CN216120638U - 一种内部串联的柔性电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种内部串联的柔性电池，包括至少两个电池单元；每个电池单元均由正极集电层、正极片、隔膜、负极片和负极集电层依次叠加而成，相邻电池单元之间叠加顺序相反；从电池总正极向电池总负极的方向上，相邻两个所述电池单元中靠近电池总正极的一个所述电池单元的负极集电层与靠近电池总负极的一个所述电池单元的正极集电层之间接触连接形成串联集电层，同时，所述靠近电池总正极的一个电池单元的正极集电层与所述靠近电池总负极的一个电池单元的负极集电层之间夹设有绝缘隔断层，所述绝缘隔断层垂直延伸并与所述串联集电层的内表面相贴合。本实用新型的柔性电池能够同时兼顾轻薄柔软和电压倍增的优点。

Description

一种内部串联的柔性电池

技术领域

本实用新型涉及薄电池领域，尤其是一种内部串联的柔性电池。

背景技术

目前，柔性电子器件迅速发展，吸引了众多公司的目光。相比传统的电子器件，柔性电子器件具有柔软、可变形、质轻、便携、可大面积应用等特性。传统的柔性电池通常采用堆叠型结构，由第一基材层/第一集流体/正极/隔膜/负极/第二基材层依次堆叠而成，并且，柔性电池单体的最高工作电压通常只有1.5V，且使用寿命短，严重制约着柔性电池在较高电压场景中的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种内部串联的柔性电池，其能够同时兼顾轻薄柔软和电压倍增的优点。

一种内部串联的柔性电池，包括至少两个电池单元，所有所述的电池单元在同一平面上顺次排列；任两个相邻的所述电池单元中，其中一个所述电池单元由正极集电层、正极片、隔膜、负极片和负极集电层自上而下依次叠加设置，另一个所述电池单元由负极集电层、负极片、隔膜、正极片和正极集电层自上而下依次叠加设置；位于两端的两个所述电池单元中的任一个所述电池单元的正极集电极作为电池总正极；其余一个所述电池单元的负极集电极作为电池总负极；从电池总正极向电池总负极的方向上，相邻两个所述电池单元中靠近电池总正极的一个所述电池单元的负极集电层与靠近电池总负极的一个所述电池单元的正极集电层之间接触连接形成串联集电层，同时，所述靠近电池总正极的一个电池单元的正极集电层与所述靠近电池总负极的一个电池单元的负极集电层之间夹设有绝缘隔断层，所述绝缘隔断层垂直延伸并与所述串联集电层的内表面相贴合。

本实用新型中的任两个相邻的所述电池单元中，其中一个所述电池单元由正极集电层、正极片、隔膜、负极片和负极集电层自上而下依次叠加设置，另一个所述电池单元由负极集电层、负极片、隔膜、正极片和正极集电层自上而下依次叠加设置，使得相邻电池单元之间叠加顺序相反；与此同时，本实用新型还限定了从电池总正极向电池总负极的方向上，相邻两个所述电池单元中靠近电池总正极的一个所述电池单元的负极集电层与靠近电池总负极的一个所述电池单元的正极集电层之间接触连接形成串联集电层，使得相邻电池单元之间通过负极集电层与正极集电层之间的接触连接（直接连接）形成串联集电层，实现了在不增加电池厚度的情况下进行多个电池单元的内部串联，从而实现了电池电压的倍增，并且，接触阻抗也小；此外，本实用新型的内部串联的柔性电池还具有结构简单，易于制作的优点。

当所述正极集电层与所述负极集电层的材质相同时，优选的，所述串联集电层一体成型。制作时，可通过一体化印刷形成所述相互接触连接的两个集电层，从而形成所述串联集电层，制作工艺更简单。

优选的，所有所述电池单元呈一字型排布。

优选的，所有所述电池单元一起组成电池组合体，所述内部串联的柔性电池还包括绝缘密封圈，所述绝缘密封圈环绕所述电池组合体的外周一圈设置将电池组合体封口，并且，位于相邻两个所述电池单元之间的所述绝缘隔断层的两端均分别向外延伸至所述绝缘密封圈的内侧壁处。本实用新型的绝缘密封圈和绝缘隔断层结构设计最为合理、且排列有序，便于绝缘密封圈和绝缘隔断层的快速成型。具体实施过程中，所述绝缘密封圈与所述绝缘隔断层一体成型。当所述绝缘密封圈与所述绝缘隔断层材质相同时，例如均采用绝缘胶，可进行一体涂胶，提高电池组装效率。

优选的，所述内部串联的柔性电池还包括上、下相对设置的两基材层，每个所述电池单元均夹设于所述两基材层之间，且每个所述电池单元的正极集电层和负极集电层分别与其对应侧的所述基材层贴合设置。在具体实施过程中，至少一个所述基材层采用PET薄膜或PVC薄膜或PE薄膜或复合薄膜。

优选的，所述电池总正极上固设有一正极极耳，所述电池总负极上固设有一负极极耳，利于与外电路进行连接。进一步的，所述正极极耳或所述负极极耳为金属制极耳，能够与外电路进行焊接实现可靠的连接。同时，所述正极极耳也可以为由所述电池总正极向外延伸形成的碳质极耳；所述负极极耳也可以为由所述电池总负极向外延伸形成的碳质极耳。在具体实施过程中，所述正极极耳或所述负极极耳采用铝箔或镍箔或铜箔。

优选的，所有的所述正极集电层或所有的所述负极集电层均采用碳浆层或银浆层或含碳混合浆料层。

附图说明

图1为实施例1的内部串联的柔性电池的剖视结构图；

图2为实施例1的内部串联的柔性电池沿图1中A-A线的剖视结构图；

图3为实施例1的内部串联的柔性电池沿图1中B-B线的剖视结构图;

图4为实施例2的内部串联的柔性电池的剖视结构图；

图5为实施例2的内部串联的柔性电池沿图4中C-C线的剖视结构图；

图6为实施例2的内部串联的柔性电池沿图4中D-D线的剖视结构图。

具体实施方式

结合附图具体说明本实用新型的两个较佳实施方式：

实施例1

结合图1～图3，一种内部串联的柔性电池，包括两个电池单元10，所有所述的电池单元10在同一平面上顺次排列；其中一个所述电池单元10由正极集电层11、正极片12、隔膜13、负极片14和负极集电层15自上而下依次叠加设置，另一个所述电池单元10由负极集电层15、负极片14、隔膜13、正极片12和正极集电层11自上而下依次叠加设置；所述其中一个电池单元10的正极集电极11作为电池总正极；所述另一个所述电池单元10的负极集电极15作为电池总负极；所述其中一个电池单元10的负极集电层15与所述另一个电池单元10的正极集电层11之间接触连接形成串联集电层1115，同时，所述其中一个电池单元10的正极集电层11与所述另一个电池单元10的负极集电层15之间夹设有绝缘隔断层20。

实施例1的两个相邻的电池单元10的叠加顺序相反；且相邻电池单元10之间通过负极集电层15与正极集电层11之间的接触连接（直接连接）形成串联集电层1115，实现了在不增加电池厚度的情况下进行两个电池单元10的内部串联，从而实现了电池电压增加一倍，当每个电池单元10对应的电压为1.5V时，实施例1的柔性电池的电压为3V；并且，接触阻抗也小；此外，本实用新型的内部串联的柔性电池还具有结构简单，易于制作的优点。

实施例2

结合图4～图6，一种内部串联的柔性电池，与实施例1的内部串联的柔性电池的不同之处在于：包括四个电池单元10；任两个相邻的所述电池单元10中，其中一个所述电池单元10由正极集电层11、正极片12、隔膜13、负极片14和负极集电层15自上而下依次叠加设置，另一个所述电池单元10由负极集电层15、负极片14、隔膜13、正极片12和正极集电层11自上而下依次叠加设置；位于两端的两个所述电池单元10中的任一个所述电池单元10的正极集电极11作为电池总正极；其余一个所述电池单元10的负极集电极15作为电池总负极；从电池总正极向电池总负极的方向上，相邻两个所述电池单元10中靠近电池总正极的一个所述电池单元10的负极集电层15与靠近电池总负极的一个所述电池单元10的正极集电层11之间接触连接形成串联集电层1115，同时，靠近电池总正极的一个所述电池单元10的正极集电层11与靠近电池总负极的一个所述电池单元10的负极集电层15之间夹设有绝缘隔断层20。

实施例2的内部串联的柔性电池实现了在不增加电池厚度的情况下进行四个电池单元10的内部串联，从而实现了电池电压增加至单个电池单元10的四倍，当每个电池单元10对应的电压为1.5V时，实施例1的柔性电池的电压为7.5V；并且，也具有实施例1的接触阻抗小，结构简单，易于制作的优点。

当然，本实用新型的电池单元10的数量并不限于附图中的两个和四个，其可以是三个或五个等，其可以根据需要选择任意数量的电池单元10进行串联。

实施例1和实施例2的内部串联的柔性电池均可做如下改进：

（1）如图1～图6所示，当所述正极集电层11与所述负极集电层15的材质相同时，所述串联集电层1115一体成型。制作时，可通过一体化印刷形成所述相互接触连接的两个集电层，从而形成所述串联集电层1115，制作工艺更简单。当然，也可以分别印刷所述相互接触连接的两个集电层，只要所述两个集电层之间接触连接均可。

（2）优选的，所有所述电池单元10呈一字型排布。当然，所有所述电池单元10并不限于附图中的一字形排布，可在同一平面内任意排布，亦可做成L型或S型或异型等非一字形排布的内部串联的柔性电池。

（3）如图1～图6所示，所有所述电池单元10一起组成电池组合体，所述内部串联的柔性电池还包括绝缘密封圈50，所述绝缘密封圈50环绕所述电池组合体的外周一圈设置将电池组合体封口，并且，位于相邻两个所述电池单元10之间的所述绝缘隔断层20的两端均分别向外延伸至所述绝缘密封圈50的内侧壁处。此时，相邻电池单元10之间共用了一个绝缘隔断层20进行单个电池单元的封口。本实用新型的绝缘密封圈50和绝缘隔断层20结构设计最为合理、且排列有序，便于绝缘密封圈50和绝缘隔断层20的快速成型。当然，每个电池单元10也可以设置相互独立的绝缘密封圈，但制作相对麻烦，且耗费绝缘材料。具体实施过程中，所述绝缘密封圈50与所述绝缘隔断层20一体成型。当所述绝缘密封圈50与所述绝缘隔断层20材质相同时，例如均采用绝缘胶，可进行一体涂胶，提高电池组装效率。当然，所述绝缘密封圈50与所述绝缘隔断层20也可以采用不同的绝缘材料分别制作。

（4）如图1和图4所示，所述内部串联的柔性电池还包括上、下相对设置的两基材层（60、70），每个所述电池单元10均夹设于所述两基材层（60、70）之间，且每个所述电池单元10的正极集电层11和负极集电层15分别与其对应侧的所述基材层（60、70）贴合设置。当然，本实用新型的设计构思也适用于现有的不设置基材层的柔性电池。在具体实施过程中，至少一个所述基材层（60、70）可采用PET薄膜或PVC薄膜或PE薄膜或复合薄膜等。

（5）如图2和图5所示，所述电池总正极上固设有一正极极耳80，所述电池总负极上固设有一负极极耳90，利于与外电路进行连接。当然，所述电池总正极也可以不设置极耳结构，而是通过加宽集电极，使集电极延伸至绝缘密封圈50外实现与外电路连接的方式。进一步的，所述正极极耳80或所述负极极耳90为金属制极耳，能够与外电路进行焊接实现可靠的连接。当然，所述正极极耳80可以为金属制极耳，也可以为由所述电池总正极向外延伸形成的碳质极耳；所述负极极耳90可以为金属制极耳，也可以为由所述电池总负极向外延伸形成的碳质极耳。在具体实施过程中，所述正极极耳80或所述负极极耳90可采用铝箔或镍箔或铜箔等。

（6）在具体实施过程中，所有的所述正极集电层11或所有的所述负极集电层15均可采用碳浆层或银浆层或含碳混合浆料层等。

Claims (10)

1.一种内部串联的柔性电池，其特征在于：包括至少两个电池单元，所有所述的电池单元在同一平面上顺次排列；任两个相邻的所述电池单元中，其中一个所述电池单元由正极集电层、正极片、隔膜、负极片和负极集电层自上而下依次叠加设置，另一个所述电池单元由负极集电层、负极片、隔膜、正极片和正极集电层自上而下依次叠加设置；位于两端的两个所述电池单元中的任一个所述电池单元的正极集电极作为电池总正极；其余一个所述电池单元的负极集电极作为电池总负极；从电池总正极向电池总负极的方向上，相邻两个所述电池单元中靠近电池总正极的一个所述电池单元的负极集电层与靠近电池总负极的一个所述电池单元的正极集电层之间接触连接形成串联集电层，所述靠近电池总正极的一个电池单元的正极集电层与所述靠近电池总负极的一个电池单元的负极集电层之间夹设有绝缘隔断层，所述绝缘隔断层垂直延伸并与所述串联集电层的内表面相贴合。

2.根据权利要求1所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所述串联集电层一体成型。

3.根据权利要求1所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所有所述电池单元呈一字型或非一字型排布。

4.根据权利要求1所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所有所述电池单元一起组成电池组合体，所述内部串联的柔性电池还包括绝缘密封圈，所述绝缘密封圈环绕所述电池组合体的外周一圈设置将电池组合体封口，并且，位于相邻两个所述电池单元之间的所述绝缘隔断层的两端均分别向外延伸至所述绝缘密封圈的内侧壁处。

5.根据权利要求4所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所述绝缘密封圈与所述绝缘隔断层一体成型。

6.根据权利要求1所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所述内部串联的柔性电池还包括上、下相对设置的两基材层，每个所述电池单元均夹设于所述两基材层之间，且每个所述电池单元的正极集电层和负极集电层分别与其对应侧的所述基材层贴合设置。

7.根据权利要求6所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：至少一个所述基材层采用PET薄膜或PVC薄膜或PE薄膜或复合薄膜。

8.根据权利要求1所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所述电池总正极上固设有一正极极耳，所述电池总负极上固设有一负极极耳。

9.根据权利要求8所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所述正极极耳或所述负极极耳为金属制极耳。

10.根据权利要求8所述的内部串联的柔性电池，其特征在于：所述正极极耳为由所述电池总正极向外延伸形成的碳质极耳；所述负极极耳为由所述电池总负极向外延伸形成的碳质极耳。

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