CN117117440A - 一种转印柔性电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转印柔性电池及其制备方法，包括柔性材质的第一基底以及第二基底，所述第一基底与所述第二基底之间设有第一集电极，所述第一集电极部分设置在所述第一基底上，所述第一集电极包括第一集电极极耳，所述第一集电极极耳通过设置在所述第一基底上的第一窗口区域外露；所述第一集电极极耳与所述第二基底之间设置有第一胶层，所述第一胶层用于支撑所述第一集电极极耳。通过本发明实现对转印柔性电池进行结构优化，从而提高作业效率。

Description

一种转印柔性电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及柔性电池技术领域，特别涉及一种转印柔性电池及其制备方法。

背景技术

在随着物联网、可穿戴设备以及智能皮肤的发展，柔性电池吸引了越来越多的工业与学术上的兴趣。市面上常见的柔性电池一般包括柔性材质的第一基底以及第二基底，并在第一基底与第二基底之间设置有第一集电极，利用第一集电极与外部的用电器进行电性连接。在相关技术中，第一集电极极耳直接印刷在基底内侧，当将柔性电池连接位于基底外侧的用电器时，需要将柔性电池进行折叠或者采用过孔印刷（即在基底上设置过孔并在过孔中印刷填充导电材料，过孔的另一端连接第一集电极极耳）的方式使第一集电极极耳外露，以便柔性电池能够通过第一集电极极耳顺利与用电器电性连接；此外柔性电池极耳设计还存在着结构复杂，制备过程繁琐等缺陷，导致作业效率不高，难以满足企业的生产要求。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种转印柔性电池及其制备方法，旨在实现对转印柔性电池进行结构优化，从而提高作业效率。

为实现上述目的，本发明提出一种转印柔性电池，包括柔性材质的第一基底以及第二基底，所述第一基底与所述第二基底之间设有第一集电极，所述第一集电极部分设置在所述第一基底上，所述第一集电极包括第一集电极极耳，所述第一集电极极耳通过设置在所述第一基底上的第一窗口区域外露；所述第一集电极极耳与所述第二基底之间设置有第一胶层，所述第一胶层用于支撑所述第一集电极极耳。

可选地，所述第一基底以及所述第二基底之间还设置有第一电极、电解液隔膜层、第二电极以及第二集电极，其中所述第二集电极包括第二集电极极耳，所述第二集电极极耳通过设置在所述第一基底上的第二窗口区域外露，其中所述第二集电极设置在所述第一基底或者所述第二基底上。

可选地，所述第一集电极、所述第一电极、所述电解液隔膜层、所述第二电极以及所述第二集电极为依次层叠设置以形成三明治电池结构，还包括第二胶层，所述第二胶层用于电池封装；所述第一集电极极耳与所述第二集电极极耳用于与用电器电性连接，所述第一胶层设置所述第一集电极极耳与所述第二基底之间；或者，所述第一集电极以及所述第一电极，与所述第二集电极以及所述第二电极为相对设置，所述电解液隔膜层设置在所述第一电极与所述第二电极共同面向所述第二基底的一侧以形成共面电池结构；所述第二胶层用于电池封装；所述第一集电极极耳与所述第二集电极极耳用于与用电器电性连接，所述第一胶层设置所述第一集电极极耳以及所述第二集电极极耳与所述第二基底之间。

可选地，当采用三明治电池结构时，所述第二集电极极耳朝向用电器的表面设置有导电胶，或者在所述第二集电极极耳的周围设置第三胶层。

可选地，所述第一胶层还设置在所述第一集电极极耳或所述第二集电极极耳的周边，或者所述第一集电极极耳或所述第二集电极极耳上设有通胶孔。

可选地，所述第一基底上设有第三窗口区域，且所述第三窗口区域围绕在所述第二胶层的周边；所述第三窗口区域中设置有第四胶层；或者，所述第四胶层设置在所述第二基底上，所述第四胶层面积大于所述第一基底的面积；所述第四胶层用于将所述转印柔性电池与所述用电器相互粘合。

可选地，所述第一集电极极耳和/或所述第二集电极极耳朝向所述用电器的一侧设有镶嵌结构，所述第一集电极极耳和/或所述第二集电极极耳通过所述镶嵌结构与所述用电器镶嵌配合连接。

为实现上述目的，本发明提出一种转印柔性电池制备方法，用于制备如上述的转印柔性电池，其中还包括转印基底，所述第一基底设置在所述转印基底上，待完成电池的封装后，移除所述转印基底。

可选地，所述转印基底上设有第五胶层；或者所述转印基底设置为热塑聚合物从而便于移除。

可选地，所述第一胶层、所述第二胶层、所述第三胶层以及所述第四胶层为同步设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过第一基底上设置第一窗口区域，第一集电极极耳通过第一窗口区域外露，当需要与位于基底外侧的用电器电性连接时，可直接通过外露的第一集电极极耳与其进行电性连接，从而简化柔性电池与用电器之间的连接工艺，其中第一集电极极耳可通过第一胶层进行支撑；并且的，在制备转印柔性电池的过程中增加了转印基底，使得基底、集电极、胶层等能够直接在转印基底上进行设置，待完成电池的封装后再将转印基底进行移除，极大简化了柔性电池的制备工艺；从而实现对转印柔性电池进行结构优化，提高作业效率。

此外，通过在转印基底上灵活设置第一胶层/第三胶层和第五胶层的横向填充结构，不仅有利于第一集电极极耳/第二集电极极耳与用电器的连接，而且还有利于使整个转印柔性电池周围区域贴合于用电器，从而增加了连接的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明转印柔性电池一实施例的结构示意图；

图2为本发明转印柔性电池一实施例中三明治电池结构的结构示意图；

图3为本发明转印柔性电池一实施例中三明治电池结构的组装结构示意图（图中括号（1）和（2）为安装步骤）；

图4为本发明转印柔性电池一实施例中共面电池结构的结构示意图；

图5为本发明转印柔性电池一实施例中共面电池结构的组装结构示意图（图中括号（1）和（2）为安装步骤）；

图6为本发明转印柔性电池一实施例中第一胶层设置方式的结构示意图；

图7为本发明转印柔性电池一实施例中第三窗口区域的结构示意图；

图8为本发明转印柔性电池一实施例中镶嵌结构的结构示意图。

图中所标各部件的名称如下：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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的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。

需要说明的是，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

此外，需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本实施例公开了一种转印柔性电池，参考附图1（其中下图是上图虚线区域的截面图），包括柔性材质的第一基底1以及第二基底2，第一基底1与第二基底2之间设有第一集电极3，第一集电极3部分设置在第一基底1上，第一集电极3包括第一集电极极耳301，第一集电极极耳301通过设置在第一基底1上的第一窗口区域101外露；第一集电极极耳301与第二基底2之间设置有第一胶层4，第一胶层4用于支撑第一集电极极耳301。

本实施例通过第一基底1上设置第一窗口区域101，第一集电极极耳301通过第一窗口区域101外露，当需要与位于基底外侧的用电器（附图未示出）电性连接时，可直接通过外露的第一集电极极耳301与其进行电性连接，从而简化柔性电池与用电器之间的连接工艺，其中第一集电极极耳301可通过第一胶层4进行支撑；并且的，在制备柔性电池的过程中增加了转印基底12，使得基底、集电极、胶层等能够直接在转印基底12上进行设置，待完成电池的封装后再将转印基底12进行移除，极大简化了柔性电池的制备工艺；从而实现对转印柔性电池进行结构优化，提高作业效率。

在上述转印柔性电池的制备过程期间，先将第一基底1设置在转印基底12上，待完成电池的封装后再移除所述转印基底即可。

具体的，第一基底1以及第二基底2之间还设置有第一电极5、电解液隔膜层6、第二电极7以及第二集电极8，其中第二集电极8包括第二集电极极耳801，第二集电极极耳801通过设置在第一基底1上的第二窗口区域102外露，其中第二集电极8设置在第一基底1或者第二基底2上。如此设置，将第一集电极极耳301作为正极极耳，第二集电极极耳801作为负极极耳，通过第一集电极极耳301与第二集电极极耳801与用电器连接实现转印柔性电池与用电器的有效电连接。其中为了进一步简化转印柔性电池与用电器之间的连接工艺，还与第一集电极极耳301的设置方式相同，在第一基底1上设置第二窗口区域102，将第二集电极极耳801通过该第二窗口区域102外露。

进一步的，参考附图2，第一集电极3、第一电极5、电解液隔膜层6、第二电极7以及第二集电极8为依次层叠设置以形成三明治电池结构，还包括第二胶层9，第二胶层9用于电池封装；第一集电极极耳301与第二集电极极耳801用于与用电器（附图未示出）电性连接，第一胶层4设置第一集电极极耳301与第二基底2之间；可以理解的，当采用三明治结构电池结构时，由于第二集电极极耳801是直接印刷在第二基底2上，即第二集电极极耳801可通过第二基底2作为支撑；而第一集电极极耳301由于设置在第一窗口区域101会导致第一集电极极耳301缺少承托，并且第一集电极极耳301与第二基底2之间存在有间隙（第一电极5、电解液隔膜层6以及第二电极7的厚度总和），为了避免第一集电极极耳301的使用过程中变形坍塌，需要在第一集电极极耳301与第二基底2之间设置第一胶层4以作为支撑，所以此时第一胶层4只需设置在第一集电极极耳301与第二基底2之间即可。还要额外说明的是，由于采用三明治结构电池时，理论上不必在第二集电极极耳801上设置第一胶层4，那么为了保证第二集电极极耳801也能够有效与用电器相互粘合固定，可以在第二集电极极耳801朝向用电器的表面设置有导电胶（附图未示出），利用导电胶一方面作为第二集电极极耳801与用电器之间的导电媒介，另一方面作为第二集电极极耳801与用电器的粘合固定媒介；或者在第二集电极极耳801的周围设置第三胶层（附图未示出），以使得第三胶层能够穿过第二集电极极耳801与第二窗口区域102之间的间隙，将第二集电极极耳801与用电器的粘合固定。

具体的，上述三明治电池结构的制备步骤，参考附图3，包括步骤（1）：在转印基底12上设置含有第一窗口区域101以及第二窗口区域102的第一基底1，然后依次印刷第一集电极3、第一电极5、胶层（包含第一胶层4、第二胶层9等）以及设置电解液隔膜层6（或者电解液隔膜层6也可以设置在第二基底2上），然后在第二基底2上设置第二集电极8和第二电极7，随后将上述电池结构进行组装；步骤（2）：组装完毕后移除转印基底12并连接用电器。

或者，参考附图4，第一集电极3以及第一电极5，与第二集电极8以及第二电极7为相对设置，电解液隔膜层6设置在第一电极5与第二电极7共同面向第二基底2的一侧以形成共面电池结构；第二胶层9用于电池封装；第一集电极极耳301与第二集电极极耳801用于与用电器（附图未示出）电性连接，第一胶层4设置第一集电极极耳301以及第二集电极极耳801与第二基底2之间。可以理解的，当采用共面电池结构时，由于第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与第二基底2之间存在有间隙（第一电极5、电解液隔膜层6以及第二电极7的厚度总和），为了避免第一集电极极耳301/第二集电极极耳801的使用过程中变形坍塌，需要在第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与第二基底2之间设置第一胶层4以作为支撑。所以此时第一胶层4需要同时设置在第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与第二基底2之间，所以此时第一胶层4作为第一集电极极耳301/第二集电极极耳801的支撑。

具体的，上述共面电池结构的制备步骤，参考附图5，包括步骤（1）：在转印基底12上设置含有第一窗口区域101以及第二窗口区域102的第一基底1，然后依次印刷第一集电极3以及第二集电极8、第一电极5以及第二电极7、胶层（包含第一胶层4、第二胶层9等）、设置电解液隔膜层6，随后将空白的第二基底贴合于其上面以完成电池结构的组装；步骤（2）：组装完毕后移除转印基底12并连接用电器。

作为上述实施例的优选方案，第一胶层4还设置在第一集电极极耳301或第二集电极极耳801的周边，或者第一集电极极耳301或第二集电极极耳801上设有通胶孔13。如此设置，通过第一胶层4作为将第一集电极极耳301/第二集电极极耳801粘合固定在用电器上，保证转印柔性电池与用电器之间的有效电连接。根据上述设置结构，本申请可优选出以下四种具体设置方式，在实际加工过程中，作业人员可根据具体情况灵活选择，有效提高本申请的设置灵活性：

设置方式一：参考附图6（a），第一集电极极耳301/第二集电极极耳801部分覆盖第一窗口区域101/第二窗口区域102，且第一集电极极耳301/第二集电极极耳801上设有通胶孔13；第一胶层4与第一集电极极耳301/第二集电极极耳801完全重合。如此设置，当第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器电性连接时，部分第一胶层4可穿过通胶孔13与用电器连接，利用第一胶层4自身的粘合特性，以实现第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器之间的粘合固定。

设置方式二：参考附图6（b），第一集电极极耳301/第二集电极极耳801部分覆盖第一窗口区域101/第二窗口区域102，第一胶层4完全覆盖第一窗口区域101/第二窗口区域102，即相当于将第一胶层4设置在第一集电极极耳301/第二集电极极耳801的周边。如此设置，当第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器电性连接时，部分第一胶层4可穿过第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与第一窗口区域101/第二窗口区域102之间的间隙区域与用电器连接；利用第一胶层4自身的粘合特性，以实现第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器之间的粘合固定。

设置方式三：参考附图6（c），第一集电极极耳301/第二集电极极耳801部分覆盖第一窗口区域101/第二窗口区域102，且第一集电极极耳301/第二集电极极耳801上设有通胶孔13；第一胶层4完全覆盖第一窗口区域101/第二窗口区域102，即相当于将第一胶层4设置在第一集电极极耳301/第二集电极极耳801的周边。如此设置，当第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器电性连接时，一部分第一胶层4可穿过通胶孔13与用电器连接，另一部分第一胶层4可穿过第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与第一窗口区域101/第二窗口区域102之间的间隙区域与用电器连接；利用第一胶层4自身的粘合特性，以实现第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器之间的粘合固定。

设置方式四：参考附图6（d），第一集电极极耳301/第二集电极极耳801完全覆盖第一窗口区域101/第二窗口区域102，且第一集电极极耳301/第二集电极极耳801上设有通胶孔13。如此设置，当第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器电性连接时，部分第一胶层4可穿过通胶孔13与用电器连接，利用第一胶层4自身的粘合特性，以实现第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器之间的粘合固定。

进一步的，位于第一集电极极耳301/第二集电极极耳801上的通胶孔13为点阵分布设置。如此设置，通过第一胶层4穿过通胶孔13与用电器连接的接触面积，从而提高第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器之间的粘合牢固程度。

作为上述实施例的优选方案，参考附图7，第一基底1上设有第三窗口区域103，且第三窗口区域103围绕在第二胶层9的周边；第三窗口区域103中设置有第四胶层（附图未示出）；如此设置，在第二胶层9的基础上，通过额外设置在第三窗口区域103中的第四胶层作为转印柔性电池与用电器之间的粘合固定媒介，以进一步提高转印柔性电池与用电器之间的连接牢固程度。

或者，第四胶层设置在第二基底2上，第四胶层面积大于第一基底1的面积；第四胶层用于将转印柔性电池与用电器相互粘合。如此设置，作为上述结构的变形形式，由于此时第四胶层是只设置在第二基底2上，且第四胶层面积大于第一基底1的面积且围绕在第一基底1的周边，因此第四胶层与用电器之间的接触面积最大化，不再受第三窗口区域103的窗口面积的限制，从而进一步提高转印柔性电池与用电器之间的连接牢固程度。

作为上述实施例的优选方案，参考附图8，第一集电极极耳301和/或第二集电极极耳801朝向用电器的一侧设有镶嵌结构11，第一集电极极耳301和/或第二集电极极耳801通过镶嵌结构11与用电器镶嵌配合连接。如此设置，通过镶嵌结构11使得第一集电极极耳301和/或第二集电极极耳801朝向用电器的一侧表面出现凹凸图案，相应的，用电器上也预设设置有与其对应的凹凸图案，利用其镶嵌结构11与用电器镶嵌配合连接，有利于提高第一集电极极耳301和/或第二集电极极耳801与用电器之间的连接强度，避免在使用过程中二者之间相互错位。

作为上述实施例的优选方案，转印基底12设置为热塑聚合物从而便于移除。如此设置，利用热转印的方式，通过由热塑聚合物所形成的转印基底12，将转印基底12加热软化后与第一基底1相互分离；这种情况下第一集电极极耳301/第二集电极极耳801由于难以加热软化，因此可在第一集电极极耳301/第二集电极极耳801处设置热熔层（常见如蜡），用于转印基底12与第一集电极极耳301/第二集电极极耳801之间的分离。当然也可将热熔层设置在转印基底12与第一基底1之间。另外可以将第一集电极极耳301/第二集电极极耳801的热熔层设置成比第一基底1的热熔层的熔点低，使其受到加热融化时更加明显，更加容易暴露出来，进而增加导通性。

或者，第一基底1朝向转印基底12的一侧设置有第五胶层，转印基底12朝向第一基底1的一侧设置有硅油层，硅油层与第五胶层互不相溶。如此设置，可以利用疏水性的方式，比如在转印基底12的表面覆盖有硅油层，并且在第一基底1与转印基底12之间设置有第五胶层，利用硅油层将与其互不相溶的第五胶层和第一集电极极耳301/第二集电极极耳801相互剥离；同时该第五胶层可以在后续进一步粘贴在用电器表面，以提高转印柔性电池与用电器之间的连接牢固度。此外，通过在转印基底12上灵活设置第一胶层4/第三胶层和第五胶层的横向填充结构，不仅有利于第一集电极极耳301/第二集电极极耳801与用电器的连接，而且还有利于使整个转印柔性电池周围区域贴合于用电器，从而增加了连接的可靠性。

作为上述实施例的优选方案，第一胶层4、第二胶层9、第三胶层以及第四胶层为同步设置。如此设置，由于第一胶层4、第二胶层9、第三胶层以及第四胶层的材料相同，因此在实际加工过程中，可将第一胶层4、第二胶层9、第三胶层以及第四胶层可作为同一胶层进行统一印刷成型，无需增加额外工序，有利于提高生产效率。

其中在三明治电池结构以及共面电池结构的制备过程中，上述第一胶层4、第二胶层9、第三胶层以及第四胶层可以设置在第一基底1上，也可以设置在第二基底2上，或者同时设置在第一基底1以及第二基底2上。例如第一胶层4可以分为上胶层和下胶层分布设置在第一基底1以及第二基底2上。

需要说明的是，本发明公开的转印柔性电池及其制备方法的其它内容为现有技术，在此不再赘述。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种转印柔性电池，其特征在于，包括柔性材质的第一基底以及第二基底，所述第一基底与所述第二基底之间设有第一集电极，所述第一集电极部分设置在所述第一基底上，所述第一集电极包括第一集电极极耳，所述第一集电极极耳通过设置在所述第一基底上的第一窗口区域外露；所述第一集电极极耳与所述第二基底之间设置有第一胶层，所述第一胶层用于支撑所述第一集电极极耳。

2.根据权利要求1所述的转印柔性电池，其特征在于：所述第一基底以及所述第二基底之间还设置有第一电极、电解液隔膜层、第二电极以及第二集电极，其中所述第二集电极包括第二集电极极耳，所述第二集电极极耳通过设置在所述第一基底上的第二窗口区域外露，其中所述第二集电极设置在所述第一基底或者所述第二基底上。

3.根据权利要求2所述的转印柔性电池，其特征在于：

所述第一集电极、所述第一电极、所述电解液隔膜层、所述第二电极以及所述第二集电极为依次层叠设置以形成三明治电池结构，还包括第二胶层，所述第二胶层用于电池封装；所述第一集电极极耳与所述第二集电极极耳用于与用电器电性连接，所述第一胶层设置所述第一集电极极耳与所述第二基底之间；

或者，

所述第一集电极以及所述第一电极，与所述第二集电极以及所述第二电极为相对设置，所述电解液隔膜层设置在所述第一电极与所述第二电极共同面向所述第二基底的一侧以形成共面电池结构；所述第二胶层用于电池封装；所述第一集电极极耳与所述第二集电极极耳用于与用电器电性连接，所述第一胶层设置所述第一集电极极耳以及所述第二集电极极耳与所述第二基底之间。

4.根据权利要求3所述的转印柔性电池，其特征在于：当采用三明治电池结构时，所述第二集电极极耳朝向所述用电器的表面设置有导电胶，或者在所述第二集电极极耳的周围设置第三胶层。

5.根据权利要求3所述的转印柔性电池，其特征在于：

所述第一胶层还设置在所述第一集电极极耳或所述第二集电极极耳的周边，或者所述第一集电极极耳或所述第二集电极极耳上设有通胶孔。

6.根据权利要求3所述的转印柔性电池，其特征在于：所述第一基底上设有第三窗口区域，且所述第三窗口区域围绕在所述第二胶层的周边；所述第三窗口区域中设置有第四胶层；或者，所述第四胶层设置在所述第二基底上，所述第四胶层面积大于所述第一基底的面积；所述第四胶层用于将所述转印柔性电池与所述用电器相互粘合。

7.根据权利要求3所述的转印柔性电池，其特征在于：所述第一集电极极耳和/或所述第二集电极极耳朝向所述用电器的一侧设有镶嵌结构，所述第一集电极极耳和/或所述第二集电极极耳通过所述镶嵌结构与所述用电器镶嵌配合连接。

8.一种转印柔性电池制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-7任一项所述的转印柔性电池，其中还包括转印基底，所述第一基底设置在所述转印基底上，待完成电池的封装后移除所述转印基底。

9.根据权利要求8所述的转印柔性电池制备方法，其特征在于：所述转印基底上设有第五胶层；或者所述转印基底设置为热塑聚合物从而便于移除。

10.根据权利要求8所述的转印柔性电池制备方法，其特征在于：所述第一胶层、所述第二胶层、所述第三胶层以及所述第四胶层为同步设置。