JP2020510974A - 可撓性リチウム電池 - Google Patents
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Abstract
Description
従来の可撓性リチウム電池の構造の断面図である図1を参照されたい。図示するように、従来の可撓性リチウム電池10は、第1の集電層12と、第2の集電層14と、第1の集電層12と第2の集電層14との間に挟持され、封鎖空間18を形成する接着枠16とを含む。第1の活性剤層20と、電気絶縁層22と、第2の活性剤層24は連続して封鎖空間18内に配置される。電気化学系層26は第1の活性剤層20と、電気絶縁層22と、第2の活性剤層24とによって形成される。第1の活性剤層20は第1の集電層12に接触し、第2の活性剤層24は第2の集電層14に接触する。可撓性リチウム電池10は、全体が動的に屈曲可能であることを特徴とする。ただし、屈曲中に、集電層12、14は隣接する活性剤層20、24から分離しやすく、短絡の原因となる。
第1の集電層12は、第1の外面aと、第1の内面bとを有する。第2の集電層は、第2の外面cと、第2の内面dとを有する。接着枠16は、第1の内面bと第2の内面dとの間に挟持される。より具体的には、接着枠16は閉鎖構造であり、上面および下面はそれぞれ、第1の集電層12の第1の内面bと、第2の集電層14の第2の内面dに接着する。したがって、封鎖空間18は接着枠16と、第1の集電層12と、第2の集電層14とによって形成される。電気化学系層26は封鎖空間18内に配置され、接着枠16の内面eに隣接する。第1の集電層12から第2の集電層14への方向には、電気化学系層26は第1の活性剤層20と、第2の活性剤層24と、第1の活性剤層20と第2の活性剤層24との間に配置される電気絶縁層22とを含む。第1の可撓性接着層32は第1の内面bと第1の活性剤層20との間に配置される。第1の活性剤層20と同様に、第1の可撓性接着層32は接着枠16の内面eに隣接する。第1の可撓性接着層32は接着剤と、導電剤34から構成される。接着剤は、線状構造コロイドと、立体構造コロイドからなる。
導電剤34の形状がシート状である場合、導電剤34はグラファイト、グラフェンまたはそれらの組み合わせである。シート状の導電剤34の平均粒径は3.5nmである。シート状の導電剤の表面積は20m2/gである。
たとえば、線状構造コロイドおよび立体構造コロイドによって充填される必要がある空間は、2つの隣接する導電剤34の間のピッチTとなる。したがって、図3に示すように、線状構造コロイドの熱処理または加圧処理によって生じる結晶化を効率的に避けることができ、可撓性が増加する。
10 可撓性リチウム電池
12 第1集電層
14 第2集電層
16 接着枠
18 封鎖空間
20 第1活性剤層
22 電気絶縁層
24 第2活性剤層
26 電気化学系層
(本発明)
30 可撓性リチウム電池
12 第1の集電層
14 第2の集電層
16 接着枠
18 封鎖空間
20 第1の活性剤層
22 電気絶縁層
24 第2の活性剤層
26 電気化学系層
32 第1の可撓性接着層
34 導電剤
36 第2の可撓性接着層
a 第1の外面
b 第1の内面
c 第2の外面
d 第2の内面
e 内面
T ピッチ
Claims (17)
- 可撓性リチウム電池であって、
第1の外面と第1の内面とを有する第1の集電層と、
第2の外面と第2の内面とを有する第2の集電層と、
前記第1の内面と前記第2の内面との間に閉鎖され、挟持される接着枠であって、前記接着枠の上面および下面は前記第1の内面および前記第2の内面にそれぞれ接着され、封鎖空間は前記接着枠と、前記第1の集電層と、前記第2の集電層とによって形成されることを特徴とする接着枠と、
前記封鎖空間に配置され、前記接着枠の前記内面に隣接する電気化学系層であって、前記電気化学系層は第1の活性剤層と、第2の活性剤層と、前記第1の活性剤層と前記第2の活性剤層の間に配置される電気絶縁層とを含むことを特徴とする電気化学系層と、を備え、
可撓性接着層は前記第1の内面と前記第1の活性剤層との間に配置され、および/または前記第2の内面と前記第2の活性剤層との間に配置され、
前記可撓性接着層は前記接着枠の前記内面に隣接し、接着剤と、接着剤と混合される少なくとも1つの導電剤から構成され、
前記接着剤は線状構造コロイドと、立体構造コロイドからなることを特徴とする、
可撓性リチウム電池。 - 前記線状構造コロイドは線状重合体からなり、前記線状重合体はポリフッ化ビニリデン(PVDF)、PVDF−HFP、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、アクリル酸接着剤、エポキシ樹脂、PEO、ポリアクリロニトリル(PAN)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンブタジエン(SBR)、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン(PVP)およびこれらの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項1に記載の可撓性リチウム電池。
- 前記立体構造コロイドは架橋重合体からなり、前記架橋重合体はエポキシ樹脂、アクリル酸樹脂、ポリアクリロニトリル(PAN)およびネットワーク構造を持つこれらの組み合わせ、またはポリイミド(PI)およびはしご型構造を持つこれらの派生物から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の可撓性リチウム電池。
- 前記導電剤の前記接着剤に対する重量比は1:1から7:3であることを特徴とする、請求項1に記載の可撓性リチウム電池。
- 前記導電剤の前記立体構造コロイドに対する重量比は5:2から7:3であることを特徴とする、請求項1に記載の可撓性リチウム電池。
- 前記線状構造コロイドの前記立体構造コロイドに対する重量比は3:2から9:1であることを特徴とする、請求項1に記載の可撓性リチウム電池。
- 前記可撓性接着層の厚さは4〜10μmであることを特徴とする、請求項1に記載の可撓性リチウム電池。
- 前記導電剤の形状は球状、管状またはシート状、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項1に記載の可撓性リチウム電池。
- 球状の前記導電剤はカーボンブラックであることを特徴とする、請求項8に記載の可撓性リチウム電池。
- 球状の前記導電剤の平均粒径は40nmであることを特徴とする、請求項8または9に記載の可撓性リチウム電池。
- 球状の前記導電剤の表面積は60〜300m2/gであることを特徴とする、請求項10に記載の可撓性リチウム電池。
- 管状の前記導電剤はカーボンチューブであることを特徴とする、請求項8に記載の可撓性リチウム電池。
- 管状の前記導電剤の直径は5〜150nmであり、管状の前記導電剤の長さは5〜20nmであることを特徴とする、請求項8または12に記載の可撓性リチウム電池。
- 管状の前記導電剤の表面積は20〜400m2/gであることを特徴とする、請求項13に記載の可撓性リチウム電池。
- シート状の前記導電剤はグラファイト、グラフェンまたはこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項8に記載の可撓性リチウム電池。
- シート状の前記導電剤の平均粒径は3.5nmであることを特徴とする、請求項8または15に記載の可撓性リチウム電池。
- シート状の前記導電剤の表面積は20m2/gであることを特徴とする、請求項16に記載の可撓性リチウム電池。
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