CN105098249B - 柔性电池和具有其的柔性电池组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性电池和具有其的柔性电池组，所述柔性电池包括：软性线路基板；电芯单元，所述电芯单元包括：正极集流体电路和负极集流体电路，所述正极集流体电路与负极集流体电路设在所述软性线路基板的同一面上且间隔开布置；正极敷料层和负极敷料层，所述正极敷料层和负极敷料层分别设在所述正极集流体电路和负极集流体电路上；电解质，所述电解质设在所述软性线路基板上并连接所述正极敷料层和负极敷料层；以及外包装膜，所述外包装膜包覆所述电芯单元。根据本发明实施例的柔性电池，通过将电芯单元设在软性线路基板上，使柔性电池的柔性增强，可以适当变形或折叠来调节其形态，适应性大大提高。

Description

柔性电池和具有其的柔性电池组

技术领域

本发明涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种柔性电池和具有其的柔性电池组。

背景技术

通过使用锂离子在负极和正极之间移动而进行充放电的非水电解质电池作为高能量密度电池一致被广泛的研究开发。使用锂过渡金属复合物作为正极活性物质和碳或钛酸锂或锡合金物质作为负极活性物质的锂离子电池已经被商业化。

该类电池一般由正极、负极、电解质和隔膜构成。其中正极和负极一般被制备成极片，而正负极片之间由隔膜隔开以保证内部绝缘，注入电解质可保证锂离子在正负极之间移动。按照正极极片和负极极片与隔膜的组合方式不同，可以分为叠片式结构和卷绕式结构。现有商业化的电池一般都采用这两种结构之一。

软性（或柔性）线路板一般是由铜箔、环氧树脂热固胶和PI(聚亚胺薄膜)构成的电路板，具有节省空间、减轻重量及灵活性高等优点，在生产生活中都有极为广泛的应用，并且市场还在扩大中。随着锂离子电池在通讯、电子、电动工具、交通应用领域的不断扩展，节省空间、减轻重量及灵活性高等优点将越来越成为锂离子电池设计的诉求。随着软性线路板、软性LCD等产品的出现，具有软性特点的锂离子电池将会更好的与之配套，满足新一代电子产品的需求。

然而锂离子电池一般都为方形和圆柱形状，内部一般采用叠片式或卷绕式结构，这些结构的锂离子电池一般具有固定的刚性外形，无法折叠或变形，其软性有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种柔性好、能折叠和变形的柔性电池。

本发明的另一个目的在于提出两种具有上述柔性电池的柔性电池组。

根据本发明第一方面实施例的柔性电池，包括：软性线路基板；电芯单元，所述电芯单元包括：正极集流体电路和负极集流体电路，所述正极集流体电路与负极集流体电路设在所述软性线路基板的同一面上且间隔开布置；正极敷料层和负极敷料层，所述正极敷料层和负极敷料层分别设在所述正极集流体电路和负极集流体电路上；电解质，所述电解质设在所述软性线路基板并连接所述正极敷料层和负极敷料层；以及外包装膜，所述外包装膜包覆所述电芯单元。

根据本发明实施例的柔性电池，通过采用软性线路基板为基板并将电芯单元设在软性线路基板上，使得柔性电池的柔性增强，可以根据需要进行变形或折叠来调节其形态，适应性大大提高。

另外，根据本发明上述实施例的柔性电池还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述电解质填充在所述正极敷料层和负极敷料层之间并覆盖所述正极敷料层和负极敷料层的表面。

根据本发明的一个实施例，所述外包装膜密封覆盖所述电芯单元的表面。

根据本发明的一个实施例，所述正极集流体电路包括正极导流条及若干正极集流体分支；所述负极流体电路包括负极导流条及若干负极集流体分支；所述正极导流条设在所述软性线路基板表面的一侧，所述负极导流条设在所述软性线路基板表面的另一侧；所述正极集流体分支与正极导流条电连接，所述负极集流体分支与负极导流条电连接；所述正极集流体分支与负极集流体分支间隔布置。

根据本发明的一个实施例，所述正极导流条和负极导流条平行交替设置。

根据本发明的一个实施例，所述正极集流体分支与所述正极导流条垂直相连，所述负极集流体分支与所述负极导流条垂直连接。

根据本发明的一个实施例，每个所述正极集流体分支和负极集流体分支的宽度分别为0.05-0.1mm，相邻的所述正极集流体分支和负极集流体分支之间的间隔为0.01-0.05mm。

根据本发明的一个实施例，所述正极敷料层设在所述正极集流体分支上，所述负极敷料层设在所述负极集流体分支上。

根据本发明的一个实施例，所述正极敷料层中含有可脱嵌锂离子的过渡金属复合物，所述负极敷料层中含有锂嵌入/嵌出电位大于0.4V的活性物质。

根据本发明的一个实施例，所述正极敷料层中的过渡金属复合物为选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰钴氧和锂镍铝钴氧中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述正极集流体电路和负极集流体电路选自铜、铝、银、金和不锈钢栅线片的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述正极集流体电路和负极集流体电路均为铝箔线路，所述负极敷料层中的活性物质为钛酸锂。

根据本发明的一个实施例，所述正极集流体电路为铝箔线路，所述负极集流体电路为银箔线路，所述负极敷料层中的活性物质为石墨。

根据本发明的一个实施例，所述正极敷料层和负极敷料层通过喷涂、喷墨印刷、丝网印刷或3D印刷涂布在所述正极集流体电路和负极集流体电路上。

根据本发明的一个实施例，所述正极敷料层和负极敷料层通过浆料涂覆在所述正极集流体电路和负极集流体电路上，所述溶剂为选自N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃以及水和醇的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述正极敷料层与所述负极敷料层的厚度分别为0.05-0.1mm。

根据本发明的一个实施例，所述柔性电池还包括：粘结剂层，所述正极集流体电路与所述负极集流体电路通过所述粘结剂层设在所述软性线路基板上。

根据本发明的一个实施例，所述电解质为凝胶电解质或全固体电解质。

根据本发明的一个实施例，所述电解质在所述正极敷料层的上表面和负极敷料层的上表面覆盖的厚度为0.2-2mm。

根据本发明的一个实施例，制备所述软性线路基板的材料为选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述软性线路基板的厚度为0.05-0.5mm。

根据本发明的一个实施例，所述外包装膜为厚度小于0.5mm的层压薄膜。

根据本发明的一个实施例，所述层压薄膜为在高分子树脂层间夹有金属层的多层薄膜。

根据本发明的一个实施例，所述金属层为铝箔或铝合金箔。

根据本发明的一个实施例，所述高分子树脂为选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述软性线路基板的上表面和下表面上分别设有所述电芯单元。

根据本发明的一个实施例，位于所述软性线路基板的上表面上和下表面上的所述电芯单元的正极集流体分支在上下方向上对应设置。

根据本发明的一个实施例，位于所述软性线路基板的上表面上和下表面上的所述电芯单元的正极集流体分支交叉设置。

根据本发明的一个实施例，所述柔性电池包括位于所述软性线路基板的一面的多个电芯单元，多个所述电芯单元间通过印刷电路实现电芯单元间的串并联。

根据本发明第二方面实施例的柔性电池组，包括多个根据本发明第一方面实施例的柔性电池，多个所述柔性电池共用同一软性线路基板，多个所述柔性电池间串并联。

根据本发明的一个实施例，多个所述柔性电池间通过印刷电路实现柔性电池的串并联。

根据本发明的一个实施例，所述正极集流体电路包括正极导流条及若干正极集流体分支；所述负极流体电路包括负极导流条及若干负极集流体分支；所述正极导流条设在所述软性线路基板表面的一侧，所述负极导流条设在所述软性线路基板表面的另一侧；所述正极集流体分支与正极导流条电连接，所述负极集流体分支与负极导流条电连接；所述正极集流体分支与负极集流体分支间隔布置，相邻两个所述柔性电池的正极导流条与负极导流条通过印刷电路相连。

根据本发明第三方面实施例的柔性电池组，多个所述柔性电池具有多个所述软性线路基板，多个所述柔性电池之间串并联。

根据本发明的一个实施例，相邻两个所述柔性电池的正极集流体电路和负极集流体电路相连，相邻两个所述柔性电池的软性线路基板通过热封相连。

根据本发明的一个实施例，相邻两个所述柔性电池的正极集流体分支和负极集流体分支通过印刷相连。

根据本发明的一个实施例，相邻两个所述柔性电池的正极集流体电路和负极集流体电路通过焊条焊接相连。

附图说明

图1是根据本发明实施例的柔性电池的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的柔性电池的侧视图；

图3是根据本发明实施例的柔性电池的俯视图；

图4是根据本发明一个实施例的柔性电池的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的柔性电池的并联示意图；

图6是根据本发明一个实施例的柔性电池的串联示意图；

图7是根据本发明一个实施例的柔性电池组的结构示意图；

图8是根据本发明另一个实施例的柔性电池组的结构示意图。

图9是根据本发明实施例的柔性电池组的充放电曲线图。

附图标记：

柔性电池100（100a、100a’）；柔性电池组200a（200b）；

软性线路基板10；

正极集流体电路20；正极导流条21；正极集流体分支22；

负极集流体电路30；负极导流条31；负极集流体分支32；

正极敷料层40；

负极敷料层50；

电解质60；

印刷电路70。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的柔性电池100。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的柔性电池100包括：软性线路基板10、电芯单元、电解质60以及外包装膜（图未示出）。电芯单元包括正极集流体电路20、负极集流体电路30、正极敷料层40和负极敷料层50。

正极集流体电路20与负极集流体电路30间隔开布置在软性线路基板10的同一表面上，正极敷料层40和负极敷料层50分别设在正极集流体电路20和负极集流体电路30上，电解质60设在软性线路基板10上并连接正极敷料层40和负极敷料层50，外包装膜位于柔性电池100的最外侧并包覆电芯单元。

由此，根据本发明实施例的柔性电池100，通过采用软性线路基板10为基板并将电芯单元设在软性线路基板10上，使得柔性电池100的柔性增强，可以根据需要适当地变形或折叠来调节其形态，适应性大大提高。

可以理解的是，柔性电池100的布置结构为：软性线路基板10上设有正极集流体电路20和负极集流体电路30，正极集流体电路20上设有正极敷料层40，负极集流体电路30上设有负极敷料层50，正极集流体电路20及其上的正极敷料层40构成柔性电池100的正极，负极集流体电路30及其上的负极敷料层50构成柔性电池100的负极，电解质60设在正极和负极之间，正极、负极和电解质60整体构成电芯单元，外包装膜包覆正极集流体电路20、负极集流体电路30、正极敷料层40、负极敷料层50和电解质60。

电解质60可填充在正极敷料层40和负极敷料层50之间并覆盖正极敷料层40和负极敷料层50的表面。由此，正极敷料层40与负极敷料层50之间能够具有良好的导电性，有利于电子迁移。外包装膜可密封覆盖在电芯单元的表面，由此，外包装膜对电芯单元的保护作用好，电芯单元与外界可完全隔离，从而避免了受到外界的干扰，使用寿命延长，性能提高。

在本发明的一个实施例中，制备软性线路基板10的材料从聚酰亚胺（PI）、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）中选择，由于聚酰亚胺的特性为可薄，耐高温、抗药性强和电绝缘性佳，因此制备软性线路基板10的材料优选为聚酰亚胺。软性线路基板10的厚度可为0.05-0.5mm，优选为0.1mm。

如图3所示，正极集流体电路20可包括正极导流条21和正极集流体分支22，负极集流体电路30可包括负极导流条31和负极集流体分支32；正极导流条21和负极导流条31设在软性线路基板10的同一表面的两侧，且分别邻近两个边缘设置，正极集流体分支22和负极集流体分支32可有多条，多条正极集流体分支22与正极导流条21电连接，多条负极集流体分支32与负极导流条31电连接，多条正极集流体分支22与多条负极集流体分支32间隔开设置。

正极导流条21和负极导流条31可平行交替设置。进一步地，正极集流体分支22和负极集流体分支32可分别垂直于正极导流条21和负极导流条31，即正极集流体分支22与负极集流体分支32平行设置，由此，正极集流体分支22和负极集流体分支32可以形成栅状结构，且当正极集流体分支22与负极集流体分支32间隔开交替分布时，可以在柔性电池100内形成正负极交替的电路结构，结构简洁且布置合理。

其中，每个正极集流体分支22和每个负极集流体分支32的宽度可为0.01mm-2mm，特别地，每个正极集流体分支22和每个负极集流体分支32的宽度可设为0.05-0.1mm。相邻的正极集流体分支22与负极集流体分支32之间的宽度可为0.005-1mm，特别地，相邻的正极集流体分支22与负极集流体分支32之间的宽度可设为0.01-0.05mm。

可以理解的是，以上所描述的软性线路基板10上的线路结构仅作为示例进行描述，其实际结构并不限于此。

正极集流体电路20与负极集流体电路30采用具有导电性质的材料，例如，可采用金属箔制备形成，具体地，制备材料可从铜、铝、银、金和不锈钢栅线片等金属材料中进行选择。

正极集流体电路20与负极集流体电路30的制备过程可包括粘接、前处理、层压露光、显影和蚀刻等工序。具体地，首先将金属箔粘接在软性线路基板10上，再通过前处理、层压露光、显影、刻蚀等工序，将金属箔加工成所需的线路。

其中，前处理工序为：采用化学方法除去金属箔表面的氧化物和污染物，对金属箔表面进行合适粗化以满足后道干膜粘合的需要。层压和露光工序为：使用感光干膜层压在金属箔上，并使用UV线进行照射，使干膜上形成线路；在此过程中，干膜主要起到了影像转移的功能，而且在蚀刻的过程中还可起到保护线路的作用。显影工序为：将已经曝光过的带有干膜的软性线路基板10用显像液处理，除去未感光的干膜，使线路基本成型。蚀刻工序为：将药液均匀地喷淋在金属箔的表面,腐蚀除去多余的金属箔，以在金属箔上形成所需的线路。最后剥离干膜即可。

在制备正极集流体电路20与负极集流体电路30的过程中，为了保证金属箔能够稳固地粘接在软性线路基板10，可选地，柔性电池100还包括粘结剂层（图中未示出），由此，正极集流体电路20与负极集流体电路30可通过粘结剂层可靠地粘接在软性线路基板10上，提高柔性电池100的使用安装性。

构成粘结剂层的材料可包括环氧树脂、增韧剂、填充剂、硬化剂和促进剂等。其中，环氧树脂是起到粘结作用的主要成分；增韧剂可起到增加弹性、韧性以及减小硬化收缩的作用，主要可以选用对苯二甲酸酯或CTBN（增韧环氧树脂）等；填充剂可选用无机氧化物，填充剂可减小硬化收缩与热膨胀系数，改善热传导与机械加工性；硬化剂的主要作用为参与树脂的开链反应；促进剂可以起到减少反应时间并降低反应温度的作用。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，正极敷料层40设在正极集流体分支22上，负极敷料层50设在负极集流体分支32上。正极敷料层40中含有可脱嵌锂离子的过渡金属复合物，负极敷料层50中含有锂嵌入/嵌出电位大于0.4V的活性物质，由此，可以构成锂离子柔性电池。

可选地，正极敷料层40中的过渡金属复合物可从钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰钴氧和锂镍铝钴氧中选择，负极敷料层50中的活性物质可从石墨、钛酸锂、锡合金和硅合金中选择。可以理解的是，正极敷料层40中的过渡金属复合物和负极敷料层50中的活性物质不仅仅限于从以上物质中进行选择，还可从其他物质中进行选择，在此不再一一列举。

例如，当正极集流体电路20和负极集流体电路30均为铝箔线路时，负极敷料层50中的活性物质可为钛酸锂。再例如，当正极集流体电路20为铝箔线路，负极集流体电路30为银箔线路时，负极敷料层50中的活性物质可为石墨。有利地，正极敷料层40和负极敷料层50中分别可含有导电剂。导电剂可增加电极的导电性，降低柔性电池100的内阻，提高柔性电池100的性能。其中，导电剂的含量可以采用本领域的公知含量或者在公知含量的基础上适当调节，例如，以负极为基准，导电剂的含量一般为0.1-12wt%。导电剂可从导电炭黑、镍粉、铜粉、碳纳米管和石墨烯等物质中进行选择，例如，脉冲缓冲单体电池的隔膜可优选为碳纳米管、石墨烯或者碳纳米管，石墨烯和其他导电剂的混合物。

正极敷料层40和负极敷料层50中还含有粘结剂，粘结剂可选自锂离子电池常规的粘结剂，例如，聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素（CMC）或丁苯橡胶（SBR）等。其中，粘结剂的含量可为负极活性物质的0.5-0.8wt%，优选为2-5wt%。

正极敷料层40和负极敷料层50可通过喷涂、喷墨印刷、丝网印刷或3D印刷等工艺分别涂布在正极集流体电路20和负极集流体电路30上。正极敷料层40与负极敷料层50的厚度分别为0.01-2mm，优选为0.05-0.1mm。

例如，在本发明的一个实施例中，正极敷料层40和负极敷料层50分别通过浆料涂覆在正极集流体分支22和负极集流体分支32上。其中，浆料中的溶剂为选自N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)以及水和醇中的一种或多种。溶剂的用量为可使正极敷料层40和负极敷料层50的浆料能够涂覆到正极集流体分支22和负极集流体分支32上即可。溶剂的用量为使浆料中的活性物质的浓度为40-90wt%时的用量，优选为50-85wt%。

根据本发明实施例的柔性电池100中的电解质60可起到承载锂离子在正极敷料层40与负极敷料层50之间迁移的作用，电解质60所选用的材料具有离子导电性、电化学稳定性、固态形貌以及正负极材料相容的特点，例如，电解质60可选用凝胶电解质或全固体电解质。

电解质60可均匀的涂布在软性线路基板10的表面上，并填充在正极敷料层40与负极敷料层50之间的间隙内，电解质60不可覆盖在正极极耳和负极极耳上，但可覆盖在正极敷料层40和负极敷料层50上，电解质60的总厚度可为0.02-3mm，电解质60的上表面高出正极敷料层40的上表面的尺寸可为0.2-3mm，电解质60的上表面高出负极敷料层50的上表面的尺寸可为0.2-3mm。

外包装膜的形状和尺寸可以根据需要进行设计，例如，外包装膜可为扁平形、方形、圆筒形、硬币形或纽扣形等；其中，搭载于便携用电子设备等上面的小型电池的外装包尺寸较小，搭载在两轮到四轮交通工具上的大型电池的外包装层的尺寸较大。外包装膜的厚度可在0.5mm以下。

外包装膜可为压膜薄膜，层压薄膜可以使用在高分子树脂层间夹有金属层的多层薄膜。其中，金属层优选为铝箔或铝合金箔；高分子树脂可从聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙(PA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中选择，可以将层压薄膜通过热熔融粘合进行密封来制备出外包装膜。

如图4所示，根据本发明实施例的双面柔性电池100a，软性线路基板10的上表面和下表面上分别设有电芯单元，一个电芯单元的正极集流体电路20、负极集流体电路30、正极敷料层40和负极敷料层50位于软性线路基板10的上表面上，另一个电芯单元的正极集流体电路20、负极集流体电路30、正极敷料层40和负极敷料层50位于软性线路基板10的下表面上。

当两个电芯单元的正极集流体分支22在上下方向上对应设置时，即两个电芯单元采用相同的正负极方向时，如图5所示，分别将两个电芯单元上位于相同端的两极相连，可使两个电芯单元的正极与正极连接，负极与负极连接，两个电芯单元可形成内部并联型的双面柔性电池100a。

当两个电芯单元的正极集流体电路20在上下方向上交叉设置时，即两个电芯单元采用相反的正负极方向时，如图6所示，分别将两个电芯单元上位于相同端的两极相连，可使两个电芯单元的正极分别与负极连接，两个电芯单元可形成内部串联型的双面柔性电池100a’。

可以理解的是，多个电芯单元还可设在软性线路基板10的同一表面上，多个电芯单元之间可通过印刷电路70使电芯单元之间实现串联或并联连接。

下面结合附图详细描述根据本发明第二方面实施例的柔性电池组。

如图7所示，根据本发明实施例的柔性电池组200a包括多个根据本发明实施例的柔性电池100，多个柔性电池100共用同一软性线路基板10，多个柔性电池之间串并联。具体地，多个柔性电池200a之间可通过印刷电路使柔性电池100实现串联或并联。

正极集流体电路20可包括设在软性线路基板10表面一侧的正极导流条21和与正极导流条21电连接的正极集流体分支22，负极集流体电路30可包括设在软性线路基板10表面另一侧的负极导流条31和与负极导流条31电连接的负极集流体分支32，每个负极集流体分支32与正极集流体分支22间隔开布置。

例如，一个柔性电池100的正极集流体分支22与相邻的柔性电池100的负极集流体分支32相连，由此，一个柔性电池100的正极可与另一个柔性电池100的负极相连，多个柔性电池100可形成串联柔性电池组200a，该串联柔性电池组200a的柔性好。

其中，在相邻的两个柔性电池100中，一个柔性电池100的正极集流体分支22与另一个柔性电池100的负极集流体分支32可通过印刷电路70相连。由此，在制备柔性电池组200a时，可在制作正极集流体电路20和负极集流体电路30时通过印刷工艺预设印刷电路70，使正极集流体电路20和负极集流体电路30形成串联电路，从而使两个相邻的柔性电池100串联形成串联柔性电池组200a。

具体地，首先在软性线路基板10上制作正极集流体电路20和负极集流体电路30时，可将相邻的柔性电池100的正极集流体电路20和负极集流体电路30通过印刷电路70连接。然后在两个柔性电池100的正极敷料层40和负极敷料层50之间分别涂布电解质层60，并且使两个柔性电池100的电解质层60分开而不相连，由此，两个相邻的柔性电池100仅通过印刷电路70电连接，一个柔性电池100的正极可与下一个柔性电池100的负极相连，从而形成印刷电路串联柔性电池组200a。

如图8所示，根据本发明实施例的柔性电池组200b包括多个根据本发明实施例的柔性电池100，多个柔性电池100具有多个软性线路基板10，多个柔性电池100之间串并联。具体地，在相邻的两个柔性电池100中，一个柔性电池100的正极集流体电路20与另一个柔性电池100的负极集流体电路30相连。该柔性电池组200b具有柔性电池100的特性，即柔性好。

在该柔性电池组200b中，当正极集流体电路20与负极集流体电路30的材质相同时，可采用印刷工艺将其相连。当正极集流体电路20与负极集流体电路30的材质不同时，相邻两个柔性电池100的正极集流体电路20和负极集流体电路30可通过焊条焊接相连，由此可形成焊接串联柔性电池组200b。其中，焊接可以采用锡焊、超声焊、感应焊或电阻焊等。

特别地，相邻两个柔性电池100的软性线路基板10可热封在一起，以增加柔性电池组200b的机械强度。热封工艺可以采用热压或高周波加工等工艺。

下面列举了三个根据本发明实施例的柔性电池组的具体实施例，其组成材料及电性能特性如表1中所示。其中，2S指的是两个柔性电池100串联；2P指的是两个柔性电池100并联。

表1

由此，根据本发明实施例的柔性电池组，柔性电池之间连接方式多样、连接方便且可靠，实现了电池组的一体化，省去了并联、串联电池的连接组合，从而提高了柔性电池组的可靠性，提升了柔性电池组使用的空间灵活性。

图9中示出了两个电压为2.7V的锂离子柔性电池串联所形成的柔性电池组的充放电情况。从图9中可以看出：该柔性电池组的整体电压在4.8V左右，倍率性能良好，柔性电池组的性能较佳。

根据本发明实施例的柔性电池组的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (36)

1.一种柔性电池，其特征在于，包括：

软性线路基板；

电芯单元，所述电芯单元包括：

正极集流体电路和负极集流体电路，所述正极集流体电路与负极集流体电路设在所述软性线路基板的同一面上且间隔开布置；

正极敷料层和负极敷料层，所述正极敷料层和负极敷料层分别设在所述正极集流体电路和负极集流体电路上；

电解质，所述电解质设在所述软性线路基板上并连接所述正极敷料层和负极敷料层；以及

外包装膜，所述外包装膜包覆所述电芯单元。

2.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述电解质填充在所述正极敷料层和负极敷料层之间并覆盖所述正极敷料层和负极敷料层的表面。

3.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述外包装膜密封覆盖所述电芯单元的表面。

4.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述正极集流体电路包括正极导流条及若干正极集流体分支；所述负极流体电路包括负极导流条及若干负极集流体分支；

所述正极导流条设在所述软性线路基板表面的一侧，所述负极导流条设在所述软性线路基板表面的另一侧；

所述正极集流体分支与正极导流条电连接，所述负极集流体分支与负极导流条电连接；

所述正极集流体分支与负极集流体分支间隔布置。

5.根据权利要求4所述的柔性电池，其特征在于，所述正极集流体分支与负极集流体分支平行交替布置。

6.根据权利要求5所述的柔性电池，其特征在于，所述正极集流体分支与所述正极导流条垂直连接；所述负极集流体分支与所述负极导流条垂直连接。

7.根据权利要求4所述的柔性电池，其特征在于，每个所述正极集流体分支和负极集流体分支的宽度分别为0.05-0.1mm，相邻的所述正极集流体分支和负极集流体分支之间的间隔为0.01-0.05mm。

8.根据权利要求4所述的柔性电池，其特征在于，所述正极敷料层设在所述正极集流体分支上，所述负极敷料层设在所述负极集流体分支上。

9.根据权利要求8所述的柔性电池，其特征在于，所述正极敷料层中含有可脱嵌锂离子的过渡金属复合物，所述负极敷料层中含有锂嵌入/嵌出电位大于0.4V的活性物质。

10.根据权利要求9所述的柔性电池，其特征在于，所述正极敷料层中的过渡金属复合物为选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰钴氧和锂镍铝钴氧中的一种或多种。

11.根据权利要求4所述的柔性电池，其特征在于，所述正极集流体电路和负极集流体电路选自铜、铝、银、金和不锈钢栅线片中的一种或多种。

12.根据权利要求11所述的柔性电池，其特征在于，所述正极集流体电路和负极集流体电路均为铝箔线路，所述负极敷料层中的活性物质为钛酸锂。

13.根据权利要求11所述的柔性电池，其特征在于，所述正极集流体电路为铝箔线路，所述负极集流体电路为银箔线路，所述负极敷料层中的活性物质为石墨。

14.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述正极敷料层和负极敷料层通过喷涂、喷墨印刷、丝网印刷或3D印刷涂布在所述正极集流体电路和负极集流体电路上。

15.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述正极敷料层和负极敷料层通过浆料涂覆在所述正极集流体电路和负极集流体电路上。

16.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述正极敷料层的厚度为0.05-0.1mm，所述负极敷料层的厚度为0.05-0.1mm。

17.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，还包括：

粘结剂层，所述正极集流体电路与所述负极集流体电路通过所述粘结剂层设在所述软性线路基板上。

18.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述电解质为凝胶电解质或全固体电解质。

19.根据权利要求18所述的柔性电池，其特征在于，所述电解质在所述正极敷料层的上表面和负极敷料层的上表面覆盖的厚度为0.2-2mm。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的柔性电池，其特征在于，制备所述软性线路基板的材料为选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。

21.根据权利要求20所述的柔性电池，其特征在于，所述软性线路基板的厚度为0.05-0.5mm。

22.根据权利要求1-19或21中任一项所述的柔性电池，其特征在于，所述外包装膜为厚度小于0.5mm的层压薄膜。

23.根据权利要求22所述的柔性电池，其特征在于，所述层压薄膜为在高分子树脂层间夹有金属层的多层薄膜。

24.根据权利要求23所述的柔性电池，其特征在于，所述金属层为铝箔或铝合金箔。

25.根据权利要求23所述的柔性电池，其特征在于，所述高分子树脂为选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。

26.根据权利要求4-19、21、23-25中任一项所述的柔性电池，其特征在于，所述软性线路基板的上表面和下表面上均设有所述电芯单元。

27.根据权利要求26所述的柔性电池，其特征在于，位于所述软性线路基板的上表面上和下表面上的所述电芯单元的正极集流体分支在上下方向上对应设置。

28.根据权利要求26所述的柔性电池，其特征在于，位于所述软性线路基板的上表面上和下表面上的所述电芯单元的正极集流体分支在上下方向上交错设置。

29.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述柔性电池包括位于所述软性线路基板的一面的多个电芯单元，多个所述电芯单元间通过印刷电路实现电芯单元间的串并联。

30.一种柔性电池组，其特征在于，包括多个根据权利要求1-29中任一项所述的柔性电池，多个所述柔性电池共用同一软性线路基板，多个所述柔性电池之间串并联。

31.根据权利要求30所述的柔性电池组，其特征在于，多个所述柔性电池之间通过印刷电路实现柔性电池的串并联。

32.根据权利要求31所述的柔性电池组，其特征在于，所述正极集流体电路包括正极导流条及若干正极集流体分支；所述负极流体电路包括负极导流条及若干负极集流体分支；

所述正极导流条设在所述软性线路基板表面的一侧，所述负极导流条设在所述软性线路基板表面的另一侧；

所述正极集流体分支与正极导流条电连接，所述负极集流体分支与负极导流条电连接；

所述正极集流体分支与负极集流体分支间隔布置，

相邻两个所述柔性电池的正极导流条与负极导流条通过印刷电路相连。

33.一种柔性电池组，其特征在于，包括多个根据权利要求1所述的柔性电池，多个所述柔性电池具有多个所述软性线路基板，多个所述柔性电池之间串并联。

34.根据权利要求33所述的柔性电池组，其特征在于，相邻两个所述柔性电池的正极集流体电路和负极集流体电路相连，相邻两个所述柔性电池的软性线路基板通过热封相连。

35.根据权利要求34所述的柔性电池组，其特征在于，相邻两个所述柔性电池的正极集流体电路和负极集流体电路通过印刷相连。

36.根据权利要求35所述的柔性电池组，其特征在于，相邻两个所述柔性电池的正极集流体电路和负极集流体电路通过焊条焊接相连。