CN211907604U

CN211907604U - 一种柔性电池

Info

Publication number: CN211907604U
Application number: CN202020557329.9U
Authority: CN
Inventors: 杨原; 廖湘标; 陈曦; 傅振轩; 宋清泉
Original assignee: Individual
Current assignee: Liao Xiangbiao
Priority date: 2020-04-15
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2030-04-15

Abstract

本实用新型公开了一种柔性电池，包括由多个电芯单元、正极柔性复合层和负极柔性复合层组成的电芯以及封装件；其中，多个电芯单元并排等间隔排列，其中，每个电芯单元包括正极极耳和负极极耳，每个正极极耳方向一致，每个负极极耳方向一致；正极柔性复合层与每一电芯单元的正极极耳连接，负极柔性复合层与每一电芯单元的负极极耳连接；封装件用于将由多个电芯单元、正极柔性复合层和负极柔性复合层组成的电芯封装得到柔性电池；如此，相较于并联连接独立封装的单体电池，既减少了外部线路，又提高了电池整体的安全性；同时，因为减少了封装材料的用量，提高了柔性电池的能量密度。

Description

一种柔性电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种柔性电池。

背景技术

随着移动设备、可穿戴设备的快速发展，这些设备对其所使用的锂电池的柔性提出了更高的要求。

目前，常规软包电池无法实现柔性弯折，无论是叠片电池还是卷绕电池，尽管单层的极片和隔膜具有一定柔性，但是当层数较多时，其截面抗弯系数增大，电池接近于刚性，此外，由于铝塑膜的弹性模量较高、屈服延伸率小，因此几乎没有弹性，作为外层包覆材料时进一步限制了电池的柔性变形；多个电池成的电池也只能单独包装后，外部进行连接，这样不仅占用了更多的空间，同时，整个电池的柔性也受到了影响。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种柔性电池，通过优化电芯内部结构，缩减了空间，提高了电池的柔性以及能量密度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种柔性电池，包括由多个电芯单元、正极柔性复合层和负极柔性复合层组成的电芯以及封装件；其中，

多个所述电芯单元并排等间隔排列，其中，每个所述电芯单元包括正极极耳和负极极耳，每个所述正极极耳方向一致，每个所述负极极耳方向一致；

所述正极柔性复合层与每一所述电芯单元的正极极耳连接，所述负极柔性复合层与每一所述电芯单元的负极极耳连接；

所述封装件用于将所述由多个电芯单元、所述正极柔性复合层和所述负极柔性复合层组成的电芯封装得到所述柔性电池。

其中，还包括正极总极耳和负极总极耳；其中，

所述正极柔性复合层的末端连接所述正极总极耳，所述负极柔性复合层的末端连接所述负极总极耳。

其中，所述正极柔性复合层和所述负极柔性复合层向并排连接的所述电芯单元的同一侧弯折并覆盖所述电芯单元的正极极耳和负极极耳。

其中，所述正极柔性复合层包括高分子层和正极柔性导体，所述负极柔性复合层包括高分子层和负极柔性导体。

其中，所述高分子层为以下至少之一：表面涂覆55-60wt％甲基丙烯酸羟乙酯的聚丙烯膜、10-15wt％甲基丙烯酸的聚丙烯膜、20-25％热塑性聚氨醋的聚丙烯膜。

其中，所述封装件为铝塑膜，通过所述铝塑膜封装所述由多个电芯单元、所述正极柔性复合层和所述负极柔性复合层组成的电芯，得到所述柔性电池。

其中，所述电池包括一个电芯或者两个电芯堆叠构成。

本实用新型实施例提供的柔性电池，包括由多个电芯单元、正极柔性复合层和负极柔性复合层组成的电芯以及封装件；其中，多个所述电芯单元并排等间隔排列，其中，每个所述电芯单元包括正极极耳和负极极耳，每个所述正极极耳方向一致，每个所述负极极耳方向一致；所述正极柔性复合层与每一所述电芯单元的正极极耳连接，所述负极柔性复合层与每一所述电芯单元的负极极耳连接；所述封装件用于将所述由多个电芯单元、所述正极柔性复合层和所述负极柔性复合层组成的电芯封装得到所述柔性电池；如此，由于所述电芯单元在封装前就已经通过其极耳与正极柔性复合层以及负极柔性复合层连接，以并联的方式连接在一起形成柔性电池的电芯，相较于并联连接独立封装的单体电池，既减少了外部线路，又提高了电池整体的安全性；同时，因为减少了封装材料的用量，提高了柔性电池的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的封装前的柔性电池电芯的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的电芯单元的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的热压示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的柔性电池的电芯装配的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的柔性电池的电芯装配的俯视图；

图6为本实用新型一实施例提供的柔性复合层的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例提供的封装后柔性电池的结构示意图；

图8为本实用新型另一实施例提供的封装前的柔性电池电芯的结构示意图；

图9为本实用新型另一实施例提供的封装前柔性电池的侧视图。

图中，正极片1、负极片2、隔膜3、电芯单元4、正极极耳5、负极极耳 6、正极柔性复合层7、负极柔性复合层8、正极总极耳9、负极总极耳10、封装件11、柔性电池12、电芯13、高分子层14、正极柔性导体15、负极柔性导体16、装配治具21、热压治具22。

具体实施方式

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

请参阅图1至图7，本实用新型实施例提供了一种柔性电池12，包括由多个电芯单元4、正极柔性复合层7、负极柔性复合层8组成的电芯13以及封装件11；其中，将多个所述电芯单元4放入热压治具22内，使用80℃， 1000N压力的热压条件将电芯单元4热压整形至相同的三维尺寸；然后，将多个所述电芯单元4从热压治具22中取出，放入装配治具的凹槽内待用，使其并排等间隔排列，其中，每个所述电芯单元4包括正极极耳5和负极极耳6，每个所述正极极耳5方向一致，每个所述负极极耳6方向一致；

所述正极柔性导体15固定在装配治具的两端并置于所有所述电芯单元4 的正极极耳5上，所述负极柔性复合层8固定在装配治具的相对于正极柔性导体的另一侧的两端并置于所有所述电芯单元4的负极极耳6上，然后将所述正极柔性复合层7与每一所述电芯单元4的正极极耳5连接，所述负极柔性复合层8与每一所述电芯单元4的负极极耳6连接，连接方式可以是超声波焊接，也可以是其他方式；然后，将高分子层14复合在所述正极柔性导体15和所述负极柔性导体16上，组成所述正极柔性复合层7和所述负极柔性复合层8，这里，使用金属作为柔性导体，使用对锂离子电池电解液稳定且能粘着于金属柔性导体的物质作为高分子层，如表面涂覆60wt％甲基丙烯酸羟乙酯、10wt％甲基丙烯酸、20％热塑性聚氨醋的聚丙烯膜或其他热塑性塑料膜。

所述封装件11用于将所述多个电芯单元4、所述正极柔性复合层7和所述负极柔性复合层8封装得到所述柔性电池12。

这里，再次参阅图2至图7，将加工好的正极片1、负极片2及隔膜3以卷绕的方法制作出若干的电芯单元4，并且在电芯单元4的两端分别焊接正极极耳5和负极极耳6。

这里，正极片1和负极片2通过在集流体上涂覆正极活性物质配置的浆料或者负极活性物质配置的浆料制得，具体地，正极活性物质配置的浆料由 97％钴酸锂：1.5％PVDF：1.5％SP的配料方式通过捏合搅拌混合得到，控制出货浆料粘度规格在4000-13000mpas之内，将该浆料通过挤压涂布均匀涂覆在集流体上并进行25℃-100℃的温度梯度干燥、辊压、裁切分条后得到正极极片；负极活性物质配置的浆料由96％石墨：1.5％CMC：1％SP：1.5％SBR 的配料方式通过捏合搅拌混合得到浆料，控制出货浆料粘度规格在 4000-13000mpas之内，将浆料通过挤压涂布均匀涂覆在集流体上并进行25℃ -100℃的温度梯度干燥、辊压、裁切分条后得到负极极片。

取一定数量的所述电芯单元4并排放置于装配治具21中待用，使得所述电芯单元4的排列位置与成品电芯的结构一致，其中装配治具21使得电芯单元等间隔排列，使得将电芯封装后得到的的柔性电池具有一定的可弯折性。

在一实施方式中，还包括正极总极耳9和负极总极耳10；其中，

所述正极柔性复合层7的末端连接所述正极总极耳9，所述负极柔性复合层8的末端连接所述负极总极耳10。

这里，取一定长度和宽度的柔性导电材料作为正极柔性导体15和负极柔性导体16，将其分别固定在装配治具21的两端并置于所述电芯单元4两侧所述正极极耳5和所述负极极耳6伸出的位置，然后将每一处正极极耳5和负极极耳6分别连接到所述正极柔性导体15和所述负极柔性导体16，使得所述电芯单元4与所述正极柔性导体15以及所述负极柔性导体16连接为一体，且每个所述电芯单元4之间都以并联方式连接，连接方式可以是超声波焊接，也可以是其他方式；然后，将高分子层14复合在所述正极柔性导体15和所述负极柔性导体16上，组成所述正极柔性复合层7和所述负极柔性复合层8，这里，使用金属作为柔性复合导体，使用对锂离子电池电解液稳定且能粘着于金属柔性导体的物质作为高分子层，如表面涂覆60wt％甲基丙烯酸羟乙酯、 10wt％甲基丙烯酸、20％热塑性聚氨醋的聚丙烯膜或其他热塑性塑料膜。

如聚酯、聚丙烯、聚酰亚胺。如此，由于所述电芯单元4在封装前就已经通过其极耳与正极柔性复合层7以及负极柔性复合层8连接，以并联的方式连接在一起形成柔性电池12的电芯13，相较于并联连接独立封装的单体电池，既减少了外部线路，又提高了电池整体的安全性；同时，因为减少了封装材料的用量，提高了柔性电池的能量密度。

在一实施方式中，将所述正极柔性复合层7和所述负极柔性复合层8向并排连接的所述电芯单元的同一侧弯折并覆盖所述电芯单元4的正极极耳5 和负极极耳6。

这里，通过将所述正极柔性复合层7和所述负极柔性复合层8向内侧弯折并覆盖，减小了柔性电池的占用体积，提高了柔性电池的能量密度。

这里，将正极柔性导体15和负极柔性导体16分别固定在装配治具21的两端并置于所述电芯单元4两侧所述正极极耳5和所述负极极耳6伸出的位置，然后将每一处正极极耳5和负极极耳6分别连接到所述正极柔性导体15 和所述负极柔性导体16，使得所述电芯单元4与所述正极柔性导体15以及所述负极柔性导体16连接为一体，且每个所述电芯单元4之间都以并联方式连接；然后，将高分子层14复合在所述正极柔性导体15和所述负极柔性导体16上，组成所述正极柔性复合层7和所述负极柔性复合层8；电芯单元4便通过其极耳与正极柔性复合层7以及负极柔性复合层8连接，以并联的方式连接在一起形成柔性电池12的电芯13。

在一实施方式中，所述封装件11为铝塑膜，通过所述铝塑膜封装由所述多个电芯单元4、所述正极柔性复合层7和所述负极柔性复合层8组成的电芯 13，得到所述成品柔性电池12。

在另一实施例中，参见图7至图8，所述柔性电池12包括一个电芯13或者两个电芯13堆叠构成。

这里，所述电池12也可以由两个具有相同尺寸且由相同工艺制得的电芯 13重叠堆叠而成，再通过封装制得柔性电池，如此，进一步提高了柔性电池的能量密度。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种柔性电池，其特征在于，包括由多个电芯单元、正极柔性复合层和负极柔性复合层组成的电芯以及封装件；其中，

2.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，还包括正极总极耳和负极总极耳；其中，

3.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述正极柔性复合层和所述负极柔性复合层向并排连接的所述电芯单元的同一侧弯折并覆盖所述电芯单元的正极极耳和负极极耳。

4.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述正极柔性复合层包括高分子层和正极柔性导体，所述负极柔性复合层包括高分子层和负极柔性导体。

5.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述封装件为铝塑膜，通过所述铝塑膜封装所述由多个电芯单元、所述正极柔性复合层和所述负极柔性复合层组成的电芯，得到所述柔性电池。

6.根据权利要求1所述的柔性电池，其特征在于，所述电池包括一个电芯或者两个电芯堆叠构成。