[實用新型]薄膜固態二次電池

有效

• 申請號: 201820542897.4
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN208352450U
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 陳立翔
• 申請（專利權）人: 陳立翔
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0585;H01M4/131;H01M4/133;H01M4/134
• 代理公司: 北京匯智英財專利代理事務所(普通合伙) 11301
• 代理人: 鄭玉潔

一種薄膜固態二次電池，其組成包括：一固態電解質電離子穿透層、一負極層及一正極層，該負極層設置于該固態電解質電離子穿透層的一表面，且依序包括：一負極電離子層、一第二石墨烯層、一第二復合離子氧化物層、一負極集電體層；該正極層設置于該固態電解質電離子穿透層的另一表面，且依序包括：一正極離子層、一第一石墨烯層、一第一復合離子氧化物層及一正極集電體層。上述每一層結構在實施上均可以涂覆方式形成涂層、或以電鍍方式形成鍍層。借此組成，以構成一安全、質輕、能量密度高且循環性強的創新電池。

技術領域

本實用新型涉及一種二次電池，特別涉及一種薄膜固態二次電池。

背景技術

二次鋰電池(Lithium-ion secondary batteries)或鋰電池(lithium-ionbatteries)漸受重視，且已被廣泛應用于各種電子產品，如筆記本電腦和移動電話。在二次電池(secondary batteries)中，產生電子和消耗電子的反應多為可逆反應，因此，此種電池可以在充電狀態和放電狀態之間進行電化學循環。

可攜式電子裝置已朝向微型化及輕型化發展，且性能也大幅改善。因此，需要開發具有成本效益，并具有高能量密度和高輸出的可充電式鋰電池或二次鋰電池。另外，特別是在高溫環境下，在經過一定次數的儲存及循環后，一些鋰電池可能會產生氣體，其會降低鋰電池的壽命。因此，有必要提供一種能延長其使用壽命的堅固電芯，以應用于薄膜鋰電池領域。

全固態薄膜鋰電池在與傳統鋰離子電池的主要不同點在于傳統鋰離子電池使用液態電解質，全固態薄膜鋰電池則使用固態/膠態電解質，使用固態/膠態電解質可改善液態電解質的許多缺點。全固態薄膜鋰電池主要的優點為輕薄、高安全、可高溫充放電、壽命長、高充電及放電電流容忍度及具彈性等等，故全固態薄膜鋰電池可被制作于各種不同的基板上，且能有簡易且良好的電路設計。

然而，由于工藝技術上的限制，使用全固態薄膜鋰電池的體積能量密度無法有效地提高，因此，如此克服全固態薄膜鋰電池工藝技術上的瓶頸已成為了一個重要的課題。目前業界已針對全固態薄膜鋰電池進行相關技術研究，但欲仍然無法解決全固態薄膜鋰電池工藝技術上的瓶頸，使其體積能量密度有效地提高。因此，如何提出一種全固態薄膜鋰電池及其制作方法，能夠有效改善現有技術的固態薄膜鋰電池的體積能量密度無法有效提升的情況已成為一個刻不容緩的問題。

實用新型內容

有鑒于上述現有技術的問題，本實用新型的目的即在提供一種薄膜固態二次電池，以解決現有技術的固態薄膜鋰電池的體積能量密度無法有效提升的問題。

本實用新型另一目的，在于提供一種改善電容量、使用壽命、安全性能、耐高溫性能的薄膜固態二次電池。

本實用新型再一目的，在于提供電離子很好的遷移率，使整體的導電性、蓄電性大幅地提升的薄膜固態二次電池。

根據上述各目的，本實用新型提出一種薄膜固態二次電池，其組成包括：一正極集電體層；一第一復合離子氧化物層，覆合在該正極集電體層的表面上；一第一石墨烯層，覆合在該第一復合離子氧化物層的表面上；一正極離子層，覆合在該第一石墨烯層的表面上；一固態電解質電離子穿透層，覆合在該正極離子層的表面上；一負極電離子層，覆合在該固態電解質電離子穿透層的表面上；一第二石墨烯層，覆合在該負極電離子層的表面上；一第二復合離子氧化物層，覆合在該第二石墨烯層的表面上；一負極集電體層，覆合在該第二復合離子氧化物層的表面上。

上述該正極集電體層表面上的該第一復合離子氧化物層與該第二石墨烯層表面上的該第二復合離子氧化物層的厚度介于0.5～3nm。

上述該正極集電體層是以鋁箔為主的導體，其厚度介于15～300nm。

上述該第一石墨烯層與第二石墨烯層為一由碳原子構成的極薄網狀結構，具有很好的遷移率，使整體的導電性、蓄電性大幅地提升，其厚度介于0.5～3nm。