CN112768776A - 柔性电池组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种柔性电池组件，包括依次层叠结合的正极极片、第一填充膜、隔离膜、第二填充膜及负极极片，该正极极片包括第一基材层及形成于该第一基材层上的多个间隔设置的第一集流体及形成于该第一集流体上的正极活性材料层，该负极极片包括第二基材层及形成于该第二基材层上的多个间隔设置的第二集流体及形成于该第二集流体上的负极活性材料层，且每一第一集流体对应一第二集流体，该第一填充膜对应每一第一集流体设有第一开口，该第一集流体嵌入该第一开口，该第二填充膜对应每一第二集流体设有第二开口，该第二集流体嵌入该第二开口，该柔性电池组件还包括密封于该第一开口及第二开口中的电解液。本发明还提供一种柔性电池组件的制造方法。

Description

柔性电池组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及电池板领域，尤其涉及一种柔性电池组件及其制造方法。
背景技术
目前，可充电锂离子电池，由于其具有电压高，重量轻，能量密度大，自放电低等优点在可携式仪器设备中获得了广泛的应用。然而现有的电池在制造方法相对较为繁琐。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种工艺简单的柔性电池组件的制造方法。
还有必要提供一种使用安全的柔性电池组件。
一种柔性电池组件的制造方法，其包括以下步骤：
提供一正极极片，包括第一基材层、正极活性材料层、形成于所述第一基材层表面的第一线路层，所述第一线路层包括多个间隔设置的第一集流体，所述正极活性材料层形成于所述第一集流体表面；
将一第一填充膜及所述正极极片层叠压合形成中间体，其中，所述第一填充膜对应每一所述第一集流体设有一第一开口，以使所述第一填充膜嵌入所述第一线路层的间隙以分隔多个所述第一集流体；
往所述第一开口填充电解液；
提供一负极极片，包括第二基材层、负极活性材料层及形成于所述第二基材层表面的第二线路层，所述第二线路层包括多个间隔设置的第二集流体，所述负极活性材料层形成于所述第二集流体表面；
将所述负极极片、一第二填充膜、一隔离膜及带有所述电解液的所述中间体依次层叠压合，密封所述电解液，制得柔性电池组件；其中，所述第二填充膜对应每一所述第二集流体设有一第二开口，以使所述第二填充膜嵌入所述第二线路层的间隙以分隔多个所述第二集流体；每一所述第二开口对应一所述第一开口，所述隔离膜结合于所述第一填充膜背离所述第一基材层的一侧分隔所述第二开口与所述第一开口。
一种柔性电池组件，包括依次层叠结合的正极极片、第一填充膜、隔离膜、第二填充膜及负极极片，所述正极极片包括第一基材层及形成于所述第一基材层表面的多个间隔设置的第一集流体及形成于所述第一集流体上的正极活性材料层，所述负极极片包括第二基材层及形成于所述第二基材层表面的多个间隔设置的第二集流体及形成于所述第二集流体上的负极活性材料层，且每一所述第一集流体对应一所述第二集流体，所述第一填充膜对应每一所述第一集流体设有一第一开口，所述第一集流体嵌入所述第一开口，所述第二填充膜对应每一所述第二集流体设有一第二开口，所述第二集流体嵌入所述第二开口，所述柔性电池组件还包括密封于所述第一开口及所述第二开口中的电解液。
本发明的柔性电池组件的制造方法，其工艺流程简单，容易操作；且改制造方法制造的柔性电池组件包括多个独立的子电池结构，避免了子电池结构之间的相互影响，增加了使用的安全性。另外，上述制造方法制得的柔性电池组件还能够根据需要进行剪裁，获得所需形状的电池组件的及包含所需子电池结构数量的电池组件。
附图说明
图1-图8是本发明一实施方式的柔性电池组件的制造方法示意图。
图9是本发明一实施方式的中间体的结构示意图。
图10是本发明一实施方式的柔性电池组件的结构示意图。
图11是本发明另一实施方式的柔性电池组件的结构示意图。
主要元件符号说明
柔性电池组件 100
第一基板 10
第二基板 20
第一基材层 11
第一金属箔 13
第二基材层 21
第二金属箔 23
第一线路层 130
第二线路层 230
第一集流体 131
第二集流体 231
第一导线 133
第二导线 233
正极活性材料层 31
正极极片 101
负极活性材料层 33
负极极片 201
支撑膜 41
阻隔膜 45
第一填充膜 51
中间体 100a
第一开口 510
第四开口 450
第三开口 410
收容槽 61
电解液 70
第二填充膜 55
隔离膜 80
子电池结构 90
第二开口 550
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图9，本发明一实施方式的柔性电池组件的制造方法，其包括以下步骤：
步骤S1，请参阅图1，提供第一基板10及第二基板20，所述第一基板10包括第一基材层11及形成于所述第一基材层11表面的第一金属箔13，所述第二基板20包括第二基材层21及形成于所述第二基材层21表面的第二金属箔23。
所述第一金属箔13为本领域中常用于作为正极集流体的材料(如铝箔)，所述第二金属箔23为本领域中常用于作为负极集流体的材料(如铜箔)，在此不再进行赘述。
所述第一基材层11及所述第二基材层21为绝缘材料，两者选材可相同也可不同。
步骤S2，请参阅图2，对所述第一金属箔13进行线路制作形成第一线路层130，对所述第二金属箔23进行线路制作形成第二线路层230。所述第一线路层130包括多个间隔设置的第一集流体131，所述第二线路层230包括多个间隔设置的第二集流体231。
在本实施方式中，请同时参阅图3，所述第一线路层130还可包括多个第一导线133，每一所述第一导线133连接一所述第一集流体131。所述第二线路层230还可包括多个第二导线233，每一所述第二导线233连接一所述第二集流体231。
步骤S3，请参阅图4，在所述第一集流体131的表面形成正极活性材料层31，使所述第一基板10对应形成正极极片101，在所述第二集流体231的表面形成负极活性材料层33，使所述第二基板20对应形成负极极片201。
在本实施方式中，通过涂布、印刷或喷涂等方式形成所述正极活性材料层31以及所述负极活性材料层33。
步骤S4，请参阅图5及图6，将一支撑膜41、一阻隔膜45、一第一填充膜51以及所述正极极片101依次层叠压合形成中间体100a，其中，所述第一填充膜51上设有多个第一开口510，每一所述第一开口510对应一所述第一集流体131，从而使得所述第一填充膜51嵌入所述第一线路层130的间隙中以分隔多个所述第一集流体131；所述阻隔膜45对应每一所述第一集流体131设有第四开口450；所述支撑膜41对应每一所述第一集流体131设有第三开口410；所述第一开口510、所述第四开口450及所述第三开口410连通形成收容槽61。
在本实施方式中，所述支撑膜41可为但不仅限于聚丙烯膜，所述阻隔膜45可为但不仅限于聚酰亚胺膜，所述第一填充膜51可为但不仅限于聚丙烯膜或者丁二烯-苯乙烯共聚物。
在本实施方式中，所述第一填充膜51的厚度大于或者等于所述第一集流体131的厚度。
在本实施方式中，每一所述第四开口450的尺寸小于对应的所述第一开口510的尺寸以及对应的所述第三开口410的尺寸。
在本实施方中，所述阻隔膜45的厚度可为7.5微米～35微米；所述第四开口450的尺寸可为20微米～60微米。
步骤S5，请参阅图7，在所述收容槽61内填充电解液70。
在本实施方式中，所述电解液70通过印刷的方式填充至所述收容槽61内。
在其他实施方式中，所述电解液70还可通过其他方式填充至所述收容槽61内，例如灌注。
在一些实施方式中，所述电解液70包括锂盐及非质子性溶剂。所述锂盐可选自但不限于LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6及LiCF3SO3中的至少一种。所述非质子性溶剂可选自但不限于碳酸乙烯酯、聚碳酸酯、碳酸二甲酯及碳酸二乙酯中的至少一种。所述电解液70还可包括胶态高分子、聚硅氧烷以及共聚合物，其中，所述胶态高分子可为但不仅限于卡拉胶、海藻酸、纤维素等，所述共聚合物可为但不仅限于聚醚基共聚物、聚碳酸酯基共聚物等。
步骤S6，请参阅图8，将所述负极极片201、一第二填充膜55、一隔离膜80以及带有所述电解液的所述中间体100a依次层叠压合，密封所述电解液70，从而制得所述柔性电池组件100，所述柔性电池组件100包括多个子电池结构90。其中，所述第二填充膜55上设有多个第二开口550，每一所述第二开口550对应一所述第二集流体231，从而使得所述第二填充膜51嵌入所述第二线路层230的间隙中以分隔多个所述第二集流体231；每一所述第二开口550还同时对应一所述收容槽61，且所述隔离膜80分隔所述第二开口550及所述收容槽61。在所述柔性电池组件100中，所述第二开口550与所述收容槽61共同构成密封腔(图未标)。
在本实施方式中，所述第二填充膜55可为但不仅限于聚丙烯膜。所述隔离膜80可为但不仅限于聚丙烯膜或者聚乙烯膜及上述材料复合而成的膜层。
在本实施方式中，所述第二填充膜55的厚度大于所述第一集流体131的厚度。
在一些实施方式中，所述柔性电池组件的制造方法还包括对步骤S8制得的所述柔性电池组件进行剪裁，获得所需形状的电池组件及包含所需子电池结构数量的电池组件。
在一些实施方式中，请参阅图9，所述步骤S4中所述支撑膜41及所述阻隔膜45可省略，仅将第一填充膜51以及所述正极极片101层叠压合形成中间体100a，所述第一开口510构成收容槽61，所述第一填充膜51的厚度大于所述第一集流体131的厚度。
在一些实施方式中，所述柔性电池组件100还可仅包括一个子电池结构。
请参阅图10，本发明还提供一实施方式的柔性电池组件100，其包括依次层叠设置的正极极片101、第一填充膜51、隔离膜80、第二填充膜55及负极极片201。所述正极极片101包括第一基材层11及形成于所述第一基材层11表面的多个间隔设置的第一集流体131及形成于所述第一集流体131上的正极活性材料层31，所述负极极片201包括第二基材层21及形成于所述第二基材层21表面的多个间隔设置的第二集流体231及形成于所述第二集流体231上的负极活性材料层33，且每一所述第一集流体131对应一所述第二集流体231。所述第一填充膜51对应每一所述第一集流体131设有一第一开口510，所述第一集流体131嵌入所述第一开口510。所述第二填充膜55对应每一所述第二集流体231设有一第二开口550，所述第二集流体231嵌入所述第二开口550。所述柔性电池组件100还包括密封于所述第一开口510及所述第二开口550中的电解液70。
在本实施方式中，所述第一填充膜51的厚度大于或等于所述第一集流体131的厚度。所述第二填充膜55的厚度大于所述第一集流体131的厚度。
在本实施方式中，所述第一基材层11及所述第二基材层21为绝缘材料，两者选材可相同也可不同。
所述第一填充膜51可为但不仅限于聚丙烯膜或者丁二烯-苯乙烯共聚物。所述第二填充膜55可为但不仅限于聚丙烯膜。所述隔离膜80可为但不仅限于聚丙烯膜或者聚乙烯膜。
在一些实施方式中，所述电解液70包括锂盐及非质子性溶剂。所述锂盐可选自但不限于LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6及LiCF3SO3中的至少一种。所述非质子性溶剂可选自但不限于碳酸乙烯酯、聚碳酸酯、碳酸二甲酯及碳酸二乙酯中的至少一种。所述电解液70还可包括胶态高分子、聚硅氧烷以及共聚合物，其中，所述胶态高分子可为但不仅限于卡拉胶、海藻酸、纤维素等，所述共聚合物可为但不仅限于聚醚基共聚合物、聚碳酸酯基共聚合物等。
在一些实施方式中，请参阅图3，所述正极极片101还可包括多个第一导线133，每一所述第一导线133连接一所述第一集流体131。所述负极极片201还可包括多个第二导线233，每一所述第二导线233连接一所述第二集流体232。所述第一导线1333及所述第二导线233用于连接其他电子元件，例如主板。
在一些实施方式中，请参阅图11，所述柔性电池组件100还可包括层叠设置的支撑膜41及阻隔膜45，所述支撑膜41背离所述阻隔膜41的一侧与所述隔离膜80结合，所述阻隔膜45背离所述支撑膜41的一侧与所述第二填充膜55结合，所述支撑膜41对应每一所述第一开口510设有第三开口410，所述阻隔膜45对应每一所述第二开口550设有第四开口450，所述第四开口450与所述第三开口410连通。
在一些实施方式中，所述支撑膜41可为但不仅限于聚丙烯膜，所述阻隔膜45可为但不仅限于聚酰亚胺膜。
在一些实施方式中，每一所述第四开口450的尺寸小于对应的所述第一开口510的尺寸以及对应的所述第三开口410的尺寸。所述阻隔膜45上的第四开口450能够降低锂积累对隔离膜80造成的压力。所述阻隔膜45的厚度可为7.5微米～35微米；所述第四开口450的尺寸可为20微米～60微米。
在一些实施方式中，所述正极极片101包括一个第一集流体131，所述负极极片201包括一个第二集流体231，从而使得所述柔性电池组件100仅包括一个子电池结构。
本发明的柔性电池组件的制造方法，其工艺流程简单，容易操作；且改制造方法制造的柔性电池组件包括多个独立的子电池结构，避免了子电池结构之间的相互影响，增加了使用的安全性。另外，上述制造方法制得的柔性电池组件还能够根据需要进行剪裁，获得所需形状的电池组件的及包含所需子电池结构数量的电池组件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种柔性电池组件的制造方法，其包括以下步骤：
提供一正极极片，包括第一基材层、正极活性材料层、形成于所述第一基材层表面的第一线路层，所述第一线路层包括多个间隔设置的第一集流体，所述正极活性材料层形成于所述第一集流体表面；
将一第一填充膜及所述正极极片层叠压合形成中间体，其中，所述第一填充膜对应每一所述第一集流体设有一第一开口，以使所述第一填充膜嵌入所述第一线路层的间隙以分隔多个所述第一集流体；
往所述第一开口填充电解液；
提供一负极极片，包括第二基材层、负极活性材料层及形成于所述第二基材层表面的第二线路层，所述第二线路层包括多个间隔设置的第二集流体，所述负极活性材料层形成于所述第二集流体表面；
将所述负极极片、一第二填充膜、一隔离膜及带有所述电解液的所述中间体依次层叠压合，密封所述电解液，制得柔性电池组件；其中，所述第二填充膜对应每一所述第二集流体设有一第二开口，以使所述第二填充膜嵌入所述第二线路层的间隙以分隔多个所述第二集流体；每一所述第二开口对应一所述第一开口，所述隔离膜结合于所述第一填充膜背离所述第一基材层的一侧分隔所述第二开口与所述第一开口。
2.如权利要求1所述的柔性电池组件的制造方法，其特征在于，所述第一线路层还包括多个第一导线，每一所述第一导线连接一所述第一集流体；所述第二线路层还包括多个第二导线，每一所述第二导线连接一所述第二集流体。
3.如权利要求2所述的柔性电池组件的制造方法，其特征在于，所述正极极片及所述负极极片的制造方法包括：
提供一第一基板及一第二基板，所述第一基板包括第一基材层及形成于所述第一基材层表面的第一金属箔，所述第二基板包括第二基材层及形成于所述第二基材层表面的第二金属箔；
对所述第一金属箔进行线路制作形成第一线路层，对所述第二金属箔进行线路制作形成第二线路层，所述第一线路层包括多个间隔设置的第一集流体及多个第一导线，每一所述第一导线连接一所述第一集流体，所述第二线路层包括多个间隔设置的第二集流体及多个第二导线，每一所述第二导线连接一所述第二集流体；
在所述第一集流体的表面形成正极活性材料层，使所述第一基板对应形成正极极片，在所述第二集流体的表面形成负极活性材料层，使所述第二基板对应形成负极极片。
4.如权利要求1所述的柔性电池组件的制造方法，其特征在于，所述第一填充膜的厚度大于或等于所述第一集流体的厚度，所述第二填充膜的厚度大于所述第一集流体的厚度。
5.如权利要求1至4任意一项所述的柔性电池组件的制造方法，其特征在于，步骤“将一第一填充膜及所述正极极片层叠压合形成中间体，其中，所述第一填充膜对应每一所述第一集流体设有一第一开口，以使所述第一填充膜嵌入所述第一线路层的间隙以分隔多个所述第一集流体”具体包括：
将一支撑膜、一阻隔膜、一第一填充膜以及所述正极极片依次层叠压合形成中间体，其中，所述第一填充膜对应每一所述第一集流体设有一第一开口，以使所述第一填充膜嵌入所述第一线路层的间隙以分隔多个所述第一集流体；所述阻隔膜对应每一所述第一集流体设有第四开口，所述支撑膜对应每一所述第一集流体设有第三开口，所述第一开口、所述第四开口及所述第三开口连通形成收容槽；
在步骤“将所述负极极片、一第二填充膜、一隔离膜及带有所述电解液的所述中间体依次层叠压合”中，每一所述第二开口对应一所述收容槽，所述隔离膜结合于所述支撑膜背离所述第一基材层的一侧分隔所述第二开口与所述收容槽。
6.如权利要求5所述的柔性电池组件的制造方法，其特征在于，每一所述第四开口的尺寸小于对应的所述第一开口的尺寸以及对应的所述第三开口的尺寸。
7.一种柔性电池组件，其特征在于，包括依次层叠结合的正极极片、第一填充膜、隔离膜、第二填充膜及负极极片，所述正极极片包括第一基材层及形成于所述第一基材层表面的多个间隔设置的第一集流体及形成于所述第一集流体上的正极活性材料层，所述负极极片包括第二基材层及形成于所述第二基材层表面的多个间隔设置的第二集流体及形成于所述第二集流体上的负极活性材料层，且每一所述第一集流体对应一所述第二集流体，所述第一填充膜对应每一所述第一集流体设有一第一开口，所述第一集流体嵌入所述第一开口，所述第二填充膜对应每一所述第二集流体设有一第二开口，所述第二集流体嵌入所述第二开口，所述柔性电池组件还包括密封于所述第一开口及所述第二开口中的电解液。
8.如权利要求7所述的柔性电池组件，其特征在于，所述第一填充膜的厚度大于或等于所述第一集流体的厚度，所述第二填充膜的厚度大于所述第一集流体的厚度。
9.如权利要求7所述的柔性电池组件，其特征在于，所述正极极片还包括多个第一导线，每一所述第一导线连接一所述第一集流体，所述负极极片还包括多个第二导线，每一所述第二导线连接一所述第二集流体。
10.如权利要求7所述的柔性电池组件，其特征在于，所述柔性电池组件还包括层叠设置的支撑膜及阻隔膜，所述支撑膜背离所述阻隔膜的一侧与所述隔离膜结合，所述阻隔膜背离所述支撑膜的一侧与所述第二填充膜结合，所述支撑膜对应每一所述第一开口设有第三开口，所述阻隔膜对应每一所述第二开口设有第四开口，所述第四开口与所述第三开口连通，每一所述第四开口的尺寸小于对应的所述第一开口的尺寸以及对应的所述第三开口的尺寸。
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