一种柔性锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性锂离子电池，由封装壳体及封装在壳体内的电芯组成，所述的电芯包括正、负极，及设置在正极上的上引出电极，设置在负极上的下引出电极，其还包括一设于电芯中部的聚合物电解质阻燃复合层，该聚合物电解质阻燃复合层是由设置在中间的一聚合物电解质层，及分别设置在其上下表面的一固态阻燃剂层共同组成的复合薄膜。本发明专利技术还公开了该柔性电池的制备方法。本发明专利技术提供的含固态阻燃剂的柔性锂离子电池，该电池效率高、循环寿命长、能量密度大，可以满足在柔性电子器件中的电能需求。同时，含有固态阻燃剂可以有效提高柔性锂离子电池的安全性能。本发明专利技术提供的制备方法工艺独特、加工方便、易于批量化生产，具有很大的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种柔性锂离子电池，由封装壳体及封装在壳体内的电芯组成，所述的电芯包括正、负极，及设置在正极上的上引出电极，设置在负极上的下引出电极，其还包括一设于电芯中部的聚合物电解质阻燃复合层，该聚合物电解质阻燃复合层是由设置在中间的一聚合物电解质层，及分别设置在其上下表面的一固态阻燃剂层共同组成的复合薄膜。本专利技术还公开了该柔性电池的制备方法。本专利技术提供的含固态阻燃剂的柔性锂离子电池，该电池效率高、循环寿命长、能量密度大，可以满足在柔性电子器件中的电能需求。同时，含有固态阻燃剂可以有效提高柔性锂离子电池的安全性能。本专利技术提供的制备方法工艺独特、加工方便、易于批量化生产，具有很大的实用价值。【专利说明】
本专利技术涉及锂离子电池制造领域，具体涉及。
技术介绍
随着现代社会电子信息技术的高速发展，越来越多的电子器件出现在人们的日常生活中。而近些年来，柔性电子技术作为一种新兴技术，引起了世界范围内的广泛关注，越来越多的柔性电子器件开始涌现出来。如柔性电子显示器、有机发光二极管0LED、印刷RFID、电子皮肤、可穿戴器件等，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。然而，这些新出现的各式各样的柔性电子器件，需要提供相关的能源以对它们进行驱动，进而对能源供给的电池提出了更高的要求。 传统的锌锰电池、镍镉电池等由于体积大、效率低等方面的缺点，难以适用于现代电子器件体积小、集成度高等方面的应用需求，尤其是柔性电子器件方面的应用。因此，世界范围内对柔性电池展开了开发热潮。2006年，芬兰的Enfucell公司和以色列的PowerPaper公司开发了超薄纸质电池。Enfucell公司的纸质电池以金属锌和二氧化锰作为电池的传导体和隔离器，厚度约为0.5毫米，可以用在微型标签显示器、智能卡、音乐贺卡、电子报纸、RFID标签等方面。Power Paper公司的纸质电池传导体和隔离器也是基于金属锌和二氧化锰，但是其电解质有所区别。这些基于金属锌-二氧化锰的柔性纸质电池虽然在一定程度上能满足一些柔性电子器件的应用需求，但是其转化效率和功率相对较小。而锂离子电池能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等突出优点被广泛关注。 锂离子电池主要指锂离子在正负极直接往复脱嵌并发生氧化还原反应的二次电池，其单体电池主要由正极、负极、隔膜、电解质和集流体等几个方面构成。而柔性锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、容易实现小型化和集成化等方面的优点，具有十分广阔的应用前景。 传统电池有功耗大、体积大、效率低等方面的缺点。同时，由于锂离子电池在使用过程中会发生化学反应，容易造成电池的温度升高而发生自燃。 因此，研发一种阻燃性好、体积小、安全性好、能量密度高的柔性锂离子电池，以及其产业化制备方法，就变得较为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构合理、体积小、输出效率高、阻燃、安全性好、使用寿命长的柔性锂离子电池，本专利技术还提供一种高效、产业化制备该柔性锂离子电池的方法。 本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案为: 一种柔性锂离子电池，由封装壳体及封装在壳体内的电芯组成，所述的电芯包括正、负极，及设置在正极上的上引出电极，设置在负极上的下引出电极，其还包括一设于电芯中部的聚合物电解质阻燃复合层，该聚合物电解质阻燃复合层是由设置在中间的一聚合物电解质层，及分别设置在其上下表面的一固态阻燃剂层共同组成的复合薄膜。 所述正极为一复合薄膜层，是由碳纳米管或石墨烯纳米材料制成的柔性薄膜集流层上，涂覆钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂之一形成的涂覆层制成；且该正极厚度为0.6?llum，其中，碳纳米管或石墨烯纳米材料形成的薄膜厚度为0.1?Ium,涂覆层厚度为0.5?10um。 所述负极是在碳纳米管或石墨烯纳米材料制成的柔性薄膜集流层上，涂覆钛酸锂形成的涂覆层，制成的复合薄膜层；该负极厚度为0.6?llum，其中，碳纳米管或石墨烯纳米材料制成的薄膜厚度为0.1?lum，涂覆层厚度为0.5?10um。 所述聚合物电解质为聚环氧乙烷/高氯酸锂聚合物固态电解质，所述固态阻燃剂为固态磷酸酯。 所述引出电极为银浆或铜浆涂覆层，其面积为0.0lmm2?4mm2。 所述聚合物电解质阻燃复合层，其中阻燃剂薄膜厚度为0.5?5um，电解质薄膜厚度为0.1?lum。 一种所述柔性锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤: (I)制备聚合物电解质阻燃复合层；其包括将聚合物电解质利用旋涂的方式，涂覆在玻璃或石英衬底上，形成电解质薄膜，后将浆料形态的固态阻燃剂旋涂在电解质薄膜上，最后将涂覆固态阻燃剂层的电解质薄膜，从玻璃或石英衬底上进行剥离，得到聚合物电解质阻燃复合层； (2)制备正极，该正极为一复合薄膜层； (3)制备负极，该负极为一复合薄膜层； (4)将正极和负极分别置于上阻燃剂层上表面，下阻燃剂层下表面； (5)在正极和负极表面分别涂覆上引出电极和下引出电极得到电芯，并用柔性材料制成的封装壳体，对所述电芯进行封装，得到柔性锂离子电池。 所述柔性材料为聚二甲基硅氧烷。 所述步骤(2)包括将钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂之一制成浆料，并将该浆料涂覆在碳纳米管或石墨烯纳米材料形成的集流层上，制得正极。 所述步骤(3)包括将钛酸锂制成浆料，并将该浆料涂覆在碳纳米管或石墨烯纳米材料形成的集流层上，制得负极。 所述集流层为利用抽滤的方法制备出柔性石墨烯或碳纳米管薄膜。 本专利技术的有益效果是:本专利技术以柔性衬底为基础，设置电解质阻燃复合层，该聚合物电解质阻燃复合层是由设置在中间的一聚合物电解质层，及分别设置在其上下表面的一固态阻燃剂层共同组成的复合薄膜；制备出含固态阻燃剂的柔性锂离子电池，该电池效率高、循环寿命长、能量密度大，可以满足在柔性电子器件中的电能需求。同时，含有固态阻燃剂可以有效提高柔性锂离子电池的安全性能。本专利技术的制备方法工艺独特、加工方便、易于批量化生产，具有很大的实用价值。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术内部结构示意图。 图中:1.聚合物电解质层2.上固态阻燃剂层 3.下固态阻燃剂层4.上纳米材料薄膜层 5.下纳米材料薄膜层6.正极7.负极8.上引出电极 9.下引出电极 【具体实施方式】 实施例1: 参见图1，本实施例提供的柔性锂离子电池，由封装壳体及封装在壳体内的电芯组成，所述的电芯包括正极6，负极7，及设置在正极6上的上引出电极8，设置在负极7上的下引出电极9，其还包括一设于电芯中部的聚合物电解质阻燃复合层，该聚合物电解质阻燃复合层是由设置在中间的一聚合物电解质层1，及分别设置在其上下表面的上固态阻燃剂层2和下固态阻燃剂层3共同组成的复合薄膜。 所述正极6为一复合薄膜层，是由碳纳米管或石墨烯纳米材料制成的柔性薄膜集流层上涂覆钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂之一形成的涂覆层制成，该集流层形成上纳米材料薄膜层4 ;且该正极厚度为0.6?llum，其中，碳纳米管或石墨烯纳米材料形成的薄膜厚度为0.1?lum,涂覆层厚度为0.5?1um0 所述负极7是在碳纳米管或石墨烯纳米材料制成的柔性薄膜集流层上，涂覆钛酸锂形成的涂覆层，制成的复合薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性锂离子电池，由封装壳体及封装在壳体内的电芯组成，所述的电芯包括正、负极，及设置在正极上的上引出电极，设置在负极上的下引出电极，其特征在于，其还包括一设于电芯中部的聚合物电解质阻燃复合层，该聚合物电解质阻燃复合层是由设置在中间的一聚合物电解质层，及分别设置在其上下表面的一固态阻燃剂层共同组成的复合薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛洪超，李尹庆，刘瑞，
申请(专利权)人：东莞市鸿德电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44