CN111602267A - 用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装以及具有基于碳的导电材料的集电器 - Google Patents

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Abstract

一种用于锂‑离子电池（200）的单元（100）的可折叠柔性组装，包括：‑包含电解质的隔板（11），‑位于隔板（11）的第一侧上的一系列n个物理地分离的负电极（13）和位于隔板（11）的第二侧上的一系列n个物理地分离的正电极（12）‑第一集电器（21），其包括连续地覆盖所述系列的负电极（13）以确保所有所述负电极（13）之间的电连接的层‑第二集电器（22），其包括连续地覆盖所述系列的正电极（12）以便确保所有所述正电极（12）之间的电连接的层。

Description

用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装以及具有基于碳 的导电材料的集电器
技术领域
本发明涉及锂-离子电池，特别是薄的印刷锂-离子电池。其更具体地，涉及用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装、包括单元的这种组装的锂-离子电池、用于锂-离子电池的集电器以及这种集电器的制造方法。
锂-离子电池或Li-离子电池（通常缩写为LIB）是可再充电电池的一种类型，其中锂离子在放电期间从负电极移动到正电极，并且在充电时返回。与不可再充电锂电池相比，Li离子电池使用插入的锂化合物作为一种电极材料。允许离子移动的电解质和两个电极是锂-离子电池单元的组成部件。
锂-离子电池在家用电子设备中是常见的。它们是用于便携式电子设备、电动工具、医疗装备的可再充电电池的最流行类型中的一种，其具有高能量密度、微小记忆效应和低自放电。对于较重的装备，诸如运输的两轮（自行车、摩托自行车）或四轮（电动或混合动力机动车辆）装置和车辆、军事和航空航天应用，并且现在还对于物联网（IoT）或电子可穿戴设备，LIB也变得流行。在那方面，递送适当能量密度的特定形式因子和基于轻重量的电池的需要不断增长。
通常，柔性电池可用于期望电池应当能够变形或弯曲的所有应用中，例如为了填充混合动力或电动车中的空的空间或用于供应除了在刚性Li离子电池的所有常规应用中之外的柔性电子设备。
常规的锂离子（Li离子）电池包括至少一个负电极（阳极）和至少一个正电极（阴极），在负电极和正电极之间存在固体电解质或浸渍有液体电解质的隔板。液体电解质例如由选择用于优化离子运输和离解的溶剂中的溶液中的锂盐组成。特别地，在锂-离子电池中，每个电极通常包括集电器（通常为金属基板），在该集电器上沉积包括相对于锂是活性的材料的复合材料、执行粘合剂（例如偏二氟乙烯（PVdF）共聚物）角色的聚合物、赋予电子导电性的试剂（例如炭黑）和溶剂。
在电池的操作期间，锂离子从电极中的一个通过电解质传递到另一个。在电池放电期间，一定量的锂与来自电解质的正电极活性材料反应，并且等效的量从负电极活性材料引入到电解质中，因此锂浓度在电解质中保持恒定。锂到正电极中的插入通过经由外部电路从负电极供应电子来补偿。在充电期间，这些现象以相反的方式发生。
柔性Li离子电池的操作与上述用于常规Li离子电池的操作相同。然而，为了获得柔性或可折叠电池，需要另外开发包括集电器的层，其不仅具有良好电性质而且在其中那些层的材料对基板具有强粘附性，这使得可能避免在弯曲电池之后出现这些材料/层的裂纹或甚至脱离。
壳体的不存在给出软包单元和软包电池，存在最高的重量能量密度。然而，对于许多实际应用，当它们的荷电状态（SOC）水平高时，并且对于软包电池或软包单元是其部分的电池组的总体结构稳定性和机械保护而言，它们仍然需要外部容纳装置来防止膨胀。在那方面，那些电池使用柔韧的，即柔性封装或外部壳体。
因此，本发明涉及以软包形式（即软的、平的和柔性的主体）的Li离子单元和电池。除了别的以外，这种类型的Li离子单元和电池大量地用于手机中；并且通常也被称为Li离子聚合物电池或锂聚合物电池。
本发明还涉及一种用于这种Li离子电池的集电器，其由替代集电器箔的改进的复合材料制成，该复合材料形成易于在基板上可转移的材料，以用于集电器的简单制造方法。
相关技术描述
Choi，S.等人的《Shape-Reconfigurable Aluminum-Air Batteries”，Adv. Funct.Mater. 1702244（2017）文章存在了一种可变形的金属-空气电池，其中手风琴状配置与覆盖在其面之一上的纤维素基板一起使用，其中物理上分离的电极形成交替地正电极（阴极）和负电极（阳极）的一系列电极。在那种情况下，通过使用外电极连接多个铝-空气单元来应用电池组折叠概念。这样的配置在制造和组装方面相对复杂。
US20160315352涉及使用刚性Origami（诸如Miura折叠）折叠的常规平面电池的制造，从而实现高度的拉伸和弯曲。如文献中已知的，电池的外层由于弯曲和拉伸应力而最暴露于损坏。在该文档中提出的折叠技术在该方向上不带来益处，并且不解决基于特定形式因子的电池的需要。
WO2016092888涉及在多个薄或小尺寸的所有固态电池中划分的电池，所有固态电池安装在可折叠基板上，从而增加整个系统的折叠特性。在这种情况下，限制电池的外表面的潜在损坏，但是制造过程并且特别是封装步骤由于要制造多个单元而不是时间有效的。此外，在这种情况下，也不解决基于特定形式因子的电池的需要。
CN104751938公开了一种用于基于乙基纤维素粘合剂和铝（Al）、银（Ag）导电颗粒的太阳能单元的导电浆料。即使使用Al和Ag作为导电颗粒也可以适用于电池应用，然而Ag的高成本和基于水的稳定Al油墨的生产中的技术挑战限制了所提及的用于大规模生产的材料的使用。
CN102329538涉及基于乙基纤维素和炭黑（CB）颗粒的导电油墨：该导电油墨可以用作到锂离子电池的集电器上的导电层，以便增加该集电器和下一层之间的粘附力，并且还减少内部电阻，然而，该导电层不充当集电器，而是充当增加电池的总重量和制造步骤的数量的另外的层，这也不保证形式因子方面的自由度。
JP2014199742公开了一种使用纳米原纤化纤维素作为增稠剂以便避免电极和集电器之间的分层的导电浆料。在这种情况下，纳米原纤化纤维素的使用限于用作负电极的涂层的加工，而不限于在充当集电器的导电油墨中的使用。
其它现有技术文献报道了纤维素衍生物作为导电油墨配方中的关键组分的使用，参见来自Hoeng等人的文章“Use of nanocellulose in printed electronics: areview”，Nanoscale 8，13131-13154（2016）。而且，在来自Koga，H.等人的文章“Transparent, Conductive, and Printable Composites Consisting of TEMPO-Oxidized Nanocellulose and Carbon Nanotube”，Biomacromolecules 14，1160-1165（2013）中，报道了纳米原纤化纤维素在基于碳纳米管的油墨的合成中的使用，其适用于制造可适用于电子设备中的柔性导电膜。由Koga等人描述的导电油墨与集电器的可能形成不一致，这显著地是由于如所描述的油墨的非常低的粘度。
本发明的目的是提出一种用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装、用于锂-离子电池的集电器和锂-离子电池，还具有是已知解决方案的替代方案的相关联的制造方法。
本发明的另一目的是提出一种用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装、用于锂-离子电池的集电器和锂-离子电池，还具有避开或减轻已知解决方案的一个或多个缺点的相关联的制造方法。
本发明的第一方面是提供一种解决方案，其中增加和最大化单元或电池的组装的每单位表面的能量密度。
根据第一方面的本发明的另一个目的是提供一种解决方案，该解决方案不增加层的数量，即印刷层的数量，这意味着提供一种解决方案，其中不致使电池的制造过程更加复杂，而是甚至可以被简化。
本发明的第二方面是提供一种解决方案，其中可用于单元的组装中或锂-离子电池中的集电器存在允许集电器灵活地与柔性整体结构中的其它部件容易地相关联的复合材料。
根据第二方面的本发明的另一个目的是提供一种具有轻、薄和柔性集电器的解决方案，以及还提供一种具有集电器的可能生态友好的解决方案，其中所使用的材料是生态友好的，以便降低环境影响并简化电池的可回收性。
根据第二方面的本发明的另一个目的是提供一种解决方案，其中集电器的材料可以通过印刷或喷涂沉积技术在基板上转移。
本发明的另一目的是提供解决方案，其中单元或电池的组装遵循针对柔性电子应用所请求的特定形式因子，并且在保持轻重量的同时递送适当的能量密度。
发明内容
根据本发明的第一方面，提出了一种用于锂-离子电池的单元的可折叠柔性组装，包括：
-隔板，所述隔板由包含电解质的中心带形成，并且当处于平坦配置时限定在第一端与第二端之间的纵向方向，
-一系列n个负电极（13），其位于隔板的第一侧上并且沿所述纵向方向设置，相邻电极对的每个负电极沿与所述纵向方向正交的负电极分离线与所述相邻电极对的另一个负电极物理地分离，其中n为等于或大于二的整数，
-一系列n个正电极，其位于隔板的第二侧上并且在纵向方向上设置，相邻电极对的每个正电极沿与所述纵向方向正交的正电极分离线与所述相邻电极对的另一个正电极物理地分离，
*其中每个负电极对应于相对的正电极，
*其中所述隔板的一部分、位于隔板的第一侧上的每个负电极和位于隔板的第二侧上的对应正电极形成单独单元，
*其中每个所述正电极分离线对应于相对的负电极分离线，每个所述正电极分离线在两个相邻的单独单元之间利用所述对应的相对负电极分离线形成折叠区，
-第一集电器，其包括连续地覆盖所述一系列负电极（13）以便确保所有所述负电极（13）之间的电连接的层，
-第二集电器，其包括连续地覆盖所述一系列正电极以便确保所有所述正电极之间的电连接的层。
当由单元的这种组装形成的整个带处于平坦配置时，这种单元的组装呈现了由隔板形成的沿中心带的纵向方向的并排且彼此平行形成的单元的特定的几何配置。这种特定几何布置允许单元的组装的手风琴状的折叠，导致在折叠区处没有电极的情况下的重叠的单独单元。
基于单元的折叠的此特定几何布置（其中每个单元沿将单元与相邻单元分离的边缘线折叠）形成单元的特别堆叠方法，其实现由电池递送的能量密度的递增，而不降低如将示出的面积能量密度。
在优选的实施例中，提出了一种锂-离子电池，其包括单元的所述组装，所述组装在由对应的正电极分离线和负电极分离线对形成的至少一个折叠线周围像手风琴一样折叠，其中每个折叠包含至少一个单独单元，其中，其进一步包括柔性外覆盖物，所述柔性外覆盖物限定包含所述手风琴状折叠的单元的组装的内部空间。
利用这样的配置，一旦执行单元的组装的折叠，形成外覆盖物的封装材料用于包裹单元的所述组装并气密地密封电池。
根据本发明的第二方面，首先提出一种集电器，其包括：
-至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料并且具有相对于所述集电器的总重量从约70至99.5每重量%的范围内的总量，
-至少一种粘合剂，所述粘合剂包括木质纤维素材料，所述木质纤维素材料选自由以下材料构成的分组：纤维素纤维、精制纤维素纤维、纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）、纤维素纳米纤丝和木质素，其具有相对于集电器的总重量从约0.5至30重量%的范围内的量。
利用集电器的这样的组成，本发明使得能够代替常规用于制造锂离子电池中的大块集电器。用于形成集电器的配制的油墨具有基于碳的导电颗粒和纤维素衍生物的调节的电和流变性质。以这种方式，减小了整个电池的厚度以及因此重量。
根据本发明的第二方面，其次提出一种用于锂-离子电池的可折叠且柔性的集电器的制造方法，其包括以下步骤：
i）提供通过将固体颗粒的所述混合物分散在水相中制备的导电油墨，其中固体颗粒的所述混合物包括：
至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料并且具有相对于固体颗粒的混合物的总重量的从约70至99.5每重量%的范围内的总量，
-至少一种粘合剂，所述粘合剂包括包括木质纤维素材料，所述木质纤维素材料选自由以下材料构成的分组：纤维素纤维、精制纤维素纤维、纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）、纤维素纳米纤丝和木质素，其具有相对于固体颗粒的混合物的总重量从约0.5至30重量%的范围内的量，
ii）提供柔性基板，；
iii）通过印刷或喷涂沉积技术将在以上步骤i）中获得的所述导电油墨转移到所述柔性基板的面中的一个的至少一部分上，以便获得由所述导电油墨覆盖的基板；以及
iv）干燥由所述导电油墨覆盖的所述基板，以在所述柔性基板的面中的一个的至少一部分上获得包括基板和集电器膜的柔性集电器。
利用这样的油墨组成，可能调节油墨的流变性质以用于容易的向上可扩展的过程，诸如丝网印刷技术，所述丝网印刷技术可用于根据用于沉积的丝网的图案将油墨转移到具有特定形式因子的正或负层上。因此，可以使用丝网印刷、柔性版印刷和凹版印刷技术中的任一种的集电器的制造过程对于大规模生产是非常容易和简单来以大规模实施的。
在实施例中，所述基板是用于锂-离子电池的外覆盖物，其中在步骤ii）中，所述油墨在外覆盖物的内侧上转移，以便在外覆盖物的内侧上形成集电器部分，所述集电器部分能够与锂-离子电池的单元电连接。在该情况下，通过在形成用于电池的软包的外覆盖物的内侧上转移集电器，电池的柔性是可能的。
在该情况下，形成集电器的导电层的印刷或沉积被直接实现到将形成电池封装的外覆盖物的内侧上。该规定允许使用外覆盖物不仅作为机械保护层，而且作为用于印刷集电器的潜在的基板。当这样的集电器延伸超过单元的组装的轮廓、并且此外超过由外覆盖物限定的内部空间的限制时，其形成能够用于任何电气或电子外部部件的电连接器。
在另一个实施例中，所述基板由包括由包含电解质的中心带形成的隔板以及设置在隔板上的（一个或多个）正电极和（一个或多个）负电极的夹层状的结构形成，其中所述油墨在所述干燥步骤iv）之后在所述基板上形成集电器膜，所述集电器膜覆盖所述正电极和负电极（13）的至少部分，由此形成电池。在可能的实施例中，集电器沿由利用负电极和正电极覆盖的中心带形成的夹层的整个长度或几乎整个长度延伸，优选地在中心带的两侧上，以便电连接到负电极和正电极。优选地，位于利用一系列n个负电极（13）覆盖的中心带的第一侧上的第一集电器将这n个负电极（13）电连接在一起，并且位于利用一系列n个正电极覆盖的中心带的第二侧上的第二集电器将这n个正电极电连接在一起。
在两种先前情况下，根据（一个或多个）单元的正电极和负电极（13）的数量和布置，以及根据包括根据本发明的第一方面的单元的组装限定的电池的单元的电池的单元的数量和布置，所有配置都是可能的。
附图说明
借助于通过示例的方式给出并由附图图示的实施例的描述，将更好地理解本发明，其中：
图1示出了以第一实施例和以平坦配置的从根据本发明的第一方面的单元的可折叠柔性组装的第一侧部分透明的示意性投影视图，
图2示出了从图1中所示的单元的可折叠柔性组装边缘的示意性投影视图，
图3示出了从图1和图2中示出的单元的可折叠柔性组装的第二侧的部分透明的示意性投影视图，
图4示出了在部分折叠之后从图1至3中所示的单元的可折叠柔性组装的边缘的示意性投影视图，
图5示出了在完全折叠成手风琴状配置并使单元的组装变平坦之后，从图1至4中所示的单元的可折叠柔性组装的边缘的示意性投影视图，
图6示出了以可能的实施例和以平坦配置的、从根据本发明的第二方面的外覆盖物和集电器的可折叠柔性组装的第一侧的示意性投影，
图7和图8示出了分别以平坦和以折叠或弯曲配置的、从图6中所示的可折叠柔性组装的边缘的示意性投影，
图9示出了在图5的单元的手风琴状折叠组装与图7的弯曲组装之间的第一安装步骤，以形成锂（lion）-锂电池，
图10示出了在第二安装步骤之后，当单元的折叠组装与图7的弯曲组装的集电器接触时，图9的锂-锂电池；根据本发明的第二方面的可能的实施例，它形成包括集电器的具有所谓的“前/后”布局的离子-锂电池，
图11示出了以第二实施例和以平坦配置的、从根据本发明的第一方面的单元的可折叠柔性组装的第一侧的部分透明的示意性投影视图，
图12示出了从在图11中示出的单元的可折叠柔性组装的边缘的示意性投影视图，
图13示出了从图11和图12中所示的单元的可折叠柔性组装的第二侧的部分透明的示意性投影视图，
图14是表示用于制造根据本发明的第二方面的集电器的配制的生物来源的导电油墨的流变剪切流动行为的图形，
图15是表示与商业油墨相比的生物来源的导电油墨的薄层电阻的图形，以及
图16和17示意性地表示分别根据所谓的“堆叠布局”和“共面布局”的现有技术的离子-锂电池。
具体实施方式
在附图中，已经从头到尾使用了相同的参考符号来指示等效部分的相同处。而且，应当注意的是，为了清楚性的利益，在附图中已经极大地夸大了示出的各个层的厚度。
在本文本中，“单元”是包含负电极和正电极、隔板和电解质以及集电器的基本电化学单元。“电池”或“电池组”是单元集合或单元组装，其准备好使用，因为它包含适当的外壳或外覆盖物、电互连件（如稍后详细介绍的连接凸片）以及用于控制和保护单元的可能的电子设备。
而且，术语“阴极”是指放电循环中的正电极，并且术语“阳极”是指放电循环中的负电极，即使当相关联的电化学反应分别在充电和放电时改变它们的位置。对于锂-离子单元，正电极（“阴极”）是基于锂的电极。
当参照图1至图3时，以平坦配置作为本发明的第一方面的可能实施方式的示例示出了单元100的可折叠柔性组装。单元100的该组装利用柔性层的堆叠形成，从而实现单元的该组装的进一步折叠。形成单元的有源部分的中心部分10包括隔板11，一系列三个负电极（13）12和一系列三个正电极13。
隔板11形成限定第一侧11a或面和第二（相对）侧11b或面的平坦中心带，该平坦带沿平行于在第一端11c和第二端11d之间的隔板11的最大尺寸（或长度）的直线纵向方向X-X'延伸。隔板11的第一侧11a被所述一系列三个负电极（13）12覆盖，并且隔板11的第二侧11b被所述一系列三个正电极13覆盖。该隔板也限定与所述纵向方向X-X'以及与隔板11的第二最大尺寸或宽度正交的横向方向Y-Y'。
隔板11包含用于单元的组装的所有单元的电解质。该隔板11是固体电解质（例如基于玻璃质材料或聚合物材料（诸如热/光凝结凝胶聚合物），例如基于甲基丙烯酸）或浸渍有液体电解质的支撑部分，在这两种情况下，支撑部分是多孔的。
例如，该电解质存在于液体溶剂中的溶液中的锂盐中。在实施例中，该电解质存在于液体溶剂中的锂基盐中，其通过添加由选自环氧乙烷、环氧丙烷、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、甲基丙烯腈和偏二氟乙烯中的一种或多种单体获得的聚合物而凝胶化。这种聚合物存在可以是线性的、梳形的、随机的、交替的或块类型的结构，该聚合物是或不是交联的。
这种隔板通常具有范围从约10至800μm的厚度。
为了适合于单元的组装的进一步折叠，在一系列三个正电极12中，每个正电极12由限定正电极分离线32的空间与相邻正电极12或两个相邻正电极12物理地分离。而且，在一系列三个负电极（13）13中，每个负电极13由限定负电极分离线33的空间与相邻负电极13或两个相邻负电极13物理地分离。因此，在一系列正（负）电极12（13）中，正（负）电极12（13）彼此相邻地放置。而且，在一系列三个负电极（13）13中，每个负电极13至少部分地面向对应的相对正电极12。图1至3和图11至13的示例中，正电极12中的每个与负电极（13）13之一面对面地放置。
在这种情况下，在优选实施例中，如在图1至3和图11至13的示例中所示，在一系列正电极12中的两个相邻正电极12之间的节距与一系列负电极（13）13中的两个负电极（13）13之间的节距相同。
而且，在优选实施例中并且如在图1至3和图11至13的示例中所示，一系列n个负电极（13）13沿所述纵向方向X-X'以并联配置设置，并且所述一系列n个正电极12沿所述纵向方向X-X'以并联配置设置。
一系列负（正）电极13（12）形成沿纵向方向X-X'设置的一行电极，即单独电极的行。在附图中示出的示例中，仅一个负（正）电极13（12）存在于沿隔板11的特定纵向位置处。然而在不脱离本发明的范围的情况下，某人可以考虑使用沿隔板的横向方向Y-Y'并排放置的两个或更多个相邻的不同子电极，并且一起形成单独电极或在本文的意义上的“电极”，其被放置在沿隔板11的纵向方向的特定纵向位置处。
例如，正电极材料选自LixMnyO4（0＜x＜2，0＜y＜2并且x+y=3）、LiCoO2，LiMPO4、（M=Fe，Mn，Co，Ni）、LiAlxCoyNizO2（0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1并且x+y+z=1）以及LiNi（1-y）CoyO2（0≤y≤1）。例如，负电极活性材料选自：石墨、硬碳、软碳和金属合金LiyM（1＜y＜5并且M=Mn，Sn，Pb，Si，In，Ti）。
这些电极的制造方法可如在文档WO2013050713中或在文档WO2014207358中所述。
在两个相邻的负（正）电极13（12）之间，没有东西存在（这意味着空气）或由电绝缘体但离子导体的材料制成的分隔物。这种材料可以与中心带的电解质相同或选自以下材料列表：纤维素基板、聚合物膜和可选地利用纤维素增强的聚合物隔膜。
除了所述中心部分10之外，单元100的组装包括在一系列负电极（13）12或正电极13的所有电极之间的电连接的两个外层。单元100的组装的这些外层分别构成集电器21和22，以分别用于所有负电极（13）13和用于所有正电极12。
如在图1至3和图11至13的示例上所示，每个正电极分离线32利用所述对应的相对负电极分离线33形成两个相邻的单独单元40之间的折叠区30。这意味着没有电极位于单元100的组装的折叠区30处，所述折叠区30分离相邻的单独单元40（单独单元40a、40b和40c，如在图4和5上所述）。
例如，当单元100的所述组装以平坦配置时，所述折叠区30沿所述纵向方向延伸的距离范围在单元40的宽度的25%至100%之间，所述宽度沿所述纵向方向X-X'测量。在实施例中，当单元100的所述组装以平坦配置时，所述折叠区30沿所述纵向方向X-X'延伸的距离范围在沿所述纵向方向X-X'测量的一个负/正电极12/13的宽度的25%至100%之间。
如稍后将描述的，由于集电极层可被印刷在外覆盖物110的内侧上，所以在实施例中，形成第一（第二）集电器21（22）的层可能不覆盖位于隔板11的端处的端单元的正（负）电极12/13的整个表面。
在优选实施例中，所述第一集电器21和所述第二集电器22中的至少一个包括延伸超过所述一系列负电极（13）13或正电极12的端部分。在那方面，并且如图1至3和图11至13的示例中所示，在优选实施例中，第一集电器21和第二集电器22二者都包括延伸超过所述一系列负电极（13）13或正电极12的轮廓的端部分。在那种情况下，第一集电器21是覆盖一系列负电极（13）13的整个表面的独特且唯一的层，以及第二集电器22是覆盖一系列正电极12的整个表面的独特且唯一的层。
为了形成这样的第一或第二集电器21或22，建议可能使用由固体颗粒的混合物在水相中的分散制备的用于集电器的生物来源的导电油墨，其中所述固体颗粒的混合物包括：
-至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料并且具有相对于固体颗粒的混合物的总重量从约70至99.5每重量%的范围内的总量，
-至少一种粘合剂，所述粘合剂包括木质纤维素材料，所述木质纤维素材料选自由以下材料构成的分组：纤维素纤维、精制纤维素纤维、纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）、纤维素纳米纤丝和木质素，其具有相对于固体颗粒的混合物的总重量从约0.5至30重量%的范围内的量。
在那种情况下，集电器21和22还包括：
-至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料并且具有相对于集电器21和22的总重量从约70至99.5每重量%的范围内的总量，
-至少一种粘合剂，所述粘合剂包括木质纤维素材料，所述木质纤维素材料选自由以下材料构成的分组：纤维素纤维、精制纤维素纤维、纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）、纤维素纳米纤丝和木质素，其具有相对于集电器21和22的总重量从约0.5至30重量%的范围内的量。
在实施例中，至少两种导电材料是基于碳的材料。这些基于碳的材料被考虑用于赋予集电器高的电子导电性。
在实施例中，所述两种导电材料至少包括炭黑和石墨粉末。
在实施例中，所述两种导电材料包括炭黑。作为示例，该炭黑根据相对于集电器的总重量或固体颗粒的混合物的总重量的从约2.5至5每重量%的范围内的总量存在。
在实施例中，所述两种导电材料包括石墨粉末。所述石墨粉末根据相对于集电器的总重量或固体颗粒的混合物的总重量的高于90每重量%的总量来存在。作为示例，该石墨粉末的颗粒可以是圆盘形的。而且，作为示例，该石墨粉末的颗粒可存在范围在10微米和30微米之间的平均尺寸。
在实施例中，所述粘合剂包括木质纤维素材料，所述木质纤维素材料根据相对于集电器或固体颗粒的混合物的总重量的范围从1至3%每重量的总量来存在。在实施例中，所述粘合剂仅存在于纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）。
在实施例中，所述固体颗粒的混合物（因此所述集电极）还包括抗絮凝剂，所述抗絮凝剂包括根据相对于集电器的或固体颗粒的混合物的总重量的范围从0.5至5每重量%或范围从2至5每重量%的总量来存在。在示例中，所述抗絮凝剂是羧甲基纤维素（CMC）。在示例中，所述抗絮凝剂是羧甲基纤维素（CMC），并且所述粘合剂是微纤化纤维素（MFC）。
而且，在可用于形成集电器21和22的导电油墨的示例中，所述固体颗粒的混合物表示集电器油墨总重量的至少约25重量%：在那种情况下，由于集电器21和22的印刷油墨的较快干燥或导致较厚印刷干燥集电器21和22的油墨的粘度增加而创建可能的优点。
在可能的实施例中，集电器21和22的制造方法包括以下步骤：
-提供如上限定的中心部分10，所述中心部分10形成用于形成集电器21和22的柔性基板，
-提供如上限定的导电油墨，
-通过印刷或喷涂沉积技术将所述导电油墨转移到所述柔性基板的面中的一个的至少一部分上，以便获得由所述导电油墨覆盖的基板；以及
-干燥由所述导电油墨覆盖的所述基板，以在所述柔性基板的面中的一个的至少一部分上获得柔性集电器膜。
在这些印刷或喷涂沉积技术中，在丝网印刷技术中存在可能性。在干燥步骤之前，软压延或层压过程可能增加层的密度并降低导电层的孔隙率。轧光机的压力负载可以在从10至3000kg/cm2的范围内。可以在真空下执行从印刷导电层去除基于水的溶剂所需的干燥过程，以促进水的快速去除。该干燥过程可能在范围在60和100℃之间的温度下执行。
作为示例，在所述将导电油墨转移在基板上之后，干燥此转移的导电油墨，导致厚度包括在2微米以及到200微米之间，且可能在30和40微米之间。
参照图4和图5，先前描述并以图1至图3中的平坦配置示出的单元100的组装像围绕两个折叠区30或折叠线的手风琴一样折叠，其各自由对应的正电极分离线32和负电极分离线33对形成。
如在图2和4上可以可见的，每个正电极分离线32与对应的、相对的负电极分离线33重叠；所述正电极分离线32和对应的负电极分离线33属于折叠区30。
在图4和图5中示出了单元100的手风琴状折叠的组装，其中每个折叠包含单个单独单元。
在图5中示出了通过在两个折叠区30或折叠线周围折叠三个单元的所述组装而形成的单元100的手风琴状折叠的组装。更一般地，本公开涉及通过在n-1个折叠区30或折叠线（n为整数，可能是奇整数）周围折叠n个单元的所述组装而形成的单元100的手风琴状折叠的组装，由此形成n个重叠折叠。一般地，本公开内容还涉及单元100的组装，其中每个折叠包含至少一个单独单元。
在折叠和平坦化之后，单元100的所述组装形成Z配置，其中在单元堆叠中（如在图4和5上所述的单独单元40a、40b和40c），电极的布置（以两层集电器21或22的插入）使得重叠的负电极（13）对与重叠的正电极12对交替13。而且，当n是奇整数（在图1至5中，n=3），单元100的所述折叠组装形成夹层，其中两个外电极（图4和5上的单独单元40a和40c）具有不同的极性，即一个外电极是正电极12，其中另一个外电极是负电极13。由于该规定，易于使用外电极将单元100的组装电连接到任何适配的装备，包括连接装备。而且，在单元100的所述组装的折叠和平坦化之后，不同的折叠被重叠并与相邻的一个折叠或相邻的多个折叠接触。隔板11确保单元（和电池）的每一侧（每个电极）之间的电绝缘。根据该特别配置，电池的容量或电势将是每个单元的单独贡献的总和。
参考图6和7，示出了用于容纳所述前述单元100的组装以便形成软包类型电池的封装。更精确地，存在能够通过将柔性外覆盖物在折叠线112周围折叠来限定内部空间118的柔性外覆盖物110，由此限定两个重叠的片状物114和116。这些片状物114和116限定用于内部空间118的外壁，如下面解释的。还存在设置在柔性外覆盖物110的内侧上的两个柔性电连接器121、122，其分别在片状物114、116上。在实施例中，这两个电连接器121、122根据相同的技术制造，并且具有与先前针对单元100的组装的集电器21和22所描述的相同的组成。这两个电连接器121、122在物理上与折叠线112的任一侧分离。这两个电连接器121、122形成延伸超过外覆盖物的边缘的外部部分1211和1221，以便在外覆盖物（包含单元100的组装）被关闭时形成连接凸片。该连接凸片对于电池的电激活是有用的。
如在图7和8中所示，在折叠线112周围折叠外覆盖物110之后，两个电连接器121、122面对面且面向内部空间118。而且，外部部分1211和1221在内部空间118的外部延伸，在内部空间118的开口119的边缘的位置外部突出。
参考图9和10，通过从所述内部空间118的开口119进入，或者通过在单元100的折叠组装周围折叠外覆盖物110，将图5的单元100的折叠组装放在内部空间118内部。因此，两个电连接器121、122分别面对并接触单元100的折叠组装的集电器21和集电器22。那种情况下，集电器121与所述第一集电器21电连接，并且集电器122与单元100的折叠组装的所述第二集电器22电连接。然后，包含在所述内部空间118中的单元100的折叠组装在与外覆盖物的两个相对壁正交的方向上被压缩，并且所述内部空间118被密封，优选地气密密封。
更一般地，为了构成锂-离子电池，除了单元100的折叠组装之外，还包括柔性外覆盖物110，柔性外覆盖物110限定内部空间118，内部空间118包含如图10中所示的单元100的所述手风琴状折叠组装。如已经解释的，所述柔性外覆盖物包括相对于彼此可折叠的两个相邻的片状物114和116，以形成沿其相应边缘彼此附接的两个相对的外壁，由此限定用于单元100的所述组装的所述内部空间。
在另一实施例中，所述柔性外覆盖物110的至少一个片状物的内表面被电连接器121或122的内部部分覆盖，所述电连接器121或122与单元100的组装的所述第一集电器21或所述第二集电器22电连接；该电连接通过电连接器121或122与第一集电器21或所述第二集电器22之间的物理接触来实现。在实施例中，如在图10中所示，该电连接器121（122）包括延伸超过所述内部空间118的极限以便形成连接凸片的外部部分。
所获得的所述柔性锂-离子电池200的厚度（在图10中示出）被包括在100微米和10毫米之间。这允许根据最终用户的请求来适配和优化电池的形状和尺寸。
参照图11至图13，示出了单元100'的组装，其仅不同于先前描述的单元100的组装之处在于：隔板11更长并且在其第一侧11a上支撑七个正电极12并且在其第二侧11b上支撑七个对应的负电极（13）13。
参照图6至10，根据用于制造装配有形成集电器的电连接器121、122的外覆盖物110的可能实施例，外覆盖物110在其内侧处包括第一聚合物膜，并且在将导电油墨转移到所述外覆盖物110的所述内侧上之前，存在进一步的预备步骤，所述预备步骤存在于所述第一聚合物膜的外表面的电晕放电处理中以致使所述第一聚合物膜的所述外表面亲水。在那方面，外覆盖物的第一聚合物膜包括以下材料中的任一种或由以下材料中的任一种制成：聚乙烯（PP）、流延聚丙烯（c-PP）、聚丙烯（PE）、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）及其组合。第一聚合物膜的厚度可以包括在5微米至50微米之间。
根据实施例，所述外覆盖物110由金属/聚合物多层布置形成，所述金属/聚合物多层布置包括作为所述外覆盖物110的内侧的外部层（其内侧利用所述电连接器121和122覆盖）的所述第一聚合物膜，并且其还包括金属中间层和作为外覆盖物110的外侧的外部层的第二聚合物膜。该金属中间层可能包括以下材料或由以下材料中的任一种制成：铝（Al）、铜（Cu）、不锈钢（SUS）和其合金。金属中间层膜的厚度可包括在5微米至50微米之间。所述第二聚合物膜可能包括以下材料或由以下材料中的任一种制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、尼龙、高密度聚乙烯（HDPE）、定向聚丙烯（o-PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰亚胺（Pl）、聚砜（PSU）及其组合。第二聚合物膜n的厚度包括在5皮米至50微米之间。
在本公开中，存在用于制造根据本发明的第二方面的集电器的若干可能的选项。这样的集电器可以通过干燥如上限定的导电油墨来获得，该导电油墨先前已经转移在基板上。在实施例中，这样的基板是外覆盖物，使得至少一个、或者显著地两个集电器直接形成在将形成电池的封装的外覆盖物上。在实施例中，这样的基板是由在一个面上由一系列负电极（13）并且在基板的另一个面上由一系列正电极覆盖的隔板形成的中心部分。在实施例中，这样的集电器显著地包括至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料，并且所述集电器还包括至少一种包括木质纤维素材料的粘合剂。
示例1：生物来源的导电油墨的配方：
导电生物来源的油墨已根据以下以重量%的组成配制：3%羧甲基纤维素CMC、1%微纤化纤维素MFC、3%炭黑CB和93%石墨粉末GP。在分散相结束时油墨内部的固体颗粒的重量浓度为35%。使用机械叶片分散机将羧甲基纤维素（CMC）分散在去离子水中。然后将分散的速度降低并且将石墨粉末添加到分散机中。然后使所得混合物分散。分散的速度降低，并且在水性悬浮液中的微纤化纤维素（MFC）被添加到分散机中。然后使所得混合物分散。通过遵循先前针对羧甲基纤维素CMC和石墨粉末描述的相同程序将剩余量的微纤化纤维素MFC和石墨粉末GP添加到悬浮液中。进一步分散所获得的混合物。借助于分散机将像这样获得的分散的混合物均质化。
该组合物已经被选择以使油墨的可印刷性和所得印刷集电器的电性质最大化。已经发现，范围在2.5%和5%之间的碳黑CB的百分比确保了高的导电性。此外，油墨中炭黑CB的增稠作用需要分散器的增量，以便与丝网印刷过程的流变要求一致。已经发现，范围在2%和5%之间的CMC的百分比确保了油墨的非常好的可印刷性，并且不影响印刷的集电器油墨的导电性。当石墨粉末GP颗粒根据高于90%的重量百分比存在于颗粒的混合物中时，该油墨组合物确保了印刷的集电器的非常好的导电性。为了避免印刷后的集电器的分层，微纤化纤维素MFC的含量在颗粒的混合物中高于1%的重量。然而，已经发现，在颗粒的混合物中低于3%重量的微纤化纤维素MFC的含量允许保持用于集电器的良好电性质。
图14示出了表观粘度（以帕斯卡*秒（Pa*s）为单位）根据剪切速率（以秒-1，s-1为单位）的改变，用于具有上述配方的集电器油墨。具有完整圆圈的曲线反映了从静止状态开始的油墨的行为，并且具有空三角形的曲线表示在剪切之后开始的油墨的行为。图14示出证明了微纤化纤维素MFC的结合效果和羧甲基纤维素CMC的分散效果的两个曲线之间的受限的迟滞循环。基于该曲线，可以推断出所获得的油墨具有的粘度在1000s-1的剪切速率下为89Pa*s和0.65Pa*s的1s-1的剪切速率。具有这种流变特性的油墨可以通过印刷技术（诸如丝网印刷技术）容易地沉积在基板上。
示例2：在外覆盖物的内侧上印刷导电层（用于电池的封装）
充当集电器的生物来源的导电层已被印刷在封装的内侧上并且根据以下策略来表征：
a.丝网印刷过程已经用于油墨的沉积（可以参考专利US2160126554，用于丝网印刷过程的技术细节）。
b.具有与示例1相同的配方的油墨已经制备。5g所述油墨已经在屏幕上置放（deposed），而不是通过调整施加在刮板上的压力和速度，将油墨转移到封装的预处理的内层上。
c.用于该测试的丝网印刷机是由Aurel®购买的VS1520A。一旦印刷了电极，在真空下在60℃下执行干燥处理。
然后，施加在500kg/cm2的压力负载下的软压延过程，以便减小孔隙率并增加集电器的电导率。
层的厚度通过由Tencor®销售的断面仪P-10测量，并且电导率由实验室内制作的四探针仪器测量。图15示出与商业的油墨（“商业的1”和“商业的2”）相比的如上面解释的那样获得的印刷油墨的测量薄层电阻。示出的是所提出的油墨可与在市场中当今现有油墨竞争。
表1比较了由根据三个布局组装的三个单元组成的电池的面积能量密度：根据图16中示出的原理的堆叠布置、根据图17中示出的原理的平面布置和前面描述的如图10中示出的前/后布置。
在图16中，示意性地示出了根据已知的堆叠布置的在表1的比较测试中使用的锂-离子电池300，在所述堆叠布置中连续的柔性层按以下顺序重叠，以形成作为夹层的带，其中所有层沿banc的几乎整个长度延伸：连续的第一外覆盖物110被连续的第二集电器22覆盖，第二集电器22由连续正电极12覆盖，正电极12由形成平坦中心带的连续隔板11覆盖，隔板11由连续负电极13覆盖，负电极13由连续第一集电器21覆盖，并且第一集电器21由连续第二外覆盖物110覆盖。
在图17中，示意性地示出了根据已知的平面布置的在表1的比较测试中使用的锂-离子电池400，在所述平面布置中连续和不连续的柔性层按以下顺序重叠，以形成作为夹层的带：连续的第一外覆盖物110被集电器的不连续层覆盖，所述集电器的不连续层沿带的纵向方向协调限定六个部分，从而交替地形成第二集电器22和第一集电器21，集电器层被不连续电极层覆盖，所述不连续电极层沿带的纵向方向协调限定六个部分，从而交替地形成正电极12和负电极13（其中每个电极面向并接触对应的唯一集电器21或33），电极层被连续的隔板11覆盖，并且隔板11被连续的第二外覆盖物110覆盖。
在电池300和400中，层110、12、13、21、22已经借助于相同或等效的制造方法利用与电池200中相同的化学组成制造。已经在将锂-离子电池300和400在两个折叠区30周围折叠之后进行计算以便形成对应于三个重叠单元的三个重叠的折叠。
Figure 589596DEST_PATH_IMAGE001
表1.三个不同组装方法之间的面积能量密度（A.E.D）的比较
结果示出，与平面布局（参见图17）相比，本公开中提出的前/后组装方法（如图10中示出）实现了较高的能量密度，但是堆叠布局（参见图16）确保了最高能量密度。然而，在堆叠布局（参见图16）的情况下，折叠区30处的高弯曲半径可能导致电极12和12的分层。由于这个原因，根据前/后布置在本公开中提出的组装方法是最佳解决方案，因为没有电极材料而是仅不受分层影响的基于碳的集电器21和22被印刷在折叠区30上（参见图10）。而且，在本公开中存在的单元的组装的折叠布置使得能够增加由电池200递送的能量密度，而不降低面积能量密度。
参考符号的清单
X-X'纵向方向
Y-Y'横向方向
10中心部分
11隔板
11a第一侧
11b第二侧
11c第一端
11d第二端
12正电极
13负电极
21集电器
22集电器
30折叠区
32正电极分离线
33负电极分离线
40单元
40a-c单元
100单元的组装
100'单元的组装
110外覆盖物
112折叠线
114片状物
116片状物
118内部空间
119开口
121电连接器
1211外部部分
122电连接器
1221外部部分
200锂-离子电池（前/后布置）
300锂-离子电池（堆叠布置）
400锂-离子电池（平面布置）

Claims (46)

1.一种用于锂-离子电池（200）的单元（100）的可折叠柔性组装，其包括：
-隔板（11），所述隔板（11）由包含电解质的中心带形成，并且当以平坦配置时限定在第一端（11c）与第二端（11d）之间的纵向方向（X，X'），
-一系列n个负电极（13），其位于所述隔板（11）的第一侧上并且沿所述纵向方向设置，相邻电极对的每个负电极（13）沿与所述纵向方向正交的负电极（13）分离线与所述相邻电极对的另一个负电极（13）物理地分离，其中n为等于或大于二的整数，
-一系列n个正电极（12），其位于所述隔板（11）的第二侧上并且在纵向方向上设置，相邻电极对的每个正电极（12）沿与所述纵向方向正交的正电极（12）分离线与所述相邻电极对的另一个正电极（12）物理地分离，
*其中每个负电极（13）对应于相对的正电极（12），
*其中所述隔板（11）的一部分、位于所述隔板（11）的所述第一侧上的每个负电极（13）和位于所述隔板（11）的所述第二侧上的对应正电极（12）形成单独单元（40a、40b、40c），
*其中每个所述正电极（12）分离线对应于相对的负电极（13）分离线，每个所述正电极（12）分离线（32）在两个相邻的单独单元（40a、40b、40c）之间利用所述对应的相对负电极（13）分离线（33）形成折叠区（30），
-第一集电器（21），其包括连续地覆盖所述一系列负电极（13）以便确保所有所述负电极（13）之间的电连接的层
-第二集电器（22），其包括连续地覆盖所述一系列正电极（12）以便确保所有所述正电极（12）之间的电连接的层。
2.根据权利要求1所述的单元（100）的组装，其中n是奇整数。
3.根据权利要求1或2所述的单元（100）的组装，其中所述一系列n个负电极（13）沿所述纵向方向（X.X'）以平行配置设置，并且其中所述一系列n个正电极（12）沿所述纵向方向（X.X'）以平行配置设置。
4.根据权利要求1、2或3所述的单元（100）的组装，其中所述第一集电器（21）和所述第二集电器（22）中的至少一个包括延伸超过所述一系列负电极或正电极的端部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的单元（100）的组装，其中，当单元（100）的所述组装以平坦配置时，所述折叠区（30）沿所述纵向方向（X.X'）延伸一距离，所述距离的范围在所述单元（40a、40b、40c）沿所述纵向方向（X.X'）测量的宽度的25%至100%之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的单元（100）的组装，其中形成所述第一和第二集电器（21、22）的所述层包括：
-至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料并且具有相对于所述集电器（21、22）的总重量从约70至99.5每重量%的范围内的总量，
-至少一种粘合剂，所述粘合剂包含木质纤维素材料，所述木质纤维素材料选自由以下材料构成的分组：纤维素纤维、精制纤维素纤维、纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）、纤维素纳米纤丝和木质素，其具有相对于所述集电器（21、22）的所述总重量从约0.5至30重量%的范围内的量。
7.根据权利要求6所述的单元（100）的组装，其中所述至少两种导电材料是基于碳的材料。
8.根据权利要求7所述的单元（100）的组装，其中所述至少两种导电材料至少包括炭黑和石墨粉末。
9.根据权利要求7所述的单元（100）的组装，其中所述至少两种导电材料包括炭黑。
10.根据权利要求9所述的单元（100）的组装，其中所述炭黑根据相对于固体颗粒的混合物的总重量从约2.5至5每重量%的范围内的总量来存在。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的单元（100）的组装，其中所述至少两种导电材料包括石墨粉末。
12.根据权利要求11所述的单元（100）的组装，其中所述石墨粉末根据相对于所述集电器（21、22）的总重量高于90每重量%的总量来存在。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的单元（100）的组装，其中所述至少一种粘合剂包括根据相对于所述集电器（21、22）的总重量范围从1至3每重量%的总量来存在的木质纤维素材料。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的单元（100）的组装，还包括抗絮凝剂，所述抗絮凝剂包括根据相对于所述集电器（21、22）的总重量的范围从0.5至5每重量%的总量来存在的木质纤维素材料。
15.根据权利要求14所述的单元（100）的组装，其中所述抗絮凝剂是羧甲基纤维素（CMC），并且所述粘合剂是微纤化纤维素（MFC）。
16.一种锂-离子电池（200），其包括根据权利要求1至15中任一项所述的单元（100）的组装，所述单元（100）的组装像手风琴一样在由对应的正电极（12）分离线（32）和负电极（13）分离线（33）对形成的至少一个折叠线周围折叠，其中每个折叠包含至少一个单独单元（40a、40b，40c），其中其还包括柔性外覆盖物（110），所述柔性外覆盖物（110）限定包含单元（100）的所述手风琴状折叠组装的内部空间（118）。
17.根据权利要求16所述的锂离子-电池（200），其中每个折叠包含单个单独单元（40a、40b、40c）。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的锂-离子电池（200），其中所述柔性外覆盖物（110）包括两个相邻的片状物，所述两个相邻的片状物相对于彼此可折叠以形成沿其相应边缘彼此附接的两个相对的外壁，由此限定用于单元（100）的所述组装的所述内部空间（118）。
19.根据权利要求18所述的锂-离子电池（200），其中包含在所述内部空间（118）中的单元（100）的所述组装在与所述外覆盖物（110）的所述两个相对的外壁正交的方向上被压缩。
20.根据权利要求18或19所述的锂-离子电池（200），其中所述内部空间（118）是气密密封的。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的锂-离子电池（200），其中所述柔性外覆盖物（110）的至少一个片状物的内面被电连接器的内部部分覆盖，所述电连接器与单元（100）的所述组装的所述第一集电器（21）或所述第二集电器（22）电连接。
22.根据权利要求21所述的锂-离子电池（200），其中所述电连接器包括延伸超过所述内部空间（118）的极限以便形成连接凸片的外部部分。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的锂-离子电池（200），其中所述锂-离子电池（200）的厚度包括在100微米和10毫米之间。
24.集电器（21、22），包括：
-至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料并且具有相对于所述集电器（21、22）的总重量从约70至99.5每重量%的范围内的总量，
-至少一种粘合剂，所述粘合剂包括木质纤维素材料，所述木质纤维素材料选自由以下材料构成的分组：纤维素纤维、精制纤维素纤维、纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）、纤维素纳米纤丝和木质素，其具有相对于所述集电器（21、22）的所述总重量从约0.5至30重量%的范围内的量。
25.根据权利要求24所述的集电器（21、22），其中所述至少两种导电材料是基于碳的材料。
26.根据权利要求25所述的集电器（21、22），其中所述至少两种导电材料至少包括炭黑和石墨粉末。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的集电器（21、22），其中所述至少两种导电材料包括炭黑。
28.根据权利要求27所述的集电器（21、22），其中所述炭黑根据相对于所述集电器（21、22）的所述总重量的从约2.5至5每重量%的范围内的总量存在。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的集电器（21、22），其中所述至少两种导电材料包括石墨粉末。
30.根据权利要求29所述的集电器（21、22），其中所述石墨粉末根据相对于所述集电器（21、22）的所述总重量高于90每重量%的总量存在。
31.根据权利要求24至30中任一项所述的集电器（21、22），其中所述至少一种粘合剂包括木质纤维素材料，其根据相对于所述集电器（21、22）的所述总重量的范围从1至3每重量%的总量存在。
32.根据权利要求24至31中任一项所述的集电器（21、22），其进一步包括抗絮凝剂，所述抗絮凝剂包括根据相对于所述集电器（21、22）的所述总重量的范围从0.5至5每重量%的总量存在的木质纤维素材料。
33.根据前述权利要求所述的集电器（21、22），其中所述抗絮凝剂是羧甲基纤维素（CMC），并且所述粘合剂是微纤化纤维素（MFC）。
34.一种用于锂-离子电池（200）的可折叠且柔性的集电器（21、22）的制造方法，包括以下步骤：
i）提供通过将固体颗粒的混合物分散在水相中制备的导电油墨，其中所述固体颗粒的混合物包括：
-至少两种导电材料，所述导电材料在以下材料之中：基于碳的材料和水溶性或水分散性导电聚合物，所述导电材料包括至少一种基于碳的材料并且具有相对于所述固体颗粒的混合物的总重量从约70至99.5每重量%的范围内的总量，
-至少一种粘合剂，所述粘合剂包括木质纤维素材料，所述木质纤维素材料选自由以下材料构成的分组：纤维素纤维、精制纤维素纤维、纤维素微纤丝或微纤维化纤维素（MFC）、纤维素纳米纤丝和木质素，其具有相对于所述固体颗粒的混合物的总重量从约0.5至30重量%的范围内的量，
ii）提供柔性基板（10、110），；
iii）通过印刷或喷涂沉积技术将在以上步骤i）中获得的所述导电油墨转移到所述柔性基板（10、110）的面中的一个的至少一部分上，以便获得由所述导电油墨覆盖的基板（10、110）；以及
iv）干燥由所述导电油墨覆盖的所述基板（10、110），以在所述柔性基板（10、110）的所述面中的一个的至少一部分上获得柔性集电器（21、22）膜。
35.根据权利要求34所述的制造方法，其中在所述步骤iii）之后，覆盖所述基板（10、110）的所述导电油墨具有包括在2μm以及到200μm之间的厚度。
36.根据权利要求34或35所述的制造方法，其中所述基板（10、110）是用于锂-离子电池（200）的外覆盖物（110），其中在步骤ii）中所述油墨在所述外覆盖物（110）的内侧上转移，以便在所述外覆盖物（110）的所述内侧上形成集电器部分（21、22），所述集电器部分（21、22）能够与所述锂-离子电池（200）的所述单元（40a、40b、40c）电连接。
37.根据权利要求36所述的制造方法，其中所述外覆盖物（110）在其内侧处包括第一聚合物膜，并且其中在步骤iii）中在所述外覆盖物（110）的所述内侧上转移所述油墨之前，实施进一步的预备步骤，其存在于所述第一聚合物膜的所述外表面的电晕放电处理中以致使所述第一聚合物膜的所述外表面亲水。
38.根据权利要求37所述的制造方法，其中所述外覆盖物（110）的所述第一聚合物膜包括以下材料中的任一种：聚乙烯（PP）、流延聚丙烯（c-PP）、聚丙烯（PE）、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）及其组合。
39.根据权利要求37或38所述的制造方法，其中所述外覆盖物（110）由金属/聚合物多层布置形成，所述金属/聚合物多层布置包括作为所述外覆盖物（110）的所述内侧的外层的所述第一聚合物膜，并且还包括金属中间层和作为所述外覆盖物（110）的所述外侧的外层的第二聚合物膜。
40.根据权利要求39所述的制造方法，其中所述金属中间层包括以下材料中的任一种：铝（Al）、铜（Cu）、不锈钢（SUS）及其合金。
41.根据权利要求40所述的制造方法，其中所述第二聚合物膜包括以下材料中的任一种：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、尼龙、高密度聚乙烯（HDPE）、定向聚丙烯（o-PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰亚胺（Pl）、聚砜（PSU）及其组合。
42.根据权利要求34至36中任一项所述的制造方法，其中所述基板（10、110）由包括由包含电解质的中心带形成的隔板（11）以及设置在所述隔板（11）上的（一个或多个）正电极和（一个或多个）负电极的夹层状的结构形成，其中所述油墨在所述干燥步骤iv）之后在所述基板（10、110）上形成集电器膜，所述集电器膜覆盖所述正电极和负电极（13）的至少一部分，由此形成电池（200）。
43.一种可折叠且柔性的锂-离子电池（200）的制造方法，其包括根据权利要求42制造的集电器（21、22），其中所述电解质存在于液体溶剂中的溶液中的锂盐中。
44.根据权利要求43所述的制造方法，其中所述电解质存在于液体溶剂中的锂基盐中，所述溶液通过添加由选自环氧乙烷、环氧丙烷、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、甲基丙烯腈和偏二氟乙烯中的一种或多种单体获得的聚合物而凝胶化。
45.根据权利要求43所述的制造方法，其中所述正电极（12）材料选自LixMnyO4（0＜x＜2，0＜y＜2并且x+y=3）、LiCoO2、LiMPO4、（M=Fe，Mn，Co，Ni）、LiAlxCoyNizO2（0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1并且x+y+z=1）以及LiNi（1-y）CoyO2（0≤y≤1）。
46.根据权利要求43所述的制造方法，其中所述负电极（13）活性材料选自：石墨、硬碳、软碳和金属合金LiyM（1＜y＜5并且M=Mn，Sn，Pb，Si，In，Ti）。
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