[發明專利]柔性一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池的制備方法

在審

• 申請號: 201410814906.7
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN105789372A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 王磊;桑林;丁飛;許寒
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01M10/46
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

1.一種柔性一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池的制備方法，其特征是：柔性 一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池的太陽電池和鋰離子電池采用同一柔性 薄膜襯底，分別位于柔性薄膜襯底的正反兩面；柔性電源控制器分別連接柔性太陽 電池與柔性鋰離子電池；在柔性薄膜襯底上制備太陽電池后，再在同一柔性薄膜襯 底的反面制備鋰離子電池，其制備過程包括：

1)制備柔性薄膜太陽電池

柔性襯底聚酰亞胺薄膜上制備柔性薄膜銅銦鎵硒太陽電池；

2)制備柔性薄膜太陽電池/鋰離子電池一體化電池

柔性銅銦鎵硒太陽電池一側進行掩膜保護，在聚酰亞胺薄膜的另一側整體濺射 一層鋁膜，濺射得到鋁膜厚度8-10μm；

正極材料為鈷酸鋰，將鈷酸鋰、乙炔黑和PVDF球磨得到的混合均勻漿料，在鋁 膜上涂覆一層正極材料，涂膜時用薄膜進行掩蓋，使四邊留有4-6mm空白，漿料干燥 后，在預留的空白處用熱壓機將帶膠鋁極耳與鋁膜粘結在一起，制得柔性鋰離子電池 的正極部分；

PI/Cu復合薄膜材料厚度為30-50微米，銅層做負極的集流體，PI層既可做銅 箔的柔性襯底，又可做柔性鋰離子電池一側的封裝層；復合薄膜材料涂覆一層負極材 料，負極材料為天然石墨；

隔膜為陶瓷涂覆的PP/PE/PP三層復合膜，厚度為30-40μm；用隔膜完全覆蓋負 極涂層部分，用熱壓機將隔膜、熱熔膠和負極薄膜四邊都熱合在一起，使隔膜熱熔膠 與負極薄膜形成一個整體；

將負極薄膜與正極薄膜部分調整相對位置后，用膠帶定位，用封邊機將左、右、 下三邊正負極薄膜熱合在一起；

將聚合物凝膠電解液在預留口中加入柔性鋰離子電池，使用聚酯薄膜在真空條 件下，將柔性一體化電池整體封裝；

柔性薄膜太陽電池和柔性薄膜鋰離子電池分別連接柔性電源控制器，通過電源 控制器的控制，在充足光照情況下，實現了太陽電池對鋰離子電池充電，同時對外供 電，在其他情況鋰離子電池可對外接負載供電。

2.根據權利要求1所述的柔性一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池的制備方法， 其特征是：柔性電源控制器的柔性電路基板采用聚酰亞胺基板，柔性電源控制器由 采樣電路、充電控制電壓比較電路、放電電壓比較電路、充電控制驅動電路、放電 控制驅動電路、指示電路、基準電壓電路組成；由基準芯片產生1.2V基礎電壓， 為充電控制電壓比較電路、放電電壓比較電路提供基準電壓，保證在蓄電池電壓發 生變化時，電壓比較電路有一個恒定的比較電壓；通過對基準電壓和放電壓的比較， 輸出充電控制和放電控制信號，從而實現太陽電池對蓄電池的充電控制和蓄電池的 放電控制。

3.根據權利要求1所述的柔性一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池的制備方法， 其特征是：聚酰亞胺薄膜的另一側整體濺射一層鋁膜時，濺射功率800-1000w，時 間25-30min，氬氣流量40-50sccm。

4.根據權利要求1所述的柔性一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池的制備方法， 其特征是：鋁膜上涂覆一層正極材料得到的正極薄膜，包括正極材料、導電劑和粘 結劑，正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、層狀三元材料或磷酸鐵鋰中的一種，導電劑為 乙炔黑、SP或KS系列導電劑，粘結劑為PVDF。

5.根據權利要求1所述的柔性一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池的制備方法， 其特征是：用熱壓機將隔膜、熱熔膠和負極薄膜四邊都熱合在一起時，熱壓機將隔 膜/熱熔膠/銅箔/PI復合薄膜的四邊都熱合在一起，熱合溫度為140-160℃，熱合 時間2-5秒。