CN117276770A - 柔性电池以及电子产品 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种柔性电池以及电子产品。本公开提供的柔性电池具有更好的柔韧性，形变能力更佳，在形变过程中不易破损。该柔性电池包括：电极组件以及封装外壳。其中，所述封装外壳包覆所述电极组件，包括层叠设置的橡胶层、阻透层、和粘结层；所述阻透层位于所述橡胶层和所述粘结层之间。

Description

柔性电池以及电子产品

技术领域

本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种柔性电池以及电子产品。

背景技术

近年来，可弯曲形变的柔性电池成为电池的发展新趋势。柔性电池可广泛地应用于可穿戴电子产品，以及具有折叠屏或者曲面屏的电子产品中。使用时，柔性电池通过弯曲适应电子产品的不同使用形态。可以理解的是，柔性电池的柔韧性是保障柔性电池品质的关键性能。

发明内容

本公开提供一种柔性电池以及电子产品，该柔性电池具有更好的柔韧性和形变稳定性。

根据本公开实施例提供的柔性电池，应用于电子产品。该柔性电池包括电极组件以及封装外壳。电极组件包括层叠设置的电池阳极、隔膜、以及电池阴极。电极组件还包括封装电池阳极、隔膜、以及电池阴极的封装内壳，封装内壳采用柔性材质制备。封装外壳包覆电极组件，包括层叠设置的橡胶层、阻透层、和粘结层。阻透层位于橡胶层和粘结层之间。

在一个实施例中，封装内壳具有光滑表面，弯曲后呈光滑曲面。

或者，封装内壳包括增韧结构。

在一个实施例中，增韧结构呈波浪状。

在一个实施例中，增韧结构包括凹部和凸部，凹部和凸部分别设置在封装内壳表面上，并依次相连，以使增韧结构呈波浪状。

在一个实施例中，电池阳极、电池阴极、以及隔膜中的至少一者采用可弯曲变形的柔性材质制备。

在一个实施例中，电池阳极包括阳极集电体和阳极活性物质层。其中，阳极活性物质层设置在阳极集电体的至少一面上。

和/或，电池阴极包括阴极集电体和阴极活性物质。其中，阴极活性物质设置在阴极集电体的至少一面上。

在一个实施例中，粘结层位于阻透层朝向电极组件的一侧；橡胶层位于阻透层背离电极组件的一侧。

在一个实施例中，橡胶层与阻透层连接。

在一个实施例中，在橡胶层和阻透层之间设置有胶层，橡胶层通过胶层与阻透层连接。

在一个实施例中，粘结层的材料包括橡胶组分。

和/或，阻透层采用金属箔制备。

和/或，橡胶层的厚度为20μm～30μm。

在一个实施例中，橡胶层的材料和橡胶组分包括以下至少一种：丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶。

在一个实施例中，粘结层为复合材料层，粘结层的材料还包括树脂组分。

在一个实施例中，复合材料还包括用于改善橡胶组分和树脂组分的界面性能的偶联剂。

和/或，粘结层中的树脂组分包括以下至少一种：聚丙烯、聚乙烯。

在一个实施例中，阻透层的材质选自铝、铜、磷青铜、铝青铜、铜合金。

在一个实施例中，粘结层的材料包括树脂组分。

在一个实施例中，柔性电池还包括设置在封装外壳上并与电极组件连接的电极端子。

在一个实施例中，柔性电池还设有电解液，封装外壳将电极组件、电极端子以及电解液封装为一体。

在一个实施例中，封装外壳形成封装腔体，电极组件和电解液位于封装腔体的内部。电极端子一端与电极组件连接，另一端位于封装腔体的外部。

在一个实施例中，电极端子包括：

阳极端子，阳极端子的一端与电池阳极连接，阳极端子的另一端位于封装外壳外部。以及，

阴极端子，阴极端子的一端与电池阴极连接，阴极端子的另一端暴露在封装外壳外部。

本公开所提供的柔性电池至少具有以下有益效果：

本公开实施例提供的柔性电池，通过在封装外壳中设置橡胶层改善了整体柔性电池的柔韧性，提高了柔性电池与外部组件的形变匹配程度。并且在使用过程中封装外壳不易破损，提高了柔性电池的使用稳定度和安全度。

根据本公开实施例提供的电子产品，包括上述任一实施例中的柔性电池。

在一个实施例中，电子产品包括可穿戴设备、移动终端、车载设备以及医疗设备中的一种。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的柔性电池的结构示意图；

图2是根据另一示例性实施例示出的柔性电池的结构示意图；

图3是根据另一示例性实施例示出的柔性电池的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的柔性电池中封装外壳的断面的结构示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的柔性电池中封装外壳与电极组件的组合结构剖视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

柔性电池具有柔性的封装外壳，以保障柔性电池在使用过程中能够弯曲或弯折。相关技术中，采用铝塑膜形成封装外壳。但是发明人发现相关技术中封装外壳的柔韧性还具有进一步改进的空间，以优化柔性电池的柔韧性。

基于上述，本公开实施例提供了一种柔性电池。图1～图5是根据不同实施例提供的柔性电池的结构示意图。

如图1所示，柔性电池包括电极组件10，包覆电极组件10的封装外壳20，以及设置在封装外壳20上并与电极组件10连接的电极端子30(连接部分图上未示出)。

封装外壳20将电极组件10、电极端子30以及电解液封装为一体。其中，封装外壳20形成封装腔体25，电极组件10和电解液位于封装腔体25的内部。电极端子30一端与电极组件10连接，另一端位于封装腔体25的外部，用于与外部组件的电源接口配合。

在一个实施例中，如图2所示，电极组件10包括叠层设置的电池阳极11、隔膜12、以及电池阴极13。

电池阳极11包括阳极集电体和阳极活性物质层。其中，阳极活性物质层设置在阳极集电体的至少一面上。示例地，阳极活性物质层涂覆在阳极集电体的至少一面上。电池阴极13包括阴极集电体和阴极活性物质。其中，阴极活性物质设置在阴极集电体的至少一面上。示例地，阴极活性物质层涂覆在阴极集电体的至少一面上。隔膜12设置在电池阳极11和电池阴极13之间，将电池阳极11和电池阴极13隔离开。

其中，电池阳极11、电池阴极13、以及隔膜12采用可弯曲变形的柔性材质制备。示例地，电池阳极11和电池阴极13采用金属箔制备，例如铜箔、铝箔、钴箔、锌箔、镍箔、锰箔、钛箔、铁箔、银箔等。隔膜12采用树脂膜制备，例如聚丙烯膜、聚乙烯膜等。

电极端子30包括阳极端子31和阴极端子32。其中，阳极端子31的一端与电池阳极11连接，另一端暴露在封装外壳20的外部。阴极端子32的一端与电池阴极13连接，另一端暴露在封装外壳20的外部。阳极端子31和阴极端子32暴露在封装外壳20外部的部分用于与外部设备的电源接口相配合，使得柔性电池为外部设备供电。

在一个实施例中，如图3所示，电极组件10还包括封装电池阳极11、电池阴极13、隔膜12以及电解液的封装内壳14。通过封装内壳14进一步加强柔性电池的密封性，保障柔性电池稳定使用。封装内壳14采用柔性材质制备，使用时随电极组件10和封装外壳20同步弯折。

可选地，封装内壳14具有光滑表面，弯曲后呈光滑曲面。或者，可选地，封装内壳14包括增韧结构。例如，增韧结构包括设置在封装内壳14表面上相连的凹部和凸部。该增韧结构呈波浪状，用于改善封装内壳14的韧性。

在一个实施例中，如图4所示，封装外壳20包括层叠设置的橡胶层21、阻透层22、和粘结层23。

阻透层22用于阻止封装外壳20外部的杂质(例如水汽等)进入封装腔体25，保障电极组件10的使用安全。可选地，阻透层22采用金属箔制备，兼顾阻透层22的阻隔性和弯曲性能。其中，金属箔的材质选自铝、铜、磷青铜、铝青铜、铜合金，等。

橡胶层21设置在阻透层22的一侧。作为一种示例，橡胶层21与阻透层22直接贴合。例如，橡胶层21通过喷涂、涂覆、淋涂等工艺直接形成于阻透层22上。作为另一种示例，在橡胶层21和阻透层22之间设置有胶层24，橡胶层21通过胶层24与阻透层22连接。

可选地，橡胶层21的厚度为20微米(μm)～30微米(μm)，例如23μm、25μm、27μm等。

示例地，橡胶层21包括以下至少一种橡胶组分：丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶。当然，橡胶层21还可包括其他橡胶组分。其中，需要说明的是，当橡胶层21包括多种橡胶组分时，橡胶层21还包括改性剂。改性剂用于调控不同橡胶组分的结合稳定度，以优化橡胶层21力学性能。

橡胶层21的柔韧性佳，形变能力强。在本公开实施例中，通过在阻透层22上设置橡胶层21，优化了封装外壳20整体的柔韧性，使得封装外壳20更易弯折。据此，有助于柔性电池与外部组件保持同步弯曲，使得柔性电池尽可能与外部组件贴合。例如，柔性电池的形变程度与柔性显示屏的形变程度一致，或者柔性电池的形变程度与手环表带的形变程度一致。

并且，橡胶层21具有弹性，经多次弯折不易开裂。因此，本公开实施例提供的柔性电池在使用时，不易出现因弯曲致封装外壳20破损的情况，减少电池起火等情况的出现，保障柔性电池稳定、安全使用。

粘结层23设置在阻透层22与橡胶层21相对的一侧。粘结层23具有阻隔作用，避免腐蚀性物质损坏阻透层22。并且，粘结层23还具有粘结连接作用，通过粘结层23粘结使得封装外壳20形成封装腔体25。

关于粘结层23与阻透层22的连接方式，如图4所示，在粘结层23和阻透层22之间设置有胶层24，粘结层23通过胶层24与阻隔层22连接。

关于粘结层23的材质，作为一种示例，粘结层23的材料为树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、流延聚丙烯(cast polypropylene，CPP)等。

作为另一种示例，粘结层23的材料包括有橡胶组分。例如，粘结层23的材料为橡胶/树脂复合材料。橡胶/树脂复合材料以橡胶和树脂为主要成分，通过物理共混或者接枝共混工艺制备得到。可选地，橡胶/树脂复合材料还包括偶联剂等成分。偶联剂用于改善橡胶组分和树脂组分的界面性能，保障粘结层23具有良好的机械性能和加工性能。

可选地，粘结层23中的橡胶组分包括以下至少一种：丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶。粘结层23中的树脂成分包括以下至少一种：聚乙烯、聚丙烯(包括流延聚丙烯)。当然，还可选用其他树脂组分和橡胶组分，本公开实施例不做具体限定。

采用这样的方式，与单纯的树脂粘结层23相比，橡胶/树脂复合材质的粘结层23具有更好的柔韧性和形变能力。据此，进一步优化了封装外壳20的柔韧性，进而提高柔性电池的形变能力，保障柔性电池稳定、安全使用。

在一个实施例中，如图5所示，橡胶层21位于阻透层22背离电极组件10的一侧，即橡胶层21朝向封装腔体25的外部。以此方式，橡胶层21起到了外部保护作用，使得阻透层22免受机械损坏。并且，橡胶层21还具有可装饰性，提高柔性电池的外观性能。

粘结层23位于阻透层22朝向电极组件10的一侧，即橡胶层21位于封装腔体25的内部。以此方式，通过粘结层23隔离阻透层22以及封装腔体25内的电解液等腐蚀性液体。特别是在柔性电池不包括封装内壳14的情况下，通过粘结层23有效避免阻透层22受电解液腐蚀。

本公开实施例提供的柔性电池，通过在封装外壳20中设置橡胶层21改善了整体柔性电池的柔韧性，提高了柔性电池与外部组件的形变匹配程度。并且在使用过程中封装外壳20不易破损，提高了柔性电池的使用稳定度和安全度。

需要说明的是，在本公开实施例中，柔性电池可以应用在可穿戴设备(例如手环、手表、眼镜等)、具有柔性屏或曲面屏的移动终端(例如手机、平板电脑等)、车载设备，或者医疗设备中。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (20)

1.一种柔性电池，应用于电子产品，其特征在于，所述柔性电池包括：

电极组件，包括层叠设置的电池阳极、隔膜、以及电池阴极；所述电极组件还包括：封装所述电池阳极、所述隔膜、以及所述电池阴极的封装内壳，所述封装内壳采用柔性材质制备；以及

封装外壳，所述封装外壳包覆所述电极组件，包括层叠设置的橡胶层、阻透层、和粘结层；所述阻透层位于所述橡胶层和所述粘结层之间。

2.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述封装内壳具有光滑表面，弯曲后呈光滑曲面；

或者，所述封装内壳包括增韧结构。

3.根据权利要求2所述的柔性电池，其特征在于，所述增韧结构呈波浪状。

4.根据权利要求3所述的柔性电池，其特征在于，所述增韧结构包括凹部和凸部，所述凹部和凸部分别设置在所述封装内壳表面上，并依次相连，以使所述增韧结构呈波浪状。

5.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述电池阳极、所述电池阴极、以及所述隔膜中的至少一者采用可弯曲变形的柔性材质制备。

6.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述电池阳极包括阳极集电体和阳极活性物质层；其中，所述阳极活性物质层设置在所述阳极集电体的至少一面上；

和/或，所述电池阴极包括阴极集电体和阴极活性物质；其中，所述阴极活性物质设置在所述阴极集电体的至少一面上。

7.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述粘结层位于所述阻透层朝向所述电极组件的一侧；所述橡胶层位于所述阻透层背离所述电极组件的一侧。

8.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述橡胶层与所述阻透层连接。

9.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，在所述橡胶层和所述阻透层之间设置有胶层，所述橡胶层通过所述胶层与所述阻透层连接。

10.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述粘结层的材料包括橡胶组分；

和/或，所述阻透层采用金属箔制备；

和/或，所述橡胶层的厚度为20μm～30μm。

11.根据权利要求10所述的柔性电池，其特征在于，所述橡胶层的材料和所述橡胶组分包括以下至少一种：丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶。

12.根据权利要求10所述的柔性电池，其特征在于，所述粘结层为复合材料层，所述粘结层的材料还包括树脂组分。

13.根据权利要求12所述的柔性电池，其特征在于，所述复合材料还包括用于改善所述橡胶组分和所述树脂组分的界面性能的偶联剂；

和/或，所述粘结层中的树脂组分包括以下至少一种：聚丙烯、聚乙烯。

14.根据权利要求10所述的柔性电池，其特征在于，所述阻透层的材质选自铝、铜、磷青铜、铝青铜、铜合金中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述粘结层的材料包括树脂组分。

16.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述柔性电池还包括设置在所述封装外壳上并与所述电极组件连接的电极端子。

17.根据权利要求16所述的柔性电池，其特征在于，所述柔性电池还设有电解液，所述封装外壳将所述电极组件、所述电极端子以及所述电解液封装为一体。

18.根据权利要求17所述的柔性电池，其特征在于，所述封装外壳形成封装腔体，所述电极组件和所述电解液位于所述封装腔体的内部；所述电极端子一端与所述电极组件连接，另一端位于所述封装腔体的外部。

19.根据权利要求16所述的柔性电池，其特征在于，所述电极端子包括：

阳极端子，所述阳极端子的一端与所述电池阳极连接，所述阳极端子的另一端位于所述封装外壳外部；以及，

阴极端子，所述阴极端子的一端与所述电池阴极连接，所述阴极端子的另一端暴露在所述封装外壳外部。

20.一种电子产品，其特征在于，包括权利要求1至19任一项所述的柔性电池。