CN209626295U - 一种可裁剪的柔性薄膜锂电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，从一侧开始包含绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和绝缘阻隔层，隔膜层内部和边缘被密封条垂直贯穿，且密封条与正极层、负极层之间形成若干的密闭区域，密闭区域内填充有电解液。本实用新型技术方案的柔性薄膜锂电池由于在隔膜层内设置有贯穿隔膜层设置的用于将隔膜层分割为若干密闭区域的密封条，柔性薄膜锂电池裁剪后内部电解质不与外部环境直接接触，锂电池运行稳定，使用寿命长。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种可裁剪的柔性薄膜锂电池。
背景技术
柔性电子器件在通信、医疗健康和传感器等领域有着广泛应用。作为电子设备中的能量来源，高性能柔性电池对其发挥着不可或缺的作用，电子产品形态各异、尺寸不一，迫切需要外形尺寸多变的柔性锂电池。
现有的技术方案中，柔性锂电池主要由柔性电极、固态电解质、柔性集流体封装在铝塑膜中，固态电解质不存在漏液问题，但锂的扩散速度慢，造成性能较差，一般采用真空镀膜方法制备，成本极高。
现有的锂电池包含金属集流体、铝塑膜，一方面，金属在裁剪过程中容易产生毛刺，造成正负极短路，使电池失效，另一方面，电解质在空气中无法长时间稳定存在，导致电池无法使用，现有电池无法实现可裁剪。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，旨在解决现有柔性锂电池裁剪后电解质无法稳定存在，无法实现可裁剪的技术问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，从一侧开始包含绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和绝缘阻隔层，隔膜层内部和边缘被密封条垂直贯穿，且密封条与正极层、负极层之间形成若干的密闭区域，密闭区域内填充有电解质。
所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，所述密闭区域的形状为正方形、长方形、三角形或六边形。
所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，所述密封条的宽度为10微米~100微米。
所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，所述密封条的高度为正极层与负极层之间的距离。
所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，所述绝缘阻隔层的厚度为1微米~100微米。
所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，所述正极层和负极层的厚度均为10微米~1000微米。
所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，所述隔膜层的厚度为微米5~50微米。
所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其中，所述绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和密封条均为柔性。
有益效果：本实用新型提供了一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，从一侧开始包含绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和绝缘阻隔层，隔膜层内部和边缘被密封条垂直贯穿，且密封条与正极层、负极层之间形成若干的密闭区域，密闭区域内填充有电解液。本实用新型技术方案的柔性薄膜锂电池由于在隔膜层内设置有贯穿隔膜层设置的用于将隔膜层分割为若干密闭区域的密封条，柔性薄膜锂电池裁剪后内部电解质不与外部环境直接接触，锂电池运行稳定，使用寿命长。
附图说明
图1为本实用新型一种可裁剪的柔性薄膜锂电池的剖面结构示意图；
图2为本实用新型一种密封条构成的密闭子区域的结构示意图；
图3为本实用新型另一种密封条构成的密闭子区域的结构示意图；
图4为本实用新型又一种密封条构成的密闭子区域的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，本实用新型提供的一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，从一侧开始包含绝缘阻隔层10、正极层20、隔膜层30、负极层40和绝缘阻隔层，隔膜层内部和边缘被密封条50垂直贯穿，且密封条与正极层、负极层之间形成若干的密闭区域，密闭区域内填充有电解质。
本实用新型技术方案采用密封条将柔性锂电池的隔膜层分割成若干独立的密封区域，每个密封区域可以看做独立的小锂电池，小锂电池并联成大锂电池，裁剪只破坏裁剪通道上的小锂电池，对其他独立密封区域的锂电池无影响，解决了现有锂电池无法实现裁剪或裁剪后无法长期使用的技术问题。
在一种优选的实施方式中，本技术方案中的正极层为由以下活性材料、导电剂、粘接剂和分散剂制成的薄膜，其中，活性材料为钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂或三元材料(镍钴锰、镍钴铝)的一种或多种；导电剂为导电炭黑、碳纳米管或石墨烯的一种或多种；粘接剂为聚偏氟乙烯（PVDF）；分散剂为Ｎ—甲基吡咯烷酮（NMP）。
负极层为由以下活性材料、导电剂、粘接剂制成的薄膜，其中，活性材料包括石墨、硅和锂的一种或多种；导电剂包括导电炭黑、碳纳米管和石墨烯的一种或多种；粘接剂包括羧甲基纤维素钠CMC和丁苯橡胶SBR的一种或多种。
隔膜由聚乙烯（polyethylene，PE）或聚丙烯（polypropylene，PP）的一种或多种制成；绝缘阻隔层和密封条由聚烯烃、热塑性聚氨酯、热塑性弹性体、聚丙烯酸酯和环氧树脂的一种或多种制成。
现有的柔性锂电池主要采用三种电解质：液态电解质，传统锂电池使用，成本低、性能优，但无法暴露在大气中，必须封装使用。胶体状电解质，又称半固态电解质，虽然外观为胶体，但包含胶体和锂盐，仍无法直接暴露在大气中，必须封装使用。固态电解质不存在漏液问题，但仍然无法在空气中长期稳定存在，必须密封使用，而且锂的扩散速度慢，造成性能较差，一般采用真空镀膜方法制备，成本极高。本技术方案中的电解质可以为液体电解质、固体电解质或胶体电解质的一种或多种组合。
在一种优选的实施方式中，所述密闭区域的形状为正方形、长方形、三角形或六边形。密闭区域可以组成任意规则或者不规则形状，包括正方形、长方形、三角形、六边形或者是任意不规则形状。参见图2，密闭子区域的形状为正方形，正方形的边长为1-10毫米。密闭区域的形状为正方形便于裁剪，可以有效的减小裁剪损失。参见图3，密闭区域的形状为三角形，三角形的边长为1-10毫米。三角形便于裁剪的同时还能够利用三角形的性质提高弯折后锂电池的强度。参见图4，密闭区域的形状为六角形，六角形形成蜂窝状的密闭区域，结构更加稳定。
在一种优选的实施方式中，所述密封条的宽度为10微米~100微米。优选的密封条的宽度为50微米，此时密封条具有足够的强度，易弯折且不易损坏。
在一种优选的实施方式中，所述密封条的高度为正极层与负极层之间的距离。
在另一种优选的实施方式中，所述密封条的高度比所述隔膜层的厚度大0.1微米-1微米。密封条的高度略微大于隔膜层的厚度便于密封条插入正极层和负极层中，同时还不会造成正极层和负极层导电性能的损失。
在一种优选的实施方式中，所述绝缘阻隔层的厚度为1微米~100微米。优选的绝缘阻隔层的厚度为30微米，在此厚度下，绝缘阻隔层既能起到很好的绝缘阻隔的作用，又具备很好的弯折性能。
在一种优选的实施方式中，所述正极层和负极层的厚度均为10微米~1000微米。
在一种优选的实施方式中，所述隔膜层的厚度为5微米~50微米。隔膜是电解反应时，用以将正负两极分开防止在电解池中直接反应损失能量的一层薄膜，锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用，隔膜层的厚度在20微米时，此时隔膜层的阻隔效果最佳。
在一种优选的实施方式中，所述绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和密封条均为柔性。绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层、密封条均为柔性可裁剪的，且具有一定的密封性，保证内部电解液不泄露，外部气氛不进入电池内部。
在一种优选的实施方式中，所述正极层的厚度与负极层的厚度相等。优选的，正极层的厚度和负极层的厚度均为100微米，此时，正极层和负极层具有良好的弯折性和导电性。
本技术方案的实施步骤：
（1）采用活性材料、导电剂、粘接剂制备柔性正负极薄膜；
（2）使用丝网印刷、辊涂等手段在锂电池隔膜正反两面上印制密封条图形；
（3）在密封密封条组成的空间内加入电解质；
（4）按照正极薄膜、隔膜、负极隔膜的顺序叠放，采用热压的方法并将正极、隔膜和负极压实，且将密封条和正负极隔膜连接，组成密闭空间；
（5）在正负极表面涂布绝缘阻隔层。
综上所述，本实用新型提供了一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，从一侧开始包含绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和绝缘阻隔层，隔膜层内部和边缘被密封条垂直贯穿，且密封条与正极层、负极层之间形成若干的密闭区域，密闭区域内填充有电解质。本实用新型技术方案的柔性薄膜锂电池由于在隔膜层内设置有贯穿隔膜层设置的用于将隔膜层分割为若干密闭区域的密封条，柔性薄膜锂电池裁剪后内部电解质不与外部环境直接接触，锂电池运行稳定，使用寿命长。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，从一侧开始包含绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和绝缘阻隔层，其中，隔膜层内部和边缘被密封条垂直贯穿，且密封条与正极层、负极层之间形成若干的密闭区域，密闭区域内填充有电解质。
2.根据权利要求1所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，所述密闭区域的形状为正方形、长方形、三角形或六边形。
3.根据权利要求1所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，所述密封条的宽度为10微米~100微米。
4.根据权利要求1所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，所述密封条的高度为正极层与负极层之间的距离。
5.根据权利要求1所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，所述绝缘阻隔层的厚度为1微米~100微米。
6.根据权利要求1所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，所述正极层和负极层的厚度均为10微米~1000微米。
7.根据权利要求1所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，所述隔膜层的厚度为微米5~50微米。
8.根据权利要求1所述的可裁剪的柔性薄膜锂电池，其特征在于，所述绝缘阻隔层、正极层、隔膜层、负极层和密封条均为柔性。
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