[發明專利]一種書本結構柔性電池

有效

• 申請號: 201910299206.1
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109888371B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 宋維力;陳浩森;方岱寧;李娜;宋嚴杰;洪廣琦;楊樂;韓金棟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0585
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明涉及一種書本結構柔性電池，特別涉及一種基于多層書本狀結構集成的柔性電池，屬于儲能器件領域。本發明通過內層包裝后的鋰離子電池單元中集流體表面上的涂覆或圖案加工，增強了鋰離子電池單元內，集流體之間的滑移能力；通過內層包裝后的鋰離子電池單元之間填充材料，增強了鋰離子電池單元之間的滑移能力，易于鋰離子電池單元組彎折；通過極耳的特殊設計使得書本結構柔性電池可以在一個、兩個或多個方向上發生自由彎曲變形，從而進行應力的釋放以防止應力過大對電池結構造成損壞；并且通過結構設計以及層間填充材料的選擇，在提高電池力學性能的同時，使得單層鋰離子電池單元性能穩定，書本柔性電池整體能量密度較高。

技術領域

本發明涉及一種書本結構柔性電池，特別涉及一種基于多層書本狀結構集成的柔性電池，屬于儲能器件領域。

背景技術

隨著電子技術的進步，越來越多的電子設備正在向著輕薄化、柔性化和可穿戴的方向發展，發展柔性電子技術最大的挑戰之一就是與之相適應的輕薄且柔性的電化學儲能器件。

有人提出了柔性電池，現有使用新型材料和工藝制作電池，但是該種方法造價昂貴，嚴重影響了應用與市場拓展；

現有的商業化鋰離子電池，性能逐漸提升，成本逐漸降低，但是剛度過高；

力學性能差是現有商業化電池的普遍問題，例如傳統的鋰離子電池等產品是剛性的，在彎曲、折疊時，容易造成電極材料和集流體分離，影響電化學性能，甚至導致短路，發生嚴重的安全問題。為了提高電池的容量，常常在電池里使用多層電極片進行疊片來提高容量，但是采用傳統技術制造的多層疊片鋰離子電池，往往柔性較差，隨著厚度的增加，完全失去柔性，并且在彎折的過程中，存在整體涂覆結構活性物質顆粒剝離、脫落的問題。

為了達到柔性電池“柔而不損、柔而不壞”的要求，以應用于彎折的服役環境，目前有兩種路線來解決該問題。一方面使用新型材料和工藝制作電池，但是該種方法造價昂貴，嚴重影響了應用與市場拓展；另一方面使用傳統材料和工藝進行一定結構設計，但是往往彎曲性能達不到實際效果，并伴隨著電池性能衰減的問題，因此，現有電池很難滿足“柔而不損、柔而不壞”的服役要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有電池不易彎折無法適應使用需求的問題，提供一種書本結構柔性電池，該電池在保證成本和性能的前提下，能夠實現一定的彎曲變形；

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種單層柔性電池，由內層包裝后的鋰離子電池單元組成；所述鋰離子電池單元由多層正負電極片對組成；每相鄰的兩個正負電極片對之間通過集流體接觸連接，在集流體的接觸面上涂覆材料或對接觸面表面進行圖案加工，用以增強鋰離子電池單元內，集流體間的滑移能力，更易于釋放因變形產生的應力，以實現滑動；

一種書本結構柔性電池，由若干內層包裝后的鋰離子電池單元組成，所述鋰離子電池單元通過極耳固定連接，然后封裝在外殼內；每相鄰的兩個鋰離子電池單元之間設置填充材料，用以增強鋰離子電池單元間的滑移能力，更易于釋放因變形產生的應力，以實現滑動；

一種書本結構柔性電池，由內層包裝后的若干鋰離子電池單元組成，所述鋰離子電池單元通過極耳固定連接，然后封裝在外殼內；每相鄰的兩個鋰離子電池單元之間設置填充材料；所述鋰離子電池單元由多層正負電極片對組成；每相鄰的兩個正負電極片對之間通過集流體接觸連接，在集流體的接觸面上涂覆材料或對接觸面表面進行圖案加工；通過填充材料和表面涂覆或圖案加工共同實現滑動，用以增強鋰離子電池單元中集流體之間和內層包裝后的鋰離子電池單元間的滑移能力，更易于釋放因變形產生的應力，以實現滑動；

所述極耳的位置和角度能夠根據需求自由調控；

所述極耳的正負極極耳夾角為0°～270°；

所述外殼內壁與鋰離子電池單元組存在一定間隙，彎曲時有鋰離子電池單元組的活動空間；