電池及包括其的電池組、電子裝置以及包括電池組的裝置的制作方法

文檔序號：12599321閱讀：243來源：國知局

實施例涉及一種電池，例如，一種柔性可再充電電池。

背景技術(shù)：

可以通過將電極組件插入到袋中然后密封袋來制造電池，其中，通過交替地堆疊正極和負極同時在它們之間插入隔板來形成電極組件。然而，這種方法對于諸如柔性可再充電電池的電池可能不是理想的。

在本背景技術(shù)部分中公開的以上信息僅僅是為了增強對于本公開的背景的理解，因此背景技術(shù)部分可以包含在這個國家中對于本領域普通技術(shù)人員不形成已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實施例針對一種電池，所述電池包括：導電基底，導電基底包括從電池的最外側(cè)向內(nèi)順序地堆疊的第一樹脂層、阻擋層、第二樹脂層、第一電極集電器層和第一電極涂覆層；外部構(gòu)件，設置為面向?qū)щ娀?；密封部，形成在導電基底和外部?gòu)件的邊緣處；至少一個第二內(nèi)部電極，位于導電基底和外部構(gòu)件之間，并使用隔板作為邊界被堆疊。

至少一個第二內(nèi)部電極和至少一個第一內(nèi)部電極可以使用隔板作為邊界被交替地堆疊。

第二樹脂層可以包括多個導電部。

密封部可以形成在第一電極集電器層和外部構(gòu)件的邊緣上。

密封部可以形成在第二樹脂層和外部構(gòu)件的邊緣上。

密封部可以形成在阻擋層和外部構(gòu)件的邊緣上。

密封部可以形成在第一樹脂層和外部構(gòu)件的邊緣上。

第一樹脂層和第二樹脂層中的至少一個可以包括聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚碳酸酯(PC)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一種或更多種。

第一樹脂層和第二樹脂層可以由相同的材料制成。

阻擋層可以由導電金屬制成。

密封部可以由具有與第一樹脂層和第二樹脂層中的至少一個的熱膨脹率相同的熱膨脹率的材料形成。

外部構(gòu)件可以是第二導電基底。

電池還可以包括堆疊在導電基底的外表面上的電路膜層。

實施例也針對一種電池組，所述電池組包括根據(jù)實施例的電池作為柔性可再充電單元電池。

實施例也針對一種裝置，包括根據(jù)實施例的電池組作為電源。

實施例也針對一種根據(jù)實施例包括電池的電子裝置。

附圖說明

通過下面參照附圖詳細描述示例實施例，特征對于本領域技術(shù)人員將變得明顯，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)示例實施例的柔性可再充電電池的透視圖。

圖2示出了根據(jù)圖1的柔性可再充電電池組件的分解透視圖。

圖3示出了圖1的沿線I-I截取的剖視圖。

圖4示出了根據(jù)另一示例實施例的柔性可再充電電池的分解透視圖。

圖5至圖9分別示出了根據(jù)其他示例實施例的柔性可再充電電池的組件的剖視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述示例實施例；然而，示例實施例可以以不同的方式來實現(xiàn)，并且不應理解為局限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并向本領域技術(shù)人員充分地傳達示例實施。

在附圖中，為了圖示的清楚性，可以夸大層和區(qū)域的尺寸。同樣的附圖標記始終表示同樣的元件。

另外，除非明確地描述為相反，否則詞語“包括”及諸如“包含”或“含有”的變化將被理解為旨在包括所述元件，但是不排除任何其他元件。

圖1是根據(jù)示例實施例的柔性可再充電電池的透視圖，圖2是根據(jù)圖1的柔性可再充電電池組件的分解透視圖，圖3是圖1的沿線I-I截取的剖視圖。

參照圖1至圖3，根據(jù)當前示例實施例的柔性可再充電電池100包括面向彼此的導電基底111和外部構(gòu)件15。導電基底111和外部構(gòu)件15通過形成在導電基底111和外部構(gòu)件15的邊緣處的密封部30被附著。

參照圖2，使用隔板13作為邊界來進行堆疊的至少一個第二內(nèi)部電極12可以位于導電基底111和外部構(gòu)件15之間。

圖4是根據(jù)另一示例實施例的柔性可再充電電池的分解透視圖。

在實施例中，如圖4中所示，電極組件可以位于導電基底111和外部構(gòu)件15之間，其中，在電極組件中，至少一個第二內(nèi)部電極12和至少一個第一內(nèi)部電極11通過在它們之間插入隔板13而被交替地堆疊。

第二內(nèi)部電極12可以是正極，并且可以包括第二內(nèi)部電極集電器層12a和形成在第二內(nèi)部電極集電器層12a上的第二內(nèi)部電極涂覆層12b。在當前示例實施例中，在第二內(nèi)部電極集電器層12a的一端處存在未形成有第二內(nèi)部電極涂覆層12b的未涂覆區(qū)域，并且第二電極接線片52可以連接到未涂覆區(qū)域。

第二內(nèi)部電極集電器層12a可以由例如涂覆有鋁箔、鎳箔、不銹鋼箔、鈦箔、泡沫鎳、泡沫銅、導電金屬或它們的組合等的聚合物基底形成。

第二內(nèi)部電極涂覆層12b可以使用包括正極活性材料的組合物形成在第二內(nèi)部電極集電器層12a的一個表面或相對的表面處。正極活性材料可以是例如可以可逆地嵌入和脫嵌鋰離子的化合物(鋰化嵌入化合物)。用于形成第二內(nèi)部電極涂覆層12b的組合物可以包括正極活性材料以及粘合劑、導電材料和粘度劑中的一種或更多種。

位于導電基底111和外部構(gòu)件15之間的第一內(nèi)部電極11可以是負極，并且可以包括第一內(nèi)部電極集電器層11a和形成在第一內(nèi)部電極集電器層11a上的第一內(nèi)部電極涂覆層11b。

第一內(nèi)部電極集電器層11a可以由例如涂覆有銅箔、鎳箔、不銹鋼箔、鈦箔、泡沫鎳、泡沫銅、導電金屬或它們的組合等的聚合物基底形成。

第一內(nèi)部電極涂覆層11b可以使用包括負極活性材料的組合物形成在第一內(nèi)部電極集電器層11a的一個表面或相對的表面處。負極活性材料層可以包括例如可以可逆地嵌入/脫嵌鋰離子、金屬鋰、鋰金屬合金、可摻雜和脫摻雜(dedope)鋰的材料或者過渡金屬氧化物的材料。用于形成第一內(nèi)部電極涂覆層11b的組合物可以包括負極活性材料以及粘合劑、導電材料和粘度劑中的一種或更多種。

可以使用能夠?qū)⒄龢O和負極分開并且提供鋰離子的移動通道的合適的隔板13。例如，可以使用具有對于電解質(zhì)的離子運動的低電阻以及容納電解液的優(yōu)良能力的隔板。例如，隔板可以是從玻璃纖維、聚酯、特氟龍、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)或它們的組合中選擇的一種，也可以是無紡織物或紡織物。例如，在鋰離子電池中，可以使用由諸如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類聚合物制成的隔板，可以使用涂覆有包括陶瓷組分的材料或聚合物材料的隔板來獲得耐熱性或機械強度，可以使用具有單層或多層結(jié)構(gòu)的隔板。

導電基底111可以包括從可再充電電池的最外側(cè)順序地向內(nèi)堆疊的例如第一樹脂層22、阻擋層23、第二樹脂層24、第一電極集電器層111a和第一電極涂覆層111b。

導電基底111可以用作電極和外部構(gòu)件兩者。因此，在堆疊導電基底111的一側(cè)處可以省略額外的外部構(gòu)件。因此，與一般的可再充電電池相比，根據(jù)當前示例性實施例的可再充電電池在占據(jù)相同面積并且具有相同電池容量的同時可以具有顯著減小的厚度。另外，當可再充電電池彎曲或折疊時可以顯著減小施加到可再充電電池的力，并且即使將壓應力和張應力重復地施加到可再充電電池，也可以保持穩(wěn)定性。

在當前示例實施例中，用作電極的導電基底111可以用作正極或負極，如果導電基底111用作負極，那么第二內(nèi)部電極12(即，正極)可以堆疊在導電基底111和外部構(gòu)件15之間。如果導電基底111用作正極，那么第一內(nèi)部電極11(即，負極)可以堆疊在導電基底111和外部構(gòu)件15之間。因此，在本公開的柔性可再充電電池中，導電基底111不具體限于任何極性。在另一實施方式中，如上所述，多個第一內(nèi)部電極11和多個第二內(nèi)部電極12也可以交替地堆疊，同時在它們之間插入隔板13。

導電基底111可以包括由聚合物樹脂制成的第一樹脂層22和第二樹脂層24。因此，根據(jù)當前示例實施例的可再充電電池可以提供優(yōu)異的柔性。

第一樹脂層22和/或第二樹脂層24可以由例如聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚碳酸酯(PC)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一種或更多種制成。

第一樹脂層22和第二樹脂層24可以由不同的材料制成。在另一實施方式中，第一樹脂層22和第二樹脂層24可以由相同的材料制成，相同的材料可以提供諸如它們更容易地堆疊以及不對工藝條件作出具體變化的優(yōu)勢。

阻擋層23可以形成在第一樹脂層22和第二樹脂層24之間。阻擋層23可以由例如導電金屬制成。阻擋層23可以防止外部的濕氣等滲透到可再充電電池中。

在當前示例實施例中，導電金屬可以包括例如銅、鋁、鎳和不銹鋼中的一種或更多種。阻擋層23可以由例如與第一電極集電器層的材料相同的材料或不同的材料制成。

在另一實施方式中，阻擋層23可以通過例如在第一樹脂層22的一個表面處形成金屬涂覆層或者通過將金屬箔附著到其表面等來形成。

在實施例中，第二樹脂層24可以具有其中形成有多個孔的多孔結(jié)構(gòu)。如下面進一步詳細描述的，多孔結(jié)構(gòu)可以形成導電部24a，導電部24a允許在阻擋層23和第一電極集電器層111a之間導電。如上所述，當導電部24a包括在第二樹脂層24中時，第一電極接線片51可以附著到第一電極集電器層111a和/或阻擋層23。

第一電極集電器層111a可以形成在第二樹脂層24中。第一電極集電器層111a可以由例如與第一內(nèi)部電極集電器層和/或第二內(nèi)部電極集電器層的材料相同的材料或者與第一內(nèi)部電極集流體層和/或第二內(nèi)部電極集流體層的材料不同的材料形成。

第一電極集電器層111a可以由例如鋁、銅、鎳、不銹鋼、鈦和它們的合金中的一種或更多種制成，或者可以由用碳、鎳、鈦、銀等進行表面處理的鋁、銅和不銹鋼等中的一種或更多種材料制成。

在另一實施方式中，第一電極集電器層111a可以以網(wǎng)的形式或者以金屬箔、金屬泡沫、金屬纖維或金屬橡膠的形式制成。

第一電極涂覆層111b可以形成在第一電極集電器層111a上。第一電極涂覆層111b可以由例如與上述的用來形成第一內(nèi)部電極涂覆層和/或第二內(nèi)部電極涂覆層的材料相同的材料或者與上述的用來形成第一內(nèi)部電極涂覆層和/或第二內(nèi)部電極涂覆層的材料不同的材料形成。

第一電極涂覆層111b可以由例如諸如晶體碳、無定形碳、碳復合材料、碳纖維等的碳材料、鋰金屬或者金屬氧化物和鋰合金中的至少一種等形成。

接下來，將描述外部構(gòu)件15。外部構(gòu)件15可以具有其中順序地堆疊有外部樹脂層15a、金屬層15b和內(nèi)部樹脂層15c的結(jié)構(gòu)。

外部樹脂層15a可以用作基底和保護層。外部樹脂層可以由例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚酯共聚物、聚碳酸酯和尼龍膜等中的一種或更多種形成。

金屬層15b可以有助于防止?jié)駳獾鹊臐B透。

金屬層15b可以由例如鐵(Fe)、碳(C)、鉻(Cr)和錳(Mn)的合金、鐵(Fe)、碳(C)、鉻(Cr)和鎳(Ni)的合金、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋁(Al)或者它們的等價物等中的一種或更多種制成。

只要柔性可再充電電池100的柔性不劣化，金屬層15b則可以形成為厚的以便有助于防止?jié)駳鉂B透等。

內(nèi)部樹脂層15c有助于使隔板13或第二內(nèi)部電極12附著到外部構(gòu)件15。內(nèi)部樹脂層可以由例如聚烯烴或聚烯烴的共聚物形成。聚烯烴可以由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等制成。

如上所述，導電基底111可以具有用作正極和/或負極以及外部構(gòu)件的多層結(jié)構(gòu)。因此，可以防止柔性可再充電電池100由于反復彎曲或折疊而被破壞，并且由于在堆疊有導電基底111的層中可以省略額外的外部構(gòu)件，所以可以在占據(jù)相同面積并具有相同容量的同時實現(xiàn)更薄的厚度。

接下來，將描述密封部30。圖3和圖5至圖7是根據(jù)本公開的包括具有不同結(jié)構(gòu)的密封部30的柔性可再充電電池100的各種說明性的剖視圖。

首先參照圖3，在根據(jù)本公開的柔性可再充電電池中，密封部30可以形成在第一電極集電器層111a和外部構(gòu)件15的邊緣上。

在圖3中示出的示例實施例中，第一電極涂覆層111b的水平橫截面積(例如，在與柔性可再充電電池的厚度方向垂直的方向上的橫截面積)(在x-y平面中的面積)小于第一電極集電器層111a的水平橫截面積。

另外，相同尺寸的密封區(qū)域30a分別存在于外部構(gòu)件15和第一電極集電器層111a的彼此面對的表面的邊緣處，密封部30形成在此處以密封導電基底111和外部構(gòu)件15。

作為另一示例，在根據(jù)本公開的柔性可再充電電池中，如圖5中所示，密封部30可以形成在第二樹脂層24和外部構(gòu)件15的邊緣上。

因此，第一電極集電器層111a或第一電極涂覆層111b的水平橫截面積(即，在與柔性可再充電電池的厚度方向垂直的方向上的橫截面積)(在x-y平面中的面積)小于第二樹脂層24的水平橫截面積。

另外，相同尺寸的密封區(qū)30a位于外部構(gòu)件15和第二樹脂層24的彼此面對的表面的邊緣處，密封部30形成在此處以密封導電基底111和外部構(gòu)件15。

作為另一示例，在根據(jù)本公開的柔性可再充電電池中，如圖6中所示，密封部30可以形成在阻擋層23和外部構(gòu)件15的邊緣上。

因此，第一電極集電器層111a、第一電極涂覆層111b或第二樹脂層24的水平橫截面積(例如，在與柔性可再充電電池的厚度方向垂直的方向上的橫截面積(在x-y平面中的面積))小于阻擋層23的水平橫截面積。

另外，相同尺寸的密封區(qū)30a位于外部構(gòu)件15和阻擋層23的彼此面對的表面的邊緣處，密封部30形成在此處以密封導電基底111和外部構(gòu)件15。

作為另一示例，在根據(jù)本公開的柔性可再充電電池中，如圖7中所示，密封部30可以形成在第一樹脂層22的邊緣。

因此，第一電極集電器層111a、第一電極涂覆層111b、第二樹脂層24或阻擋層23的水平橫截面積(例如，在與柔性可再充電電池的厚度方向垂直的方向上的橫截面積(在x-y平面中的面))小于第一樹脂層22的水平橫截面積。

另外，相同尺寸的密封區(qū)30a位于外部構(gòu)件15和第一樹脂層22的彼此面對的表面的邊緣處，密封部30形成在此處，以密封導電基底111和外部構(gòu)件15。

在本公開中，密封部30可以通過例如涂覆和固化具有粘合性的樹脂組合物或通過附著粘合帶來形成。

當使用樹脂形成密封部30時，密封部30可以由具有與第一樹脂層22和第二樹脂層24的熱膨脹率相同的材料形成。在當前示例實施例中，在執(zhí)行密封工藝時，可以進一步改善柔性可再充電電池100的尺寸穩(wěn)定性。

圖8示出了根據(jù)另一示例實施例的柔性可再充電電池100的剖視圖。

參照圖8，柔性可再充電電池100可以通過將導電基底211附著為外部構(gòu)件來形成。例如，柔性可再充電電池100可以通過在彼此面對的導電基底111和導電基底211之間堆疊第二內(nèi)部電極12同時使用隔板13作為邊界來形成。導電基底211可以包括第一電極集電器層211a、第一電極涂覆層211b、第一樹脂層222、阻擋層223、第二樹脂層224和導電部224a。由于包括在具有這樣結(jié)構(gòu)的柔性可再充電電池100中的每個構(gòu)造與上述的構(gòu)造相同，所以在此將省略其的描述。

當?shù)诙?nèi)部電極12包括在導電基底111和導電基底211之間且不使用外部構(gòu)件時，在使用相同面積實現(xiàn)相同容量的同時，可以有利于制造具有更薄的厚度的柔性可再充電電池。

圖9示出了根據(jù)另一示例實施例的柔性可再充電電池100的剖視圖。

參照圖9，柔性可再充電電池100還可以包括堆疊在導電基底111的外表面上的電路膜層120。由于包括在具有這樣結(jié)構(gòu)的柔性可再充電電池100中的每個構(gòu)造與上述的構(gòu)造相同，所以在此將省略其的描述。

為了實現(xiàn)用于應用柔性可再充電電池100的裝置的各種特征，可以在電路膜層120中包括電路圖案和/或天線圖案。在當前示例實施例中，可以不需要確保在應用柔性可再充電電池100的裝置中的用于上述電路圖案和/或天線圖案的額外空間。因此，可以通過柔性可再充電電池100來確保更寬闊的空間。因此，可以增加將要應用到相同裝置的電池的尺寸，并且還可以增加電池的容量。

在示例實施例中，電池組可以包括柔性可再充電電池100作為單元電池。

在示例實施例中，裝置可以包括電池組作為電源。裝置可以是例如電子裝置。裝置可以是例如移動電話、便攜式計算機、智能電話、平板PC、智能板、智能本、電動車輛、混合電動車輛、插電式混合電動車輛和/或電力存儲裝置等。

通過總結(jié)和回顧，隨著用于柔性顯示裝置的技術(shù)的發(fā)展，對柔性可再充電電池作為例如能量源產(chǎn)生興趣。通常，通過將電極組件插入到袋中然后密封袋來制造堆疊型電池，其中，通過交替地堆疊正極和負極并在它們之間插入隔板來形成電極組件。然而，當以恒定的曲率半徑重復地彎曲普通的袋型電池時，它會受到壓應力和張應力，如果不是足夠柔性則會因此被損壞。

如上所述，實施例可以提供具有優(yōu)良的彎曲和折疊特性的柔性可再充電電池。根據(jù)實施例的柔性可再充電電池即使它被重復地彎曲或折疊也可以保持穩(wěn)定性。

在此已經(jīng)公開了示例實施例，雖然采用了特定術(shù)語，但是它們只是以一般的和描述性的意義來被使用和解釋，而不是出于限制目的。在一些實例中，如到本申請的提交為止本領域普通技術(shù)人員將清楚的，除非另外特別指出，否則結(jié)合具體實施例描述的特征、特性和/或元件可以單獨使用或者與結(jié)合其它實施例描述的特征、特性和/或元件組合使用。因此，本領域的技術(shù)人員將理解的是，在不脫離在權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出形式和細節(jié)上的各種變化。

<符號說明>

100：柔性可再充電電池

11：第一內(nèi)部電極

11a：第一內(nèi)部電極集電器層

11b：第一內(nèi)部電極涂覆層

12：第二內(nèi)部電極

12a：第二內(nèi)部電極集電器層

12b：第二內(nèi)部電極涂覆層

13：隔板

15：外部構(gòu)件

15a：外部樹脂層

15b：金屬層