CN110770957B - 柔性电池的制造方法和由此制造的柔性电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种柔性电池的制造方法和由此制造的柔性电池，所述方法包括如下步骤：准备电极集电器，所述电极集电器包含具有至少一个通孔的集电部；在所述集电部的边缘的至少一侧上和在整个所述通孔上实施电极浆料的静电纺丝从而在所述电极集电器的至少一个表面上形成电极活性材料层，所述电极浆料包含电极活性材料、粘合剂、导电材料和溶剂；以及形成电池，所述电池具备在上面形成有所述电极活性材料层的所述电极集电器作为电极。

Description

柔性电池的制造方法和由此制造的柔性电池
技术领域
本公开内容涉及一种柔性电池的制造方法，特别是一种使得容易设计极耳的柔性电池的制造方法，以及由此得到的柔性电池。
本申请要求于2017年9月4日在韩国提交的韩国专利申请10-2017-0112720号的优先权，通过参考将其公开内容并入本文中。
背景技术
随着对于移动设备的技术开发和需求的增加，已经越来越需要能够缩小尺寸并具备高容量的可再充电的二次电池。另外，在这样的二次电池中，具有高能量密度和电压的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。
通常，锂二次电池具备电极组件，所述电极组件包含通过将活性材料施加至集电器的表面而形成的正极和负极、并在正极与负极之间插入隔膜。通常将这样的电极组件与液体电解质或固体电解质一起容纳在圆筒形或棱柱形金属罐或包含铝层压片的袋型壳内部。所述电极组件可以具有其中正极、隔膜和负极被依次堆叠的堆叠结构或堆叠/折叠结构。另外，电极极耳通过焊接连接至各个电极的集电器，并将电极引线进一步连接至所述电极极耳。
同时，通常使用由金属材料制成的箔型集电器作为集电器。然而，在这样的箔型集电器的情况下，由于电极活性材料与集电器之间的结合力弱，并且在弯曲时活性材料可能容易脱离，因此难以将电极活性材料形成至大的厚度。
特别地，最近，随着对柔性电池的积极开发，认为集电器的柔性是一个重要因素。在这种情况下，已经对在柔性和耐久性方面优选的三维集电器的应用进行了一些尝试。
当通过使用三维集电器制造电池时，可以确保柔性，但是在连续保持弯曲时，三维集电器与电极极耳之间的结合可能容易遭到破坏。这可能导致电池性能劣化。另外，当在形成电极组件之后连接极耳时，在连接处容易产生电阻。
因此，需要开发一种柔性电池，所述柔性电池使得容易设计极耳并且能够保持集电器与电极极耳之间的结合。
发明内容
技术问题
本公开内容旨在解决相关技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种使得容易设计极耳的柔性电池。
本公开内容还旨在提供由所述方法得到的柔性电池。
技术方案
在本公开内容的一个方面，提供一种柔性电池的制造方法，包括如下步骤：
准备电极集电器，所述电极集电器具有具备至少一个通孔的集电部；
在所述集电部的边缘的至少一个表面上和所述通孔上实施电极浆料的静电纺丝从而在所述电极集电器的至少一个表面上形成电极活性材料层，所述电极浆料包含电极活性材料、粘合剂、导电材料和溶剂；以及
形成电池，所述电池具备在上面形成有所述电极活性材料层的所述电极集电器作为电极。
除所述通孔之外的集电部的面积可以为集电部的总面积的4％～85％。
所述集电部可以具有环状、网眼状或格子状形状。
所述电极集电器可以由选自如下中的任一种材料制成：不锈钢、铝、镍、钛、焙烧碳、铜；经碳、镍、钛、银、金或铂表面处理过的不锈钢；铝-镉合金；经导电材料表面处理过的非导电聚合物；经金属表面处理过的非导电聚合物；和导电聚合物。
所述形成电极活性材料层的步骤可以包括：在所述静电纺丝步骤之前，通过使用掩模在电极集电器的极耳连接部处实施掩蔽；通过静电纺丝形成电极活性材料层；然后从所述电极集电器的极耳连接部除去所述掩模。
所述电极可以是正极和负极中的至少一者。
所述形成电池的步骤可以包括：形成包含电极和隔膜的电极组件；将所述电极组件引入电池壳中。
在本公开内容的另一方面，提供一种柔性电池，所述柔性电池包含：
电极组件，所述电极组件具有正极、负极和设置在其间的隔膜；和
电解质，
其中所述正极和负极中的至少一者包含：
集电器，所述集电器具有具备至少一个通孔的集电部；和
形成在所述集电器的边缘的至少一个表面上和通孔上的电极活性材料层。
除所述通孔之外的集电部的面积可以为集电部的总面积的4％～85％。
另外，从所述集电部的边缘延长的极耳连接部和连接至所述极耳连接部的电极极耳可以具有0.5～1kgf/6mm的结合强度。
从所述集电部的边缘延长并连接至极耳的极耳连接部可以具备一个或多个通孔。
有益效果
根据本公开内容，在制造柔性电池期间，通过静电纺丝在电极集电器上形成电极活性材料层，所述电极集电器具有具备至少一个通孔的集电部。由此，可以容易地形成极耳，并且可以防止在使用三维集电器的常规电极中出现的问题，即，在极耳连接部位处产生电阻以及在连续弯曲时极耳从电极集电器分离。另外，在掩蔽极耳连接部之后，通过静电纺丝形成电极活性材料层，然后将电极极耳和电极引线连接至极耳连接部。以这种方式，可以减小在连接电极极耳时产生的电阻，并且可以改善电极集电器与电极极耳之间的结合强度。结果，可以提高最终制造的柔性电池在重复循环之后的容量保持率。
附图说明
图1a～图1f显示了适用于本公开内容的集电器的各种实施方式。
图2a～图2e显示了根据本公开内容一个实施方式的用于制造柔性电池的一系列工序。
图3a～图3f显示了根据本公开内容一个实施方式的用于制造柔性电池的一系列工序。
具体实施方式
应理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应解释为限于一般和字典的含义，而是在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，基于与本公开内容的技术方面相对应的含义和概念来解释。
在一个方面，提供一种柔性电池的制造方法。在下文中，将参考附图详细说明根据本公开内容的柔性电池的制造方法。
首先，如图2a所示，准备正极集电器和负极集电器，所述正极集电器和负极集电器各自具有具备至少一个通孔的集电部11、21以及从所述集电部的边缘延长的极耳连接部12、22(S1)。
因为所述电极集电器具备极耳连接部，所以容易通过焊接将极耳连接至所述集电器。另外，当连接极耳时，可以在电极集电器与极耳之间提供优异的结合强度。此外，借助于在集电部中具备的至少一个通孔，可以确保柔性。
与由金属材料制成的箔型集电器相比，所述电极集电器确保了更高的柔性。由此，即使当其上形成有厚电极活性材料层的集电器弯曲时，也不会发生活性材料的脱离，这对于制造柔性电池是有用的。另外，在用于常规柔性电池的三维集电器的情况下，存在的问题是在极耳连接部位处产生电阻，并且当持续弯曲时，极耳可能容易地从集电器分离。根据本公开内容可以克服所述问题。
在所述集电器中，基于集电部的总面积，除通孔之外的集电部的面积可以为4％～85％、20％～85％或4％～20％。当除通孔之外的集电部的面积满足上述范围时，可以降低电阻并改善柔性。例如，当除通孔之外的集电部的面积小于4％时，集电器和电极活性材料的电阻增加。当除通孔之外的集电部的面积大于85％时，在电池弯曲时可能由于柔性低而致活性材料脱离。
根据本公开内容的一个实施方式，具备至少一个通孔的集电部可以具有环状、网眼状或格子状形状。在格子状形状的情况下，图案形状和尺寸没有特别限制。图1a～图1f显示了适用于本公开内容的典型类型的集电器。图1a和图1b中所示的集电器具有具备一个通孔的环形集电部，并且它们可以根据除通孔之外的集电部的面积而采用各种形状。图1c～图1e显示了具有两个以上通孔的格子形和网眼形集电器。
所述电极集电器可以由选自如下中的材料制成：不锈钢、铝、镍、钛、焙烧碳、铜；经碳、镍、钛或银表面处理过的不锈钢；铝-镉合金；经导电材料表面处理过的非导电聚合物；和导电聚合物。
另外，所述电极集电器可以具有6μm～1mm、特别地10μm～100μm的厚度，但不限于此。另外，根据电极的用途，所述集电器可以具有适当选择的尺寸而没有特别限制。
根据本公开内容的一个实施方式，类似于所述集电部，从所述集电部的边缘延长并连接至极耳的极耳连接部可以具备至少一个通孔。此处，在所述极耳连接部中，基于极耳连接部的总面积，除通孔之外的极耳连接部的面积可以为50％～100％。当除通孔之外的极耳连接部的面积满足上述范围时，可以容易地确保极耳焊接强度。类似于所述集电部，所述具备至少一个通孔的极耳连接部可以具有环状、网眼状或格子状形状。
图1f显示了包含环形集电部和具有至少一个通孔的极耳连接部的电极集电器。
接下来，如图2b所示，将包含电极活性材料、粘合剂、导电材料和溶剂的电极浆料通过静电纺丝施加至集电部的边缘的至少一个表面上和通孔上，从而在电极集电器的至少一个表面上形成正极活性材料层14和负极活性材料层24，由此提供正极10和负极20(S2)。
根据本公开内容的一个实施方式，通过利用静电纺丝将浆料涂布至电极集电器的至少一个表面上，随后干燥，可以形成电极活性材料层，所述浆料通过将活性材料、粘合剂和导电材料分散在溶剂中而得到。本文中，通过将浆料作为纺丝溶液引入至温度控制在室温至80℃的范围内的静电纺丝喷嘴，然后在静电纺丝喷嘴与电极集电器之间形成的电场的存在下实施静电纺丝，进行基于静电纺丝的涂布。例如，可以通过施加1～30kV的电压来形成所述电场。然后，从施加有高电压的静电纺丝喷嘴对含有活性材料的浆料进行纺丝，从而可以在电极集电器上形成纤维状活性材料层。所述纤维状活性材料层可以缠结并具有三维(3D)形状，并且所述纤维可以具有500nm～50μm的直径和5μm以上的长度。
本文中，面向纺丝喷嘴作为静电纺丝靶的电极集电器可以以与底面平行的方式设置，或者设置在垂直于底面的方向上。因为大部分溶剂在静电纺丝的同时干燥，所以可以在集电器上充分形成电极活性材料层结构。另外，在制造电极之后，可以通过压延来改善电极强度。由此，即使通过使用具有通孔的集电器来形成电极，对电极的形成和处理也没有限制。
根据本公开内容，因为活性材料浆料通过静电纺丝来涂布，所以无论电极集电器的图案形状和尺寸如何，都可以形成均匀的涂层。例如，在常规用于形成电极活性材料层的模头涂布方法的情况下，活性材料浆料可以根据电极集电器的通孔的尺寸沿着通孔向下通过。由此，难以控制电极上的负载量。而且，与涂层相反的表面可能被污染。因此，根据本公开内容为了在电极(正极/负极)的集电器上形成电极活性材料层，本质上需要线性(一维(1D))方法，所述集电器包含具备至少一个通孔的集电部和从所述集电部的边缘延长的极耳连接部。结果，根据本公开内容，通过使用基于静电纺丝的涂布方法来形成电极活性材料层。由此，即使电极活性材料粒子的直径小于集电器的通孔的直径，也可以在防止活性材料粒子穿过通孔的同时形成活性材料层。
可用于本文中的活性材料包括常规用于锂二次电池用正极和负极的任何成分。特别地，正极活性材料的实例可以包括选自由如下组成的组中的任意类型的活性材料粒子或其两种以上的混合物：LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCoPO4、LiFePO4、LiNiMnCoO2和LiNi1-x-y- zCoxM1yM2zO2(其中M1和M2各自独立地表示选自由如下组成的组中的任一种：Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg和Mo，x、y和z各自独立地表示形成氧化物的元素的原子分率，且0≤x<0.5，0≤y<0.5，0≤z<0.5，0<x+y+z≤1)。负极活性材料的实例可以包括：锂金属或锂合金、碳、石油焦、活性炭、石墨或其它锂嵌入材料如其它碳质材料。
所述粘合剂的特别实例包括聚合物，例如聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(PVDF-共-HFP)、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、丁苯橡胶(SBR)等。
所述导电材料没有特别限制，只要其具有导电性而在锂二次电池中不引起任何化学变化即可。所述导电材料的特别实例包括：炭黑类如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑或热裂法炭黑；导电纤维如碳纤维或金属纤维；金属粉末如铝或镍粉末；导电晶须如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物如二氧化钛；导电聚合物如聚亚苯基衍生物；等。
所述溶剂的特别实例包括N-甲基吡咯烷酮、丙酮、水等。
然后，如图2c中所示，将隔膜30设置在正极10与负极20之间(S4)。本文中，考虑到稳定性，优选隔膜30大于负极20并且负极20大于正极10。
所述隔膜可以是在锂二次电池中常规用作隔膜的多孔聚合物膜。例如，可以单独使用通过使用如下聚合物而得到的多孔聚合物膜：聚烯烃类聚合物、乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物或乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物，或者可以使用这种聚合物的堆叠物。另外，可以使用具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。所述隔膜可以包含具备有机/无机多孔涂层的安全增强隔膜(SRS)，所述有机/无机多孔涂层包含通过粘合剂聚合物互连、固定并且以小的厚度涂布在诸如多孔聚合物膜的隔膜基材的表面上的无机粒子。除了上述实例之外，所述隔膜可以包括常规的多孔无纺布，例如由具有高熔点的玻璃纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维制成的无纺布。另外，这种多孔无纺布也可以在其上施加上述有机/无机复合多孔涂层之后使用，但不限于此。
其后，如图2d中所示，将电极极耳连接至各个集电器的极耳连接部12、22，然后将电极引线50连接至电极极耳以提供电极组件(S5)。另外，如图2e中所示，电极组件可以包括其中单元单体(unit cells)被堆叠的堆叠单体(stack cell)。
可以使用任何可适用的方法将电极极耳连接至极耳连接部。例如，所述电极极耳可以通过利用热或超声波的焊接来连接。
所述极耳连接部12、22没有涂布活性材料，由此当极耳通过焊接连接至电极集电器时，电阻的产生减小。结果，可以确保集电器和与其连接的极耳之间的高结合强度。例如，从所述集电部的边缘延长的极耳连接部与连接至该极耳连接部的电极极耳之间的结合强度可以满足0.5～1kgf/6mm的范围。所述结合强度可以通过如下试验例1中描述的方法来确定。换句话说，当根据本公开内容使用具备极耳连接部的集电器时，可以解决根据相关技术的问题，所述问题包括：在常规的三维集电器的情况下在极耳的热焊接期间集电器变形，难以确保集电器与极耳之间的足够的结合强度，产生电阻，以及难以应用超声波焊接。另外，当通过使用堆叠单体形成电极组件时，上述效果进一步增强。
最后，将电极组件引入电池壳中以完成电池的制造(S6)。
根据本公开内容的一个实施方式，在所述柔性电池的制造方法中，所述形成电极活性材料层的步骤可以包括：在所述静电纺丝步骤之前通过使用掩模在所述电极集电器的极耳连接部处实施掩蔽；通过所述静电纺丝形成电极活性材料层；然后从所述电极集电器的极耳连接部除去掩模。
换句话说，进一步引入通过使用掩模来实施掩蔽的步骤，以防止在静电纺丝步骤期间在电极集电器的极耳连接部处形成电极活性材料层。下面将对所述方法的特别实施方式进行解释。
如图3a所示，准备正极集电器和负极集电器(S1)，所述正极集电器和负极集电器各自包含具备至少一个通孔的集电部111、121和从所述集电部的边缘延长的极耳连接部112、122。
在图3b中所示，通过使用掩模140实施掩蔽，以防止在各个集电器的极耳连接部112、122处形成电极活性材料层。然后，通过静电纺丝将包含电极活性材料、粘合剂、导电材料和溶剂的电极浆料施加至集电部的边缘的至少一个表面上和通孔上，从而在各个电极集电器的至少一个表面上形成电极活性材料层114、124(S2)。
所述掩模140没有特别限制，只要它是用于常规的掩蔽工序的即可。所述电极活性材料层可以是正极活性材料层和负极活性材料层中的至少一者。
在形成用于正极和负极的电极活性材料层之后，如图3c中所示，从各个集电器的极耳连接部112、122除去掩模140。以此方式，可以得到包含正极活性材料层114的正极110和包含负极活性材料层124的负极120(S3)。
然后，如图3d所示，将隔膜130设置在所述正极110与所述负极120之间(S4)。本文中，考虑到稳定性，优选隔膜130大于负极120并且负极120大于正极110。
其后，如图3e中所示，将电极极耳连接至各个集电器的极耳连接部112、122，并且将电极引线150连接至所述电极极耳而形成电极组件(S5)。另外，如图3f中所示，所述电极组件可以包含其中单元单体被堆叠的堆叠单体。
最后，将所述电极组件引入电池壳中以完成柔性电池(S6)。
可以将包含锂盐和用于溶解锂盐的有机溶剂的电解质用于所述柔性电池。
可以使用常规用于二次电池用电解液的任何锂盐而没有特别限制。例如，所述锂盐的阴离子可以是选自由如下组成的组中的任一种：F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、PF6 -、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3 -、CF3CF2SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、CF3CO2 -、CH3CO2 -、SCN-和(CF3CF2SO2)2N-。
所述电解质中包含的有机溶剂可以是常规溶剂而没有特别限制。所述有机溶剂的典型实例可以是选自由如下组成的组中的至少一种：碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙甲酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、碳酸亚乙烯基酯、环丁砜、γ-丁内酯、亚硫酸亚丙酯和四氢呋喃。
特别地，在碳酸酯类有机溶剂中，作为环状碳酸酯的碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯是优选的，因为它们是高粘度有机溶剂并且具有高介电常数，并由此良好地将锂盐离解在电解质中。当将这种环状碳酸酯与低粘度低介电常数线性碳酸酯如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯以适当的比例组合使用时，可以制备具有高导电性的电解液，因此这一组合使用是更优选的。
按上述得到的柔性电池确保了柔性并且在其弯曲时不会导致活性材料的脱离。在所述柔性电池中，在电极极耳焊接期间产生的电阻减小，并且集电器与电极极耳之间的结合强度得到改善。结果，可以增加柔性电池的随着循环重复的容量保持率。
在本公开内容的另一方面，提供一种通过上述方法得到的柔性电池。所述柔性电池包含：电极组件，所述电极组件具有正极、负极和设置在其间的隔膜；和电解质，其中所述正极和所述负极中的至少一者包含：集电器，所述集电器具有具备至少一个通孔的集电部；和形成在所述集电器的集电部的至少一个表面上的电极活性材料层。
根据本公开内容的一个实施方式的柔性电池可以用于需要柔性的各种装置。
在下文中将更全面地描述实施例，从而能够容易地理解本公开内容。然而，如下实施例可以以许多不同的形式体现，并且不应解释为限于本文中阐述的示例性实施方式。相反，提供这些示例性实施方式是为了使本公开内容彻底和完整，并且将本公开内容的范围完全传达给本领域的技术人员。
实施例1：
如图2a中所示，准备了集电器(厚度：20μm)，所述集电器由Al制成并具有具备单个通孔的环形集电部和极耳连接部。此处，除通孔之外的集电部的面积是集电部的总面积的20％。用由聚酰亚胺材料制成的掩模掩蔽该集电器的极耳连接部。
另一方面，将50重量份作为活性材料的LiCoO2、20重量份作为导电材料的炭黑和30重量份作为粘合剂的聚丙烯腈(PAN)添加至150重量份作为溶剂的二甲基甲酰胺(DMF)中以得到正极浆料。
将所述浆料引入至控制在25℃温度下的静电纺丝喷嘴中，并在静电纺丝喷嘴与掩蔽的集电器之间施加1.5kV的电压以实施静电纺丝，由此形成活性材料层。本文中，通过静电纺丝将平均截面直径为20μm的纤维以线性形式左右上下随机地纺丝至具有单个通孔的集电器上，然后固化而形成活性材料层。在所述集电器上形成的活性材料具有1mAh/cm2的负载量和40μm的厚度。从集电器的极耳连接部除去掩模以得到正极。
然后，以与上述相同的方式得到了负极，不同之处在于：作为由Cu制成并具有具备通孔的环形集电部和极耳连接部的集电器(厚度：20μm)，使用除通孔之外的集电部的面积为集电部的总面积的20％的集电器；以及将作为活性材料的人造石墨、作为导电材料的炭黑和作为粘合剂的聚丙烯腈(PAN)以50:20:30的重量比添加至作为溶剂的二甲基甲酰胺(DMF)中，以得到负极浆料。
在得到的正极与负极之间堆叠由聚乙烯制成的无纺布作为隔膜而形成电极组件之后，将电极极耳热焊接至所述集电器的极耳连接部、并将电极引线连接至其上。然后，将所述电极组件引入电池壳中，并注入电解液以得到锂二次电池，所述电解液含有碳酸亚乙酯(EC)与碳酸乙甲酯(EMC)的组合(EC:EMC＝1:2(体积/体积))、1M的LiPF6和0.5重量％的碳酸亚乙烯基酯(VC)。
实施例2：
以与实施例1相同的方式得到了锂二次电池，不同之处在于：使用Al集电器(厚度：20μm)作为正极集电器，所述Al集电器包含具备单个通孔的环形集电部和极耳连接部，并且除通孔之外的集电部的面积为所述集电部的总面积的4％；以及使用Cu集电器(厚度：20μm)作为负极集电器，所述Cu集电器包含具备单个通孔的环形集电部和极耳连接部，并且除通孔之外的集电部的面积为所述集电部的总面积的4％。
实施例3：
以与实施例1相同的方式得到了锂二次电池，不同之处在于：使用Al集电器(厚度：20μm)作为正极集电器，所述Al集电器包含具备单个通孔的环形集电部和极耳连接部，并且除通孔之外的集电部的面积是所述集电部的总面积的85％；以及使用Cu集电器(厚度：20μm)作为负极集电器，所述Cu集电器包含具备单个通孔的环形集电部和极耳连接部，并且除通孔之外的集电部的面积为所述集电部的总面积的85％。
比较例1：
除了使用具有极耳连接部的Al箔作为正极集电器并使用具有极耳连接部的Cu箔作为负极集电器之外，以与实施例1相同的方式得到了电池。
比较例2：
首先，将作为活性材料的锂钴复合氧化物(LiCoO2)、作为导电材料的炭黑和聚偏二氟乙烯(PVdF)以92:4:4的重量比混合并添加至作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以得到正极浆料。接着，将所述正极浆料施加在孔隙率为70％的毡状镀Al的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)集电器上，然后实施干燥和辊压，以得到正极。
另一方面，将作为活性材料的人造石墨、作为导电材料的炭黑和作为粘合剂的PVdF以96:1:3的重量比混合并添加至作为溶剂的NMP中以得到负极浆料。然后，将所述负极浆料施加至孔隙率为70％的毡状镀Cu的PET集电器上，然后实施干燥和辊压，以得到负极。
在得到的正极与负极之间堆叠由聚乙烯制成的无纺布作为隔膜而形成电极组件之后，将电极极耳热焊接至所述集电器的极耳连接部、并将电极引线连接至其上。然后，将所述电极组件引入电池壳中，并注入电解液以得到锂二次电池，所述电解液含有EC与EMC的组合(EC:EMC＝1:2(体积/体积))、1M的LiPF6和0.5重量％的VC。
试验例1：极耳的结合强度的评价
在根据实施例1～3和比较例1～2的各锂二次电池中，通过使用万能试验机(UTM)测量了焊接的极耳/引线部分处的拉伸强度从而评价结合强度。将结果示于下表1中。
试验例2：极耳部分处的电阻的确定
在根据实施例1～3和比较例1～2的各锂二次电池中，通过HIOKI3555(BATTERYHITESTER)测量了焊接的极耳/引线部分处的电阻。将结果示于下表1中。
试验例3：重复循环后的容量保持率的评价
将根据实施例1～3和比较例1～2的各锂二次电池在25℃下重复弯曲至5R的同时在0.5C下实施50次充电/放电。在重复循环期间，确定了基于初始放电容量保持95％放电容量时的循环次数。将结果示于下表1中。
[表1]
Figure GDA0003854458940000161
从表1中能够看出，根据实施例1～3的通过使用特定集电器得到的锂二次电池显示了焊接的极耳部分处的高结合强度、并且保持低水平的电阻。特别地，当在重复弯曲电池的同时进行充电/放电循环时，它们显示高的容量保持率。相反，使用常规箔型集电器的比较例1在极耳结合强度和电阻方面提供了良好的结果，但是由于其差的柔性因而在重复弯曲下的充电/放电循环期间显示了低的容量保持率。
同时，使用三维集电器的比较例2显示了低的极耳结合强度和高的电阻(极耳的焊接本身是困难的)，并且当重复弯曲时焊接的极耳分离，从而提供显著低的容量保持率和寿命特性。
[符号说明]
10、100：正极 20、120：负极
30、130：隔膜 11、21、111、121：集电部
12、22、112、122：极耳连接部
14、24、114、124：活性材料层
140：掩模 50、150：电极引线

Claims (12)

1.一种柔性电池的制造方法，包括如下步骤：
准备电极集电器，所述电极集电器具有具备至少一个通孔的集电部；
在所述集电部的边缘的至少一个表面上和所述通孔上实施电极浆料的静电纺丝从而在所述电极集电器的至少一个表面上形成电极活性材料层，所述电极浆料包含电极活性材料、粘合剂、导电材料和溶剂；以及
形成电池，所述电池具备在上面形成有所述电极活性材料层的所述电极集电器作为电极。
2.根据权利要求1所述的柔性电池的制造方法，其中除所述通孔之外的集电部的面积为所述集电部的总面积的4％～85％。
3.根据权利要求1所述的柔性电池的制造方法，其中所述集电部具有环状、网眼状或格子状形状。
4.根据权利要求1所述的柔性电池的制造方法，其中所述电极集电器由选自如下中的任一种材料制成：不锈钢、铝、镍、钛、焙烧碳、铜；经碳、镍、钛、银、金或铂表面处理过的不锈钢；铝-镉合金；经导电材料表面处理过的非导电聚合物；经金属表面处理过的非导电聚合物；和导电聚合物。
5.根据权利要求1所述的柔性电池的制造方法，其中所述形成电极活性材料层的步骤包括：在所述静电纺丝步骤之前，通过使用掩模在所述电极集电器的极耳连接部处实施掩蔽；通过静电纺丝形成电极活性材料层；然后从所述电极集电器的极耳连接部除去所述掩模。
6.根据权利要求1所述的柔性电池的制造方法，其中所述电极是正极和负极中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的柔性电池的制造方法，其中所述形成电池的步骤包括：形成包含所述电极和隔膜的电极组件；将所述电极组件引入电池壳中。
8.根据权利要求1所述的柔性电池的制造方法，其中从所述集电部的边缘延长并连接至极耳的极耳连接部具备一个或多个通孔。
9.一种柔性电池，所述柔性电池是由权利要求1所述的柔性电池的制造方法得到的，且所述柔性电池包含：
电极组件，所述电极组件具有正极、负极和设置在其间的隔膜；和
电解质，
其中所述正极和所述负极中的至少一者包含：
集电器，所述集电器具有具备至少一个通孔的集电部；和形成在所述集电器的边缘的至少一个表面上和所述通孔上的电极活性材料层。
10.根据权利要求9所述的柔性电池，其中除所述通孔之外的集电部的面积为所述集电部的总面积的4％～85％。
11.根据权利要求9所述的柔性电池，其中从所述集电部的边缘延长的极耳连接部和连接至所述极耳连接部的电极极耳具有0.5～1kgf/6mm的结合强度。
12.根据权利要求9所述的柔性电池，其中从所述集电部的边缘延长并连接至极耳的极耳连接部具备一个或多个通孔。
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