固态电池结构制造技术

一种固态电池结构，至少包括：一正极层、一固态电解质电离子穿透层、及一负极层，该正、负极层分别设置于该固态电解质电离子穿透层的相对表面。该正极层依下至上顺序包括：一正极集电体层、一复合离子氧化物层、一石墨烯层及一正极离子材料层；该负极层依下至上顺序包括：一负极电子离材料层、一石墨烯层、一复合离子氧化物层及一负极集电体层。上述每层结构均以涂层或镀层型态并在到达预定厚度后顺序层叠而成，如此得构成一全新的固态电池。

【技术实现步骤摘要】
固态电池结构
本专利技术涉及一种固态电池，特别涉及一种固态二次电池。
技术介绍
二次锂电池(Lithium-ionsecondarybatteries)或锂电池(lithium-ionbatteries)备受重视，且已被广泛应用于各种电子产品，如笔记本电脑和移动电话。在二次电池(secondarybatteries)中，产生电子和消耗电子的反应多为可逆反应，因此，此种电池可以在充电状态和放电状态之间进行电化学循环。可携式电子装置已朝向微型化及轻型化发展，且性能也大幅改善。因此，需要开发具有成本效益，并具有高能量密度和高输出的可充电式锂电池或二次锂电池。另外，特别是在高温环境下，在经过一定次数的储存及循环后，一些锂电池可能会产生气体，其会降低锂电池的寿命。因此，有必要提供一种能延长其使用寿命的坚固电芯，以应用于薄膜锂电池领域。然而传统的锂电池，一方面在微小化有相当困难度，另一方面液态有机电解质对环境及人体都具毒性，长时间的使用易产生漏液现象，甚至造成燃烧或爆炸，大大危害安全。因此，如此克服传统锂电池工艺技术上的瓶颈已成为了一个重要的课题。目前业界已对此不断进行相关技术研究，期能突破技术上的瓶颈，并使其体积能量密度及安全性有效地提高。因此，如何提出一种全新的固态电池，能够有效改善现有锂电池的缺失已成为一个刻不容缓的问题。
技术实现思路
本专利技术的首要目的即在提供一种固态电池结构，可解决现有技艺的锂电池的体积能量密度无法有效提升的问题，同时以固体电解质取代传统液态电解质，实现更高安全性的固态电池。本专利技术另一目的，在于提供一种能有效改善能量密度、循环使用寿命，并提升安全可靠又耐高温性能的固态电池结构。本专利技术另一目的，在于提供一种电离子很好的迁移率，使整体的导电性、蓄电性大幅地提升的固态电池。根据本专利技术的所有目的，于是提出一种全新的固态电池结构，至少包括：一正极层、一固态电解质电离子穿透层及一负极层，该正、负极层分别设置于该固态电解质电离子穿透层的相对表面。该正极层依下至上顺序包括：一正极集电体层、一复合离子氧化物层、一石墨烯层及一正极离子材料层；该负极层依下至上顺序包括：一负极电子离材料层、一石墨烯层、一复合离子氧化物层及一负极集电体层。上述每层结构均以涂层、或镀层型态并在到达预定厚度后顺序层叠而成。根据本专利技术的目的提出的固态电池结构，其实施方法包括以化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)、物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)、等离子增强化学气相沉积（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD）中任一种方式形成的涂层或镀层。附图说明图1为固态电池一较佳实施例的结构示意图。具体实施方式下面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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。请参阅图1，公开了固态电池一实施例的结构示意图。如图所示，该固态电池1的组成至少包括：正极层10、负极层20及固态电解质电离子穿透层15。其中该正极层10进一步包括：正极离子材料层11、石墨烯层12、复合离子氧化物层13、正极集电体层14；该负极层20则进一步包括：负极电离子材料层16、石墨烯层17、复合离子氧化物层18与负极集电体层19。在一实施例中，该正极集电体层14与该负极集电体层19本身作用即为提供电池在充放电时的电子的导体，在一实施例中材料的选用上，该正极集电体层14以铝箔为主，而该负极集电体层24则以铜箔为主。在一实施例中，该正极层10中的该正极离子材料层11与该复合离子氧化物层13为具有充放电性能正极复合材料，可选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中任一种，具备有超长的循环寿命、极好的安全性能、较好的高温性能和相对低廉的价格。在一实施例中，该石墨烯层12、17为一由碳原子构成的极薄网状结构，所以电离子的迁移时所受限制很小，因而具有很好的迁移率，使电离子在该石墨烯层12、17中达到近光速运动，使整体的导电性、蓄电性大幅地提升。在一实施例中，该固态电解质电离子穿透层15为一种聚合物，在一实施例中采陶瓷固态电解质，以取代电解液，作为该正极层10与该负极层20之间的中间隔离层作用；该固态电解质电离子穿透层15具有为电离子提供快速迁移的通道，并具有较高的导电率，且因为固态型式而不在形状及厚度上均不受到任何限制。在一实施例中，该负极层20中的该负极电离子材料层16与该复合离子氧化物层18为具有充放电性能负极复合材料，可选自碳、硅或钛中任一种，以改善电容量及使用寿命，提高锂电池的整体性能。关于本专利技术的固态电池1在制作上，利用化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)、物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)、等离子增强化学气相沉积（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD）中任一种方法形成的涂层或镀层。本专利技术提供的固态电池1，在一实施例中，每一层在实施上均在通过层叠规定厚度下依序完成，借以构成一安全、质轻、能量密度高且循环性强的创新二次电池。通过上述层叠的规定，可选用该正极集电体层11为基层，或选用该负极集电体层19为基层，以逐层涂覆或镀层型态完成层叠的工序，组成一完整的固态电池1，其具体的实施顺序如下：实施例一，以该正极集电体层11做为基层，并选用涂层或镀层方法实施的各层结构覆合顺序为：该正极集电体层11做为基层；该复合离子氧化物层12覆在该正极集电体层11的表面；该石墨烯层13覆在该复合离子氧化物层12的表面；该正极离子材料层14，覆在该石墨烯层13的表面；该固态电解质电离子穿透层15覆在该正极离子材料层14的表面；该负极电离子材料层16覆在该固态电解质电离子穿透层15的表面；该石墨烯层17覆在该负极电离子材料层16的表面；该复合离子氧化物层18覆在该石墨烯层17的表面；该负极集电体层19覆在该复合离子氧化物层18的表面。实施例二，以该负极集电体层19为基层，同样的选用涂层或镀层方法实施的各层结构顺序为：该负极集电体层19为基层；该复合离子氧化物18覆合在该负极集电体层19的表面；该石墨烯层17覆在该复合离子氧化物18的表面；该负极电离子材料层16覆在该石墨烯层17的表面；该固态电解质电离子穿透层15覆在该负极电离子材料层16的表面；该正极离子材料层14覆在该固态电解质电离子穿透层15的表面；该石墨烯层13覆在该正极离子材料层14的表面；该复合离子氧化物层12覆在该石墨烯层13的表面；该正极集电体层11覆在该复合离子氧化物层12的表面。本专利技术的固态电池是以全新的固态电解质电离子穿透层为中间层，特别是采用陶瓷固态电解质，且两侧分别包括一个正极层与负极层所构成的完整的固态电池结构；由以上说明可知，本专利技术一方面可有效提升电池高能量密度、循环使用寿命、高安全性能、耐高温性能，特别是该石墨烯层能提供电离子很好的迁移率，使电子在石墨烯层中能达到近光速的运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电池结构，主要采由下自上且通过层叠预定厚度顺序形成下一层的制法，其特征在于，其组成包括：一正极集电体层；一复合离子氧化物层，覆在该正极集电体层的表面；一石墨烯层，覆在该复合离子氧化物层的表面；一正极离子材料层，覆在该石墨烯层的表面；一固态电解质电离子穿透层，覆在该正极离子材料层的表面；一负极电离子材料层，覆在该固态电解质电离子穿透层的表面；一石墨烯层，覆在该负极电离子材料层的表面；一复合离子氧化物层，覆在该石墨烯层的表面；一负极集电体层，覆在该复合离子氧化物层的表面。

【技术特征摘要】
1.一种固态电池结构，主要采由下自上且通过层叠预定厚度顺序形成下一层的制法，其特征在于，其组成包括：一正极集电体层；一复合离子氧化物层，覆在该正极集电体层的表面；一石墨烯层，覆在该复合离子氧化物层的表面；一正极离子材料层，覆在该石墨烯层的表面；一固态电解质电离子穿透层，覆在该正极离子材料层的表面；一负极电离子材料层，覆在该固态电解质电离子穿透层的表面；一石墨烯层，覆在该负极电离子材料层的表面；一复合离子氧化物层，覆在该石墨烯层的表面；一负极集电体层，覆在该复合离子氧化物层的表面。2.一种固态电池结构，主要采由下自上且通过层叠预定厚度顺序形成下一层的制法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立翔，
申请(专利权)人：陈立翔，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71