[發(fā)明專利]一種微納集成固態(tài)薄膜鋰電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910685730.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110335982B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向勇;彭曉麗;張曉琨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M50/50
• 分類號(hào): H01M50/50;H01M50/531;H01M10/052;H01M10/058;H01M10/0562;H01M10/42
• 代理公司: 成都帝鵬知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

本發(fā)明提供一種微納集成固態(tài)薄膜鋰電池及其制備方法，其包括襯底及形成在所述襯底之上的多個(gè)薄膜鋰電池微單元，所述襯底上設(shè)有導(dǎo)電線路，多個(gè)所述薄膜鋰電池微單元與導(dǎo)電線路電連接，所述薄膜鋰電池微單元包括在襯底上依次形成的兩個(gè)獨(dú)立設(shè)置的集流體、正電極膜、固態(tài)電解質(zhì)膜及負(fù)電極膜，其中，兩個(gè)集流體分別電連接至所述導(dǎo)電線路，其中一集流體與正電極膜電接觸，另一集流體與負(fù)電極膜電接觸，所述固態(tài)電解質(zhì)膜設(shè)于所述正電極膜與所述負(fù)電極膜之間。本發(fā)明的微納薄膜固態(tài)鋰電池能夠滿足高電壓、高能量密度、高功率密度的使用需求。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域，其特別涉及一種微納集成固態(tài)薄膜鋰電池及其制備方法。

【背景技術(shù)】

隨著電子產(chǎn)品的微型化、集成化成為了當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，運(yùn)用在電子產(chǎn)品上的電池同樣需要微型化。微電池在未來(lái)便攜式電子設(shè)備、國(guó)防裝備及微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，受到人們的重視。國(guó)內(nèi)外積極開(kāi)展研究的微電池系列有：鋰電池、鋅鎳電池、太陽(yáng)能電池、燃料電池等。鋰電池被認(rèn)為是最合適的電源。

目前絕大多數(shù)鋰電池采用液態(tài)電解液實(shí)現(xiàn)離子傳輸過(guò)程，液態(tài)電解液的使用給電池帶來(lái)了密封和安全性問(wèn)題，所以，使用固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池成為研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。全固態(tài)薄膜鋰電池由于具有重量輕、體積小、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高、使用溫度范圍寬和安全性能好等優(yōu)點(diǎn)已成為目前研究的熱點(diǎn)。目前對(duì)無(wú)機(jī)全固態(tài)薄膜鋰電池的研究方向主要分為：（1）研發(fā)新的電池結(jié)構(gòu)，提高電池單位面積的容量、放電功率，解決薄膜鋰電池單位面積容量和功率低的問(wèn)題；（2）研究新型高離子電導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)，解決無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率低的問(wèn)題；（3）研究新型正、負(fù)極，使成膜后的正、負(fù)極具有更高的電流密度和比能量；（5）研發(fā)新的成膜技術(shù)，使成膜過(guò)程更快速、簡(jiǎn)便、成功率更高。然而，目前對(duì)無(wú)機(jī)全固態(tài)薄膜鋰電池的研發(fā)都是針對(duì)單個(gè)電池單元，單個(gè)微型儲(chǔ)能薄膜鋰電池的輸出電壓和電流有限，難以滿足需要高電壓、大電流驅(qū)動(dòng)的電子器件的應(yīng)用需求。

因此，亟待提供一種可有效解決上述問(wèn)題的新型技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

為解決現(xiàn)有單個(gè)微型儲(chǔ)能薄膜鋰電池存在的難以滿足需要高電壓、大電流驅(qū)動(dòng)電子器件的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種微納集成固態(tài)薄膜鋰電池及其制備方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供如下的技術(shù)方案：一種微納集成固態(tài)薄膜鋰電池，其包括電路控制模塊、襯底及形成在所述襯底之上的多個(gè)薄膜鋰電池微單元，所述襯底上設(shè)有導(dǎo)電線路，多個(gè)所述薄膜鋰電池微單元與導(dǎo)電線路電連接，再通過(guò)具有快速插拔功能的電路控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)薄膜鋰電池微單元進(jìn)行集成；所述薄膜鋰電池微單元包括在襯底上依次形成的兩個(gè)獨(dú)立設(shè)置的集流體、正電極膜、固態(tài)電解質(zhì)膜及負(fù)電極膜，其中，兩個(gè)集流體分別電連接至所述導(dǎo)電線路，其中一集流體與正電極膜電接觸，另一集流體與負(fù)電極膜電接觸，所述固態(tài)電解質(zhì)膜設(shè)于所述正電極膜與所述負(fù)電極膜之間，所述微納集成固態(tài)薄膜鋰電池是通過(guò)多個(gè)所述薄膜鋰電池微單元進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)得到；多個(gè)所述薄膜鋰電池微單元之間采用多層堆疊；所述導(dǎo)電線路包括引線和金手指，每一所述薄膜鋰電池微單元的正/負(fù)電極膜上均設(shè)有所述引線，所述金手指設(shè)于多個(gè)所述薄膜鋰電池微單元線路集中的一端，所述引線匯集至所述金手指處并與所述金手指連通。

優(yōu)選地，所述微納集成固態(tài)薄膜鋰電池還包括封裝膜，所述封裝膜對(duì)多個(gè)所述薄膜鋰電池微單元進(jìn)行封裝保護(hù)，或?qū)λ鑫⒓{集成固態(tài)薄膜鋰電池整體進(jìn)行封裝保護(hù)。

優(yōu)選地，所述封裝膜的材料包括聚二甲基硅氧烷，所述聚二甲基硅氧烷通過(guò)對(duì)所述薄膜鋰電池微單元或所述微納集成固態(tài)薄膜鋰電池進(jìn)行包覆以實(shí)現(xiàn)封裝保護(hù)。