柔性全固态薄膜锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性全固态薄膜锂电池，包括聚合物薄膜层，在聚合物薄膜层上形成锂电池功能系层；所述锂电池功能系层包括功能层、正极集流层、正极薄膜层、固态电解质薄膜层、负极薄膜层、负极集流层以及封装薄膜层。本发明专利技术还提供了一种柔性全固态薄膜锂电池的制备方法，包括如下步骤：在衬底的表面上形成界面层；在界面层的表面上形成聚合物薄膜层；在聚合物薄膜层的表面上形成锂电池功能系层；将界面层与衬底分离，得到全固态薄膜锂电池。本发明专利技术与现有技术相比，通过在制作锂电池的衬底上设置界面层以聚合物层，在锂电池制作完成后将衬底与界面层进行剥离即可，以使聚合物层及锂电池功能系层完整良好的实现转移，从而实现提高效率，降低成本。

Flexible all solid state thin film lithium battery and its preparation method

The present invention provides a flexible all solid state thin film lithium battery, comprising a polymer film layer, the formation of lithium battery function layer in the polymer film layer; the lithium battery function layer comprises a functional layer, the cathode current collecting layer, anode thin film layer, a solid electrolyte layer, thin film, thin film anode cathode current collecting layer and packaging film layer. The invention also provides a method for preparing a flexible all solid state thin film lithium battery, which comprises the following steps: interface layer formed on the surface of the substrate; forming a polymer film layer on the surface of the interface layer; the formation of lithium battery function layer on the surface of the polymer film layer on the surface of the field; separation layer and the substrate. Get all solid state thin film lithium battery. Compared with the prior art, by setting the substrate interface in the production of lithium battery on the layer with a polymer layer, in lithium battery production will be carried out after completion of the substrate can be peeled and the interface layer, so that the polymer layer and function layer lithium battery complete good transfer, so as to improve the efficiency, reduce the cost.

【技术实现步骤摘要】
柔性全固态薄膜锂电池及其制备方法
本专利技术涉及一种电池技术，特别是一种柔性全固态薄膜锂电池及其制备方法。
技术介绍
随着微型化及可穿戴电子产品的兴起，柔性电子随着可穿戴电子产品的兴起，柔性电子正向便携式、可弯折、高效率、低成本和可循环利用方向发展，开发具有弯折稳定性的轻薄柔性锂离子电池成为储能领域研究的前沿之一。全固态薄膜锂电池衬底可使用不锈钢等其他材料，亦可用柔性材料。柔性衬底的全固态薄膜锂电池由于可弯曲的特性，极大的扩大了全固态薄膜锂电池的应用领域。柔性薄膜锂电池不仅可以适用于一些微型、便携式的电子设备中，同时也可用于可穿戴的电子产品中。目前，柔性薄膜锂电池是在柔性衬底上制备或者在云母上制备，对于柔性衬底的选择包括柔性铝箔、铜箔等，其柔韧性差，工艺复杂；而对于在云母上制备的柔性薄膜锂电池，其制作成本比较高。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种柔性全固态薄膜锂电池及其制备方法，从而降低制作成本，而且容易转移，提高生产效率。本专利技术提供了一种柔性全固态薄膜锂电池，包括聚合物薄膜层，在聚合物薄膜层上形成锂电池功能系层；所述锂电池功能系层包括设于聚合物薄膜层上从下至上依次设置的功能层、正极集流层、正极薄膜层、固态电解质薄膜层、负极薄膜层、负极集流层以及封装薄膜层。本专利技术还提供了一种柔性全固态薄膜锂电池的制备方法，包括如下步骤：步骤1、在衬底的表面上形成界面层；步骤2、在界面层的表面上形成聚合物薄膜层；步骤3、在聚合物薄膜层的表面上形成锂电池功能系层；步骤4、将界面层与衬底分离，得到全固态薄膜锂电池。进一步地，所述步骤2中在界面层的表面上形成聚合物薄膜层后，对聚合物薄膜层进行热处理。进一步地，所述步骤3中在聚合物薄膜层的表面上形成锂电池功能系层包括以下步骤：步骤3-1、在聚合物薄膜层上形成功能层；步骤3-2、在功能层上形成正极集流层；步骤3-3、在正极集流层上形成有一层正极材料作为正极薄膜层；步骤3-4、在正极薄膜层上形成固态电解质薄膜层；步骤3-5、在固态电解质薄膜层上形成一层负极材料作为负极薄膜层；步骤3-6、在负极薄膜层上形成负极集流层；步骤3-7、在负极集流层上形成封装薄膜层。进一步地，所述界面层以金属钼作为靶材采用溅射法在衬底的表面镀上一层致密的钼薄膜或将钼薄膜进行硫化得到二硫化钼薄膜形成。进一步地，所述步骤3-1在聚合物薄膜层上形成功能层为在聚合物薄膜层上以Co或Ti为靶材采用溅射法制备得到。进一步地，所述聚合物薄膜层包括聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚氨酯和含氟聚合物、N-甲基吡咯烷酮和氯仿中的至少一种。进一步地，所述聚合物薄膜层的厚度为1-30微米。进一步地，所述步骤4中将界面层与衬底分离为采用提拉剥离方式将界面层与衬底剥离。进一步地，所述衬底为刚性衬底。本专利技术与现有技术相比，通过在制作锂电池的衬底上设置界面层以及聚合物薄膜层，在锂电池制作完成后将衬底与界面层进行剥离即可，以使聚合物薄膜层及锂电池功能系层完整良好的实现转移，从而实现提高效率，降低成本。附图说明图1是本专利技术在衬底上形成界面层的示意图；图2是本专利技术在界面层上形成聚合物层的示意图；图3是本专利技术在聚合物层上形成锂电池功能系层的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图3所示，一种柔性全固态薄膜锂电池，包括聚合物薄膜层3，在聚合物薄膜层3上形成锂电池功能系层；所述锂电池功能系层包括设于聚合物薄膜层3上从下至上依次设置的功能层4、正极集流层5、正极薄膜层6、固态电解质薄膜层7、负极薄膜层8、负极集流层9以及封装薄膜层10。具体地，在功能层4上形成的正极集流层5与负极集流层9之间留有间隙，使固态电解质薄膜层7以及负极薄膜层8经间隙与功能层4接触，如图3所示，形成的固态电解质薄膜层7完全将正极薄膜层6覆盖，负极薄膜层8则将固态电解质薄膜层7完全覆盖，负极集流层9则覆盖在负极薄膜层8的上端及右侧并且与功能层4接触。本专利技术中衬底1为刚性衬底，具体为玻璃或石墨中的一种；界面层2采用金属钼料制备致密的钼薄膜或将钼薄膜进行硫化得到二硫化钼(MoS2)薄膜，厚度为1-10微米；所述聚合物薄膜层3包括聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚氨酯和含氟聚合物、N-甲基吡咯烷酮和氯仿中的至少一种，厚度为1-30微米；功能层4为钴(Co)或钛(Ti)材料制成；正极集流层5为铂(Pt)材料制成；所述正极薄膜层6采用LiCoO2、Li2MnO4、LiFePO4、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2中的一种制成；固态电解质薄膜层7为LiPON材料；负极薄膜层8的材料为Li、Li-In合金中的一种；负极集流层9为铜(Cu)材料；封装薄膜层10为聚乙烯多层或Al2O3/聚乙烯多层复合物。本专利技术的一种柔性全固态薄膜锂电池的制备方法，包括如下步骤：步骤1、如图1所示，在衬底1的表面上形成界面层2；具体地，所述衬底1为刚性衬底，衬底1为玻璃或石墨中的一种；所述界面层2以金属钼作为靶材采用溅射法在衬底1的表面镀上一层致密的钼薄膜或将钼薄膜进行硫化得到二硫化钼(MoS2)薄膜而形成，厚度为1-10微米；在衬底1的表面上形成界面层2前还需要对衬底进行清洗、吹干并烘烤；步骤2、如图2所示，在界面层2的表面上形成薄膜状的聚合物薄膜层3；具体地，所述聚合物薄膜层3包括聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚氨酯和含氟聚合物、N-甲基吡咯烷酮和氯仿中的至少一种，采用现有技术中旋涂、刮刀、喷涂、湿涂、板式涂布中的一种或两种以上；在涂布完聚合物薄膜层3后对聚合物薄膜层3进行热处理，所述热处理为退火处理，所述聚合物薄膜层3的厚度为1-30微米；步骤3、如图3所示，在聚合物薄膜层3的表面上形成锂电池功能系层；所述步骤3中在聚合物薄膜层3的表面上形成锂电池功能系层包括以下步骤：步骤3-1、在聚合物薄膜层3上形成功能层4，能够增加正极集流层5与聚合物薄膜层3的黏附力；具体为，在10-3～10-5Pa的真空度下，在聚合物薄膜层3上以钴(Co)或钛(Ti)为靶材采用溅射法沉积功能层4；所述溅射法为射频磁控溅射；步骤3-2、在功能层4上形成正极集流层5；具体为，在功能层4上以铂(Pt)为靶材采用溅射法沉积正极集流层5；所述溅射法为射频磁控溅射；步骤3-3、在正极集流层5上形成一层薄膜状的正极材料作为正极薄膜层6；具体为，在正极集流层5上采用溅射法沉积形成薄膜状的正极薄膜层6，所述正极薄膜层6的靶材采用LiCoO2、Li2MnO4、LiFePO4、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2中的一种；所述溅射法为射频磁控溅射；步骤3-4、在正极薄膜层6上形成薄膜状的固态电解质薄膜层7；具体为，在正极薄膜层6上以LiPO3为靶材采用溅射法沉积形成固态电解质薄膜层7；所述溅射法为射频磁控溅射；步骤3-5、在固态电解质薄膜层7上形成一层薄膜状的负极材料作为负极薄膜层8；具体为，在固态电解质薄膜层7上采用真空蒸镀法形成薄膜状的负极薄膜层8，所述负极薄膜层8的材料为Li、Li-In合金中的一种；步骤3-6、在负极薄膜层8上形成负极集流层9；具体为，在负极薄膜层8上以Cu为靶材采用溅射法沉积形成负极集流层9；所述溅射法为射频磁控溅射；步骤3-7、在负极集流层9上形成薄膜状的封装薄膜层10；具体地，在负极薄膜层8上采用聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性全固态薄膜锂电池，其特征在于：包括聚合物薄膜层(3)，在聚合物薄膜层(3)上形成锂电池功能系层；所述锂电池功能系层包括设于聚合物薄膜层(3)上从下至上依次设置的功能层(4)、正极集流层(5)、正极薄膜层(6)、固态电解质薄膜层(7)、负极薄膜层(8)、负极集流层(9)以及封装薄膜层(10)。

【技术特征摘要】
1.一种柔性全固态薄膜锂电池，其特征在于：包括聚合物薄膜层(3)，在聚合物薄膜层(3)上形成锂电池功能系层；所述锂电池功能系层包括设于聚合物薄膜层(3)上从下至上依次设置的功能层(4)、正极集流层(5)、正极薄膜层(6)、固态电解质薄膜层(7)、负极薄膜层(8)、负极集流层(9)以及封装薄膜层(10)。2.一种柔性全固态薄膜锂电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、在衬底(1)的表面上形成界面层(2)；步骤2、在界面层(2)的表面上形成聚合物薄膜层(3)；步骤3、在聚合物薄膜层(3)的表面上形成锂电池功能系层；步骤4、将界面层(2)与衬底(1)分离，得到全固态薄膜锂电池。3.根据权利要求2所述的柔性全固态薄膜锂电池的制备方法，其特征在于：所述步骤2中在界面层(2)的表面上形成聚合物薄膜层(3)后，对聚合物薄膜层(3)进行热处理。4.根据权利要求2所述的柔性全固态薄膜锂电池的制备方法，其特征在于：所述步骤3中在聚合物薄膜层(3)的表面上形成锂电池功能系层包括以下步骤：步骤3-1、在聚合物薄膜层(3)上形成功能层(4)；步骤3-2、在功能层(4)上形成正极集流层(5)；步骤3-3、在正极集流层(5)上形成有一层正极材料作为正极薄膜层(6)；步骤3-4、在正极薄膜层(6)上形成固态电解质薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：单成伟，肖东丽，童君，杨春雷，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44