可充电电池及其电极制造技术

本发明专利技术公开一种可充电电池及其电极。可充电电池具有两个电极及设置于两个电极之间的一离子传导层。两个电极中至少一者具有一扩散辅助结构，且扩散辅助结构上具有一凹陷图案。扩散辅助结构可增加离子在电极中的扩散路径，提高离子在电极中的扩散速率。故本发明专利技术的可充电电池可适用于快速充放电的操作方式，并可以电磁波作为能量来源进行无线充电。

Rechargeable battery and its electrode

【技术实现步骤摘要】
可充电电池及其电极
本专利技术涉及一种可充电电池及其电极，特别是涉及一种可应用于微充电系统的可充电电池及其电极。
技术介绍
科技虽蓬勃发展，但不变的是电子产品仍受电源线的限制，于充电时必需连接着电源线，降低了使用的便利性。因此，为了克服以往需凭借实体电源线传输能量的充电方式，无线充电(WirelessCharging)的技术逐渐受到重视。目前的无线充电技术可区分为利用磁感应(MagneticInduction)、磁共振(MagneticResonance)或是以电磁波传输的方式，在免除电源线的使用后，电子产品可达到无导电接点外露的效果。磁感应式无线充电是目前最常使用的无线充电方式。然而，在利用磁感应进行充电时，电子装置与充电装置需近距离接触以形成感应磁场，而可传输能量。相较于磁感应式无线充电，磁共振式无线充电具有较长的充电距离。通过调控磁场的频率，使电子装置与充电装置达到共振频率以传输能量。但利用磁共振来无线充电的充电效率较低，且对人体的安全及健康仍存有疑虑。若以电磁波作为能量传输的方式，相较于磁感应式无线充电或磁共振式无线充电具有更长的充电距离。并且，以电磁波传递能量的无线充电方式可同时对多个电子装置充电。然而，自环境中撷取电磁波所可供给的电力较小，且可充电电池的内阻又会损耗部分能量，导致可充电电池的充电效率不佳。因此，现有的可充电电池尚无法有效地利用电磁波作为无线充电的能量来源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种可通过撷取电磁波来充电，以应用于微充电系统的可充电电池。为了解决上述的技术问题，本专利技术所采用的其中一技术方案是，提供一种可充电电池，其包括：两个电极和设置于两个电极之间的一离子传导层；其中，两个电极中至少一个在面对离子传导层的一侧具有一扩散辅助结构，且扩散辅助结构具有一凹陷图案。优选地，凹陷图案包括多个条形槽，多个条形槽沿一第一方向延伸并沿着一第二方向排列。优选地，多个条形槽在第二方向具有相同的宽度。优选地，至少两个条形槽在第二方向的宽度不同。优选地，每两相邻的条形槽在第二方向上彼此相隔一预定间距，预定间距与每一条形槽在第二方向的宽度之间的比值为1至9。优选地，预定间距与条形槽的宽度相同。优选地，两个电极都具有扩散辅助结构。优选地，其中一个电极具有扩散辅助结构，另一个电极在面对离子传导层的一侧具有一平坦表面。优选地，具有扩散辅助结构的电极为正极。优选地，两个电极中至少一个包括一集电板以及一活性物质层，活性物质层位于集电板与离子传导层之间，并具有扩散辅助结构。优选地，集电板具有一连接活性物质层的上表面，且活性物质层完全覆盖上表面。优选地，活性物质层包括一导电助剂，导电助剂包括导电碳黑、纳米碳管、石墨烯、碳纤维或其组合物，导电助剂的含量为0.5wt％至5wt％(重量百分浓度)。优选地，可充电电池为一无线微充电电池。为了解决上述的技术问题，本专利技术所采用的另外一技术方案是，提供一种可充电电池的电极，其包括一扩散辅助结构，扩散辅助结构具有一凹陷图案。优选地，凹陷图案包括多个条形槽，多个条形槽沿一第一方向延伸并沿着一第二方向排列。优选地，多个条形槽在第二方向具有相同的宽度。优选地，每两相邻的条形槽在第二方向上彼此相隔一预定间距，预定间距与每一条形槽在第二方向的宽度之间的比值为1至9。优选地，电极包括一集电板以及一活性物质层，活性物质层位于集电板上，并具有扩散辅助结构。优选地，集电板具有一连接活性物质层的上表面，且活性物质层完全覆盖上表面。优选地，活性物质层包括一导电助剂，导电助剂包括导电碳黑、纳米碳管、石墨烯、碳纤维或其组合物，导电助剂的含量为0.5wt％至5wt％。本专利技术的有益效果在于，通过“使电极具有扩散辅助结构”，来增加活性物质层中的离子扩散路径，进而提升活性物质层中的离子扩散率，以及提高活性材料的利用率。据此，更多的离子可被储存在活性物质层内，而使可充电电池的容量维持率(CapacityRetention)和能量密度(EnergyDensity)被提升，并可减少可充电电池充电所需的时间。因此，本专利技术提供的可充电电池具有可快速充放电的优势。另外，由于离子扩散率增加，本专利技术的可充电电池及其电极可有效利用充电装置提供的能量，而可被应用于微充电系统。也就是说，本专利技术的可充电电池可以通过撷取电磁波产生的电力进行无线充电，并可作为无线微充电电池。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而所提供的附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制者。附图说明图1为本专利技术的可充电电池的局部侧视示意图。图2为图1在区域II的放大立体分解示意图。图3为本专利技术其中一实施例的电极的立体示意图。图4为本专利技术另一实施例的电极的侧视示意图。图5为样品一至六的可充电电池以不同电流密度充电时达到完全充电所需充电时间的直方图。图6为本专利技术再一实施例的电极的侧视示意图。图7为本专利技术又再一实施例的电极的侧视示意图。图8为样品一、六和七的可充电电池在不同充放电比率下的容量维持率关系图。图9为样品一、六和七的可充电电池在不同功率密度下的能量密度关系图。具体实施方式以下是通过特定的具体实施例来说明本专利技术所揭露有关。请参阅图1，本专利技术一实施例提供一种可充电电池。须说明的是，图1中仅绘示可充电电池的电极组件来进行说明。在本实施例中，可充电电池可以是锂离子电池，并且可以通过撷取电磁波来进行无线充电。本实施例的可充电电池至少包括：两个电极1、3和一离子传导层2，且离子传导层2是设置于两个电极1、3之间，以使两个电极1、3相互隔绝。如图1所示，在本实施例中，电极1包括一集电板11以及一设置于集电板11上的活性物质层12。电极3和电极1具有相似的结构。也就是说，电极3也包括另一集电板31以及设置于集电板31上的活性物质层32。集电板11、31可收集电流，故通常为一金属导体，例如铜板、镀金铜板或锡板。另外，集电板11、31具有一上表面111、311。两层活性物质层12、32分别设置并覆盖于两个集电板11、31的上表面111、311上。每一活性物质层12(32)是位于集电板11(31)和离子传导层2之间。活性物质层12(32)可藉由化学反应来存储或产生电能。以锂电池为例，当可充电电池在充电状态时，正极的活性材料被氧化而形成锂离子并产生电子。锂离子通过离子传导层2而往负极方向移动，并与负极的活性材料反应而产生锂化物。同时，电子会经由外部电路抵达负极。当可充电电池在放电状态下，负极的活性材料会氧化形成锂离子并产生电子。电子会由负极移动至外部电路以供给电力。而锂离子会通过离子传导层2朝向正极移动。由此可知，锂电池是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可充电电池，其特征在于，所述可充电电池包括：/n两个电极；以及/n一离子传导层，其设置于两个所述电极之间；/n其中，两个所述电极其中至少一个在面对所述离子传导层的一侧具有一扩散辅助结构，且所述扩散辅助结构具有一凹陷图案。/n

【技术特征摘要】
20180613 US 62/684,6361.一种可充电电池，其特征在于，所述可充电电池包括：
两个电极；以及
一离子传导层，其设置于两个所述电极之间；
其中，两个所述电极其中至少一个在面对所述离子传导层的一侧具有一扩散辅助结构，且所述扩散辅助结构具有一凹陷图案。


2.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述凹陷图案包括多个条形槽，多个所述条形槽沿一第一方向延伸并沿着一第二方向排列。


3.如权利要求2所述的可充电电池，其特征在于，多个所述条形槽在所述第二方向具有相同的宽度。


4.如权利要求2所述的可充电电池，其特征在于，至少两个所述条形槽在所述第二方向的宽度不同。


5.如权利要求2所述的可充电电池，其特征在于，每两相邻的所述条形槽在所述第二方向上彼此相隔一预定间距，所述预定间距与每一所述条形槽在所述第二方向的宽度之间的比值为1至9。


6.如权利要求5所述的可充电电池，其特征在于，所述预定间距与所述条形槽的宽度相同。


7.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，两个所述电极都具有所述扩散辅助结构。


8.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，其中一个所述电极具有所述扩散辅助结构，另一个所述电极在面对所述离子传导层的一侧具有一平坦表面。


9.如权利要求8所述的可充电电池，其特征在于，具有所述扩散辅助结构的所述电极为正极。


10.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，两个所述电极中至少一个包括一集电板以及一活性物质层，所述活性物质层位于所述集电板与所述离子传导层之间，并具有所述扩散...

【专利技术属性】
技术研发人员：林友复，谢建德，
申请(专利权)人：金碳洁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW