一種可撓式電池組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，本發(fā)明涉及一種可撓式電池組，包括包裝膜、填充于包裝膜內(nèi)的電解液和封裝于包裝膜內(nèi)的至少兩個(gè)電連接的電芯，電芯中至少一個(gè)為柔性電芯。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在電池組中設(shè)置柔性電芯作為可撓部分，使得電池彎曲發(fā)生在柔性電芯部分，這樣就可以避免應(yīng)力對電芯本身性能的影響，提高電池的穩(wěn)定性和提高電池組的彎曲能力。并且本發(fā)明還能減少不規(guī)則彎曲現(xiàn)象的發(fā)生，減少包裝膜的彎曲壓力，從而延長電池組的使用壽命。此外，本發(fā)明由于在電池組引用了柔性電池，從而可以減少粘接層等外在結(jié)構(gòu)的使用，從而提高包裝膜內(nèi)空間的利用率，進(jìn)一步提高電池的能量密度，從而延長電池的續(xù)航能力。
【專利說明】—種可撓式電池組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，本發(fā)明涉及一種可撓式電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對移動(dòng)便捷設(shè)備的技術(shù)開發(fā)和人們對移動(dòng)便攜設(shè)備需求的增長，人們對作為移動(dòng)便攜設(shè)備的能源供應(yīng)者的二次電池的需求急劇增長。而隨著移動(dòng)便攜設(shè)備的薄型化、小型化和形狀多樣化，具有高能量密度、高放電電壓和異形電池、形狀可變的二次電池成為人們的研究熱點(diǎn)。
[0003]目前，關(guān)于提高二次電池的能量密度和放電電壓的研究主要集中在以下幾方面:一是電池形狀方面，制作出薄電池甚至是超薄電池；二是電池材料方面，研究具有高能量密度的正極材料、負(fù)極材料等，或者具有高工作電壓的正極材料等。
[0004]而為了滿足移動(dòng)便攜設(shè)備對電池形狀的多樣化需求，人們主要通過以下兩種方式來實(shí)現(xiàn):一是采用異型電池，如申請?zhí)枮?01210051135.1的中國專利申請就公開了一種異形鋰離子電池及其制造方法，該種異形電池可以適用于具有特定形狀需求的移動(dòng)便攜設(shè)備，但是由于其不具備柔性，因此其并不適用于腕表等場合；二是設(shè)計(jì)形狀可變的電池組，例如Apple公司申請的申請?zhí)枮閁S20130171490A1的專利申請就公開了一種柔性電池組，如圖1和圖2所示，其通過將一系列電池11排列在底部層14上，然后在電池11與電池11之間設(shè)置粘接劑層13，再在電池11上方放置頂部層12 ;或者先在電池11的上方設(shè)置頂部層12、電池11的下方設(shè)置底部層14，然后將每個(gè)電池11的底部層14和頂部層12用粘接劑層13粘接起來，使得電池11之間相互隔離，從而制備柔性電池組。
[0005]但是該申請公開的柔性電池在彎曲時(shí)，由于頂部層12及底部層14硬性較大，受應(yīng)力影響，電池組的彎曲程度及能力受到很大的限制。同時(shí)由于受力不均而不會(huì)在預(yù)期的電芯中間處22 (理想折疊處)折疊，每次彎曲時(shí)都可能會(huì)出現(xiàn)折線23 (實(shí)際折疊處)所示的不規(guī)則的折痕，這會(huì)導(dǎo)致柔性電池組在彎曲時(shí)出現(xiàn)不規(guī)則彎曲，長時(shí)間的使用會(huì)讓電芯在內(nèi)部受到外力擠壓，影響電池性能的發(fā)揮；不規(guī)則彎曲現(xiàn)象還會(huì)導(dǎo)致彎曲區(qū)域面積較理想折疊時(shí)變大，會(huì)減小電池的能量密度。
[0006]有鑒于此，確有必要提供一種可撓式電池組，以提高電池組的彎曲能力，提高電池組中電池的穩(wěn)定性和電池組所能發(fā)揮的能量密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種可撓式電池組，以提高電池組的彎曲能力，提高電池組中電池的穩(wěn)定性和電池組所能發(fā)揮的能量密度。
[0008]為解決達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種可撓式電池組，包括包裝膜、填充于包裝膜內(nèi)的電解液和封裝于包裝膜內(nèi)的至少兩個(gè)電連接的電芯，電芯中至少一個(gè)為柔性電芯。
[0009]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，柔性電芯的可彎曲弧度為0°?180°。[0010]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，柔性電芯的可彎曲弧度為10°?120°。在該弧度范圍內(nèi)既保證了電芯的安全性，又能延長電芯的使用壽命，并且能很好的貼合一些特殊空間對電芯彎曲性能的要求，如:智能手機(jī)、智能手表、智能衣等。
[0011]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，柔性電芯的個(gè)數(shù)小于電芯的總個(gè)數(shù)。
[0012]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，位于電芯與電芯之間的包裝膜上設(shè)置有收窄，用于可撓式電池組彎曲時(shí)應(yīng)力的釋放和包裝膜的延展。
[0013]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，電芯與電芯之間設(shè)置有緩沖膠層。
[0014]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，電芯與包裝膜之間設(shè)置有緩沖膠層。緩沖層的設(shè)置能有效降低電芯在彎曲過程中的擠壓應(yīng)力，并且能減小電芯擠壓過程中相互磨損造成的短路風(fēng)險(xiǎn)。
[0015]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，所述緩沖膠層的材質(zhì)為壓克力樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯類、丁苯橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物和聚對苯二甲酸乙二醇酯中的至少一種，這些材料具有耐高溫防腐的作用，從而保證電芯在擠壓過程中具有較高的安全性能。
[0016]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，所述包裝膜通過密封膠層密封。
[0017]作為本發(fā)明可撓式電池組的一種改進(jìn)，所述密封膠層的材質(zhì)為聚酰亞胺、聚丙烯、壓克力樹脂、環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯類中的至少一種，這些材料具有較好的粘接力。
[0018]本發(fā)明中，電芯與電芯之間通過串聯(lián)連接，或者通過并聯(lián)連接，還可以是串聯(lián)和并聯(lián)的混合連接。串聯(lián)連接可以針對一些能量要求較高的用電裝置；并聯(lián)連接可以針對一些大電流高電壓的用電裝置；混合連接則是針對既需要高能量又需要大電流高電壓的用電裝置。
[0019]本發(fā)明中的電芯為卷繞式電芯或疊片式電芯，電芯可以選用液態(tài)電解液電芯、凝膠電解液電芯，本發(fā)明中可撓式電池組為堿性電池組、鋰離子電池組、鋰硫電池組，優(yōu)選為具有高能量密度的鋰離子電池組。當(dāng)然，本發(fā)明的電芯也可以選用固態(tài)電解質(zhì)電芯，此時(shí)，包裝膜內(nèi)無需填充電解液。
[0020]本發(fā)明可以用作智能手表、智能眼鏡、智能衣、手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦等的能源提供者。
[0021]本發(fā)明中，包裝膜的材質(zhì)為鋁塑膜，其包括保護(hù)層、鋁箔層和熱封層，保護(hù)層和鋁箔層之間以及鋁箔層與熱封層之間分別通過膠合層粘接復(fù)合，保護(hù)層的材料為PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜、PEN (聚(2，6-萘二甲酸乙二醇酯))薄膜、聚己內(nèi)酰胺薄膜等，熱封層的材料為聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚乙烯-丙烯薄膜或不飽和酸性聚乙烯薄膜。
[0022]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在電池組中設(shè)置柔性電芯作為可撓部分，使得電池彎曲發(fā)生在柔性電芯部分，這樣就可以避免應(yīng)力對電芯本身性能的影響，提高電池的穩(wěn)定性和提高電池組的彎曲能力。并且本發(fā)明還能減少不規(guī)則彎曲現(xiàn)象的發(fā)生，減少包裝膜的彎曲壓力，從而延長電池組的使用壽命。此外，本發(fā)明由于在電池組引用了柔性電池，從而可以減少粘接層等外在結(jié)構(gòu)的使用，從而提聞包裝I旲內(nèi)空間的利用率，進(jìn)一步提聞電池的能量密度，從而延長電池的續(xù)航能力。
[0023]總之，本發(fā)明不需要通過外在的封裝結(jié)構(gòu)就能完成可撓式彎曲，工藝簡單，安全性會(huì)泛。【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的可撓式電池組的剖面圖。
[0025]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的可撓式電池組的俯視圖。
[0026]其中，11-電池，12-頂部層，13-粘接劑層，14-底部層，22-電芯中間處，23-折線。
[0027]圖3為本發(fā)明中柔性電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為本發(fā)明中常規(guī)電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的剖視圖。
[0030]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1彎曲后的剖視圖。
[0031]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1彎曲后的另一剖視圖。
[0032]圖8為本發(fā)明實(shí)施例2彎曲后的剖視圖。
[0033]圖9為本發(fā)明實(shí)施例3彎曲后的剖視圖。
[0034]圖10為本發(fā)明實(shí)施例4彎曲后的剖視圖。
[0035]圖11為本發(fā)明實(shí)施例5彎曲后的剖視圖。
[0036]圖12為本發(fā)明實(shí)施例6彎曲后的剖視圖。
[0037]其中，3-柔性電芯，31-柔性電芯極耳，32-柔性電芯主體，4-常規(guī)電芯，41-常規(guī)電芯極耳，42-常規(guī)電芯主體，5-包裝膜，6-密封膠層，7-收窄，8-緩沖膠層。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明及其有益效果做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0039]如圖3所示,本發(fā)明中柔性電芯3包括柔性電芯極耳31和柔性電芯主體32，其可以彎曲的弧度為0°?180°，優(yōu)選的彎曲弧度為10°?120°。
[0040]如圖4所示，常規(guī)電芯4包括常規(guī)電芯極耳41和常規(guī)電芯主體42，其幾乎不能彎曲。
[0041]組裝成電池或電池組時(shí)，柔性電芯3和常規(guī)電芯4所使用的電解液可以為液態(tài)電解液、凝膠電解液和固態(tài)電解液，柔性電芯3和常規(guī)電芯4可以為堿性電池的電芯、鋰離子電池的電芯或者鋰硫電池的電芯。
[0042]其中，柔性電芯3可以采用ZL201320260771.5公開的方法制備的電芯。當(dāng)然，柔性電芯3也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的其他方法來制備，只要制得的電芯具有柔性(可彎曲)即可。
[0043]實(shí)施例1
如圖5所示，本實(shí)施例提供的可撓式電池組包括包裝膜5、填充于包裝膜5內(nèi)的電解液和封裝于包裝膜5內(nèi)的至少兩個(gè)電連接的電芯，電芯包括一個(gè)柔性電芯3和兩個(gè)常規(guī)電芯
4,柔性電芯3的可彎曲弧度為60° (即柔性電芯3可在(T60°范圍內(nèi)彎曲),并且柔性電芯3位于兩個(gè)常規(guī)電芯4之間，柔性電芯3分別與兩個(gè)常規(guī)電芯4串聯(lián)連接，包裝膜5通過密封膠層6密封，密封膠層6的材質(zhì)為聚丙烯，密封膠層6通過貼合和網(wǎng)印對包裝膜5進(jìn)行封裝，位于柔性電芯3和常規(guī)電芯4之間的包裝膜5上設(shè)置有收窄7，用于可撓式電池組彎曲時(shí)應(yīng)力的釋放和包裝膜5的延展。[0044]如圖6和7所示，對本實(shí)施例提供的可撓式電池組進(jìn)行彎曲時(shí)，其彎曲部分為柔性電芯3，因此彎曲的應(yīng)力對電池性能并沒有影響，而且彎曲的弧度和范圍較常規(guī)電芯4大，可靠性高。而不彎曲部分可以選用常規(guī)電芯4，以進(jìn)一步降低成本。
[0045]制備本實(shí)施例的可撓式電池組時(shí)，可先將柔性電芯3和兩個(gè)常規(guī)電芯4分別放置在包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯3放置在兩個(gè)常規(guī)電芯4之間，柔性電芯極耳31和常規(guī)電芯極耳41均伸出于包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯極耳31和兩個(gè)常規(guī)電芯4的常規(guī)電芯極耳41均串聯(lián)連接，將極耳伸出方向的包裝膜5進(jìn)行頂封操作后，向包裝膜5內(nèi)注入電解液，除氣后用密封膠層6將包裝膜5的側(cè)封邊密封，即可。
[0046]實(shí)施例2
如圖8所示，與實(shí)施例1不同的是:柔性電芯3的可彎曲弧度為120° (即柔性電芯3可在(Tl20°范圍內(nèi)彎曲)，密封膠層6的材質(zhì)是聚酰亞胺，并且柔性電芯3和常規(guī)電芯4之間之間設(shè)置有緩沖膠層8，緩沖膠層8的材質(zhì)為壓克力樹脂，保證柔性電芯3和常規(guī)電芯4在相互擠壓過程中應(yīng)力的釋放，從而減少安全問題。并且柔性電芯3分別與兩個(gè)常規(guī)電芯4并聯(lián)連接。
[0047]其余同實(shí)施例1，這里不再贅述。
[0048]制備本實(shí)施例的可撓式電池組時(shí)，可先將柔性電芯3和兩個(gè)常規(guī)電芯4分別放置在包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯3放置在兩個(gè)常規(guī)電芯4之間，同時(shí)在柔性電芯3和常規(guī)電芯4之間放置緩沖膠層8 (例如，可以在柔性電芯3和常規(guī)電芯4之間放置緩沖膠塊)，柔性電芯極耳31和常規(guī)電芯極耳41均伸出于包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯極耳31和兩個(gè)常規(guī)電芯4的常規(guī)電芯極耳41均并聯(lián)連接，將極耳伸出方向的包裝膜5進(jìn)行頂封操作后，向包裝膜5內(nèi)注入電解液，除氣后用密封膠層6將包裝膜5的側(cè)封邊密封，即可。
[0049]實(shí)施例3
如圖9所示，與實(shí)施例1不同的是:柔性電芯3的可彎曲弧度為30° (即柔性電芯3可在(T30°范圍內(nèi)彎曲)，密封膠層6的材質(zhì)是壓克力樹脂，并且電芯包括一個(gè)柔性電芯3和一個(gè)常規(guī)電芯4，且柔性電芯3和常規(guī)電芯4串聯(lián)連接。
[0050]其余同實(shí)施例1，這里不再贅述。
[0051]制備本實(shí)施例的可撓式電池組時(shí)，可先將柔性電芯3和常規(guī)電芯4分別放置在包裝膜5內(nèi)，柔性電芯極耳31和常規(guī)電芯極耳41均伸出于包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯極耳31和常規(guī)電芯4的常規(guī)電芯極耳41串聯(lián)連接，將極耳伸出方向的包裝膜5進(jìn)行頂封操作后，向包裝膜5內(nèi)注入電解液，除氣后用密封膠層6將包裝膜5的側(cè)封邊密封，即可。
[0052]實(shí)施例4
如圖10所示，與實(shí)施例1不同的是:密封膠層6的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂，電芯包括兩個(gè)柔性電芯3，兩個(gè)柔性電芯3的可彎曲弧度均為150° (即柔性電芯3可在(Tl50°范圍內(nèi)彎曲)，并且兩個(gè)柔性電芯3之間設(shè)置有緩沖膠層8，緩沖膠層8的材質(zhì)是環(huán)氧樹脂，且兩個(gè)柔性電芯3的柔性電芯極耳31并聯(lián)連接，位于兩個(gè)柔性電芯3之間的包裝膜5上設(shè)置有收窄7，其余同實(shí)施例1，這里不再贅述。
[0053]制備本實(shí)施例的可撓式電池組時(shí)，可先將兩個(gè)柔性電芯3分別放置在包裝膜5內(nèi)，同時(shí)在兩個(gè)柔性電芯3之間設(shè)置緩沖膠層8(例如，可以將緩沖膠層8通過粘接等方式固定在柔性電芯3和常規(guī)電芯4的表面)，兩個(gè)柔性電芯3的柔性電芯極耳31均伸出于包裝膜5內(nèi)，且兩個(gè)柔性電芯3的柔性電芯極耳31并聯(lián)連接，將極耳伸出方向的包裝膜5進(jìn)行頂封操作后，向包裝膜5內(nèi)注入電解液，除氣后用密封膠層6將包裝膜5的側(cè)封邊密封，即可。
[0054]實(shí)施例5
如圖11所示，與實(shí)施例1不同的是:柔性電芯3的可彎曲弧度為90° (即柔性電芯3可在(T90°范圍內(nèi)彎曲)，密封膠層6的材質(zhì)是丙烯酸酯類，并且柔性電芯3和包裝膜5之間之間設(shè)置有緩沖膠層8，常規(guī)電芯4和包裝膜5之間之間也設(shè)置有緩沖膠層8，緩沖膠層8的材質(zhì)為丁苯橡膠，保證柔性電芯3和常規(guī)電芯4在擠壓過程中應(yīng)力的釋放，從而減少安全問題。柔性電芯3和一個(gè)常規(guī)電芯4串聯(lián)連接，柔性電芯3和另一個(gè)常規(guī)電芯4并聯(lián)連接。
[0055]其余同實(shí)施例1，這里不再贅述。
[0056]制備本實(shí)施例的可撓式電池組時(shí)，可先將柔性電芯3和兩個(gè)常規(guī)電芯4分別放置在包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯3放置在兩個(gè)常規(guī)電芯4之間，同時(shí)在柔性電芯3和包裝膜5之間和常規(guī)電芯4和包裝膜5之間設(shè)置緩沖膠層8，柔性電芯極耳31和常規(guī)電芯極耳41均伸出于包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯極耳31和一個(gè)常規(guī)電芯4的常規(guī)電芯極耳41串聯(lián)連接，柔性電芯極耳31和另一個(gè)常規(guī)電芯4的常規(guī)電芯極耳41并聯(lián)連接，將極耳伸出方向的包裝膜5進(jìn)行頂封操作后，向包裝膜5內(nèi)注入電解液，除氣后用密封膠層6將包裝膜5的側(cè)封邊密封，即可。
[0057]實(shí)施例6
如圖12所示，與實(shí)施例1不同的是:柔性電芯3的可彎曲弧度為10° (即柔性電芯3可在(Tl0°范圍內(nèi)彎曲)，密封膠層6的材質(zhì)是壓克力樹脂，并且柔性電芯3和包裝膜5之間之間設(shè)置有緩沖膠層8，常規(guī)電芯4和包裝膜5之間之間也設(shè)置有緩沖膠層8，柔性電芯3和常規(guī)電芯4之間之間也設(shè)置有緩沖膠層8，緩沖膠層8的材質(zhì)為乙烯-醋酸乙烯共聚物，保證柔性電芯3和常規(guī)電芯4在擠壓過程中應(yīng)力的釋放，從而減少安全問題。
[0058]其余同實(shí)施例1，這里不再贅述。
[0059]制備本實(shí)施例的可撓式電池組時(shí)，可先將柔性電芯3和兩個(gè)常規(guī)電芯4分別放置在包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯3放置在兩個(gè)常規(guī)電芯4之間，同時(shí)在柔性電芯3和包裝膜5之間、常規(guī)電芯4和包裝膜5之間、以及在柔性電芯3和常規(guī)電芯4之間放置緩沖膠層8，柔性電芯極耳31和常規(guī)電芯極耳41均伸出于包裝膜5內(nèi)，且柔性電芯極耳31和兩個(gè)常規(guī)電芯4的常規(guī)電芯極耳41均串聯(lián)連接，將極耳伸出方向的包裝膜5進(jìn)行頂封操作后，向包裝膜5內(nèi)注入電解液，除氣后用密封膠層6將包裝膜5的側(cè)封邊密封，即可。
[0060]為了便于理解本發(fā)明中列舉的各實(shí)施例，特將實(shí)施例1至實(shí)施例6的各部件及其材質(zhì)匯總在表I中，但是，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0061]表1:實(shí)施例1至實(shí)施例6的各部件及其材質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種可撓式電池組，包括包裝膜、填充于包裝膜內(nèi)的電解液和封裝于包裝膜內(nèi)的至少兩個(gè)電連接的電芯，其特征在于:電芯中至少一個(gè)為柔性電芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可撓式電池組，其特征在于:柔性電芯的可彎曲弧度為O。?180。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可撓式電池組，其特征在于:柔性電芯的可彎曲弧度為10。?120。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可撓式電池組，其特征在于:柔性電芯的個(gè)數(shù)小于電芯的總個(gè)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可撓式電池組，其特征在于:位于電芯與電芯之間的包裝膜上設(shè)置有收窄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可撓式電池組，其特征在于:電芯與電芯之間設(shè)置有緩沖膠層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可撓式電池組，其特征在于:電芯與包裝膜之間設(shè)置有緩沖月父層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的可撓式電池組，其特征在于:所述緩沖膠層的材質(zhì)為壓克力樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯類、丁苯橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物和聚對苯二甲酸乙二醇酯中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可撓式電池組，其特征在于:所述包裝膜通過密封膠層密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可撓式電池組，其特征在于:所述密封膠層的材質(zhì)為聚酰亞胺、聚丙烯、壓克力樹脂、環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯類中的至少一種。
【文檔編號】H01M10/04GK103682410SQ201310715269
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】羅宇, 曾巧 申請人:寧德新能源科技有限公司, 東莞新能源科技有限公司