[發明專利]一種柔性全固態薄膜鋰電池及其生產方法

在審

• 申請號: 201510824069.0
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN106784988A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳牧;顏悅;劉偉明;周辰;張曉鋒
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

1.一種鋰電池，包括電池基片、正極、電解質、負極、集流體以及密封保護層，電池基片上覆蓋集流體，集流體上覆蓋正極，正極上覆蓋電解質，電解質上覆蓋負極，其特征在于：所述的電池為柔性全固態薄膜鋰電池，電池基片采用聚合物膜(100)，正極采用薄膜層(101)，電解質采用薄膜層(102)，負極采用薄膜層(103)，集流體采用薄膜層(104)。

2.根據權利要求1的一種鋰電池，其特征在于：其電池基片采用的聚合物膜(100)的厚度為500μm以下，聚合物膜(100)包括但不限于聚酰亞胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯(PP)、聚烯羥(POE)、聚酰胺(PA)。

3.根據權利要求1的一種鋰電池，其特征在于：其正極采用的薄膜層(101)厚度為10μm以下，薄膜層(101)采用非晶態含鋰化合物，包括但不限于含有(WO₄)^2-的鎢酸鹽、(PO₄)^3-的磷酸鹽。

4.根據權利要求1-3之一的一種鋰電池，其特征在于：電解質采用的薄膜層(102)，負極采用的薄膜層(103)，集流體采用的薄膜層(104)的厚度為10μm以下。

5.一種生產柔性全固態薄膜鋰電池的方法，包括以下步驟：

第一步，對電池基片采用的聚合物膜(100)進行表面預處理；

第二步，在聚合物膜(100)上兩側覆蓋分立的集流體采用的薄膜層(104)；

第三步，在集流體采用的薄膜層(104)上第一側形成正極采用的薄膜層(101)；

第四步，在正極采用的薄膜層(101)上完全覆蓋電解質采用的薄膜層(102)，同時電解質采用的薄膜層(102)與集流體采用的薄膜層(104)第二側接觸；

第五步，在電解質采用的薄膜層(102)上完全覆蓋負極采用的薄膜層(103)，同時負極采用的薄膜層(103)與集流體采用的薄膜層(104)第二側接觸；其特征在于，第一步所述聚合物膜(100)表面預處理方法為：聚合物膜(100)經過大氣下和真空原位清洗，實現表面平整化，處理后的聚合物膜(100)表面粗糙度R_a在100nm以下。

6.如權利要求5所述的一種生產柔性全固態薄膜鋰電池的方法，其特征在于，第三步所述的集流體采用的薄膜層(104)上第一側形成正極采用的薄膜層(101)的工藝條件為：在真空環境下形成集流體采用的薄膜層(104)后，不暴露真空，在0℃-100℃環境溫度下，采用真空沉積方法形成正極采用的薄膜層(101)，無須后續高溫退火流程。

7.如權利要求6所述的一種生產柔性全固態薄膜鋰電池的方法，其特征在于，采用真空原位應力計調整鍍膜工藝，降低正極采用的薄膜層(101)內應力，避免柔性全固態薄膜鋰電池在生產和使用時發生薄膜脫落、失效現象。

8.如權利要求6所述的一種生產柔性全固態薄膜鋰電池的方法，其特征在于，所述的薄膜層沉積方法包括但不限于以下方式：電子束蒸發沉積、熱蒸發沉積、直流脈沖磁控濺射沉積、射頻磁控濺射沉積、 直流脈沖/射頻混合磁控濺射沉積、中頻磁控濺射沉積。