[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

技術領域

本發明屬于電能源技術領域，特別是涉及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。

背景技術

目前，柔性一體化太陽電池/鋰離子電池薄膜復合電池是一種新型電源，具有柔性，能 適應不同的安裝面，便于攜帶等特點，利用薄膜太陽電池給鋰電池充電，因此具有自充電功 能，能長時間、遠距離為電子設備供電。

已知的太陽電池/鋰電池一體化電源系統由太陽能電池、蓄電池和電源控制器組成，其中 太陽能電池、蓄電池和電源控制器均為非柔性剛性結構或只有太陽能電池為柔性結構。專利 CN103280846A“一種柔性光伏一體化電源系統”中太陽電池為具有柔性背板，采用柔性襯底 制備的非晶硅疊層內聯薄膜太陽電池。蓄電池和電源控制器均為非柔性結構，太陽電池和蓄 電池各自獨立封裝，電源控制器和太陽電池、蓄電池用電纜連接，非真正一體化電源系統， 具有重量大，體積大，攜帶不方便，安裝受限等缺點，因此應用范圍有限，存在某些特殊場 合無法應用等技術問題。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供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。

本發明的目的是提供一種產品為真正柔性一體化電池，具有重量輕，攜帶方便，高比 能量，能適應不同安裝面，使用范圍廣等特點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。

本發明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，控制太陽電池對鋰離子 電池充電及鋰離子電池對外接負載放電。

首先制備柔性薄膜太陽電池，具體制備步驟參照專利CN101459200A“柔性銅銦鎵硒 薄膜太陽電池及其吸收層的制備方法”所述方法制備柔性薄膜銅銦鎵硒太陽電池，柔性襯 底優選聚酰亞胺薄膜。

柔性太陽電池制備完成后，采用共襯底技術在聚酰亞胺薄膜另一側，即沒有銅銦鎵硒 太陽電池的一側用磁控濺射方法整體濺射一層鋁薄膜，鋁膜厚度約為5-10μm。在鋁膜手 動上涂覆一層鋰離子電池正極材料薄膜，在鋁膜的四邊各留2-10mm的空白。將帶膠鋁極 耳用熱壓機固定于預留的鋁膜空白處。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其中之一，導電劑為乙炔黑、SP或KS系 列導電劑其中之一或兩種以上，粘結劑為PVDF。

柔性鋰離子電池的負極集流體選用銅箔與柔性薄膜的復合材料，柔性薄膜材料為尼 龍、PET或聚酰亞胺薄膜，優選聚酰亞胺(PI)薄膜。銅箔/PI復合薄膜厚度為20-100微 米，在其上手動涂覆一層鋰離子電池負極薄膜，在左、右、下三邊各留5-10mm空白，在 上邊預留極耳處留10-20mm空白，用裁刀或手術刀將預留極耳的多余部分裁掉，做出柔性 鋰離子電池負極極耳。負極薄膜包括負極材料，導電劑和粘結劑，負極材料為石墨、硬碳 或尖晶石鈦酸鋰其中之一，導電劑為乙炔黑、SP或KS系列導電劑其中之一或兩種以上， 粘結劑為PVDF。

用鋰離子電池隔膜完全覆蓋負極材料薄膜，隔膜可為PP單層膜，PP/PE/PP三層復合 膜，陶瓷涂層隔膜其中之一。用熱熔膠壓住隔膜邊緣約1-2mm，用熱壓機將隔膜/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。注意， 熱熔膠四邊寬度最好大于銅箔/PI復合薄膜邊緣1-2mm。

熱熔膠可以是單層的馬來酸或丙烯酸改性PP熱熔膠，也可以是鋰離子電池中通用的 三層復合PP材質的白色、黃色、黑色極耳膠。熱熔膠的寬度范圍4-10mm，厚度范圍為30-100 μm。

將粘好隔膜和熱熔膠的柔性襯底負極薄膜與正極薄膜調整好相對位置，用封邊機將 左、右、下三邊正負極薄膜熱合在一起，熱合溫度160-200℃，熱合時間3-10秒鐘，留 上邊極耳處不封。

將柔性一體化電池整體移入手套箱中，注入配制好的聚合物凝膠電解液，充分浸潤后 抽出多余電液，常溫在手套箱中放置2-4小時，或加熱30-60℃放置1-3小時，然后在惰 性氣氛保護下移出手套箱。在干燥氣氛下(如干燥間中，相對濕度<1％)，置于真空封口 機中，使用透光性好的柔性聚酯薄膜，在抽真空和一定壓力下將柔性一體化電池一體熱合 封裝，熱合溫度150-200℃，熱合時間3-10秒鐘。