏鼎控股(深圳)股份有限公司 柔性电池组件及其制造方法
CN113258175A (zh) * 2021-04-28 2021-08-13 山东金品能源有限公司 一种电池储能模组
CN113437348A (zh) * 2021-07-01 2021-09-24 上海大学 一种双向可弯曲柔性电池及制造方法
CN113646918A (zh) * 2020-02-07 2021-11-12 株式会社Lg新能源 包括使用激光的清洁步骤的电极制造方法、通过该方法制造的电极、以及包括该电极的二次电池
CN113707836A (zh) * 2020-05-22 2021-11-26 松山湖材料实验室 柔性电池及其斑马纹状电极和制作方法
CN113782806A (zh) * 2021-09-08 2021-12-10 维沃移动通信有限公司 电池和电子设备
CN114094194A (zh) * 2020-08-25 2022-02-25 比亚迪股份有限公司 极芯制备方法及装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107237547A (zh) * 2017-06-19 2017-10-10 深圳光柔科技有限公司 一种自供能源帐篷
CN110661035A (zh) * 2018-06-29 2020-01-07 成都市银隆新能源有限公司 一种单体电芯、柔性电池组及其制备方法
CN109585905B (zh) * 2018-12-24 2023-11-03 广东维都利新能源有限公司 一种制作弧形软包装锂电池的方法
CN111384362B (zh) * 2018-12-28 2022-06-28 北京好风光储能技术有限公司 电极片生产设备、生产线及电极片加工方法
CN109713376A (zh) * 2019-02-15 2019-05-03 柔电（武汉）科技有限公司 柔性电池及其制备方法
CN111952533B (zh) * 2020-07-29 2023-01-10 江西省倍特力新能源有限责任公司 一种功率型电池负极的制作装置
CN113809470A (zh) * 2020-09-14 2021-12-17 上海恩捷新材料科技有限公司 一种储能器件用的电池膜及其制备工艺、系统与储能器件
CN113437411B (zh) * 2021-06-17 2022-08-09 上海大学 一种鳞状叠片式可弯曲柔性电池及其制造方法
CN114243027B (zh) * 2021-12-17 2024-02-13 广东工业大学 一种钠离子电池负极集流体及其制备方法和钠离子电池
CN114335646B (zh) * 2021-12-28 2024-04-16 大连融科储能技术发展有限公司 一种全钒液流电池折角式电堆结构
CN115810759A (zh) * 2022-10-17 2023-03-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 柔性复合集流体及其制备方法、极片和电池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6444357B1 (en) * 1999-05-19 2002-09-03 Nec Tokin Corporation Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2005011660A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Nissan Motor Co Ltd 二次電池用電極及びその製造方法並びにこれを用いた二次電池
CN201387909Y (zh) * 2009-03-10 2010-01-20 深圳市迪凯特电池科技有限公司 一种方型铝壳锂离子电池电芯结构
CN101807683A (zh) * 2010-04-28 2010-08-18 常州市宙纳新能源科技有限公司 一种锂离子电容电池的正负极片及其两种极片的制作方法
CN202495542U (zh) * 2011-12-23 2012-10-17 深圳市比亚迪锂电池有限公司 一种锂离子电池

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104795532A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 刘强 电极、包含该电极的蓄电装置及蓄电装置制备方法
WO2017177952A1 (zh) * 2016-04-16 2017-10-19 佛山市欣源电子股份有限公司 一种安全性能高的柔性电池
EP3482432B1 (fr) * 2016-07-07 2020-10-14 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Accumulateur electrochimique metal-ion, a capacite elevee et dont la souplesse permet une grande conformabilite
FR3053842A1 (fr) * 2016-07-07 2018-01-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Accumulateur electrochimique metal-ion, a capacite elevee et dont la souplesse permet une grande conformabilite
CN107240700A (zh) * 2017-04-07 2017-10-10 深圳市优特利电源有限公司 柔性锂离子电池及其制备方法和电子产品
CN107240671A (zh) * 2017-04-07 2017-10-10 深圳市优特利电源有限公司 柔性电极和柔性电芯
CN107403952A (zh) * 2017-07-26 2017-11-28 成都特隆美储能技术有限公司 快注液高浸润长寿命锂电池及制造方法和模具
CN110770957A (zh) * 2017-09-04 2020-02-07 株式会社Lg化学 柔性电池的制造方法和由此制造的柔性电池
US11515569B2 (en) 2017-09-04 2022-11-29 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing flexible battery, and flexible battery manufactured thereby
CN110770957B (zh) * 2017-09-04 2022-11-18 株式会社Lg新能源 柔性电池的制造方法和由此制造的柔性电池
CN108346831A (zh) * 2018-01-04 2018-07-31 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种电极结构及含有该电极结构的锂离子电池
CN108598559A (zh) * 2018-07-24 2018-09-28 安普瑞斯（无锡）有限公司 一种柔性锂离子电池
CN109449493A (zh) * 2018-11-02 2019-03-08 深圳市浩然电池有限公司 一种可弯曲穿戴式锂离子电池
CN109616696A (zh) * 2018-11-22 2019-04-12 浙江工业大学 一种柔性可折叠全固态电池及其制造方法
CN112768776B (zh) * 2019-10-21 2022-06-24 鹏鼎控股(深圳)股份有限公司 柔性电池组件及其制造方法
CN112768776A (zh) * 2019-10-21 2021-05-07 鹏鼎控股(深圳)股份有限公司 柔性电池组件及其制造方法
CN111129577A (zh) * 2019-12-27 2020-05-08 Oppo广东移动通信有限公司 柔性电芯与电子设备
CN111129577B (zh) * 2019-12-27 2023-08-29 Oppo广东移动通信有限公司 柔性电芯与电子设备
CN113646918A (zh) * 2020-02-07 2021-11-12 株式会社Lg新能源 包括使用激光的清洁步骤的电极制造方法、通过该方法制造的电极、以及包括该电极的二次电池
CN111682267B (zh) * 2020-05-14 2023-01-31 南方科技大学 柔性锂离子电池及其制备方法
CN111682267A (zh) * 2020-05-14 2020-09-18 南方科技大学 柔性锂离子电池及其制备方法
CN113707836A (zh) * 2020-05-22 2021-11-26 松山湖材料实验室 柔性电池及其斑马纹状电极和制作方法
CN113707836B (zh) * 2020-05-22 2023-09-01 松山湖材料实验室 柔性电池及其斑马纹状电极和制作方法
CN114094194A (zh) * 2020-08-25 2022-02-25 比亚迪股份有限公司 极芯制备方法及装置
CN114094194B (zh) * 2020-08-25 2024-05-07 比亚迪股份有限公司 极芯制备方法及装置
CN112133953A (zh) * 2020-10-23 2020-12-25 京东方科技集团股份有限公司 一种柔性电池、柔性显示设备
CN113258175B (zh) * 2021-04-28 2023-06-16 山东金品能源有限公司 一种电池储能模组
CN113258175A (zh) * 2021-04-28 2021-08-13 山东金品能源有限公司 一种电池储能模组
CN113437348A (zh) * 2021-07-01 2021-09-24 上海大学 一种双向可弯曲柔性电池及制造方法
CN113782806A (zh) * 2021-09-08 2021-12-10 维沃移动通信有限公司 电池和电子设备

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