CN109273755A - 一种柔性二次电池及其组件 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种柔性二次电池及其组件，其中，由于所述柔性二次电池组件的电芯结构仅由隔膜、正极片和负极片构成，并且所述隔膜为柔性材料薄膜，并不存在集流体等硬质结构，从而大大提升了由该电芯结构和电解液构成的柔性二次电池组件的柔性特性，使得所述柔性二次电池组件可以实现任意弯折。利用所述柔性二次电池组件可以制备异形电池或超薄电池等柔性电池，以满足柔性电子器件对于柔性二次电池的柔性要求。并且，所述柔性二次电池通过在所述电解液中掺杂导电添加剂的方式提升了电流向正电极和负电极汇聚的能力，保证了所述柔性二次电池的性能。

Description

一种柔性二次电池及其组件
技术领域
本申请涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种柔性二次电池及其组件。
背景技术
二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。锂离子电池以其能量密度高、平均输出电压高、输出功率大和工作温度范围宽等优点成为二次电池中被广为研究的种类之一。
传统的锂离子电池主要由正电极、负电极、隔膜、集流体和极耳构成锂离子电池的电芯结构，并在电芯结构中填充电解液构成锂离子电池，其中，所述集流体主要为金属箔结构，位于正电极与隔膜之间及负电极与隔膜之间，主要用于汇聚电流。
随着柔性电子器件的出现，对于二次电池具有柔性特性提出了要求，现有技术中通常通过尽量降低集流体的厚度，以使得集流体可以在一定程度上弯折，从而使得二次电池可以具有一定程度的柔性特性，但是由于集流体的机械强度的限制，很难使上述结构的二次电池具有良好的柔性特性，难以满足柔性电子器件对于二次电池的柔性要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性二次电池及其组件，以实现提升柔性二次电池的柔性特性，满足柔性电子器件对于柔性二次电池的柔性要求的目的。
为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种柔性二次电池组件，包括：电芯结构和填充于所述电芯结构中的电解液，所述电芯结构包括：隔膜、正极片和负极片；其中，
所述电解液中掺杂有导电添加剂；
所述正极片和所述负极片分别位于所述隔膜两侧；
所述隔膜为柔性材料薄膜，用于为所述电解液中的离子提供通道。
可选的，所述隔膜、正极片和负极片均具有微孔结构；
所述隔膜的微孔结构用于为所述电解液中的离子提供通道，并隔绝所述电解液中的电子。
可选的，还包括：第一引导部和第二引导部；
其中，所述第一引导部与所述正电极的一侧表面部分贴合，用于引出所述正电极；
所述第二引导部与所述负电极的一侧表面部分贴合，用于引出所述负电极；
所述第一引导部和第二引导部在所述隔膜上的投影至少部分重合；
贴合采用的工艺为压合工艺或导电胶贴合工艺。
可选的，所述第一引导部为铝引导部；
所述第二引导部为镍引导部或铜镀镍引导部。
可选的，所述第一引导部为极耳或金属引流条；
所述第二引导部为极耳或金属引流条。
可选的，所述正极片与所述隔膜之间的压合厚度小于预设值，且所述负极片与所述隔膜之间的压合厚度小于所述预设值。
可选的，所述隔膜为聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚乙烯和聚丙烯的混合物薄膜、无纺布薄膜、聚酰亚胺薄膜、苯二甲酰苯二胺薄膜或聚偏氟乙烯薄膜中的任意一种。
可选的，所述正电极为掺杂有预设添加剂的含锂金属氧化物电极；
所述负电极为掺杂有预设添加剂的碳电极或掺杂有预设添加剂的硅碳电极或掺杂有预设添加剂的合金电极；
所述预设添加剂为石墨烯或碳纳米管中的任意一项或两项；
所述含锂金属氧化物为钴酸锂或锰酸锂或镍酸锂或镍钴锰酸锂或镍锰酸锂或NCA镍钴铝酸锂或磷酸铁锂或磷酸钒锂或LiPOxNy，其中，x和y均为正数。
一种柔性二次电池，至少两个如上述任一项所述的柔性二次电池组件，所有所述柔性二次电池组件层叠设置；其中，
每两个相邻所述柔性二次电池组件的正电极彼此贴合；
或
每两个相邻所述柔性二次电池组件的负电极彼此贴合。
可选的，当所述柔性二次电池组件还包括第一引导部和第二引导部，且每两个相邻所述柔性二次电池组件的正电极彼此贴合时；
相邻的两个所述柔性二次电池组件保留一个所述第一引导部；
当所述柔性二次电池组件还包括第一引导部和第二引导部，且每两个相邻所述柔性二次电池组件的负电极彼此贴合时；
相邻的两个所述柔性二次电池组件保留一个所述第二引导部。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种柔性二次电池及其组件，其中，由于所述柔性二次电池组件的电芯结构仅由隔膜、正极片和负极片构成，并且所述隔膜为柔性材料薄膜，并不存在集流体等硬质结构，从而大大提升了由该电芯结构和电解液构成的柔性二次电池组件的柔性特性，使得所述柔性二次电池组件可以实现任意弯折。利用所述柔性二次电池组件可以制备异形电池或超薄电池等柔性电池，以满足柔性电子器件对于柔性二次电池的柔性要求。
并且，所述柔性二次电池通过在所述电解液中掺杂导电添加剂的方式提升了电流向正电极和负电极汇聚的能力，保证了所述柔性二次电池的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请的一个实施例提供的一种柔性二次电池组件的剖面结构示意图；
图2为本申请的另一个实施例提供的一种柔性二次电池组件的剖面结构示意图；
图3为本申请的一个实施例提供的一种柔性二次电池的剖面结构示意图；
图4为本申请的另一个实施例提供的一种柔性二次电池的剖面结构示意图；
图5为本申请的又一个实施例提供的一种柔性二次电池的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种柔性二次电池组件，如图1所示，包括：电芯结构和填充于所述电芯结构中的电解液(附图1中未示出)，所述电芯结构包括：隔膜100、正极片200和负极片300；其中，
所述电解液中掺杂有导电添加剂；
所述正极片200和所述负极片300分别位于所述隔膜100两侧；
所述隔膜100为柔性材料薄膜，用于为所述电解液中的离子提供通道。
需要说明的是，所述电解液可以分为固态电解液或液态电解液，其中，液态电解液主要是由有机溶剂和无机盐组成的，其中，所述有机溶剂为碳酸丙烯酯(Propylenecarbonate，PC)、碳酸乙烯酯(Ethylene carbonate，EC)、碳酸二甲酯(DimethylCarbonate，DMC)、碳酸二乙酯(Diethyl carbonate，DEC)、碳酸甲乙酯(Ethyl MethylCarbonate，EMC)、氟苯(FB)、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸正丁酯中的任意一种或多种；所述无机盐一般是LiPF6(六氟磷酸锂)或LiBF4(四氟硼酸锂|)或LIFSI(双(氟代磺酰)亚胺锂)或LITFSI(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、LiODFB(双氟草酸硼酸锂)；所述无机盐为咪唑类离子液体电解质或季铵盐类离子液体电解质或吡咯类和呱啶类离子液体电解质或季膦类离子液体电解质或其他类粒子液体电解质；所述固态电解液可以为离子液体聚合物，将离子液体以单体形式或者在聚合物电解质中引入微量的离子液体所合成的聚合物离子液体兼具两者的优良特性，大大提高了其安全性和稳定性。与此同时，电池内部不会发生自放电及短路现象，电池的形状将不再受到限制。
所述导电添加剂为具有离子导通且电子绝缘特性的导电添加剂，比如咪唑类离子液体BMITFSI(1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺)、LiN(CF3SO2)2(双三氟甲磺酰亚胺锂))或者无机盐LIFSI(双(氟代磺酰)亚胺锂)等。由于所述柔性二次电池组件的电芯结构仅由隔膜100、正极片200和负极片300构成，并且所述隔膜100为柔性材料薄膜，并不存在集流体等硬质结构，从而大大提升了由该电芯结构和电解液构成的柔性二次电池组件的柔性特性，使得所述柔性二次电池组件可以实现任意弯折。利用所述柔性二次电池组件可以制备异形电池或超薄电池等柔性电池，以满足柔性电子器件对于柔性二次电池的柔性要求。
并且，所述柔性二次电池通过在所述电解液中掺杂导电添加剂的方式提升了电流向正电极和负电极汇聚的能力，保证了所述柔性二次电池的性能。
另外，在本申请的其他实施例中，还可以通过优化所述正极与电解液的界面接触、负极与电解液的界面接触和隔膜100与电解液的界面接触的方式实现提升电流向正电极和负电极汇聚能力的目的，所述优化界面接触的方式包括但不限于所述正极片200与所述隔膜100之间的压合厚度小于预设值，且所述负极片300与所述隔膜100之间的压合厚度小于所述预设值的方式，该方式可以通过设置所述柔性二次电池组件的压合力度来实现；所述预设值可以小于或等于现有技术中的锂离子电池正负电极与隔膜100之间的距离。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
还需要说明的是，所述柔性二次电池组件正极片200和负极片300的引出，可以通过传统的设置引导部的方式实现，还可以通过其他的电学接触的方式引出，本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
可选的，所述隔膜100、正极片200和负极片300均具有微孔结构；
所述隔膜100的微孔结构用于为所述电解液中的离子提供通道，并隔绝所述电解液中的电子。
所述微孔结构除了可以为所述电解液中的离子提供通道，并隔绝所述电解液中的电子之外，还可以为电解液提供良好的存储空间。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，如图2所示，所述柔性二次电池组件还包括：第一引导部400和第二引导部500；
其中，所述第一引导部400与所述正电极的一侧表面部分贴合，用于引出所述正电极；
所述第二引导部500与所述负电极的一侧表面部分贴合，用于引出所述负电极；
所述第一引导部400和第二引导部500在所述隔膜100上的投影至少部分重合；
贴合采用的工艺为压合工艺或导电胶贴合工艺。
在本实施例中，提供了一种通过设置第一引导部400和第二引导部500的方式引出所述正电极和负电极，正如图2所示，所述第一引导部400一部分与所述正电极的一侧表面贴合，另一部分伸出正电极之外，以引出所述正电极；同样的，所述第二引导部500一部分与所述负电极的一侧表面贴合，另一部分伸出负电极之外，以引出所述负电极。
这种通过贴合的方式使得第一引导部400和第二引导部500引出正电极和负电极的方式无需借助传统的集流体，保障了柔性二次电池组件的柔性特性。
可选的，所述第一引导部400为极耳或金属引流条；
所述第二引导部500为极耳或金属引流条。
可选的，所述正电极为掺杂有预设添加剂的含锂金属氧化物电极；
所述负电极为掺杂有预设添加剂的碳电极或掺杂有预设添加剂的硅碳电极或掺杂有预设添加剂的合金电极；
所述预设添加剂为石墨烯或碳纳米管中的任意一项或两项；
所述含锂金属氧化物为钴酸锂或锰酸锂或镍酸锂或镍钴锰酸锂或镍锰酸锂或NCA镍钴铝酸锂或磷酸铁锂或磷酸钒锂或LiPOxNy，其中，x和y均为正数。
在本实施例中，所述预设添加剂可以作为正电极或负电极的导电增强相，同时提高柔性电极的柔软性和缓解电极的充放电膨胀现象。
并且，受限于所述正电极和负电极的材料，所述第一引导部400为铝引导部；
所述第二引导部500为镍引导部或铜镀镍引导部。
在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述隔膜100为聚丙烯薄膜(Polypropylene，PE)、聚乙烯薄膜(polyethylene，PE)、聚乙烯和聚丙烯的混合物薄膜、无纺布薄膜(Non-woven fabric)、聚酰亚胺薄膜(Polyimide，PI)、苯二甲酰苯二胺薄膜(Aramid fiber，芳纶)或聚偏氟乙烯薄膜(Polyvinylidene fluoride，PVDF)中的任意一种。
相应的，本申请实施例还提供了一种柔性二次电池，如图3所示，包括：至少两个如上述任一实施例所述的柔性二次电池组件，所述柔性二次电池组件层叠设置；其中，
每两个相邻所述柔性二次电池组件的正电极彼此贴合；
或
每两个相邻所述柔性二次电池组件的负电极彼此贴合。
需要说明的是，所述柔性二次电池通过至少两个所述柔性二次电池组件进行压合的方式构成。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，如图4和图5所示，当所述柔性二次电池组件还包括第一引导部400和第二引导部500，且每两个相邻所述柔性二次电池组件的正电极彼此贴合时；
相邻的两个所述柔性二次电池组件保留一个所述第一引导部400；
当所述柔性二次电池组件还包括第一引导部400和第二引导部500，且每两个相邻所述柔性二次电池组件的负电极彼此贴合时；
相邻的两个所述柔性二次电池组件保留一个所述第二引导部500。
综上所述，本申请实施例提供了一种柔性二次电池及其组件，其中，由于所述柔性二次电池组件的电芯结构仅由隔膜、正极片和负极片构成，并且所述隔膜为柔性材料薄膜，并不存在集流体等硬质结构，从而大大提升了由该电芯结构和电解液构成的柔性二次电池组件的柔性特性，使得所述柔性二次电池组件可以实现任意弯折。利用所述柔性二次电池组件可以制备异形电池或超薄电池等柔性电池，以满足柔性电子器件对于柔性二次电池的柔性要求。
并且，所述柔性二次电池通过在所述电解液中掺杂导电添加剂的方式提升了电流向正电极和负电极汇聚的能力，保证了所述柔性二次电池的性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种柔性二次电池组件，其特征在于，包括：电芯结构和填充于所述电芯结构中的电解液，所述电芯结构包括：隔膜、正极片和负极片；其中，
所述电解液中掺杂有导电添加剂；
所述正极片和所述负极片分别位于所述隔膜两侧；
所述隔膜为柔性材料薄膜，用于为所述电解液中的离子提供通道。
2.根据权利要求1所述的柔性二次电池组件，其特征在于，所述隔膜、正极片和负极片均具有微孔结构；
所述隔膜的微孔结构用于为所述电解液中的离子提供通道，并隔绝所述电解液中的电子。
3.根据权利要求1所述的柔性二次电池组件，其特征在于，还包括：第一引导部和第二引导部；
其中，所述第一引导部与所述正电极的一侧表面部分贴合，用于引出所述正电极；
所述第二引导部与所述负电极的一侧表面部分贴合，用于引出所述负电极；
所述第一引导部和第二引导部在所述隔膜上的投影至少部分重合；
贴合采用的工艺为压合工艺或导电胶贴合工艺。
4.根据权利要求3所述的柔性二次电池组件，其特征在于，所述第一引导部为铝引导部；
所述第二引导部为镍引导部或铜镀镍引导部。
5.根据权利要求3所述的柔性二次电池组件，其特征在于，所述第一引导部为极耳或金属引流条；
所述第二引导部为极耳或金属引流条。
6.根据权利要求1所述的柔性二次电池组件，其特征在于，所述正极片与所述隔膜之间的压合厚度小于预设值，且所述负极片与所述隔膜之间的压合厚度小于所述预设值。
7.根据权利要求1所述的柔性二次电池组件，其特征在于，所述隔膜为聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚乙烯和聚丙烯的混合物薄膜、无纺布薄膜、聚酰亚胺薄膜、苯二甲酰苯二胺薄膜或聚偏氟乙烯薄膜中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的柔性二次电池组件，其特征在于，所述正电极为掺杂有预设添加剂的含锂金属氧化物电极；
所述负电极为掺杂有预设添加剂的碳电极或掺杂有预设添加剂的硅碳电极或掺杂有预设添加剂的合金电极；
所述预设添加剂为石墨烯或碳纳米管中的任意一项或两项；
所述含锂金属氧化物为钴酸锂或锰酸锂或镍酸锂或镍钴锰酸锂或镍锰酸锂或NCA镍钴铝酸锂或磷酸铁锂或磷酸钒锂或LiPOxNy，其中，x和y均为正数。
9.一种柔性二次电池，其特征在于，包括：至少两个如权利要求1-8任一项所述的柔性二次电池组件，所有所述柔性二次电池组件层叠设置；其中，
每两个相邻所述柔性二次电池组件的正电极彼此贴合；
或
每两个相邻所述柔性二次电池组件的负电极彼此贴合。
10.根据权利要求9所述的柔性二次电池，其特征在于，当所述柔性二次电池组件还包括第一引导部和第二引导部，且每两个相邻所述柔性二次电池组件的正电极彼此贴合时；
相邻的两个所述柔性二次电池组件保留一个所述第一引导部；
当所述柔性二次电池组件还包括第一引导部和第二引导部，且每两个相邻所述柔性二次电池组件的负电极彼此贴合时；
相邻的两个所述柔性二次电池组件保留一个所述第二引导部。
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