本發(fā)明屬于電能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性聚合物薄型鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，鋰離子電池因其自身具有的能量密度高、輸出功率大、電壓平臺高、自放電小、沒有記憶效應(yīng)等優(yōu)點已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品如手機、平板電腦和電動工具中，日益成為我們生活中不可或缺的一部分。但隨著電子設(shè)備向著更加輕薄化、便攜化方向發(fā)展，特別是柔性電子設(shè)備的快速發(fā)展，如柔性電子屏幕、能隨時監(jiān)測人體體溫、血壓和脈搏等生物體信息的智能穿戴電子設(shè)備的發(fā)展，對鋰離子電池的電化學(xué)性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求，要求鋰離子電池不僅要具備現(xiàn)在已有的高比能，高電壓平臺等優(yōu)點，還要有功率大、柔韌性好、厚度超薄和高安全性的特點，能根據(jù)不同外形的電子設(shè)備進行靈活的貼附安裝。

目前已知的柔性鋰離子電池制備技術(shù)或有柔韌性不足、或有電壓偏低、或有面積及功率太小等問題，無法為較大面積或功率的用電器提供高性能的柔性薄型鋰離子電池。本發(fā)明目的是為較大面積或功率的柔性電子設(shè)備提供一種制備工藝簡單可靠、柔韌性好、有高能量密度和功率密度的柔性薄型鋰離子電池及其制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種柔性聚合物薄型鋰離子電池及其制備方法。

柔性聚合物薄型鋰離子電池采用柔性薄膜材料為柔性襯底，柔性薄膜材料可為尼龍、PET、PP、PE或聚酰亞胺(PI)薄膜等薄膜材料，優(yōu)選聚酰亞胺(PI)薄膜。柔性聚合物薄型鋰離子電池省去了普通軟包裝鋰離子電池的多層鋁塑復(fù)合膜封裝層，將電池的集流層和封裝層合二為一，分別用PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜作為柔性聚合物薄型鋰離子電池正負(fù)極的集流層和封裝層。這種電池結(jié)構(gòu)設(shè)計有兩大優(yōu)勢：其一減小了電池厚度，保證了電池超薄的厚度；其二是增加了電池的柔韌性。普通軟包裝鋰電池的封裝層與電芯是相對獨立的，封裝層與電芯沒有電性連接，封裝層不參與電池的電化學(xué)反應(yīng)過程，只起密封隔絕水汽的作用。而本發(fā)明的柔性聚合物薄型鋰離子電池所采用的PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜既起到了集流和電性連接作用，還起到了密封隔絕水汽的作用。這種電池設(shè)計結(jié)構(gòu)的不同是本發(fā)明與普通鋰離子電池及其他柔性薄型鋰離子電池的重要區(qū)別之一。

具體制備工藝：

(1)涂膜。在PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜上用涂膜機或手動分別涂覆正極漿料和負(fù)極漿料。正極漿料包括正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。正極活性材料可為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鐵、鎳鈷錳三元材料或富鎳鎳鈷鋁三元材料等，導(dǎo)電劑為乙炔黑、科琴黑和SP等導(dǎo)電碳材料中的一種或幾種混合物，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。負(fù)極漿料包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。負(fù)極活性材料可為鈦酸鋰、人造石墨、天然石墨、中間相炭微球、中間相石墨等，導(dǎo)電劑為乙炔黑、科琴黑和SP等導(dǎo)電碳材料中的一種或幾種混合物，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。

(2)烘干。將涂覆完成的極片置于100℃烘箱中烘烤至溶劑完全揮發(fā)。

(3)裁切。根據(jù)設(shè)計要求，裁出適合面積大小的極片，使活性材料周圍均留出0.5cm-3cm的空白，并在其中一邊裁出正負(fù)極片的極耳。

(4)碾壓。用雙輥壓機對正負(fù)極片進行碾壓至適合厚度。

(5)真空干燥。將碾壓完成的極片置于真空干燥箱中進行100℃-150℃真空干燥24小時。

(6)電池組裝。裁切出面積稍大于涂覆面積的的隔膜覆蓋于負(fù)極活性材料之上，用熱熔性膠帶將隔膜與負(fù)極極片在加熱臺上在一定溫度下(如100℃-150℃)熱合在一起。然后將同樣形狀大小的正極極片與粘好隔膜和熱熔膠的負(fù)極極片調(diào)整為正面相對位置后定位在一起，用熱壓機在較高的溫度下(如150℃-200℃)，熱壓時間3s-8s，將正負(fù)極板的三邊熱合在一起，留其中一邊不進行熱封，留作注液口。然后將電池轉(zhuǎn)移至惰性氣氛的手套箱中待用。

其中，隔膜材質(zhì)可為PP單層膜、PP/PE/PP三層復(fù)合膜或者陶瓷涂層隔膜其中之一。熱熔膠可以是單層的馬來酸或丙烯酸改性PP熱熔膠、環(huán)氧樹脂、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚亞胺、硅氧樹脂、或者為三層復(fù)合PP材質(zhì)的白色、黃色、黑色極耳膠帶。

(7)配制凝膠聚合物電解液。

凝膠聚合物電解液主要由電解質(zhì)鋰鹽、有機溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑組成。電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF₆)和高氯酸鋰(LiClO₄)的一種或兩者混合物；有機溶劑為碳酸酯類有機溶劑，包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)；聚合單體為甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯腈(AN)、環(huán)氧乙烷(EO)、四氟乙烯(VDF)四種之中的一種；交聯(lián)劑為正己基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯；引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸異丙酯中的一種或兩種以上。

(8)電池注液，電解液凝膠化。

將配制完成的凝膠聚合物電解液從預(yù)留的注液口注入柔性聚合物薄型鋰離子電池中，常溫在手套箱中放置2-4小時，或加熱30-60℃放置1-3小時，液態(tài)電解液完全變?yōu)槟z態(tài)電解質(zhì)，然后在惰性氣氛保護下移出手套箱。

(9)真空封口，柔性聚合物薄型鋰離子電池制備完成。

在干燥氣氛下(如干燥間中，相對濕度<1％)，將電池從惰性氣氛保護下取出置于真空封口機中，將柔性聚合物薄型鋰離子電池進行抽真空熱合封口，熱合溫度150℃-200℃，熱合時間3s-10s。

本發(fā)明的目的之一是提供一種具有面積大、柔韌性好、厚度超薄、能量密度高、循環(huán)壽命長等特點的柔性聚合物薄型鋰離子電池。

本發(fā)明柔性聚合物薄型鋰離子電池所采取的技術(shù)方案是：

一種柔性聚合物薄型鋰離子電池，其特點是：柔性聚合物薄型鋰離子電池采用柔性薄膜材料為柔性襯底，電池的集流層和封裝層合二為一，分別用PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜作為柔性聚合物薄型鋰離子電池正負(fù)極的集流層和封裝層。

本發(fā)明柔性聚合物薄型鋰離子電池還可以采用如下技術(shù)方案：

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池，其特點是：柔性薄膜材料為尼龍、PET、PP、PE或聚酰亞胺薄膜材料，優(yōu)選聚酰亞胺薄膜材料。

本發(fā)明的目的之二是提供一種具有制備工藝簡單可靠，產(chǎn)品面積大、柔韌性好、厚度超薄、能量密度高、循環(huán)壽命長、大幅提高了柔性鋰離子電池的應(yīng)用范圍，可應(yīng)用于柔性電子設(shè)備、智能穿戴等領(lǐng)域的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法。

本發(fā)明柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法所采取的技術(shù)方案是：

一種柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備包括以下工藝步驟：

(1)涂膜：在PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜上用涂膜機或手動分別涂覆正極漿料和負(fù)極漿料；

(2)烘干：將涂覆完成的極片烘烤至溶劑完全揮發(fā)；

(3)裁切：裁切極片，使活性材料周圍均留出0.5cm-3cm的空白，并在其中一邊裁出正負(fù)極片的極耳；

(4)碾壓：用雙輥壓機對正負(fù)極片進行碾壓至適合厚度；

(5)真空干燥：將碾壓完成的極片進行真空干燥；

(6)電池組裝:裁切隔膜覆蓋于負(fù)極活性材料之上，用熱熔性膠帶將隔膜與負(fù)極極片熱合，然后將正極極片與粘好隔膜和熱熔膠的負(fù)極極片調(diào)整為正面相對位置后定位在一起，用熱壓機將正負(fù)極板的三邊熱合在一起，留其中一邊不進行熱封，留作注液口；

(7)配制凝膠聚合物電解液：凝膠聚合物電解液由電解質(zhì)鋰鹽、有機溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑組成；

(8)電池注液，電解液凝膠化：將配制完成的凝膠聚合物電解液從預(yù)留的注液口注入柔性聚合物薄型鋰離子電池中，液態(tài)電解液完全變?yōu)槟z態(tài)電解質(zhì)，然后在惰性氣氛保護下移出；

(9)真空封口，柔性聚合物薄型鋰離子電池制備完成。

本發(fā)明柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法還可以采用如下技術(shù)方案：

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：涂膜時，正極漿料包括正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮；正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鐵、鎳鈷錳三元材料或富鎳鎳鈷鋁三元材料等，導(dǎo)電劑為乙炔黑、科琴黑或SP導(dǎo)電碳材料中的一種或幾種混合物，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯；負(fù)極漿料包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮；負(fù)極活性材料為鈦酸鋰、人造石墨、天然石墨、中間相炭微球或中間相石墨，導(dǎo)電劑為乙炔黑、科琴黑或SP導(dǎo)電碳材料中的一種或幾種混合物，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：真空干燥時，將碾壓完成的極片置于真空干燥箱中進行100℃-150℃真空干燥20－30h。

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：電池組裝時，用熱熔性膠帶將隔膜與負(fù)極極片在加熱臺上在100℃-150℃條件下熱合在一起，正極極片與粘好隔膜和熱熔膠的負(fù)極極片調(diào)整為正面相對位置后定位在一起后，用熱壓機在150℃-200℃溫度下，熱壓3s-8s將正負(fù)極板的三邊熱合在一起。

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：電池組裝時，隔膜材質(zhì)可為PP單層膜、PP/PE/PP三層復(fù)合膜或者陶瓷涂層隔膜；熱熔膠是單層的馬來酸或丙烯酸改性PP熱熔膠、環(huán)氧樹脂、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚亞胺、硅氧樹脂、或者為三層復(fù)合PP材質(zhì)的白色、黃色、黑色極耳膠帶。

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：配制凝膠聚合物電解液時，電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰的一種或兩者混合物；有機溶劑為碳酸酯類有機溶劑碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯；聚合單體為甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈、環(huán)氧乙烷、四氟乙烯四種之中的一種；交聯(lián)劑為正己基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯；引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸異丙酯中的一種或幾種。

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：電池注液，電解液凝膠化。將配制完成的凝膠聚合物電解液從預(yù)留的注液口注入柔性聚合物薄型鋰離子電池后，在常溫條件下，放置2-4h，或加熱30-60℃放置1-3h液態(tài)電解液完全變?yōu)槟z態(tài)電解質(zhì)。

所述的柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，其特點是：真空封口時，在干燥氣氛下，將電池從惰性氣氛保護下取出置于真空封口機中，將柔性聚合物薄型鋰離子電池進行抽真空熱合封口，熱合溫度150℃-200℃，熱合時間3s-10s。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

柔性聚合物薄型鋰離子電池及其制備方法由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有操作簡單，檢測方便，結(jié)果準(zhǔn)確，成本低廉，安全環(huán)保，效果明顯，適用范圍廣等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明柔性聚合物薄型鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是柔性聚合物薄型鋰離子電池0.1C充放電曲線；

圖3是柔性聚合物薄型鋰離子電池不同倍率放電曲線；

圖4是柔性聚合物薄型鋰離子電池循環(huán)壽命曲線圖。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

柔性聚合物薄型鋰離子電池的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。柔性聚合物薄型鋰離子電池采用柔性薄膜材料為柔性襯底，柔性薄膜材料可為尼龍、PET、PP、PE或聚酰亞胺薄膜等薄膜材料，優(yōu)選聚酰亞胺(PI)薄膜。柔性聚合物薄型鋰離子電池省去了普通軟包裝鋰離子電池的多層鋁塑復(fù)合膜封裝層，將電池的集流層和封裝層合二為一，分別用PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜作為柔性聚合物薄型鋰離子電池正負(fù)極的集流層和封裝層。這種電池結(jié)構(gòu)設(shè)計有兩大優(yōu)勢：其一減小了電池厚度，保證了電池超薄的厚度；其二是增加了電池的柔韌性。普通軟包裝鋰電池的封裝層與電芯是相對獨立的，封裝層與電芯沒有電性連接，封裝層不參與電池的電化學(xué)反應(yīng)過程，只起密封隔絕水汽的作用。而本發(fā)明的柔性聚合物薄型鋰離子電池所采用的PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜既起到了集流和電性連接作用，還起到了密封隔絕水汽的作用。這種電池設(shè)計結(jié)構(gòu)的不同是本發(fā)明與普通鋰離子電池及其他柔性薄型鋰離子電池的重要區(qū)別之一。

實施例1

一種柔性聚合物薄型鋰離子電池，其特點是，采用柔性薄膜材料尼龍為柔性襯底，電池的集流層和封裝層合二為一，分別用尼龍/Al和尼龍/Cu柔性復(fù)合膜作為柔性聚合物薄型鋰離子電池正負(fù)極的集流層和封裝層。

實施例2

一種柔性聚合物薄型鋰離子電池，其特點是，采用柔性薄膜材料聚酰亞胺(PI)薄膜為柔性襯底，電池的集流層和封裝層合二為一，分別用PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜作為柔性聚合物薄型鋰離子電池正負(fù)極的集流層和封裝層。

實施例3

一種柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，包括以下工藝步驟：

(1)涂膜。在PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜上用涂膜機或手動分別涂覆正極漿料和負(fù)極漿料。正極漿料包括正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。正極活性材料鈷酸鋰，導(dǎo)電劑為乙炔黑，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。負(fù)極漿料包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。負(fù)極活性材料人造石墨、，導(dǎo)電劑為乙炔黑，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。

(2)烘干。將涂覆完成的極片置于100℃烘箱中烘烤至溶劑完全揮發(fā)。

(3)裁切。根據(jù)設(shè)計要求，裁出適合面積大小的極片，使活性材料周圍均留出0.5cm-3cm的空白，并在其中一邊裁出正負(fù)極片的極耳。

(4)碾壓。用雙輥壓機對正負(fù)極片進行碾壓至適合厚度。

(5)真空干燥。將碾壓完成的極片置于真空干燥箱中進行100℃-150℃真空干燥24小時。

(6)電池組裝。裁切出面積稍大于涂覆面積的的隔膜覆蓋于負(fù)極活性材料之上，用熱熔性膠帶將隔膜與負(fù)極極片在加熱臺上在一定溫度下(如100℃-150℃)熱合在一起。然后將同樣形狀大小的正極極片與粘好隔膜和熱熔膠的負(fù)極極片調(diào)整為正面相對位置后定位在一起，用熱壓機在較高的溫度下(如150℃-200℃)，熱壓時間3s-8s，將正負(fù)極板的三邊熱合在一起，留其中一邊不進行熱封，留作注液口。然后將電池轉(zhuǎn)移至惰性氣氛的手套箱中待用。

其中，隔膜材質(zhì)為PP單層膜。熱熔膠可以是單層的馬來酸熱熔膠，或者為三層復(fù)合PP材質(zhì)的白色、黃色、黑色極耳膠帶。

(7)配制凝膠聚合物電解液。

凝膠聚合物電解液主要由電解質(zhì)鋰鹽、有機溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑組成。電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF₆)；有機溶劑為碳酸酯類有機溶劑碳酸乙烯酯(EC)；聚合單體為甲基丙烯酸甲酯(MMA)；交聯(lián)劑為正己基丙烯酸酯；引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。

(8)電池注液，電解液凝膠化。

將配制完成的凝膠聚合物電解液從預(yù)留的注液口注入柔性聚合物薄型鋰離子電池中，常溫在手套箱中放置2小時，或加熱50℃放置1小時，液態(tài)電解液完全變?yōu)槟z態(tài)電解質(zhì)，然后在惰性氣氛保護下移出手套箱。

(9)真空封口，柔性聚合物薄型鋰離子電池制備完成。

在干燥氣氛下(如干燥間中，相對濕度<1％)，將電池從惰性氣氛保護下取出置于真空封口機中，將柔性聚合物薄型鋰離子電池進行抽真空熱合封口，熱合溫度150℃，熱合時間10s。

實施例4

一種柔性聚合物薄型鋰離子電池的制備方法，包括以下工藝步驟：

(1)涂膜。在PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜上用涂膜機或手動分別涂覆正極漿料和負(fù)極漿料。正極漿料包括正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。正極活性材料為錳酸鋰，導(dǎo)電劑為科琴黑，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。負(fù)極漿料包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。負(fù)極活性材料可為天然石墨，導(dǎo)電劑為科琴黑，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。

(2)烘干。將涂覆完成的極片置于100℃烘箱中烘烤至溶劑完全揮發(fā)。

(3)裁切。根據(jù)設(shè)計要求，裁出適合面積大小的極片，使活性材料周圍均留出0.5cm-3cm的空白，并在其中一邊裁出正負(fù)極片的極耳。

(4)碾壓。用雙輥壓機對正負(fù)極片進行碾壓至適合厚度。

(5)真空干燥。將碾壓完成的極片置于真空干燥箱中進行100℃-150℃真空干燥24小時。

(6)電池組裝。裁切出面積稍大于涂覆面積的的隔膜覆蓋于負(fù)極活性材料之上，用熱熔性膠帶將隔膜與負(fù)極極片在加熱臺上在一定溫度下(如100℃-150℃)熱合在一起。然后將同樣形狀大小的正極極片與粘好隔膜和熱熔膠的負(fù)極極片調(diào)整為正面相對位置后定位在一起，用熱壓機在較高的溫度下(如150℃-200℃)，熱壓時間3s-8s，將正負(fù)極板的三邊熱合在一起，留其中一邊不進行熱封，留作注液口。然后將電池轉(zhuǎn)移至惰性氣氛的手套箱中待用。

其中，隔膜材質(zhì)為PP/PE/PP三層復(fù)合膜。熱熔膠是單層的丙烯酸改性PP熱熔膠，或者為三層復(fù)合PP材質(zhì)的白色、黃色、黑色極耳膠帶。

(7)配制凝膠聚合物電解液。

凝膠聚合物電解液主要由電解質(zhì)鋰鹽、有機溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑組成。電解質(zhì)鋰鹽為高氯酸鋰(LiClO₄)；有機溶劑為碳酸酯類有機溶劑碳酸二甲酯(DMC)；聚合單體為丙烯腈(AN)；交聯(lián)劑為三乙二醇二甲基丙烯酸酯；引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰。

(8)電池注液，電解液凝膠化。

將配制完成的凝膠聚合物電解液從預(yù)留的注液口注入柔性聚合物薄型鋰離子電池中，常溫在手套箱中放置2-4小時，或加熱30-60℃放置1-3小時，液態(tài)電解液完全變?yōu)槟z態(tài)電解質(zhì)，然后在惰性氣氛保護下移出手套箱。

(9)真空封口，柔性聚合物薄型鋰離子電池制備完成。

在干燥氣氛下(如干燥間中，相對濕度<1％)，將電池從惰性氣氛保護下取出置于真空封口機中，將柔性聚合物薄型鋰離子電池進行抽真空熱合封口，熱合溫度150℃-200℃，熱合時間3s-10s。

實施例5

一種面積為12cm*24cm的柔性聚合物薄型鋰離子電池。具體制備步驟如下：

(1)正負(fù)極片制備：

正極活性材料優(yōu)選鈷酸鋰，將鈷酸鋰、乙炔黑和PVDF按85:7:8的比例混合均勻，加入適量N-甲基吡咯烷酮(NMP)，球磨2-3小時，得到混合均勻的正極漿料。負(fù)極活性材料優(yōu)選人造石墨，將人造石墨，乙炔黑和PVDF按92:3:5的比例混合均勻，加入適量N-甲基吡咯烷酮(NMP)，球磨2-3小時，得到混合均勻的負(fù)極漿料。用涂膜機分別在PI/Al和PI/Cu柔性復(fù)合膜上涂覆面積為10cm*22cm的正極和負(fù)極漿料，涂膜時采用間隔式涂覆，在電極材料周圍均留有1cm-2cm的空白，然后進行加熱干燥。

(2)極片裁切：

將干燥完全的正負(fù)極片在烘箱中取出，降至室溫后，在有較大空白區(qū)域的一側(cè)裁出極耳，此步驟省去了外接極耳的引入，增強了封裝密封的可靠性，降低了電池失效的風(fēng)險。

(3)極片碾壓及真空干燥：

根據(jù)電池設(shè)計要求，將正負(fù)極片進行碾壓至適合的厚度，一般極片厚度在100μm-150μm范圍內(nèi)為最佳，真空干燥24h后，在干燥環(huán)境下(相對濕度<1％)進行電池組裝。

(4)電池組裝：

裁取10.5cm*22.5cm的陶瓷涂覆的PP/PE/PP三層復(fù)合膜，使完全其覆蓋負(fù)極極片的電極材料，用黑色極耳膠帶將隔膜和負(fù)極極片熱合在一起，熱合溫度140℃，時間3s。然后將正極極片和負(fù)極極片調(diào)整好相對位置固定在一起，用熱壓機將正負(fù)極片的三邊熱合在一起，留下一邊作為注液口，熱合溫度180℃，熱合時間5秒鐘，然后將電池移入手套箱中。

(5)凝膠聚合物電解液制備：

將電解質(zhì)鋰鹽(六氟磷酸鋰)，復(fù)合有機溶劑EC：DMC：EMC＝1：1：2(體積比),加入到反應(yīng)釜中，控制溫度在25℃，時間為5小時，待完全溶解以后，得到基礎(chǔ)電解液。配制聚合單體(MMA,10％)、交聯(lián)劑(正己基丙烯酸酯,4％)和溶劑混合液，加入到基礎(chǔ)電解液中，混合均勻。配制引發(fā)劑(偶氮二異丁腈,加入量為聚合單體和交聯(lián)劑總質(zhì)量的0.5％，)溶液，在注液前加入電解液中，混合均勻，得到聚合物凝膠電解液。

(6)電池注液，電解液凝膠化：

將配制好的凝膠聚合物電解液在預(yù)留口中加入柔性鋰離子電池中，浸潤30-60min，抽出多余電液。將電池加熱至60℃保持2-3小時，使液態(tài)電解液完全形成凝膠聚合物電解液。

(7)真空封口：

在惰性氣氛保護下，將電池移出手套箱，在干燥環(huán)境下(相對濕度<1％)置于真空封口機中，在抽真空條件下，將柔性聚合物薄型鋰離子電池注液口熱合封閉，封口溫度190℃，熱封時間5秒鐘。至此，柔性聚合物薄型鋰離子電池制備完成。

(8)電化學(xué)性能測試：

制備完成的柔性聚合物薄型鋰離子電池經(jīng)測試厚度小于0.3mm，重量為14.5g，0.1C充放電在4.2V-2.5V電壓區(qū)間內(nèi)的放電容量為0.47Ah，電壓平臺為3.75V，比能量達(dá)到120Wh/kg，如圖2所示。

倍率性能測試如圖3所示，1C放電容量與0.1C放電容量基本相當(dāng)，說明該柔性聚合物薄型鋰離子電池的倍率性能較好，可滿足一般柔性電子設(shè)備的用電需求。

以0.5C倍率在4.1V-3.3V范圍內(nèi)進行循環(huán)壽命測試，經(jīng)1280次循環(huán)后，容量保持率仍有91％，說明該柔性聚合物薄型鋰離子電池的循環(huán)性能優(yōu)秀，可滿足電子設(shè)備長期使用需求，如圖4所示。

以本發(fā)明方法制備的柔性聚合物薄型鋰離子電池柔韌性優(yōu)異，在彎曲或卷繞情況下仍可正常工作。

通過以上電化學(xué)性能測試表明，本發(fā)明制備的柔性聚合物薄型鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、柔韌性好、制備工藝簡單可靠等優(yōu)點，另外由于采用了凝膠聚合物作為電解質(zhì)和厚度超薄易于散熱的原因，安全性遠(yuǎn)高于以液態(tài)電解液做電解質(zhì)的鋰離子電池，因此適合作為多種電子設(shè)備的電能源，隨著柔性電子設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展，未來在柔性電子設(shè)備、生物傳感器、智能穿戴等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。