CN116169404A - 一种柔性电池和该柔性电池与用电器的连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性电池和该柔性电池与用电器的连接结构，所述柔性电池包括相对设置的第一封装层和第二封装层；第一封装层的内表面上并列设置有导电连接层和第一集流体，导电连接层和第一集流体彼此间隔设置；第二封装层的内表面上设置有第二集流体，导电连接层和第一集流体二者共同与第二集流体对应设置，第一集流体与第二集流体之间依次堆叠有第一电极材料层、隔膜电解质层和第二电极材料层，导电连接层与第二集流体之间相贴合；导电连接层的一端端部作为一极耳；第一集流体的一端连接设置有另一极耳，所述另一极耳设于所述第一封装层的内表面上。本发明的柔性电池不存在正负电极材料层之间间隙大、对位面积小的缺陷，还利于电池与用电器进行连接。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种柔性电池和该柔性电池与用电器的连接结构。
背景技术
目前柔性印刷电池主要有以下两种结构：
第一种结构是：由第一封装层/第一集流体/第一电极材料/隔膜电解质层/第二电极材料/第二集流体/第二封装层依次堆叠形成的电池结构（见专利CN110752383A、CN103824997A），所述第一集流体的侧方连接设置有第一极耳，所述第一极耳和第一集流体通过印刷的方式设置在所述第一封装层的内表面上，所述第二集流体的侧方连接设置有第二极耳，所述第二集流体和所述第二极耳均通过印刷的方式设置在所述第二封装层的内表面上，所述第一极耳、所述第二极耳中的任一所述极耳作为正极极耳、另一所述极耳作为负极极耳。该电池结构的主要缺点为：正、负极极耳分别位于相对设置的第一、二封装层的内表面上（即正、负极极耳呈异面对向设置），而柔性电池绝大多数应用场景为薄膜片材用电器，如：有源射频识别标签（RFID）、柔性显示屏、柔性电路等，由于这些薄膜片材用电器通常采用柔性印刷电路板，所述电路板的正、负极通常均位于同一柔性基材的一侧面上（即同面同向设置），因此，现有柔性电池的正、负极极耳的异面对向设置对电池与用电器的连接会造成困扰，需要额外的连接结构进行连接，此外还有连接不稳定、生产效率低、加工成本高等问题存在。
第二种结构是：由第一封装层/第一集流体/（第一电极材料+隔膜电解质层+第二电极材料）/第二集流体/第二封装层依次堆叠形成电池结构，第一集流体与第一电极材料堆叠组成第一电极层，第二电极材料与第二集流体堆叠组成第二电极层，第一电极层与第二电极层处于同一平面且分别置于第一封装层的内表面上（见专利CN110165238A、CN210224174U），该电池结构的第一集流体和第二集流体都印刷于第一封装层上，因此，第一集流体和第二集流体对应的第一极耳和第二极耳（即正、负极耳）具有同面同向的特点，但该电池结构的缺点同样凸出，具体为：（1）相较于上述第一种电池结构来说，第二种电池结构的第一电极层和第二电极层处于同一平面，存在第一电极层与第二电极层之间（即正、负电极层之间）存在间隙大、对位面积小的结构缺陷的问题；（2）为使得电池尽可能减小上述结构缺点带来的影响，向电池内部添加的电解质就要尽可能多，而更多的电解质也会带来电池组装漏液率高、电池不耐挤压易漏液等问题，这也是该结构虽然解决电池与用电器之间的连接问题，但依然难以推广的原因。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种柔性电池，其正负极耳之间同面同向设置，能够解决现有技术中所存在的柔性电池与用电器之间的连接不良、生产效率低、成本高的问题，并且，正负电极层之间堆叠放置，不存在现有技术中柔性电池的正负电极层之间间隙大、对位面积小的结构缺陷以及由该结构缺陷所导致的离子传输距离远、反应效率低、负载能力弱、组装漏液率高、电池不耐挤压易漏液等问题。
一种柔性电池，包括相对设置的第一封装层和第二封装层；
所述第一封装层的内表面上并列设置有导电连接层和第一集流体，导电连接层和第一集流体彼此间隔设置，所述第一集流体的朝向所述第二封装层一侧表面上设有第一电极材料层；
所述第二封装层的内表面上设置有第二集流体，所述导电连接层和所述第一电极材料层二者共同与所述第二集流体对应设置，所述导电连接层与所述第二集流体之间相贴合，在所述第二集流体的朝向所述第一封装层一侧表面上设有第二电极材料层，所述第二电极材料层位于所述导电连接层的侧方并与所述第一电极材料层对应设置，且所述第一电极材料层与所述第二电极材料层之间设有隔膜电解质层；
所述导电连接层的一端端部作为一极耳；
所述第一集流体的一端连接设置有另一极耳，所述另一极耳设于所述第一封装层的内表面上。
本发明的所述第一电极材料层和第二电极材料层中的其中一所述电极材料层为正极材料层、另一所述电极材料层为负极材料层。
本发明的柔性电池通过在所述第一集流体的侧方增加设置单独的导电连接层，所述导电连接层的一端端部作为一极耳，并通过扩大所述第二集流体的面积，使所述导电连接层能够与所述第二集流体相贴合，第一电极材料层与第二电极材料层依然保持堆叠设置，不存在现有第一种结构的柔性电池所存在的正负电极层之间间隙大、对位面积小的结构缺陷以及由该结构缺陷带来的副作用，因此，维持了电池反应效率高、电解质需求小、负载高等特点；并且，由于本发明的与第二电极材料层电连接的所述一极耳和与所述第一电极材料层电连接的所述另一极耳都位于第一封装层的内表面上，两极耳同面同向设置，方便与用电器连接，连接可靠、提高生产效率和降低成本。
优选的，所述第一封装层与所述第二封装层之间设有密封胶层，所述密封胶层包括环形的外围部，所述外围部围绕所述导电连接层和所述第一集流体一圈设置。进一步的，所述密封胶层还包括位于所述外围部内的条形的中间分隔部，所述中间分隔部位于所述导电连接层与所述第一集流体之间将二者完全隔开。
优选的，所述另一极耳为所述第一集流体沿第一封装层的内表面向所述一端延伸出的一段所述第一集流体，此时，所述另一极耳与所述第一集流体一起印刷而成。
优选的，所述隔膜电解质层与所述密封胶层固定连接。
本发明的目的之二在于提供柔性电池与用电器的连接结构，所述用电器为薄膜用电器（如RFID天线、柔性线路、柔性屏），所述柔性电池为本发明目的一所述的柔性电池，所述薄膜用电器设于所述柔性电池的第一封装层上，所述薄膜用电器的正负电源接头位于所述第一封装层的同一表面上并与所述柔性电池的所述一极耳和所述另一极耳两极耳对应接触连接形成电流回路。所述柔性电池的第一封装层与所述薄膜用电器的薄膜基底为一体成型结构，即二者为连接成一体的同一片基材。
附图说明
图1是本发明的柔性电池的拆分结构示意图，其中，点划线为装配定位线；
图2是本发明的第一封装层与导电连接层、第一电极材料层、第一集流体的装配结构示意图；
图3是在图2增加密封胶层后的结构示意图；
图4是本发明的第二封装层与第二电极材料层的装配结构示意图；
图5是本发明的柔性电池与用电器的连接结构在所述薄膜用电器的正负电源接头位于所述第一封装层的内表面时的主视结构示意图。
实施方式
下面结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作详细的说明：
结合图1～图4，一种柔性电池，包括相对设置的第一封装层10和第二封装层20；
所述第一封装层10的内表面11上并列设置有导电连接层30和第一集流体40，导电连接层30和第一集流体40彼此间隔设置，所述第一集流体40的朝向所述第二封装层20一侧表面上设有第一电极材料层60；
所述第二封装层20的内表面上设置有第二集流体70，所述导电连接层30和所述第一电极材料层60二者共同与所述第二集流体70对应设置，所述导电连接层30与所述第二集流体70之间相贴合（例如：通过抽真空的方式实现贴合），在所述第二集流体70的朝向所述第一封装层10一侧表面上设有第二电极材料层80，所述第二电极材料层80位于所述导电连接层30的侧方并与所述第一电极材料层60对应设置，且所述第一电极材料层60与所述第二电极材料层80之间设有隔膜电解质层90；
所述导电连接层30的一端端部作为一极耳31；
所述第一集流体40的一端连接设置有另一极耳110，所述另一极耳110设于所述第一封装层10的内表面上。
本发明的所述第一电极材料层60和第二电极材料层80中的其中一所述电极材料层为正极材料层、另一所述电极材料层为负极材料层。
每一个极耳的电极极性由与其形成电连接的电极材料层的电极极性所决定，例如：当所述第一电极材料层60为正极材料层、第二电极材料层80为负极材料层时，与所述第一电级材料层60形成电连接的所述另一极耳110为正极极耳，与所述第二电级材料层80形成电连接的所述一极耳31为负极极耳；当所述第一电极材料层60为负极材料层、第二电极材料层80为正极材料层时，与所述第一电级材料层60形成电连接的所述另一极耳110为负极极耳，与所述第二电级材料层80形成电连接的所述一极耳31为正极极耳。
本发明的柔性电池通过在所述第一集流体40的侧方增加设置单独的导电连接层30，所述导电连接层30的一端端部作为一极耳31；并通过扩大所述第二集流体70的面积，使所述第二集流体70能够与所述导电连接层30贴合，电子能够按照“第二电极材料层80-第二集流体70-导电连接层30”传输路径依次传输，第一电极材料层60与第二电极材料层80能够依然保持堆叠设置，不存在现有第一种结构的柔性电池所存在的正、负电极材料层之间间隙大、对位面积小的结构缺陷以及由该结构缺陷带来的副作用，因此，维持了电池反应效率高、电解质需求小、负载高等特点；并且，由于本发明的一极耳31和另一极耳110两个极耳都位于第一封装层10的内表面上，两极耳（即正负极耳）同面同向设置，方便与用电器连接，例如：当用电器为薄膜用电器时，柔性电池的正负极耳（31、110）与薄膜用电器200的正负电源接口可印刷覆盖连接，实现连接可靠、生产效率提高和降低成本等目标。
优选的，如图1、图3所示，所述第一封装层10与所述第二封装层20之间设有密封胶层100，所述密封胶层100由环形的外围部101和位于所述外围部101内的条形的中间分隔部102组成，所述外围部101围绕所述导电连接层30和所述第一集流体40一圈设置；所述中间分隔部102位于所述导电连接层30与所述第一集流体40之间将二者完全隔开。柔性电池的封口结构多样，不限于采用密封胶进行封口。并且，当采用凝胶电解质时，电解质不具有流动性，不会蔓延到所述导电连接层30，因此可以不设置所述中间分隔部102；当采用抽真空封口时，电解质无法随意蔓延，此时也可以不设置所述中间分隔部102；在不需要设置所述中间分隔部102时，本发明的密封圈胶层100仅具有环形的外围部101（即所述密封圈胶层100呈环形）。
优选的，所述另一极耳110为由所述第一集流体40沿第一封装层10的内表面向所述一端延伸出的一段所述第一集流体（如图2所示），此时，所述另一极耳110与所述第一集流体40一起印刷而成。
优选的，所述隔膜电解质层90与所述密封胶层100固定连接，通过所述密封胶层100对所述隔膜电解质层90进行固定。隔膜电解质层90可以在所述密封胶层100的朝向第一封装层10一侧或者朝向第二封装层20一侧均可，这主要取决于所述密封胶层100是设置于第一封装层10的内表面还是第二封装层20的内表面以及胶的类型等。
如图5所示，上述柔性电池与用电器的连接结构，所述用电器为薄膜用电器200（如RFID天线、柔性线路、柔性屏），所述薄膜用电器200设于所述柔性电池的第一封装层10上，所述薄膜用电器200的正负电源接头（201、202）位于所述第一封装层10的同一表面上并与所述柔性电池的所述一极耳31和所述另一极耳110两极耳对应接触连接形成电流回路。此时，所述薄膜用电器200的正负电源接头（201、202）通常均位于所述第一封装层10的内表面上并与所述柔性电池的所述两极耳（31、110）通过印刷覆盖的方式实现接触连接（如图5所示）；当然，所述薄膜用电器200也可以位于所述第一封装层10的外表面上时，此时，所述薄膜用电器的正负电源接头（201、202）通过薄膜过桥与所述柔性电池的两极耳（31、110）实现接触导电连接（此为相对于所述薄膜用电器200位于所述第一封装层10的内表面上时对应连接方式的变劣连接方式，故未示出）。进一步的，如图5所示，所述柔性电池的第一封装层10与所述薄膜用电器的薄膜基底优选为一体成型结构（即二者为连接成一体的同一片基材）。当然，所述柔性电池与所述薄膜电器200也可以分别通过印刷等方式成型于不同的基材上，再通过胶水粘接或者焊接等连接方式实现两极耳（31、110）与正负电源接头（201、202）之间的连接。
所述第一封装层10或所述第二封装层20选用PET薄膜或PVC薄膜或PE薄膜或PI薄膜或非金属与非金属组成的复合薄膜或金属与非金属组成的复合薄膜等。
所述第一集流体40或第二集流体70选用印刷碳浆层或金属层等。其作用为收集电池反应产生的电子并进行传输。
所述导电连接层30及所述一极耳31为印刷碳浆层或金属层等导电材料层。其作用是连接电池与用电器。所述导电连接层30可以为单层结构或多层结构均可，只要是能够起到电极材料与极耳之间的导电连接作用的结构层均可。
所述另一极耳110为印刷碳浆层或金属层等导电材料层。其作用是连接电池与用电器。
所述第一电极材料层60和第二电极材料层80可以是：仅含有正极（或负极）主材的电极材料层，也可以是同时含有“正极（或负极）主材+助剂”的多种组分混合制成的电极材料层，例如：正极（或负极）主材+导电剂+粘结剂+电解质，等。
所述隔膜电解质层90的材质可以选用聚合物纤维纸或植物纤维纸或聚合物纤维与植物纤维组成的复合纸或浆层纸等，其多孔绝缘的特点使其可以吸收保持电解质、为离子传输提供通道、绝缘阴阳极防止短路等。
所述密封胶层100可以是胶粘剂层，也可以是所述第一封装层10和所述第二封装层20经加热熔融并借助压力而形成的热熔胶接层，所述胶粘剂层可以选用印刷胶或双面胶或压敏胶或热熔胶等。
本发明对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种柔性电池，包括相对设置的第一封装层和第二封装层；其特征在于：
所述第一封装层的内表面上并列设置有导电连接层和第一集流体，导电连接层和第一集流体彼此间隔设置，所述第一集流体的朝向所述第二封装层一侧表面上设有第一电极材料层；
所述第二封装层的内表面上设置有第二集流体，所述导电连接层和所述第一电极材料层二者共同与所述第二集流体对应设置，所述导电连接层与所述第二集流体之间相贴合，在所述第二集流体的朝向所述第一封装层一侧表面上设有第二电极材料层，所述第二电极材料层位于所述导电连接层的侧方并与所述第一电极材料层对应设置，且所述第一电极材料层与所述第二电极材料层之间设有隔膜电解质层；
所述导电连接层的一端端部作为一极耳；
所述第一集流体的一端连接设置有另一极耳，所述另一极耳设于所述第一封装层的内表面上。
2.根据权利要求1所述的一种柔性电池，其特征在于：所述第一封装层与所述第二封装层之间设有密封胶层，所述密封胶层包括环形的外围部，所述外围部围绕所述导电连接层和所述第一集流体一圈设置。
3.根据权利要求2所述的一种柔性电池，其特征在于：所述密封胶层还包括位于所述外围部内的条形的中间分隔部，所述中间分隔部位于所述导电连接层与所述第一集流体之间将二者完全隔开。
4.根据权利要求1所述的一种柔性电池，其特征在于：所述另一极耳为所述第一集流体沿第一封装层的内表面向所述一端延伸出的一段所述第一集流体。
5.根据权利要求1所述的一种柔性电池，其特征在于：所述隔膜电解质层与所述密封胶层固定连接。
6.一种柔性电池与用电器的连接结构，所述用电器为薄膜用电器，其特征在于：所述柔性电池为权利要求1～5中任一项所述的柔性电池，所述薄膜用电器设于所述柔性电池的第一封装层上，所述薄膜用电器的正负电源接头位于所述第一封装层的同一表面上并与所述柔性电池的所述一极耳和所述另一极耳两极耳对应接触连接形成电流回路。
7.根据权利要求6所述的柔性电池与用电器的连接结构，其特征在于：所述柔性电池的第一封装层与所述薄膜用电器的薄膜基底为一体成型结构。
Priority Applications (1)
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