CN107240700A - 柔性锂离子电池及其制备方法和电子产品 - Google Patents

柔性锂离子电池及其制备方法和电子产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性锂离子电池和电子产品。本发明柔性锂离子电池包括柔性壳体、正极、负极和层叠于所述正极与负极之间的隔膜，其中，正极包括正极集流体和分段涂设在正极集流体表面的若干段正极材料层；负极包括负极集流体和分段涂设在负极集流体表面的若干段负极材料层；且正极所含的若干段正极材料层与负极所含的若干段负极材料层一一对应，正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层以及柔性壳体形成由所述密封区间串联的若干电池单体，所述电解液填充于所述电池单体内。本发明柔性锂离子电池可以在密封区间处折叠，具有优异柔性，且电池厚度薄，其制备方法能够保证柔性锂离子电池的稳定性，且效率高。

Description

柔性锂离子电池及其制备方法和电子产品
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体的是涉及一种柔性锂离子电池及其制备方法和电子产品。
背景技术
随着科技的进步，在电子产品极大丰富的同时各类电子产品小型化趋势日益明显。特别是在可穿戴设备、医疗器械、精密仪器仪表等领域，对电子产品中的关键部件如电路板、电池等提出了更高的要求。
例如随着智能穿戴设备的流行，越来越多人选择智能穿戴设备，但是智能穿戴设备存在结构上的缺陷，穿戴设备在弧形位置不能安装电池，导致智能穿戴设备整体电池的能量较低。现有的智能穿戴设备由于多数是贴合人体设计，需要反正的弯折，但是现有的锂离子二次电池不反复弯折，从而由于电池的局限性严重制约了柔性电子产品特别是智能穿戴设备的发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种柔性薄膜电池及其制备方法，以及解决现有锂离子二次电池不反复弯折的不足。
本发明的另一目的在于提供一种电子产品，以及解决现有电子产品使电池不反复弯折而制约电子产品应用的不足。
为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种柔性锂离子电池。所述柔性锂离子电池包括柔性壳体、设于所述壳体内的电芯和电解液，所述电芯由正极、负极和层叠于所述正极与负极之间的隔膜构成；其中，
所述正极包括正极集流体和涂设在所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层是由若干段正极材料层组成，相邻两段正极材料层之间具有间隔区间；
所述负极包括负极集流体和涂设在所述负极集流体表面的负极材料层，所述负极材料层是由若干段负极材料层组成，相邻两段负极材料层之间具有间隔区间；
且所述正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层一一对应，所述正极所含的间隔区间与所述负极所含的间隔区间一一对应；所述正极所含的间隔区间、所述负极所含的间隔区间与隔膜以及柔性壳体形成密封区间，所述正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层以及柔性壳体形成由所述密封区间串联的若干电池单体，所述电解液填充于所述电池单体内。
本发明的另一方面，提供了一种柔性锂离子电池的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：
在正极集流体表面分段涂设正极材料层制得正极，并使得所述正极材料层是由若干段正极材料层组成，相邻两段正极材料层之间具有间隔区间；
在负极集流体表面分段涂设负极材料层制得负极，并使得所述负极材料层是由若干段负极材料层组成，相邻两段负极材料层之间具有间隔区间；
将隔膜层叠结合在所述正极和所述负极之间形成电芯，并使得正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层一一对应，所述正极所含的间隔区间与所述负极所含的间隔区间一一对应；
将所述电芯置于柔性壳体内进行封装处理，并注入电解液和陈化处理后进行二次封装处理，其中，所述二次封装处理是将所述正极所含的间隔区间、所述负极所含的间隔区间与隔膜以及柔性壳体形成密封区间，所述正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层以及柔性壳体形成由所述密封区间串联的电池单体，所述电解液填充于所述电池单体内。
本发明的又一方面，提供了一种电子产品。所述电子产品是以本发明柔性锂离子电池本发明所述的制备方法制备的柔性锂离子电池作为电源。
与现有技术相比，本发明柔性锂离子电池由于含有由正负极所含的间隔区间与隔膜以及壳体形成密封区间，且所述密封区间串联由正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层以及壳体形成电池单体，由于密封区间没有电极材料，因此，本发明柔性锂离子电池可以在密封区间处折叠，赋予本发明柔性锂离子电池优异可反复折叠的柔性。同时也解决了现有柔性锂离子电池在弯曲的过程中电池极片易掉粉的问题，从而保证本发明柔性锂离子电池的安全性能和循环性能。另外，本发明柔性锂离子电池电芯是直接将正负极进行层叠处理，不经过如现有锂离子电池电芯的卷芯处理，因此，本发明柔性锂离子电池厚度薄。
本发明柔性锂离子电池制备方法将正极所含的正极材料层分段涂设在正集流体上，负极所含的负极材料层分段涂设在负集流体上，将正极与负极按照各段正极电极材料层与各段负极电极材料层一一对应设置，经封装后形成电池单体；并将正负极所含的间隔区间也一一对应设置，经封装后形成密封区间，由于密封区间没有电极材料，因此，封装形成的电池可以在密封区间处折叠，赋予电池柔性，其厚度薄。
本发明电子产品由于是采用本发明柔性锂离子电池作为电源，因此，提高了电子产品弯折特性，并保证了电子产品电源供电的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例柔性锂离子电池所含电芯的结构示意图；
图2是本发明实施例柔性锂离子电池所含正极的前视图；
图3是本发明实施例柔性锂离子电池所含正极一结构的主视图；
图4是本发明实施例柔性锂离子电池所含正极另一结构的主视图；
图5是本发明实施例柔性锂离子电池的柔性壳体与电芯封装后的结构示意图；
图6是用于二次封装本发明实施例柔性锂离子电池的封装夹具结构示意图；
图7是本发明实施例柔性锂离子电池结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种柔性锂离子电池。所述柔性锂离子电池结构如图1至5所示，其包括柔性壳体01、设于所述壳体内的电芯02和电解液03。
其中，上述柔性锂离子电池所含的柔性壳体01可以是柔性锂离子电池常规的壳体材料，如选用但不仅仅为铝塑膜。
上述柔性锂离子电池所含的电解液03也可以是锂离子电池常用的电解液，对于上述柔性锂离子电池而言，对电解液03没有特别的要求。
上述柔性锂离子电池所含的电芯02的结构如图1所示，其包括正极1和负极2以及层叠于所述正极1和负极2之间的隔膜3。
其中，上述正极1结构如图1-4所示，其包括正极集流体11和分段涂设在正极集流体11表面的若干段正极材料层12，且相邻两段正极材料层12之间具有间隔区间。也即是说，上述正极1所含的正极材料层12是由若干段正极材料层构成，具体的如正极材料层121、正极材料层122、正极材料层123、、、正极材料层12n(n≥2)组成；相邻两段电极材料层之间具有间隔，具体的如间隔111、间隔112、间隔113、、、间隔11(n-1)。这样，若干段正极材料层12将集流体11分成若干区间，具体的是涂设有若干段正极材料层12的电极材料层区间，如正极材料层区间111’、正极材料层区间112’、正极材料层区间113’、、、正极材料层区间11n’，和相邻电极材料层区间的间隔区间，如间隔区间111、间隔区间112、间隔区间113、、、间隔区间11(n-1)。
在上述正极1实施例中，作为本发明的一实施例，所述相邻两段正极材料层12之间的所述间隔宽度为2-6mm。该间隔宽度能够赋予含有该上述正极的电池可以在该间隔区间处弯折，赋予上述柔性锂离子电池良好的柔性。当然，该间隔宽度也可以大于0小于2，这样的间隔由于较小，组装成电芯02和上述柔性锂离子电池后，由于无电极材料的密封区间04间距较小，会使得上述柔性锂离子电池可以弯折的幅度相对较小。当然，该间隔宽度也可以大于6，这样的间隔由于较大，当正负集流体长度一定的情况下，组装成电芯02和上述柔性锂离子电池后，由于无电极材料的密封区间04间距较大，虽然可以使得上述柔性锂离子电池可以弯折的幅度相对较大，但是会由于组装的含有电极材料层的电池单体05数量较小，使得上述柔性锂离子电池能量密度较小。因此，可以根据实际的上述柔性锂离子电池应用需要，进行调整相邻两段电极材料层之间的所述间隔宽度，使得组装的电芯02和上述柔性锂离子电池既有合理的弯折幅度又有高的能量密度。
在另一实施例中，所述若干段正极材料层12中每一段电极材料层的宽度为8-12mm。所述正极材料层12的厚度可以根据上述柔性锂离子电池实际应用的容量和厚度要求进行调整，如正极集流体11单面的正极材料层12的厚度为55-120μm。通过对每一段正极材料层的宽度和厚度进行控制，赋予上述柔性锂离子电池良好的电化学性能，如稳定的循环性能和高能量密度。
一实施例中，上述正极1所含的正极集流体11可以是锂离子电池正极常用的正极集流体，如可以是铝箔，当然也可以是其他常用的正极集流体材料。
上述正极1所含的正极材料层12包括正极活性材料、导电剂、正极粘结剂。该正极活性材料、导电剂、正极粘结剂含量的比例可以是常规锂离子电池正极活性层中的比例。其中，所述正极活性材料可以但不仅仅为钴酸锂(如LC800D)、三元正极材料(如PC10)、磷酸铁锂(如XC-116)、锰酸锂(如LMO-HB)中的至少一种，所述正极粘结剂可以但不仅仅为PVDF(如HSV-900)、丙烯酸酯(如LA133)中的至少一种，所述导电剂可以但不仅仅为碳纳米管(CNT-S)、导电碳黑(Super-p)中的至少一种。
另外，图2至4所示的正极1仅仅上述正极1的一种结构而已，该正极材料层12优选的是在正极集流体11相对的两个表面上均涂设正极材料层12构成上述正极1。两个表面上涂设的正极材料层12中，正极集流体11一面涂设的正极材料层12与另一表面涂设的正极材料层12每一段的位置和尺寸均是一一对应的，那么一面相邻两段正极材料层12之间的间隔区间与另一表面相邻两段正极材料层12之间的间隔区间的位置和尺寸也均是一一对应的。
上述负极2结构跟图2-4所示的正极1够相同，其包括负极集流体21和分段涂设在负极集流体21表面的若干段负极材料层22，且相邻两段负极材料层22之间具有间隔区间。也即是说，上述负极2所含的负极材料层22是由若干段负极材料层22n(n≥2)，相邻两段电极材料层22之间具有间隔。这样，若干段负极材料层22将负极集流体21分成若干区间，具体的是涂设有若干段负极材料层22的电极材料层区间和相邻电极材料层区间的间隔区间。
在上述负极2实施例中，作为本发明的一实施例，所述相邻两段负极材料层22之间的所述间隔宽度为2-6mm，优选为3-6mm，当然也可以是2-7mm，优选为3-7mm。该间隔宽度能够赋予含有该上述柔性锂离子电池可以在该间隔处弯折，赋予上述柔性锂离子电池良好的柔性。如同上述正极1相同，该负极2所含的相邻两段负极材料层22之间的所述间隔宽度大小影响上述柔性锂离子电池的弯折幅度大小和能量密度，可以配合正极1所含间隔宽度和根据实际的电池应用需要，进行调整相邻两段负极材料层22之间的所述间隔宽度，使得组装的电芯02和上述柔性锂离子电池既有合理的弯折幅度又有高的能量密度。
在另一实施例中，所述若干段负极材料层22中每一段电极材料层的宽度为8-12mm，所述负极材料层22的厚度可以根据上述柔性锂离子电池实际应用的容量和厚度要求进行调整，如负极集流体21单面的负极材料层22的厚度为60-140μm。通过对每一段负极材料层的宽度和厚度进行控制，赋予上述柔性锂离子电池良好的电化学性能，如稳定的循环性能和高能量密度。
一实施例中，上述负极2所含的负极集流体21可以是锂离子电池负极常用的负极集流体，如可以是铜箔，当然也可以是其他常用的负极集流体材料。
上述负极2所含的负极材料层22包括负极活性材料、导电剂、负极粘结剂。该负极活性材料、导电剂、负极粘结剂含量的比例可以是常规锂离子电池负极活性层中的比例。其中，所述负极活性材料可以但不仅仅为人造石墨(HSG)，天然石墨(如AMU-1)、钛酸锂(如YL-T104)中的至少一种，所述负极粘结剂但不仅仅为丁苯乳胶(如SD-6156)、丙烯酸酯(如LA133)、羧甲基纤维素钠(如CRT3000PA)中的至少一种，所述导电剂但不仅仅为碳纳米管(CNT-S)、导电碳黑(Super-p)中的至少一种。
另外，上述负极2所含的负极材料层22优选的是在负极集流体21相对的两个表面上均涂设负极材料层22构成上述负极2。两个表面上涂设的负极材料层22中，负极集流体21一面涂设的负极材料层22与另一表面涂设的负极材料层22每一段的位置和尺寸均是一一对应的，那么一面相邻两段负极材料层22之间的间隔区间与另一表面相邻两段负极材料层22之间的间隔区间的位置和尺寸也均是一一对应的。
这样，当将上述结构的正极1和负极2与隔膜3层叠形成电芯02后，正极1所含的若干段正极材料层12与负极2所含的若干段负极材料层22一一对应设置，此时，若干段正极材料层12相邻两段正极材料层之间的间隔区域与若干段负极材料层22相邻两段负极材料层之间的间隔区域也一一对应设置，隔膜3层叠在相邻正极1和负极2之间，层叠形成电芯02的结构如图1所示。
在上述电芯02的各实施例的基础上，上述各实施例中的电芯02可以是如下结构：
第一种，包括一片正极1和一片负极2，该正极1和负极2之间通过层叠结合的隔膜3隔开。且正极1所含的若干段正极材料层12与负极2所含的若干段负极材料层22一一对应设置，此时，若干段正极材料层12相邻两段正极材料层之间的间隔区域与若干段负极材料层22相邻两段负极材料层之间的间隔区域也一一对应设置。
第二种，包括至少一片正极1和至少两片负极2，且正极1、负极2交替层叠，每相邻正极1与负极2之间通过层叠结合的隔膜3隔开。且正极1所含的若干段正极材料层12与负极2所含的若干段负极材料层22一一对应设置，此时，若干段正极材料层12相邻两段正极材料层之间的间隔区域与若干段负极材料层22相邻两段负极材料层之间的间隔区域也一一对应设置。
第三种，包括至少两片正极1和至少一片负极2，且正极1、负极2交替层叠，每相邻正极1与负极2之间通过层叠结合的隔膜3隔开。且正极1所含的若干段正极材料层12与负极2所含的若干段负极材料层22一一对应设置，此时，若干段正极材料层12相邻两段正极材料层之间的间隔区域与若干段负极材料层22相邻两段负极材料层之间的间隔区域也一一对应设置。
上述各实施例中的电芯02中的隔膜3可以锂离子电池常用的隔膜，所述隔膜3的厚度可以但不限于为9～20μm，隔膜3优选为高分子凝胶隔膜，这样，当电芯在封装时，可以直接对若干段正极材料层12相邻两段正极材料层之间的间隔区域与若干段负极材料层22相邻两段负极材料层之间的间隔区域直接热压合，与柔性壳体01一起形成密封区间04，此时，一一对应设置对若干段正极材料层12与若干段负极材料层22与隔膜3和柔性壳体01形成电池单体05，且电解液03填充于各电池单体05内。当隔膜3为其他非凝胶隔膜时，可以在隔膜3与间隔区域处表面涂设如热熔胶粘结层，在封装时起到粘合作用，从而形成密封区间04。这样，封装形成的上述柔性锂离子电池结构如图7所示，是由所述密封区间04串联的若干电池单体05构成。由于密封区04间没有电极材料，因此，上述柔性锂离子电池可以在密封区间04处折叠，赋予上述柔性锂离子电池可以被反复折叠的优异柔性。从而有效解决了现有锂离子电池在弯曲的过程中电池极片易掉粉的问题，从而保证上述柔性锂离子电池的安全性能和循环性能。另外，上述锂离子电池电芯是直接将正负极进行层叠处理，不经过如现有锂离子电池电芯的卷芯处理，因此，本发明柔性锂离子电池厚度薄。
如通过控制上述正极1和负极2以及隔膜3的厚度，如将一层正极1厚度设置为0.120mm，两层负极2厚度为0.25mm，三层隔膜3厚度为0.075mm，两层铝塑膜厚度为0.226，最终保证上述柔性锂离子电池最薄能做到0.7mm。
相应地，在上文所述的柔性锂离子电池的基础上，本发明实施例还提供了上文柔性锂离子电池的一种制备方法。结合图1-5，该制备方法包括如下步骤：
步骤S1：在正极集流11表面分段涂设正极材料层12，并使得所述正极材料层12是由若干段正极材料层组成，相邻两段正极材料层之间具有间隔区间；
步骤S2：在负极集流体21表面分段涂设负极材料层22，并使得所述负极材料层22是由若干段负极材料层组成，相邻两段负极材料层之间具有间隔区间；
步骤S3：将隔膜层3叠结合在所述正极1和所述负极2之间形成电芯02，并使得正极1所含的若干段正极材料层12与所述负极2所含的若干段负极材料层22一一对应，所述正极1所含的间隔区间与所述负极2所含的间隔区间一一对应；
步骤S4：将所述电芯02置于柔性壳体01内封装处理，并注入电解液03和陈化处理后进行二次封装处理。
具体地，上述步骤S1中，正极集流体11、正极材料层12和相邻两段正极材料层之间具有间隔区间等均如同上文柔性锂离子电池中正极1。上述步骤S2中，负极集流体21、负极材料层22和相邻两段负极材料层之间具有间隔区间等也均如同上文柔性锂离子电池中负极2。为了节约篇幅，在此不再赘述。其中，涂设正极材料层12和负极材料层22的方法可以是将正极材料层12浆料和负极材料层22浆料采用喷涂法或是转移涂布法等对应涂设到集流体表面。待涂设完毕后，可以经过后续的对辊后碾压至工艺厚度、制片等工艺处理正极材料层12和负极材料层22，从而形成正极1和负极2。另外，上述步骤S1和步骤S2并没有先后顺序。
另外，上述制备正极1和负极2的方法还可以直接在大片集流体上涂设大片电极材料层，然后对大片电极进行制片形成正极1和负极2。具体制片可以是常规的制片工艺，如采用分切工艺可采用整卷分成小卷极片的工艺，也可以采用冲片机冲成一块极片，也可以采用模切机，将极片切成多极耳的机构，如图2和图3所示。
上述步骤S3中，形成的电芯02结构如上文柔性锂离子电池中的电芯结构，为了节约篇幅，在此也不再赘述。其中，组装电芯02的过程可以是在电芯组装专用导槽内进行。该专用的导槽可以只上端开口的凹槽，将柔性壳体01置于凹槽底部，然后在柔性壳体01上按照电芯02的结构组装电芯。
上述步骤S4中，将电芯02与柔性壳体01的封装处理可以是按照锂离子电池特别是软性锂离子电池常规组装处理。注入电解液03和陈化处理的方法也可以是锂离子电池常规的方法处理。将电芯02与柔性壳体01的封装处理处理的电池结构如图5所示。
待陈化处理完毕后，对组装后的电池进行二次封装处理方法或者所要达到的效果是：将所述正极1所含的间隔区间、所述负极2所含的间隔区间与隔膜3以及柔性壳体01形成密封区间04，所述正极1所含的若干段正极材料层12与所述负极2所含的若干段负极材料层22以及柔性壳体01形成由所述密封区间04串联的电池单体05，如图7所示。此时，电解液03填充于所述电池单体05内。
在一实施例中，步骤S4中的所述二次封装处理是借助封装夹具完成，所述封装夹06具结构如图6所示，其包括上夹具61和下夹具62，所述上夹具61和下夹具62均设有与所述若干段正极材料层12或若干段负极材料层22尺寸对应的凹槽63，同时所述上夹具61和下夹具62均设有与所述正极1所含的间隔区间或所述负极2所含的间隔区间尺寸对应的凸起64，且所述上夹具61和下夹具62设置的所述凸起64与所述凹槽63交替设置，所述上夹具61设置的凸起64与下夹具62设置的凸起64相对，以实现上述柔性锂离子电池的密封区间04的形成，所述上夹具61设置的凹槽63与下夹具62设置的凹槽63相对，以实现上述柔性锂离子电池的电池单体05的形成。在该封装夹06的作用下，通对凸起64对正极1所含的间隔区间或所述负极2所含的间隔区间施压，使得该无电极材料区间结合在一起，如借助隔膜3表面涂设的或者直接是凝胶隔膜3特性进行压合，如热压合，使得正极1所含的间隔区间或所述负极2所含的间隔区间紧密结合一体形成上述柔性锂离子电池的密封区间04，这样，正极材料层12或若干段负极材料层22由于处在封装夹06的凹槽63处，其自动就形成了上述柔性锂离子电池的电池单体05，此时电解液03也会被积压至若干个电池单体05内，从而形成如图7所示的柔性锂离子电池。因此，封装夹06有效提高了上述柔性锂离子电池的二次封装的效率和电池的稳定性能。
由上述可知，上述柔性锂离子电池制备方法使得制备的柔性锂离子电池具有无电极材料和电解液03的若干个密封区间04和含有电极材料和电解液的若干个电池单体05，且密封区间04与电池单体05交替设置，也即是所述密封区间04串联的电池单体05。这样，封装形成的柔性锂离子电池所含的密封区间04由于没有电极材料和电解液，因此，封装形成的柔性锂离子电池可以在密封区间04处折叠，赋予电池柔性，若干个电池单体05则具有电能输出功能。另外，上述柔性锂离子电池制备方法特别是借助了封装夹06，不仅使得该方法效率高，而且保证了封装形成的柔性锂离子电池性能稳定和安全性能。
又一方面，在上文柔性锂离子电池及其制备方法的基础上，本发明实施例还提供了一种电子产品。所述电子产品理所当然的是包括电路板以及相关的电子元件以及为电子元件提供工作的电源。其中，电源为上文所述的柔性锂离子电池。优选的电路板是柔性电路板。这样，本实施例电子产品可以根据使用状态反复弯折。如上述本发明电池可以设置在手表腕带里面，也可以防止在需要反复完成的电子产品屏幕下方等，有效促进了柔性电子产品的发展。
现结合具体实例，对本发明实施例柔性锂离子电池及其制备方法进行进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种柔性锂离子电池及其制备方法。
所述柔性锂离子电池包括设置在柔性壳体内的由正极、负极、隔膜组成的电芯和电解液。其中，
柔性壳体为铝塑膜，电解液为锂离子电池电解液；
正极包括铝箔集流体，和涂设在铝箔表面正极材料层，且正极材料是由若干段正极材料层组成，相邻两段正极材料层之间具有间隔。其中，每一段正极材料层的宽度为10mm，厚度为92μm，相邻两段正极材料层之间的所述间隔宽度为3mm。正极材料、导电剂和PVDF粘结剂，且正极材料、导电剂和粘结剂的质量含量比为96％：2％：2％。
负极包括铜箔集流体，和涂设在铜箔表面负极材料层，且负极材料是由若干段负极材料层组成，相邻两段负极材料层之间具有间隔。其中，每一段负极材料层的宽度为12mm，厚度为102μm，相邻两段负极材料层之间的所述间隔宽度为4mm。负极材料层包含负极材料、导电剂和丁苯乳胶粘结剂和羧甲基纤维素钠粘结剂，且负极材料、导电剂、羧甲基纤维素钠粘结剂和丁苯乳胶粘结剂的质量含量比为96％：1.0％：1.2％：1.8％。
隔膜为高分子凝胶隔膜，其层叠于所述正极与负极之间形成电芯。
本实施例柔性锂离子电池封装方法：
S11：将正极材料浆料涂设铝箔表面制备具有分段设置的正极材料层的正极，且相邻两正极材料层具有间隙；
S12：将负极材料浆料涂设铜箔表面制备具有分段设置的负极材料层的负极，且相邻两负极材料层具有间隙；
S13：将步骤S11制备的正极和S12制备的负极按照图1所示的结构关系将柔性正极与柔性负极交替层叠结合，且在相邻柔性正极与柔性负极之间层叠凝胶隔膜将两者隔开，形成柔性电芯。其中，在电芯中，正极所含的若干段正极材料层与负极所含的若干段负极材料层一一对应设置，同时若干段正极材料层相邻两段正极材料层之间的间隔区域与若干段负极材料层相邻两段负极材料层之间的间隔区域也一一对应设置；
S14：将所述电芯置于柔性壳体内进行封装处理，并注入电解液，然后将其置于如图6所示的封装夹具内进行陈化处理，然后热压封装夹具进行二次封装处理，使得正极所含的间隔区间、所述负极所含的间隔区间与隔膜以及柔性壳体形成密封区间，正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层以及柔性壳体形成由所述密封区间串联的电池单体，所述电解液填充于所述电池单体内。
实施例2
本实施例提供一种柔性锂离子电池及其制备方法，其中，本实施例柔性锂离子电池结构与实施例1中柔性锂离子电池相同。不同在于本实施例柔性锂离子电池正极所含的每一段正极材料层的宽度为12mm，厚度为70～78μm，相邻两段正极材料层之间的所述间隔宽度为2～3mm。正极材料层包含正极材料、导电剂和PVDF粘结剂，且正极材料、导电剂和粘结剂的质量含量比为97.0％：1.2％：1.8％。
负极所含的每一段负极材料层的宽度为14mm，厚度为92-100μm，相邻两段负极材料层之间的所述间隔宽度为2～3mm。负极材料层包含负极材料、导电剂和丁苯乳胶粘结剂和羧甲基纤维素钠粘结剂，且负极材料、导电剂、羧甲基纤维素钠粘结剂和丁苯乳胶粘结剂的质量含量比为96.5％：0.5％：1.2％：1.8％。
实施例3
本实施例提供一种柔性锂离子电池及其制备方法，其中，本实施例柔性锂离子电池结构与实施例1中柔性锂离子电池相同。不同在于本实施例柔性锂离子电池正极所含的每一段正极材料层的宽度为6-7mm，厚度为79-87μm，相邻两段正极材料层之间的所述间隔宽度为5-6mm。正极材料层包含正极材料、导电剂和PVDF粘结剂，且正极材料、导电剂和粘结剂的质量含量比为96.5％：1.5％：2.0％。
负极所含的每一段负极材料层的宽度为10mm，厚度为109-117μm，相邻两段负极材料层之间的所述间隔宽度为5-6mm。负极材料层包含负极材料、导电剂和丁苯乳胶粘结剂和羧甲基纤维素钠粘结剂，且负极材料、导电剂、羧甲基纤维素钠粘结剂和丁苯乳胶粘结剂的质量含量比为95.5％：1.0％：1.4％：2.1％。
实施例4
本实施例提供一种柔性锂离子电池及其制备方法，其中，本实施例柔性锂离子电池结构与实施例1中柔性锂离子电池相同。不同在于本实施例柔性锂离子电池正极所含的每一段正极材料层的宽度为6mm，厚度为97-105μm，相邻两段正极材料层之间的所述间隔宽度为5～6mm。正极材料层包含正极材料、导电剂和PVDF粘结剂，且正极材料、导电剂和粘结剂的质量含量比为95.5％：2.0％：2.5％。
负极所含的每一段负极材料层的宽度为8mm，厚度为118-126μm，相邻两段负极材料层之间的所述间隔宽度为4-5mm。负极材料层包含负极材料、导电剂和丁苯乳胶粘结剂和羧甲基纤维素钠粘结剂，且负极材料、导电剂、羧甲基纤维素钠粘结剂和丁苯乳胶粘结剂的质量含量比为95.0％：1.5％：1.5％:：2.5％。
性能测试
将上述实施例1至4提供的柔性锂离子电池进行如下相关性能测试，测试结果如下述表1中所示。
表1
由表1可知，本实施例提供的柔性锂离子电池柔性好，可以在密封区间图7所示柔性锂离子电池的密封区间04处反复弯折，如实施例1可达反复弯折400次，而且其能量密度和循环性能优异。另外本实施例柔性锂离子电池厚度液很薄。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性锂离子电池，包括柔性壳体、设于所述壳体内的电芯和电解液，所述电芯由正极、负极和层叠于所述正极与负极之间的隔膜构成，其特征在于：
所述正极包括正极集流体和涂设在所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层是由若干段正极材料层组成，相邻两段正极材料层之间具有间隔区间；
所述负极包括负极集流体和涂设在所述负极集流体表面的负极材料层，所述负极材料层是由若干段负极材料层组成，相邻两段负极材料层之间具有间隔区间；
且所述正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层一一对应，所述正极所含的间隔区间与所述负极所含的间隔区间一一对应；所述正极所含的间隔区间、所述负极所含的间隔区间与隔膜以及柔性壳体形成密封区间，所述正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层以及柔性壳体形成由所述密封区间串联的若干电池单体，所述电解液填充于所述电池单体内。
2.根据权利要求1所述的柔性锂离子电池，其特征在于：所述正极所含的相邻两段正极材料层之间的所述间隔区间和所述负极所含的相邻两段负极材料层之间的所述间隔区间宽度为2-6mm。
3.根据权利要求1所述的柔性锂离子电池，其特征在于：所述正极所含的每一段正极材料层和所述负极所含的每一段负极材料层的宽度为8-12mm。
4.根据权利要求1-3任一所述的柔性锂离子电池，其特征在于：所述正极集流体单面的所述正极材料层的厚度为55-120μm；和/或
所述负极集流体单面的所述负极材料层的厚度为60-140μm；和/或
所述隔膜的厚度为9-20μm。
5.根据权利要求1-3任一所述的柔性锂离子电池，其特征在于：所述正极材料层包括正极活性材料、导电剂、正极粘结剂；其中，所述正极活性材料为钴酸锂、三元正极材料、磷酸铁锂、锰酸锂中的至少一种，所述正极粘结剂为PVDF、丙烯酸酯中的至少一种，所述导电剂为碳纳米管、导电碳黑中的至少一种；
所述负极材料层包括负极活性材料、导电剂、负极粘结剂；其中，所述负极活性材料为人造石墨、天然石墨、钛酸锂中的至少一种，所述负极粘结剂为丁苯乳胶、丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠中的至少一种，所述导电剂为碳纳米管、导电碳黑中的至少一种。
6.一种柔性锂离子电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
在正极集流体表面分段涂设正极材料层制得正极，并使得所述正极材料层是由若干段正极材料层组成，相邻两段正极材料层之间具有间隔区间；
在负极集流体表面分段涂设负极材料层制得负极，并使得所述负极材料层是由若干段负极材料层组成，相邻两段负极材料层之间具有间隔区间；
将隔膜层叠结合在所述正极和所述负极之间形成电芯，并使得正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层一一对应，所述正极所含的间隔区间与所述负极所含的间隔区间一一对应；
将所述电芯置于柔性壳体内进行封装处理，并注入电解液和陈化处理后进行二次封装处理，其中，所述二次封装处理是将所述正极所含的间隔区间、所述负极所含的间隔区间与隔膜以及柔性壳体形成密封区间，所述正极所含的若干段正极材料层与所述负极所含的若干段负极材料层以及柔性壳体形成由所述密封区间串联的电池单体，所述电解液填充于所述电池单体内。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述二次封装处理是借助封装夹具完成，所述封装夹具包括上夹具和下夹具，所述上夹具和下夹具均设有与所述若干段正极材料层或若干段负极材料层尺寸对应的凹槽，同时所述上夹具和下夹具均设有与所述正极所含的间隔区间或所述负极所含的间隔区间尺寸对应的凸起，且所述上夹具和下夹具设置的所述凸起与所述凹槽交替设置，所述上夹具设置的凸起与下夹具设置的凸起相对，以实现所述密封区间的形成，所述上夹具设置的凹槽与下夹具设置的凹槽相对，以实现所述电池单体的形成。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：所述正极所含的相邻两段正极材料层之间的所述间隔区间和所述负极所含的相邻两段负极材料层之间的所述间隔区间宽度为2-6mm；
所述正极所含的每一段正极材料层和所述负极所含的每一段负极材料层的长度为8-12mm。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：所述正极集流体单面的所述正极材料层的厚度为55-120μm；和/或
所述负极集流体单面的所述负极材料层的厚度为60～140μm；和/或
所述隔膜的厚度为9-20μm。
10.一种电子产品，是以权利要求1-5任一所述的柔性锂离子电池或权利要求6-9任一所述的制备方法制备的柔性锂离子电池作为电源。
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