CN112136241A - 柔性电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供柔性电池的制备方法。本发明一实施例的柔性电池的制备方法包括:注入步骤,向收容电极组装体的外置材料的开口部注入电解液;浸渍步骤,通过上述外置材料内部的压力变化来使上述电极组装体浸渍于上述电解液;以及密封步骤,密封上述开口部,在上述柔性电池的制备方法中,上述浸渍步骤将如下步骤作为一个循环来执行减加压流程,包括:步骤(1),通过已注入的电解液来对外置材料的内部进行减压;步骤(2),在规定时间内维持减压后的压力;以及步骤(3),使外置材料内部压力恢复到700~780托。由此,本发明的柔性电池的制备方法具有如下效果,即,由于可使电池所包括的电极组装体完全浸渍在电解液,因而不会在填充电解液的阴极表面产生点。并且,即使反复弯曲,通过本发明的柔性电池的制备方法制备的柔性电池也可防止产生电池所需的物性下降的现象或使电池所需的物性的降幅最小化。
Description
技术领域
本发明涉及柔性电池的制备方法。
背景技术
随着消费者的需求转向电子产品的数字化和高性能化等,市场需求也逐渐发生改变,转向了薄型化、轻量化、因高能量密度而具有高容量的电源供给装置。
为了满足这种消费者需求,正在开发高能量密度及大容量的锂离子二次电池、锂离子高分子电池、超级电容器(双电层电容器(Electric double layer capacitor))及法拉第准电容器;(Pseudo capacitor)等的电源供给装置。
最近,随着移动手机、笔记本电脑、数字相机等移动电子设备的需求持续增加,尤其,最近对采用卷绕式显示器、柔性电子纸(flexible e-paper)、柔性液晶显示器(flexible liquid crystal display,flexible-LCD)、柔性有机发光二极管(flexibleorganic light-emitting diode,flexible-OLED)等的柔性移动电子设备正备受瞩目。因此,用于柔性移动电子设备的电源供给装置需要具有柔性特性。
作为能够反映这种特性的电源供给装置之一,正在开发柔性电池。
柔性电池可以为具有柔性性质的镍镉电池、镍金属氢电池、镍氢电池,锂离子电池等。尤其,与铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等其他电池相比,锂离子电池的单位重量的能量密度高、能够实现快速充电,因而具有高利用率。
上述锂离子电池使用液体电解质,主要将金属罐作为容器来以焊接的形态进行使用。但是,由于将金属罐作为容器使用的圆筒形锂二次电池的形态被固定,因此具有如下缺点,即,电子产品的设计受限、难以减少体积。
尤其,具有如下问题,如上所述的移动电子设备已经通过发展实现了薄膜化、小型化,还具备柔性,因而现有的使用金属罐的锂离子电池或形成多边形结构的电池难以适用于如上所述的移动电子设备。
因此,为了解决如上所述的结构性问题,最近,正在开发将电解质放入包括两个电极和隔板的袋并通过密封来使用的袋型电池。
这种袋型电池由具有可挠性(flexible)的材质制成,具有如下优点,不仅可制备成多种形态,而且具有较高的单位质量的能量密度。
但是,目前已商用或正在开发的电池具有如下问题,即,由于电池所包括的电极组装体并未完全浸渍在电解液,因此会在填充电解液的阴极表面上产生点(spot)。
发明内容
技术问题
用于解决上述问题的本发明的一目的在于,提供具有如下效果的柔性电池的制备方法,即,由于可使电池所包括的电极组装体完全浸渍在电解液,因而不会在填充电解液的阴极表面产生点。
并且,本发明的另一目的在于,提供具有如下效果的柔性电池的制备方法,即,即使反复弯曲,也可防止产生电池所需的物性下降的现象或使电池所需的物性的降幅最小化。
技术方案
用于实现上述目的的本发明提供一种柔性电池的制备方法,包括:注入步骤,向收容电极组装体的外置材料的开口部注入电解液;浸渍步骤,通过上述外置材料内部的压力变化来使上述电极组装体浸渍于上述电解液;以及密封步骤,密封上述开口部,在上述柔性电池的制备方法中,上述浸渍步骤将如下步骤作为一个循环来执行减加压流程,包括:步骤(1),通过已注入的电解液来对外置材料的内部进行减压;步骤(2),在规定时间内维持减压后的压力;以及步骤(3),使外置材料内部压力恢复到700~780托(Torr)。
根据本发明的一实施例,在上述减加压流程中,可反复执行2~4次由步骤(1)至步骤(3)构成的循环。
并且,以使减压压力形成梯度的方式执行4~8次上述减加压流程。
并且,后续执行的减加压流程中的减压压力可小于之前执行的减加压流程中的减压压力。
并且,后续执行的减加压流程中的减压压力可达到之前执行的减加压流程中的减压压力的40~80%。
并且,在上述步骤(1)中,外置材料中除用于注入电解液的开口部之外的区域可被密封。
并且,上述步骤(2)可执行0.3~2分钟。
并且,在执行上述步骤(3)后,当执行后续循环中的步骤(1)时,可维持恢复后的压力0.3~2分钟。
并且,最后执行的减加压流程中的减压压力可以为初始压力的3.5~9.5%。
并且,在上述密封工序之后,还可包括如下工序,即,在外置材料表面的一部分或全部形成弯曲时应对长度方向的收缩及扩张的图案。
并且,在通过上述制备方法制备的柔性电池中,相对于与阳极相接触的阴极的上部区域的总面积,因电解液的浸渍不良而引起的点的面积可以为1%以下。
发明的效果
本发明的柔性电池的制备方法可具有如下效果,即,由于可使电池所包括的电极组装体完全浸渍在电解液,因而不会在填充电解液的阴极表面产生点。
并且,即使反复弯曲,通过本发明的柔性电池的制备方法制备的柔性电池也可防止产生电池所需的物性下降的现象或使电池所需的物性的降幅最小化。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的柔性电池制备方法的工序流程图。
图2为示出本发明另一实施例的柔性电池制备方法的工序流程图。
图3为示出通过本发明一实施例制备的柔性电池所包括的阴极的电解液浸渍状态的图。
图4为示出通过本发明一实施例制备的柔性电池的详细结构的放大图。
具体实施方式
以下,进一步详细说明本发明。
如图1所示,作为电极组装体与电解液一同通过外置材料密封而成的柔性电池的制备方法,本发明一实施例的柔性电池的制备方法包括:注入工序S1,向收容电极组装体的外置材料的开口部注入电解液;浸渍工序S2,通过上述外置材料内部的压力变化来使上述电极组装体浸渍于上述电解液;以及密封步骤S3,密封上述开口部。
上述浸渍工序将如下步骤作为一个循环来执行减加压流程,包括:步骤(1)S2-1,通过已注入的电解液来对外置材料的内部进行减压;步骤(2)S2-2,在规定时间内维持减压后的压力;以及步骤(3)S2-3,使外置材料内部压力恢复到700~780托,以使减压压力形成梯度的方式执行多次上述减加压流程。
如上所述,随着以使减压压力形成梯度的方式执行多次将步骤(1)至步骤(3)作为一个循环的减加压流程,可使电池所包括的电极组装体完全浸渍在电解液,从而可实现如下效果,即,不会在填充电解液的阴极表面产生点。
上述步骤(1)S2-1作为对外置材料内部进行减压的步骤,第一次执行的减压可使减压压力达到常压的40~80%的水平,优选地,可达到常压的45~75%的水平,更优选地,可达到常压的55~70%的水平,更加优选地,可达到常压的60~70%的水平。若第一次执行的减加压流程中的减压压力小于常压的40%或大于常压的80%,则由于电极组装体并未完全浸渍在电解液,因此有可能导致在填充电解液的阴极表面产生点(spot)。
另一方面,在上述步骤(1)S2-1中,外置材料中除用于注入电解液的开口部之外的区域可被密封。在此情况下,虽然上述开口部可以为外置材料的一边角整体区域,也可以为外置材料的一边角一部分区域,但为了提高后述的以反复按循环及多次执行的减加压流程的工序性,开口部可形成在外置材料的一边角整体区域。
并且,上述步骤(2)S2-2作为在规定时间内维持减压后的压力的步骤,上述步骤(2)可执行0.3~2分钟,优选地,可执行0.5~1.5分钟。若无法满足上述条件,则由于电极组装体并未完全浸渍在电解液,因此有可能导致在填充电解液的阴极表面产生点(spot)。
而且,上述步骤(3)S2-3作为使外置材料内部压力恢复到700~780托的步骤,可使上述步骤(1)中的减压后的压力恢复到700~780托。在此情况下,虽然恢复速度可以与减压速度相同或不同,但并不限定于此。
另一方面。本发明的浸渍工序的减加压流程将上述步骤(1)~步骤(3)作为一个循环来执行2~4次,优选地,可反复执行3~4次。若上述循环的执行次数少于2次,则由于电极组装体并未完全浸渍在电解液,因此有可能导致在填充电解液的阴极表面产生点(spot),若上述循环的反复执行次数超过4次,则由于电解液排出过多,因此有可能导致电解液的组成产生变动,有可能导致电阻增加、容量下降。
而且,在本发明的柔性电池的制备方法中,在执行上述步骤(3)S2-3后,当执行后续循环的步骤(1)S2-1时,可在规定时间内维持恢复后的压力,优选地,可维持0.3~2分钟,更优选地,可维持恢复后的压力0.5~1.5分钟。
另一方面,能够以使减压压力形成梯度的方式执行4~8次的本发明的浸渍工序的减加压流程,优选地,可执行5~7次。若以使减压压力形成梯度的方式执行上述减加压流程的次数少于4次,则由于电极组装体并未完全浸渍在电解液,因此有可能导致在填充电解液的阴极表面产生点(spot),若以使减压压力形成梯度的方式执行上述减加压流程的次数超过8次,则由于电解液排出过多,因此有可能导致电解液的组成产生变动,有可能导致电阻增加、容量下降。
在此情况下,后续执行的减加压流程中的减压压力可小于之前执行的减加压流程中的减压压力,优选地,压力可达到之前执行的减加压流程中的减压压力的40~80%,更优选地,压力可达到之前执行的减加压流程中的减压压力的45~75%。
若后续执行的减加压流程中的减压压力大于之前执行的减加压流程中的减压压力或相对于之前执行的减加压流程中的减压压力未能满足上述范围,则由于电极组装体并未完全浸渍在电解液,因此有可能导致在填充电解液的阴极表面产生点(spot)。
另一方面,最后执行的减加压流程中的减压压力可小于初始压力,优选地,可以为初始压力的3.5~9.5%,更优选地,可以为初始压力的4~9%,更加优选地,可以为初始压力的5~8%。
若最后执行的减加压流程中的减压压力小于初始压力的3.5%,则会因压力急剧增加而有可能导致电解液排出过多,若大于初始压力的9.5%,则由于层叠器件内部难以吸收电解液,因此有可能产生未浸渍区域。
另一方面,如图2所示,根据本发明的另一实施例,在上述密封工序之后,本发明的柔性电池的制备方法还可包括如下的工序S4,即,在外置材料表面的一部分或全部形成弯曲时应对长度方向的收缩及扩张的图案。通过执行形成上述图案的工序,可显著提高电池的柔性特性。
并且,如图3所示,在通过上述制备方法制备的柔性电池中,相对于与阳极相接触的阴极的上部区域的总面积,因电解液的浸渍不良而引起的点的面积为1%以下,优选地,可以为0.5%以下,最优选地,可不产生点。相对于与阳极相接触的阴极的上部区域的总面积,若因电解液的浸渍不良而引起的点的面积大于1%,则由于容量及使用寿命下降、锂析出,因此有可能导致安全性下降。
另一方面,关于上述注入工序、密封工序及图案形成等的详细内容,可参照本发明人的韩国授权专利第10-1680592号,但省略其详细说明。
另一方面,如图4所示,通过本发明一实施例制备的柔性电池100可包括:电极组装体110,包括阳极112、阴极116及分离膜114,上述阳极112在阳极集电体112a的至少一面的一部分或全部涂敷有阳极活性物质112b,上述阴极116在箔型的阴极集电体116a的至少一面的一部分或全部涂敷有阴极活性物质116b,上述分离膜114配置在上述阳极112与上述阴极116之间;电解液;以及外置材料120,用于一同密封上述电极组装体110与电解液。
首先,说明上述电极组装体110。
如图4所示,上述电极组装体110与电解液一同密封于后述的外置材料120的内部,可包括阳极112、阴极116及分离膜114。
上述阳极112包括阳极集电体112a及阳极活性物质112b,上述阴极116包括阴极集电体116a及阴极活性物质116b,上述阳极集电体112a及阴极集电体116a可体现为具有规定面积的板状的片形态。
即,在上述阳极112及上述阴极116中,活性物质112b、116b可压合、蒸镀或涂敷于各个集电体112a、116a的一面或两面。在此情况下,上述活性物质112b、116b可设置于集电体112a、116a的至少一面的一部分或全部。
其中,只要是能够在本发明所属技术领域中通常作为柔性电池的阳极集电体来使用的物质,就在上述阳极集电体112a的使用上不受限制,优选地,可使用铝(Al)。
并且,只要是能够在本发明所属技术领域中通常作为柔性电池的阴极集电体来使用的物质,就在上述阴极集电体116a的使用上不受限制,优选地,可使用铜(Cu)。
并且,如图4所示,可分别在上述阳极集电体112a及阴极集电体116a形成用于电连接本体与外部设备的阴极端子118a及阳极端子118b。其中,上述阳极端子118b及阴极端子118a可从上述阳极集电体112a及阴极集电体116a延伸并突出在外置材料120的一侧,还能够以暴露在外置材料120的表面上的方式设置。
另一方面,上述阳极活性物质112b包括能够可逆地插入及脱出锂离子的阳极活性物质,作为这种阳极活性物质的代表性的一例,可使用钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、镍钴酸锂(LiNiCoO2)、锰酸锂(LiMnO2)、四氧化二锰锂(LiMn2O4)、五氧化二钒(V2O5)、十三氧化六钒(V6O13)、LiNi1-xyCoxMyO2(0≤≤x≤≤1,0≤≤y≤≤1,0≤≤x+y≤≤1,M为Al、Sr、Mg、La等金属))等的锂过渡金属氧化物、锂镍钴锰(NCM,Lithium Nickel Cobalt Manganese)类活性物质中的一种或混合它们的一种以上的混合物。
并且,上述阴极活性物质116b包括能够可逆地插入及脱出锂离子的阴极活性物质,这种阴极活性物质可选自由结晶质或非晶质的碳、碳纤维、碳复合物的碳类阴极活性物质、锡氧化物、它们的锂化物、锂、锂合金及混合它们中的一种以上的混合物组成的组。其中,碳可以为选自由碳纳米管、碳纳米线、碳纳米纤维、黑铅、活性炭、石墨烯、石墨组成的组中的一种以上。
但是,本发明中所使用的上述阳极活性物质及上述阴极活性物质并不限定于此,均可使用通常使用的阳极活性物质及阴极活性物质。
在此情况下,本发明的阳极活性物质112b及阴极活性物质116b可包含聚四氟乙烯(PTFE,Polytetrafluoroethylene)成分。当弯曲时,这可用于防止上述阳极活性物质112b及阴极活性物质116b分别从各自的集电体112a、116a剥离或产生裂纹。
另一方面,配置在上述阳极112与阴极116之间的分离膜114可在无纺布层114a的一面或两面包括纳米纤维网层114b。
其中,上述纳米纤维网层114b可以为包含选自聚丙烯腈纳米纤维(polyacrylonitrile)及聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)中的一种以上的纳米纤维。
并且,当作为电解液使用凝胶聚合物电解液时,上述分离膜114可使用复合多孔性分离膜,以使上述凝胶聚合物电解液的浸渍性达到最佳。
即,上述复合多孔性分离膜将用作支撑体(matrix),可包括具有微细气孔的多孔性无纺布和通过由可纺丝的高分子物质形成来浸渍电解液的多孔性纳米纤维网。
上述外置材料由具有规定面积的板状的部件形成,通过在内部收容上述电极组装体110及电解液,来起到使上述电极组装体110免受外力影响的作用。
为此,如图4所示,上述外置材料120由成对的第一外置材料121及第二外置材料122构成,沿着边缘通过粘结剂密封,由此防止收容于内部的上述电解液及电极组装体110向外部暴露,并防止向外部泄漏。
上述外置材料可形成将金属层121b、122b设置于第一树脂层121a、122a与第二树脂层121c、122c之间的形态。即,上述外置材料可形成按顺序层叠第一树脂层121a、122a、金属层121b、122b及第二树脂层121c、122c的形态,上述第一树脂层121a、122a配置在内侧并与电解液体接触,上述第二树脂层121c、122c暴露在外部。
另一方面,与上述电极组装体110一同密封的电解液可以为通常使用的液体的电解液。
作为一例,作为上述电解液可使用包含非水性有机溶剂和锂盐溶质的有机电解液。其中,作为上述非水性有机溶剂,可使用碳酸盐、酯、醚或酮。作为上述碳酸酯,可使用碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等,作为上述酯,可使用丁内酯(BL)、癸内酯(decanolide)、戊内酯(valerolactone)、甲戊内酯(mevalonolactone)、己内酯(caprolactone)、n-乙酸甲酯、n-乙酸乙酯、n-乙酸丙酯等,作为上述醚,可使用丁醚等,作为上述酮,可使用聚甲基乙烯基酮,但本发明并不限定于非水性有机溶剂的种类。
并且,在本发明中所使用的电解液可包含锂盐,上述锂盐在电池内起到锂离子的供给源的作用,实现锂电池的基本工作,作为一例,可包含选自由LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiAlO4、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2x+1SO2)(其中,x及y为有理数)及LiSO3CF3组成的组中的一种以上或它们的混合物。
在此情况下,虽然在本发明柔性电池100中所使用的电解液通常为液体电解液,但优选地,可使用凝胶聚合物电解质,由此,在出现有可能在包括液体的电解液的柔性电池中产生弯曲时,可防止气体泄漏及产生漏液。
上述凝胶聚合物电解质可通过如下方式形成,即,通过对包含非水性有机溶剂、锂盐的溶质、凝胶聚合物形成用单体以及聚合引发剂的有机电解液进行凝胶化热处理来形成凝胶聚合物电解质。虽然这种凝胶聚合物电解质可单独对上述有机电解质进行热处理来形成,但可体现成如下形态,即,通过在将设置于柔性电池的内部的分离膜浸渍在上述有机电解液的状态下进行热处理来使单体实现原位(in-situ)聚合,使得凝胶状态的凝胶聚合物浸渍在分离膜114的气孔。柔性电池内的原位聚合反应可通过热聚合进行,聚合时间大约消耗20分钟至12个小时,热聚合可在40℃至90℃的温度条件下进行。
在此情况下,上述凝胶聚合物形成用单体通过聚合引发剂进行聚合反应,只要是形成凝胶聚合物的单体,就在聚合体的使用上不受限制。例如,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其聚合体的单体,具有聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯等的两种以上官能基的聚丙烯酸酯。
并且,上述聚合引发剂的例有过氧化苯甲酰(Benzoyl peroxide)、过氧化乙酰(Acetyl peroxide),过氧化二月桂酰(Dilauryl peroxide),过氧化二叔丁酰(Di-tertbutylperoxide),过氧化氢异丙苯(Cumyl hydroperoxide),过氧化氢(Hydrogenperoxide)等的有机过氧化合物类或氢过氧化合物类、如2,2-偶氮(2-氰基丁烷)(2,2-Azobis(2-cyanobutane))、2,2-偶氮(甲基丁腈)(2,2-Azobis(Methylbutyronitrile))等的偶氮化合物类等。上述聚合引发剂通过热分解形成基团,通过自由基聚合来与单体反应,从而形成凝胶聚合物电解质,即,凝胶聚合物
另一方面,本发明的柔性电池的制备方法具有如下效果,即,由于可使电池所包括的电极组装体完全浸渍在电解液,因而不会在填充电解液的阴极表面产生点。并且,即使反复弯曲,通过本发明的柔性电池的制备方法制备的柔性电池也可防止产生电池所需的物性下降的现象或使电池所需的物性的降幅最小化。
本发明的实施方式
以下将通过下述实施例进一步详细说明本发明,但下述实施例并不限定本发明的范围,应解释成有助于本发明的理解。
实施例1
首先,准备厚度为30μm的铝材质的金属层,在上述金属层的一面形成由流延聚丙烯(CPP,casting polypropylene)组成的厚度为40μm的第一树脂层,在上述金属层的另一面形成由厚度为10μm的尼龙膜组成的第二树脂层,在此情况下,通过将丙烯酸的含量在共聚合物内达到6重量百分比的5μm的酸改性聚丙烯层设置于上述第一树脂层与金属层之间来制备了总厚度为85μm的外置材料。
接着,为了制备电极组装体,首先,准备了阳极组装体及阴极组装体。阳极组装体通过如下的方法来制备,即,在厚度为20μm的铝材质的阳极集电体以使最终厚度达到120μm的方式在阳极集电体的两面浇铸锂镍钴锰(NCM,Lithium Nickel Cobalt Manganese)类阳极活性物质,从而完成制备。并且,阴极组装体通过如下的方法制备,即,以使最终厚度达到115μm的方式向铜材质的厚度为15μm并延伸20%的箔型的阴极集电体的两面浇铸石墨化碳阴极活性物质,从而完成制备。随后,准备厚度为20μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚萘二甲酸乙二醇酯(PET/PEN)材质的分离膜,通过交替层叠阳极组装体、分离膜及阴极组装体来制备包括3个阳极组装体、8个分离膜、4个阴极组装体的电极组装体。
随后,在以所准备的外置材料的第一树脂层成为内侧面的方式进行折叠后,以使已折叠的外置材料的第一树脂层与电极组装体相接触的方式使电极组装体配置在外置材料的内部,并以仅留可投入电解液的一部分之外的方式在150℃的温度条件下进行10秒钟的热压接。之后,向上述一部分注入二次电池用电解液,在上述二次电池用电解液中,作为锂盐,包含六氟磷酸锂(LiPF6),作为非水性有机溶剂,包含20体积百分比的碳酸亚乙酯、5体积百分比的碳酸亚丙酯、50体积百分比的丙酸丙酯及25体积百分比的丙酸乙酯,作为添加剂,相对于二次电池用电解液的总重量,包含0.5重量百分比的碳酸亚乙烯酯、2重量百分比的1,3-丙烷磺内酯、2.5重量百分比的碳酸氟亚乙酯及0.5重量百分比的己二腈,之后在步骤(1)中,使外置材料内部的压力从760托减压至450托,接着在步骤(2)中,维持减压后的压力1分钟,之后通过步骤(3)来使外置材料内部压力恢复到常压,通过反复执行3次由步骤(1)~步骤(3)构成的循环来进行减加压流程。随后,维持1分钟的常压,之后以与上述减加压流程相同的方法执行减加压流程,但是按照表1中的减压压力来执行第二次、第三次、第四次、第五次及第六次的减加压流程,从而将电极组装体浸渍在电解液。而且,为了密封开口部,通过在150℃的温度条件下热压接10秒钟来制备了电池。之后,通过形成水纹图案来制备了柔性电池。
实施例2~实施例15及比较例1
除以表1至表3所示的方式变更减加压流程中的循环次数、减加压流程执行次数、相对于之前减加压流程的压力以及相对于初始压力的最终减压压力等之外,以与上述实施例1相同的方法制备了柔性电池。
实验例
如表1至表3所示,对通过上述实施例及比较例制备的柔性电池评价了物性。
1.点产生评价
对于通过实施例及比较例制备的柔性电池,在充电达到100%之后进行分解,通过肉眼检测阴极总数量的充电面积来评价点产生。
在此情况下,将未产生点的情况表示为◎,相对于与阳极相接触的阴极的上部区域的总面积,将点的面积小于0.5%的情况表示为○,将点的面积大于0.5%且小于2%的情况表示为△,将点的面积大于2%的情况表示为×,从而进行了点产生评价。
2.耐久性评价
对于通过实施例及比较例制备的柔性电池,当以使柔性电池的短轴方向的末端相接触的方式反复折叠100次时,将未产生任何异常的情况表示为○,将产生电特性下降、接合部受损、电解液漏出等情况中的任何问题的情况表示为×,从而评价了柔性电池的耐久性。
3.电阻评价
对于通过实施例及比较例制备的柔性电池,分别利用AC-IR meter设备评价了电阻。
表1
表2
表3
如上述表1至表3所示,与缺少其中任一条件的实施例2、实施例3、实施例4、实施例7、实施例8、实施例9、实施例12及比较例1相比,可在全部满足本发明的减加压流程中的循环次数、减加压流程执行次数、相对于之前减加压流程的压力、相对于初始压力的最终减压压力及是否执行减加压流程等的实施例1、实施例5、实施例6、实施例10及实施例11中确认到同时呈现出如下的效果,即,未产生点、耐久性优秀、电阻低。
以上,虽然说明了本发明的一实施例,但本发明的思想并不限定于本说明书中所公开的实施例,理解本发明的思想的普通技术人员可在相同的思想范围内通过结构要素的附加、变更、删除、追加等来轻松导出其他实施例,但这也属于本发明的思想范围内。
Claims (11)
1.一种柔性电池的制备方法,
包括:
注入步骤,向收容电极组装体的外置材料的开口部注入电解液;
浸渍步骤,通过上述外置材料内部的压力变化来使上述电极组装体浸渍于上述电解液;以及
密封步骤,密封上述开口部,
上述柔性电池的制备方法的特征在于,
上述浸渍步骤将如下步骤作为一个循环来执行减加压流程,包括:
步骤(1),通过已注入的电解液来对外置材料的内部进行减压;
步骤(2),在规定时间内维持减压后的压力;以及
步骤(3),使外置材料内部压力恢复到700~780托。
2.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,在上述减加压流程中,反复执行2~4次由步骤(1)至步骤(3)构成的循环。
3.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,以使减压压力形成梯度的方式执行4~8次上述减加压流程。
4.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,后续执行的减加压流程中的减压压力小于之前执行的减加压流程中的减压压力。
5.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,后续执行的减加压流程中的减压压力为之前执行的减加压流程中的减压压力的40~80%。
6.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,在上述步骤(1)中,外置材料中除用于注入电解液的开口部之外的区域被密封。
7.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,上述步骤(2)执行0.3~2分钟。
8.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,在执行上述步骤(3)后,当执行后续循环中的步骤(1)时,维持恢复后的压力0.3~2分钟。
9.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,最后执行的减加压流程中的减压压力为初始压力的3.5~9.5%。
10.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,在上述密封工序之后,还包括如下工序,即,在外置材料表面的一部分或全部形成弯曲时应对长度方向的收缩及扩张的图案。
11.根据权利要求1所述的柔性电池的制备方法,其特征在于,在通过上述制备方法制备的柔性电池中,相对于与阳极相接触的阴极的上部区域的总面积,因电解液的浸渍不良而引起的点的面积为1%以下。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11339770A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-10 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電池の電解液供給方法および装置 |
JP2013030353A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Murata Mfg Co Ltd | 蓄電デバイスの製造方法および製造装置 |
CN102959760A (zh) * | 2011-04-11 | 2013-03-06 | 松下电器产业株式会社 | 柔性电池及其制造方法 |
CN103137940A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 日产自动车株式会社 | 薄膜封装电气器件的制造方法和制造装置 |
JP2013140782A (ja) * | 2011-12-05 | 2013-07-18 | Nissan Motor Co Ltd | フィルム外装電気デバイスの製造方法及び製造装置 |
CN104106156A (zh) * | 2012-02-07 | 2014-10-15 | 日产自动车株式会社 | 薄膜封装电气设备的制造方法及制造装置 |
CN106605313A (zh) * | 2014-09-04 | 2017-04-26 | 阿莫绿色技术有限公司 | 柔性电池及其制备方法和包含柔性电池的辅助电池 |
KR20170109398A (ko) * | 2016-03-21 | 2017-09-29 | 주식회사 엘지화학 | 전지셀 제조방법 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW494085B (en) * | 1999-10-29 | 2002-07-11 | Nec Mobile Energy Kk | Device and method for pouring liquid into case |
JP2002033114A (ja) * | 2000-05-10 | 2002-01-31 | Sony Corp | 電池の製造方法 |
CN102403484A (zh) * | 2011-11-30 | 2012-04-04 | 江苏双登集团有限公司 | 铅酸蓄电池真空注酸方法 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11339770A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-10 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電池の電解液供給方法および装置 |
CN102959760A (zh) * | 2011-04-11 | 2013-03-06 | 松下电器产业株式会社 | 柔性电池及其制造方法 |
JP2013030353A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Murata Mfg Co Ltd | 蓄電デバイスの製造方法および製造装置 |
CN103137940A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 日产自动车株式会社 | 薄膜封装电气器件的制造方法和制造装置 |
JP2013140782A (ja) * | 2011-12-05 | 2013-07-18 | Nissan Motor Co Ltd | フィルム外装電気デバイスの製造方法及び製造装置 |
CN104106156A (zh) * | 2012-02-07 | 2014-10-15 | 日产自动车株式会社 | 薄膜封装电气设备的制造方法及制造装置 |
CN106605313A (zh) * | 2014-09-04 | 2017-04-26 | 阿莫绿色技术有限公司 | 柔性电池及其制备方法和包含柔性电池的辅助电池 |
KR20170109398A (ko) * | 2016-03-21 | 2017-09-29 | 주식회사 엘지화학 | 전지셀 제조방법 |
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