固态锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种固态锂离子电池，可以自发电。固态锂离子电池包括相互平行设置的第一电极层和第二电极层，位于第一电极层朝向第二电极层一面上的电解质层，位于电解质层背离第一电极层一面上的摩擦层，摩擦层上设有导通孔，且导通孔内填充有电解质层，其中：第一电极层和第二电极层之间通过弹性元件连接，第一电极层的形成材料为锂掺杂金属的氧化物；其中：当弹性元件未被施加第一外力时，摩擦层和第二电极层不接触；当弹性元件被施加第一外力时，摩擦层和第二电极层振动并发生相互摩擦和分离，第一电极层和第二电极层将摩擦层和第二电极层摩擦产生的电流输出。

Solid-state lithium-ion batteries

The invention discloses a solid-state lithium ion battery, which can generate electricity by itself. Solid-state lithium-ion batteries consist of a first electrode layer and a second electrode layer arranged parallel to each other, an electrolyte layer located on one side of the first electrode layer facing the second electrode layer, a friction layer located on one side of the electrolyte layer deviating from the first electrode layer, a through hole on the friction layer, and an electrolyte layer filled in the through hole, in which an elastic element passes between the first electrode layer and the second electrode layer. The forming material of the first electrode layer is the oxide of lithium-doped metal, in which the friction layer and the second electrode layer do not contact when the elastic element is not applied with the first external force, and when the elastic element is applied with the first external force, the friction layer and the second electrode layer vibrate and friction and separation occur between them. The friction layer and the second electrode layer are produced by friction between the friction layer and the second electrode layer. Generated current output.

【技术实现步骤摘要】
固态锂离子电池
本专利技术涉及发电
，尤其涉及一种固态锂离子电池。
技术介绍
随着电子工业的发展，目前很多微电子设备迫切需要一种体积小、重量轻、比容量高的微型致密电源。以无机化合物材料作为电解质的全固态薄膜锂离子电池可以很好的满足这一要求。全固态薄膜锂离子电池是锂离子电池发展的最新领域，其厚度可达毫米甚至微米级。全固态薄膜锂离子电池包括阳极薄膜、电解质薄膜、阳极薄膜和基片。全固态薄膜锂离子电池除了有重量轻、容量密度高、寿命长、抗震、耐冲撞和体积小的优点外，还有以下优点：(1)可根据产品的要求设计成任何形状；(2)可组装在不同材料的基底上；(3)可用标准的沉积条件实现薄膜电池的制备；(4)工作温度窗口宽(-15-150℃)；(5)没有固液接触界面，减小了固液界面电阻；(6)安全系数高，电池工作时没有气体产物。但是，目前有上述众多优点的锂离子电池只能通过外界电源进行充电，充电较不方便。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固态锂离子电池，可以自发电，具有较好的使用性。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种固态锂离子电池，包括：相互平行设置的第一电极层和第二电极层，位于所述第一电极层朝向所述第二电极层一面上的电解质层，位于所述电解质层背离所述第一电极层一面上的摩擦层，所述摩擦层上设有导通孔，且所述导通孔内填充有所述电解质层，其中：所述第一电极层和所述第二电极层之间通过弹性元件连接，所述第一电极层的形成材料为锂掺杂金属的氧化物；当所述弹性元件未被施加第一外力时，所述摩擦层和所述第二电极层不接触；当所述弹性元件被施加第一外力时，所述摩擦层和所述第二电极层振动并发生相互接触分离，所述第一电极层和所述第二电极层将所述摩擦层和所述第二电极层摩擦产生的电流输出。本专利技术提供的固态锂离子电池，在第一外力以及弹性元件的驱动下使得摩擦层和第二电极层振动并发生接触分离，当摩擦层和第二电极层接触时，第二电极层与摩擦层摩擦产生电荷，当第二电极层与摩擦层分离的时候，第一电极层和第二电极层会产生感应电流并输出。可见，本专利技术提供的固态锂离子电池，可以自发电，具有较好的使用性。在一些可选的实施方式中，固态锂离子电池还包括：整流器，其中：所述整流器的第一交流输入端与所述第一电极层连接、所述整流器的第二交流输入端与所述第二电极层连接。第一电极层和第二电极层输出的交流电流可以通过整流器变为直流电流后给外接负载充电。在一些可选的实施方式中，所述放电回路还包括：降压器，所述降压器用于接收所述第一电极层和所述第二电极层输出的电流，并将接收的电流所产生的高电压变为低电压输送给所述整流器。在一些可选的实施方式中，所述弹性元件被施加第二外力时，所述摩擦层和所述第二电极层接触，所述第一电极层和所述第二电极层用于为所述固态锂离子电池充电。在一些可选的实施方式中，所述第二外力大于所述第一外力，所述第二外力施加于所述第一电极层或所述第二电极层上的压强大于10千克/平方厘米。在一些可选的实施方式中，所述弹性元件为弹簧。在一些可选的实施方式中，固态锂离子电池还包括：位于所述第一电极层背离所述第二电极层一侧的第一绝缘层，位于所述第二电极层背离所述第一电极层一侧的第二绝缘层，所述弹性元件的一端与所述第一绝缘层固定连接，所述弹性元件的另一端与所述第二绝缘层固定连接。第一绝缘和第二绝缘层起到了固定弹性元件以及支撑第一电极层和第二电极层的作用。在一些可选的实施方式中，固态锂离子电池还包括：位于所述第一绝缘层和所述第一电极层之间、且覆盖所述第一电极层的第一集流体层，位于所述第二绝缘层和所述第二电极层之间、且覆盖所述第二电极层的第二集流体层。第一集流体层和第二集流体层的设置可以使得摩擦层和第二电极层摩擦产生的电荷汇集起来以便形成较大的电流对外输出。在一些可选的实施方式中，所述第一集流体层为铝箔层，和/或，所述第二集流体层为钛片层。在一些可选的实施方式中，所述第一电极层为锰酸锂层，和/或，所述第二电极层为二氧化钛纳米管层。在一些可选的实施方式中，所述摩擦层的形状为圆环形。当然摩擦层的具体形状不限于圆环形，可以为回型等，或者外围为长方形，中间为圆形导通孔，或者外围为圆形，中间为长方形导通孔。在一些可选的实施方式中，所述摩擦层的材料为聚合物绝缘材料。附图说明图1为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池的第一种状态示意图；图2为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池的第二种结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池的第三种结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池内的固态锂离子电池自发电的部分的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池内的固态锂离子电池自发电的部分输出的电压随时间的变化曲线图；图6为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池内的固态锂离子电池自发电的部分输出的电流随时间的变化曲线图；图7为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池在外接可变电阻时电流和功率随时间的变化曲线图；图8为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池在不同压力下的充放电电容量随电压的变化图；图9为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池内的固态锂离子电池自发电的部分给不同容量电容充电时，电压随时间的变化曲线图；图10为本专利技术实施例提供的固态锂离子电池内的不同容量的电容给固态锂离子电池自发电的部分充电时，充电电压和充电电流随时间的变化曲线图。附图标记：11-第一电极层12-第二电极层2-电解质层3-摩擦层31-导通孔4-弹性元件5-整流器61-第一开关62-第二开关7-降压器81-第一绝缘层82-第二绝缘层91-第一集流体层92-第二集流体层10-电容器具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术专利保护的范围。如图1所示，本专利技术提供了一种固态锂离子电池，包括：相互平行设置的第一电极层11和第二电极层12，位于第一电极层11朝向第二电极层12一面上的电解质层2，位于电解质层2背离第一电极层11一面上的摩擦层3，摩擦层3上设有导通孔31，且导通孔31内填充有电解质层2，其中：第一电极层11和第二电极层12之间通过弹性元件4连接，第一电极层11的形成材料为锂掺杂金属的氧化物；当弹性元件未被施加第一外力时，摩擦层3和第二电极层12不接触；当弹性元件被施加第一外力时，摩擦层3和第二电极层12振动并发生接触分离，第一电极层和第二电极层将摩擦层3和第二电极层12产生的电流输出。本专利技术提供的固态锂离子电池，在第一外力以及弹性元件4的驱动下使得摩擦层3和第二电极层12振动并发生接触分离，当摩擦层3和第二电极层12接触时，第二电极层12与摩擦层3摩擦产生电荷，当第二电极层12与摩擦层3分离的时候，第一电极层11和第二电极层12会产生感应电流并输出。这样固态锂离子电池就可以给其它装置供电。可见，本专利技术提供的固态锂离子电池，可以自发电，具有较好的使用性。上述第一外力按照设定频率施加，这样可以使得摩擦层3和第二电极层12在接触和分离之间转换。进一步的，如图2和图3所示，本专利技术提供的固态锂离子电池还包括：整流器5，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态锂离子电池，其特征在于，包括：相互平行设置的第一电极层和第二电极层，位于所述第一电极层朝向所述第二电极层一面上的电解质层，位于所述电解质层背离所述第一电极层一面上的摩擦层，所述摩擦层上设有导通孔，且所述导通孔内填充有所述电解质层，其中：所述第一电极层和所述第二电极层之间通过弹性元件连接，所述第一电极层的形成材料为锂掺杂金属的氧化物；其中：当所述弹性元件未被施加第一外力时，所述摩擦层和所述第二电极层不接触；当所述弹性元件被施加第一外力时，所述摩擦层和所述第二电极层振动并发生接触分离，所述第一电极层和所述第二电极层将所述摩擦层和所述第二电极层摩擦产生的电流输出。

【技术特征摘要】
1.一种固态锂离子电池，其特征在于，包括：相互平行设置的第一电极层和第二电极层，位于所述第一电极层朝向所述第二电极层一面上的电解质层，位于所述电解质层背离所述第一电极层一面上的摩擦层，所述摩擦层上设有导通孔，且所述导通孔内填充有所述电解质层，其中：所述第一电极层和所述第二电极层之间通过弹性元件连接，所述第一电极层的形成材料为锂掺杂金属的氧化物；其中：当所述弹性元件未被施加第一外力时，所述摩擦层和所述第二电极层不接触；当所述弹性元件被施加第一外力时，所述摩擦层和所述第二电极层振动并发生接触分离，所述第一电极层和所述第二电极层将所述摩擦层和所述第二电极层摩擦产生的电流输出。2.根据权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，还包括：整流器，其中：所述整流器的第一交流输入端与所述第一电极层连接、所述整流器的第二交流输入端与所述第二电极层连接。3.根据权利要求2所述的固态锂离子电池，其特征在于，还包括：降压器，所述降压器用于接收所述第一电极层和所述第二电极层输出的电流，并将接收的电流所产生的高电压变为低电压输送给所述整流器。4.根据权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述弹性元件被施加第二外力时，所述摩擦层和所述第二电极层接触，所述第一电极层和所述第二电极层用于为所述固态锂离子电池充电。5.根据权利要求4所述的固态锂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚，刘茜，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11