柔性电池及其制备方法和包含柔性电池的辅助电池技术

本发明专利技术提供柔性电池。本发明专利技术一实施例的柔性电池包括：电极组装体；和外装材料，用于对电极组装体和电解液一同进行密封。电极组装体和外装材料被形成为在弯曲时相对于纵向收缩和松弛的图案具有相同的方向性，形成有图案的区域包括满足本发明专利技术条件的区域。据此，在外装材料及电极组装体均形成有用于向纵向收缩和松弛的图案，从而即使发生弯曲，也可防止所需的物理性能的下降或使所需的物理性能的下降最小化。由此，本发明专利技术不仅可适用于诸如智能手表、表链等穿戴式设备，也可适用于诸如卷曲式显示器等需要确保电池的柔韧性的多种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性电池及其制备方法和包含柔性电池的辅助电池
本专利技术涉及柔性电池及其制备方法和包含柔性电池的辅助电池。
技术介绍
随着电子产品的智能化和高性能化，消费者的需求发生了变化，由此市场的需求情况也变化为薄型、轻量化和高容量(由于高能量密度)的电源供给设备的开发。为了满足这些消费者的需求，已开发出具有高能量密度和大容量的电源供给设备，如锂离子二次电池、锂离子聚合物电池、超级电容器(双电层电容器(electricdoublelayercapacitor)和伪电容器(pseudocapacitor))等。最近，移动电话、笔记本电脑、数码相机等移动电子设备的需求正持续增加，尤其，对应用卷式显示器、柔性电子纸(flexiblee-paper)、柔性液晶显示器(flexibleliquidcrystaldisplay，flexible-LCD)、柔性有机发光二极管(flexibleorganiclight-emittingdiode，flexible-OLED)等的柔性移动电子设备的关注度正逐渐增加。由此，用于柔性移动电子设备的电源供给设备也被要求具有柔韧的特性。柔性电池作为可反映这种特性的电源供给设备中的一种已被开发。柔性电池可包括具有柔性性质的镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池、锂离子电池等。尤其，与铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等其他电池相比，由于锂离子电池的每单位重量的能量密度高且可实现快速充电，因此具有高利用度。通过采用金属罐作为容器，锂离子电池使用液体电解液，并且主要以焊接的形态进行使用。但是，由于将金属罐作为容器来使用的圆柱形锂离子电池的形态是固定的，因此存在限制电子产品的设计缺点且很难减小电子产品的体积。尤其，如上所述地，随着移动电子设备的发展，不仅实现了薄膜化和小型化，而且还具备了柔韧性，因此使用现有的金属罐的锂离子电池或矩形结构的电池存在很难适用于如上所述的移动电子设备的问题。因此，为了解决如上所述的问题，最近，正开发如下的袋子型电池，即，将电解液装进包括两个电极和隔膜的袋子中，并将电解液密封后使用。这种袋子型电池由具有柔性(flexible)的材料制作，从而可制备成各种形状，并且具有可实现高单位质量的能量密度的优点。即，如图1所示，袋子型电池1具有在外装材料10的内部密封有电极组装体20的形式，外装材料10具有层叠有内部树脂层、金属层和外部树脂层的结构。其中，金属层作为用于防湿等的外装材料的必要结构要素，由于金属层的密度周密，从而防止湿气和电解液通过，进而防止湿气从外装材料的外部渗透至外装材料的内部，并且同时起到防止位于外装材料内部的电解液向外装材料外部渗漏的功能。但是，这种金属层缺乏弹性回复力，从而很难确保一定程度以上的柔韧性，由此在使用外装材料的柔性电池中存在引发裂纹(crack)的问题。并且，存在以柔性形式实现袋子型电池1来适用于产品的情况。但是，由于现有的袋子型电池1以单纯的柔性形式来实现，因此若在使用过程中袋子型电池1被反复弯曲，则使外装材料和电极组装体因反复地收缩和松弛而产生破损或者与最初的设计值相比使其性能显著降低，从而在发挥作为电池的功能的方面存在局限。
技术实现思路
技术问题本专利技术为了解决上述问题而提出，本专利技术的目的在于，提供通过分别形成于外装材料和电极组装体且满足本专利技术条件的预定的图案，即使柔性电池被弯曲，也可防止裂纹发生的柔性电池及其制备方法和具备其的辅助电池和移动电子设备。并且，本专利技术的另一目的在于，提供通过使分别形成于外装材料及电极组装体的图案相互匹配，从而即使柔性电池被反复弯曲，也可防止作为电池所需的物理性能的下降或使物理性能的下降最小化的柔性电池及其制备方法和具备其的辅助电池和移动电子设备。技术方案为了解决上述问题，本专利技术提供如下的柔性电池，即，柔性电池包括：电极组装体；和外装材料，用于对电极组装体和电解液一同进行密封，电极组装体和外装材料被形成为在柔性电池被弯曲时相对于纵向收缩和松弛的图案具有相同的方向性，形成有图案的区域包括使根据数学式1的增加的表面积比率(标准尺寸比(Sdr))满足0.5～40.0的区域。数学式1此时，形成有图案的一个区域的表面积意味着以水平长度为Lx(mm)，且垂直长度为Ly(mm)的电池的一个区域作为基准时的表面积。根据本专利技术的优选实施例，上述图案可包括：第一图案，形成于外装材料的至少一面上；和第二图案，以与第一图案相同的方向形成于电极组装体上，第一图案和第二图案能够以相互一致的方式设置。并且，可在图案中，沿着纵向交替形成有多个峰部和谷部，峰部和谷部可具有弧形截面、多边形截面和它们相互组合的截面。并且，图案能够以整体地或部分地形成于电极组装体和外装材料的纵向上，并且峰部和谷部可分别沿着与电极组装体和外装材料的宽度方向平行的方向连续或非连续地形成。此时，多个相邻的峰部之间的距离或多个相邻的谷部之间的距离可形成为具有相同间距或不同间距，或设为由相同间距和不同间距相互组合的形式，图案可沿着纵向连续或非连续地形成。并且，外装材料可包括：第一区域，用于形成收容电极组装体和电解液的收容部；和第二区域，以包围第一区域的方式设置，用于形成密封部，图案中的形成于外装材料的图案仅形成于第一区域。并且，数学式1的增加的表面积比率(Sdr)可以为3.0～23.0。并且，电池的截面厚度可以为0.2～5mm。并且，电极组装体可包括：阳极和阴极，在部分集电体或整个集电体涂敷活性材料而成；和隔膜，设置于阳极与阴极之间，隔膜可包括：具有微细气孔的多孔性无纺布层；和纳米纤维网层，在无纺布层的一面或两面含有聚丙烯腈(polyacrylonitrile)纳米纤维。此时，活性材料可包含聚四氟乙烯(PTFE)，以使能够防止产生裂纹和从集电体剥离。并且，在外装材料中可依次层叠第一树脂层、金属层和第二树脂层，第二树脂层暴露于外部。并且，第一树脂层可由选自酸改性聚丙烯(PPa，acidmodifiedpolypropylene)、流延聚丙烯(CPP，castingpolyprolypene)、线型低密度聚乙烯(LLDPE，LinearLowDensityPolyethylene)、低密度聚乙烯(LDPE，LowDensityPolyethylene)、高密度聚乙烯(HDPE，HighDensityPolyethylene)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、环氧树脂和酚醛树脂中的一种材料的单一层而形成或者通过层叠它们中的两种以上材料而形成。此时，第一树脂层的平均厚度可以为20μm～80μm，金属层的厚度可以为5μm～100μm，第二树脂层的平均厚度可以为10μm～50μm。并且，金属层可包含选自铝、铜、磷青铜(phosphorbronze，PB)、铝青铜(aluminiumbronze)、白铜、铍铜(beryllium-copper)、铬铜、钛铜、铁铜、铜镍硅合金和铬锆铜合金中的一种以上材料。并且，第二树脂层可包含选自尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethyleneterephthalate)、环烯烃聚合物(COP，cycloolefinpolymer)、聚酰亚胺(PI，polyimide)和氟类化合物中的一种以上材料。并且，氟类化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性电池，包括：电极组装体；和外装材料，用于密封所述电极组装体和电解液，所述电极组装体和所述外装材料被形成为在所述柔性电池被弯曲时相对于纵向收缩和松弛的图案具有相同的方向性，形成有所述图案的区域包括使根据下面数学式1的增加的表面积比率(标准尺寸比(Sdr))满足0.5～40.0的区域，数学式1

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.05 KR 10-2014-0119289;2015.02.26 KR 10-2011.一种柔性电池，包括：电极组装体；和外装材料，用于密封所述电极组装体和电解液，所述电极组装体和所述外装材料被形成为在所述柔性电池被弯曲时相对于纵向收缩和松弛的图案具有相同的方向性，形成有所述图案的区域包括使根据下面数学式1的增加的表面积比率(标准尺寸比(Sdr))满足0.5～40.0的区域，数学式1此时，形成有图案的一个区域的表面积意味着以水平长度为Lx(mm)和垂直长度为Ly(mm)的电池的一个区域作为基准时的表面积。2.根据权利要求1所述的柔性电池，其中所述图案包括：第一图案，形成于所述外装材料的至少一面上；和第二图案，以与所述第一图案相同的方向形成于所述电极组装体上，所述第一图案和所述第二图案以相互匹配的方式设置。3.根据权利要求1所述的柔性电池，其中在所述图案中，沿着纵向交替形成有多个峰部和谷部，所述峰部和所述谷部具有弧形截面、多边形截面和它们相互组合的截面。4.根据权利要求3所述的柔性电池，其中所述峰部和所述谷部分别沿着与所述电极组装体和所述外装材料的宽度方向平行的方向连续或非连续地形成。5.根据权利要求3所述的柔性电池，其中所述图案整体地或部分地形成于所述电极组装体和所述外装材料上。6.根据权利要求3所述的柔性电池，其中相邻的峰部之间的间距或相邻的谷部之间的间距以具有等间距或不等间距的形态形成或者以等间距和不等间距相互组合的形态形成。7.根据权利要求1所述的柔性电池，其中所述图案沿着纵向连续或非连续地形成。8.根据权利要求1所述的柔性电池，其中所述外装材料包括：第一区域，用于形成收容所述电极组装体和所述电解液的收容部；和第二区域，以包围所述第一区域的方式设置，用于形成密封部，所述图案中的形成于所述外装材料上的图案仅形成于所述第一区域内。9.根据权利要求1所述的柔性电池，其中所述电池的截面厚度为0.2～5mm。10.根据权利要求1所述的柔性电池，其中根据数学式1的增加的表面积比率(Sdr)为3.0～23.0。11.根据权利要求1所述的柔性电池，其中所述电极组装体包括：阳极和阴极，在部分集电体或整个集电体涂敷活性材料而成；和隔膜，设置于所述阳极与所述阴极之间，所述隔膜包括：具有微细气孔的多孔性无纺布层；和纳米纤维网层，在所述无纺布层的一面或两面含有聚丙烯腈纳米纤维。12.根据权利要求11所述的柔性电池，其中所述活性材料包含聚四氟乙烯，以使能够防止产生裂纹和从集电体剥离。13.根据权利要求1所述的柔性电池，其中所述外装材料被形成为依次层叠有第一树脂层、金属层和第二树脂层，所述第二树脂层露出于外部。14.根据权利要求13所述的柔性电池，其特征在于，所述第一树脂层由选自酸改性聚丙烯(PPa)、流延聚丙烯(CPP)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、环氧树脂和酚醛树脂中的一种材料的单一层而形成或者通过层叠它们中的两种...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢承润，崔元吉，赵炫友，张朱希，卢炯卓，金钟宽，
申请(专利权)人：阿莫绿色技术有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR