可生物降解的电化学装置及其方法制造方法及图纸

公开了一种电化学装置，该电化学装置能够包括阳极、阴极以及设置在该阳极和该阴极之间的模制的电解质组合物。该电化学装置的实施方式能够包括其中该阴极和/或该阳极以堆叠的几何形状设置。该电解质组合物能够包含凝胶聚合物电解质，该凝胶聚合物电解质能够包含共聚物的水凝胶和分散在共聚物的该水凝胶中的盐。另选地，该电解质组合物能够包含交联剂或光引发剂。还公开了一种生产电化学装置的电解质层的方法，该方法包括制备用于电化学装置的具有电极的基板，制备衬垫以在该基板上形成用于该电解质层的腔体，以及将电解质组合物沉积到该基板上。板上。板上。

【技术实现步骤摘要】
可生物降解的电化学装置及其方法


[0001]本专利技术所公开的实施方案或实施方式涉及可生物降解的电化学装置、其电解质及其制造方法。

技术介绍

[0002]由于对便携式和远程电源的需求不断增长，世界上生产的电池数量不断增加。具体地讲，许多新技术需要电池来为嵌入式电子器件供电。例如，嵌入式电子器件(诸如便携式和可穿戴电子器件、物联网(IoT)装置、患者健康护理监测、结构监测、环境监测、智能包装等)依赖电池供电。虽然常规电池可部分地再循环利用，但当前不存在环境友好或可生物降解的可商购获得的电池。因此，如果没有适当地处置或再循环利用，则常规电池的制造和使用的增加导致环境中有毒和有害废物的相应增加。鉴于上述情况，需要开发改进的可生物降解的电池；特别是对于在丢弃之前使用一次性电池有限时间的应用。
[0003]此外，为了满足对柔性、低成本、中等或低性能电池的需求，已经开发了全印刷电池。这些全印刷电池中的一些使用GPE(凝胶聚合物电解质)代替浸有水性溶液的纸或羊毛材料。GPE层的优点包括易于制造、改善的结构完整性、柔性和更一致的性能。GPE层可在包括集成处理的制造工艺中很好地集成，并且在降低生产成本方面提供潜在的优点。丝网印刷可固化GPE材料的当前方法受到诸如厚度不均匀、堆积高度不足和膜中气泡的问题的挑战。不均匀的厚度可能导致全印刷电池结构中的屈曲。电池中不适当的堆积高度可能导致短路，并且膜中的气泡可能导致电池结构中差的膜均匀性和不规则的性能。
[0004]需要制造具有良好保真度(无气泡、足够的厚度和均匀的堆积高度)的可生物降解的凝胶聚合物电解质层的方法，以及使用这种方法制造的电池。

技术实现思路

[0005]以下给出简要的
技术实现思路
，以便提供对本教导内容的一个或多个实施方案的一些方面的基本理解。这个
技术实现思路
不是全面的概述，也并不旨在标识本教导内容的关键或重要元素，也并不旨在描述本公开的范围。相反，其主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念，作为后面所呈现的具体实施方式的前序。
[0006]公开了一种电化学装置。该电化学装置包括阳极并且还包括阴极。该电化学装置还包括设置在该阳极和该阴极之间的模制的电解质组合物。该电化学装置的实施方式能够包括其中该阴极和/或该阳极以堆叠的几何形状设置。阴极和/或阳极可以横向x
‑
y平面几何形状设置。该电解质组合物可包含凝胶聚合物电解质。凝胶聚合物电解质可包含共聚物的水凝胶和分散在共聚物的水凝胶中的盐。另选地，电解质组合物可包含交联剂。电解质组合物可包含光引发剂。光引发剂可包括苯基
‑
2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基次膦酸锂。该电解质组合物以横向非连续图案设置在该阳极和该阴极之间。电解质组合物可包括可生物降解的电解质组合物。
[0007]还公开了一种生产电化学装置的电解质层的方法。生产电解质层的方法还包括制
备用于电化学装置的基板，所述基板具有电极。生产电解质层的方法还包括制备衬垫以在基板上形成用于电解质层的腔体。该方法还可包括将电解质组合物沉积到基板上，与电极接触，使得腔体被填充到衬垫的顶表面。生产电解质层的方法还包括将剥离层施加到衬垫的顶表面和所沉积的电解质组合物的顶表面上。生产电解质层的方法还包括向剥离层的顶表面施加均匀压力。该方法还包括固化电解质组合物。
[0008]生产电解质层的方法的实施方式可包括在沉积电解质组合物之前将剥离剂施加到衬垫的一个或多个内部部分和基板的顶表面。生产电化学装置的电解质层的方法可包括：移除施加至剥离层的顶表面的均匀压力，从衬垫的顶表面和电解质组合物的顶表面移除剥离层，以及从基板移除衬垫。施加剥离层可包括使剥离层与所沉积的电解质组合物的顶表面的第一边缘接触，使剥离层与所沉积的电解质组合物的顶表面的内部部分接触，同时保持剥离层在所沉积的电解质组合物的顶表面的第一边缘处的位置不变，以及使剥离层与所沉积的电解质组合物的顶表面的第二边缘接触。固化电解质组合物可包括使电解质组合物经受紫外线辐射。电解质组合物可包含凝胶聚合物电解质，可包含共聚物的水凝胶和分散在共聚物的水凝胶中的盐。使用一个或多个透明板以向剥离层的顶表面施加均匀压力。电解质组合物具有约1,000cP至约100,000cP的粘度。电解质组合物可包括具有粘结剂聚合物和第一部分的稀释剂的第一部分以及具有光引发剂和第二部分的稀释剂的第二部分。生产电化学装置的电解质层的方法可包括在沉积电解质组合物之前混合电解质组合物。
附图说明
[0009]并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导内容的实施方案。从以下结合附图对各种实施方案的描述中，本公开的实施方案中的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见并且更易于理解，其中：
[0010]图1示出了根据本公开的处于堆叠构造的示例性电化学装置的分解图。
[0011]图2示出了根据本公开的用于为电化学装置提供凝胶聚合物电解质层的方法的示意图。
[0012]图3是根据本公开的用于电化学装置的挤出的凝胶聚合物电解质层的阵列的照片。
[0013]图4示出了根据本公开的用于生产电化学装置的电解质层的方法。
[0014]图5示出了根据本公开的用于生产电化学装置的电解质层的方法。
[0015]图6示出了根据本公开的用于生产电化学装置的电解质层的方法。
[0016]应注意的是，附图的一些细节已被简化并被绘制为有利于理解本教导内容，而不是维持严格的结构准确性、细节和比例。
具体实施方式
[0017]以下对各种典型方面的描述本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在限制本公开、本公开的应用或用途。
[0018]如全文所用，范围用作描述该范围内的各个和每个值的缩略词。可选择该范围内的任何值作为该范围的界标。此外，本文所引用的所有参考文献均据此全文以引用方式并
入本文。在本公开中的定义与所引用的参考文献中的定义发生冲突的情况下，以本公开为准。
[0019]除非另有说明，本文和说明书中其他地方表达的所有百分比和量应理解为是指重量百分比。给出的量基于材料的活性重量。
[0020]另外，所有数值均为“约”或“大约”指示值，并且考虑到由本领域普通技术人员所预期的实验误差和变化。应当理解，无论“约”是否与其结合使用，本文所公开的所有数值和范围均为近似值和范围。还应当理解，如本文结合数字所用的术语“约”是指可为该数字
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0.01％(包括端值在内)、
±
0.1％(包括端值在内)、
±
0.5％(包括端值在内)、
±
1％(包括端值在内)的值、该数字
±
2％(包括端值在内)的值、该数字
±
3％(包括端值在内)的值、该数字
±
5％(包括端值在内)的值、该数字
±
10％(包括端值在内)的值、或该数字
±
15％(包括端值在内)的值。还应当理解，当本文公开数值范围时，也具体公开了落在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，所述电化学装置包括：阳极；阴极；以及设置在所述阳极和所述阴极之间的模制的电解质组合物。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述阴极和/或所述阳极以堆叠的几何形状设置。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述阴极和/或所述阳极以横向X
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Y平面几何形状设置。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电解质组合物包含凝胶聚合物电解质。5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中所述凝胶聚合物电解质包含含有共聚物的水凝胶和分散在共聚物的所述水凝胶中的盐。6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电解质组合物包含交联剂。7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电解质组合物包含光引发剂。8.根据权利要求7所述的电化学装置，其中所述光引发剂包括苯基
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2,4,6
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三甲基苯甲酰基次膦酸锂。9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电解质组合物以横向非连续图案设置在所述阳极和所述阴极之间。10.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电解质组合物包含可生物降解的电解质组合物。11.一种组合物，所述组合物包含模制的电解质组合物。12.根据权利要求11所述的组合物，其中将所述模制的电解质组合物掺入电化学装置中，其中所述电化学装置包括电池。13.一种生产电化学装置的电解质层的方法，所述方法包括：制备用于电化学装置的基板，所述基板具有电极；制备衬垫以在所述基板上形成用于所述电解质层的腔体；将电解质组合物沉积到所述基板上，与所述电极接触，使得所述腔体被填充到所述衬垫的顶表面；将剥离层施加到所述衬垫的顶表面和所沉积的电解质组...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：加拿大国家研究委员会，
类型：发明
国别省市：