電極、包含該電極的蓄電裝置及蓄電裝置制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于蓄電裝置領(lǐng)域，尤其是涉及一種電極、包含該電極的蓄電裝置及蓄電裝置制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采用傳統(tǒng)技術(shù)制造的電極，一般沒有柔性或者柔性較差，隨著電池厚度增加，電池會完全失去柔性。
[0003]目前解決電池柔性的方法大概有:
[0004]多只小電池串并聯(lián)，這項(xiàng)技術(shù)以APPLE公司的表帶式電池專利為代表，其缺點(diǎn)在于，小電池制造困難，生產(chǎn)成本高，難以產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)；多只電池串并聯(lián)會產(chǎn)生電池容量及電壓不均勻而導(dǎo)致要附加控制電路和產(chǎn)生安全隱患的問題；
[0005]柔性材料和柔性電極。目前以柔性材料和柔性電極制造的電池厚度較低，一般最大厚度在Imm左右，從而導(dǎo)致電池整體容量偏低；
[0006]近年來，隨著智能手機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及人們對便攜式電子產(chǎn)品要求的提高，智能手表、手環(huán)等可穿戴電子產(chǎn)品逐漸成為開發(fā)的重點(diǎn)。而這些產(chǎn)品面臨著電池容量低、不可彎曲的缺點(diǎn)，制約著電子產(chǎn)品的發(fā)展。因此要求電池薄型化、柔性化。
[0007]電池是由正電極、負(fù)電極、隔膜等經(jīng)過卷繞或疊片等方法制造。其中正電極和負(fù)電極分別由正電極活性材料、負(fù)電極活性材料和導(dǎo)電基材等組成。所以為了開發(fā)柔性電池產(chǎn)品必須提高電池內(nèi)部組件的柔性。因此如何設(shè)計(jì)一種柔性電極成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研宄的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種柔性電極、包含該電極的蓄電裝置及蓄電裝置制備方法，以解決電池柔性的問題。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種柔性電極，包括導(dǎo)電基材，所述導(dǎo)電基材上涂覆有活性材料層，所述活性材料層為間斷設(shè)置的圖案塊或連續(xù)設(shè)置的網(wǎng)、格狀結(jié)構(gòu)，所述連續(xù)設(shè)置的網(wǎng)、格狀結(jié)構(gòu)中網(wǎng)、格內(nèi)的活性材料層的厚度大于相鄰兩網(wǎng)、格間的連接處的厚度。
[0011]進(jìn)一步的，所述連續(xù)設(shè)置的網(wǎng)、格內(nèi)的活性材料層的厚度為10 μπι-lOmm，所述相鄰兩網(wǎng)、格間的連接處的厚度為大于O小于等于5_。
[0012]進(jìn)一步的，所述圖案塊的間斷處的寬度或相鄰網(wǎng)、格間的連接處的寬度為lmm-20mmo
[0013]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電基材的厚度為5
[0014]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電基材為含有金屬銅、鈦、鋁、鎳或銀中的一種或多種的導(dǎo)電膜材。
[0015]進(jìn)一步的，所述活性材料層為氟化碳、含鋰復(fù)合氧化物、金屬硫化物、有機(jī)硫化合物、石墨以及金屬鋅、鎳、錳及其氧化物、復(fù)合物中的一種或幾種組成的活性層。
[0016]進(jìn)一步的，所述活性層采用擠壓、噴涂、微凹、沉積或印刷中的一種制備。
[0017]包含上述電極的蓄電裝置。
[0018]一種蓄電裝置的制備方法，包括如下步驟:
[0019]S1、配料；
[0020]s2、涂布:
[0021]s21.正、負(fù)電極選取5 μ m-5mm厚的導(dǎo)電基材；
[0022]s22.在正、負(fù)電極導(dǎo)電基材上涂覆活性材料層，根據(jù)需要將活性材料層涂覆成間斷設(shè)置的圖案塊或連續(xù)設(shè)置的網(wǎng)、格狀結(jié)構(gòu)；
[0023]s3、制片:
[0024]s31.將正、負(fù)電極沒有涂覆活性物質(zhì)的圖案塊之間的間隙或涂覆少量活性物質(zhì)的相鄰兩網(wǎng)、格間的連接處對齊，且負(fù)電極沒有涂覆活性物質(zhì)的圖案塊之間的間隙或涂覆少量活性物質(zhì)的相鄰兩網(wǎng)、格間的連接處中線與正電極沒有涂覆活性物質(zhì)的圖案塊之間的間隙或涂覆少量活性物質(zhì)的相鄰兩網(wǎng)、格間的連接處中線對齊。根據(jù)不同電池，負(fù)電極沒有涂覆活性物質(zhì)的圖案塊之間的間隙的寬度或涂覆少量活性物質(zhì)的相鄰兩網(wǎng)、格間的連接處的寬度比正電極沒有涂覆活性物質(zhì)的圖案塊之間的間隙的寬度或涂覆少量活性物質(zhì)的相鄰兩網(wǎng)、格間的連接處的寬度窄至少0.5_或?qū)挾纫粯樱?br>[0025]s32.在正、負(fù)電極的兩端分別清洗出一定的區(qū)域，在該區(qū)域上焊接可以引出電流的極耳；
[0026]s4 裝配:
[0027]s41.負(fù)電極居于隔膜正中間，正電極居于負(fù)電極正中間，隔膜隔開正、負(fù)電極，采用卷繞機(jī)進(jìn)行卷繞或疊片；卷繞或疊片后的卷芯用耐腐蝕耐高溫的終止膠紙收尾粘貼成型，卷芯的正、負(fù)電極極耳對齊；
[0028]s42.用裁好的鋁塑膜包覆步驟s41完成的卷芯，然后用頂側(cè)封機(jī)進(jìn)行頂側(cè)邊封邊，保留一個(gè)側(cè)邊不封口。
[0029]S43.在70°C的溫度下對步驟s42完成的卷芯進(jìn)行抽真空烘烤12_16h，然后于手套箱中進(jìn)行注入電解液，側(cè)封步驟s42保留的邊后在室溫下靜置陳化8-24h。
[0030]進(jìn)一步的，所述步驟s2涂布完的正、負(fù)電極的厚度為15ym-15mm。
[0031]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的電極具有以下優(yōu)勢:
[0032](I)本發(fā)明所述的電極根據(jù)電池形狀的不同在導(dǎo)電基材上通過涂覆間斷設(shè)置的圖案化的活性材料層或連續(xù)設(shè)置的網(wǎng)、格狀活性材料層，來達(dá)到增加電極柔性的目的；
[0033](2)上述電極可以做成帶狀、鏈狀或塊狀等。電池并非為多只單體串并聯(lián)，而是一只電池，這樣制造成本低、安全性好，不用添加額外的控制管理電路；
[0034](3)電池厚度可以做到0.5-50_，相對使用容量大，內(nèi)阻小，脈沖性能好，可以拓寬實(shí)際的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0035]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0036]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的鋰離子可充電表環(huán)電池的電極結(jié)構(gòu)；
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的鋰離子可充電可穿戴電池的電極結(jié)構(gòu)；
[0038]圖3為本發(fā)明電極的其他各種圖案結(jié)構(gòu)形狀。
[0039]附圖標(biāo)記說明:
[0040]1-導(dǎo)電基材，2-活性材料層。
【具體實(shí)施方式】
[0041]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0042]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0043]該發(fā)明的原料為任何可充電電池使用的原材料；
[0044]正負(fù)電極基材為任何可充電電池使用的基材；
[0045]外結(jié)構(gòu)具有一定的柔性；
[0046]在配料工藝中基本與傳統(tǒng)電池相似，配方中含有電極活性物質(zhì)(例如正電極為:鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、不同配比的三元鋰離子活性物質(zhì)或氫氧化亞鎳等；負(fù)電極為:人造或天然石墨、石墨稀、儲氫合金、金屬鎘或鋅等)；導(dǎo)電劑SP、VGCF、SFG-6、碳納米管等；黏合劑PVDF、CMC、SBR等；溶劑NMP、水等和輔助試劑如草酸等。
[0047]涂布工藝使用擠壓、噴涂、微凹、沉積或印刷等的涂布方法將活性物質(zhì)涂覆于導(dǎo)電基材上，正電極選取5 μ m-5mm厚金屬或非金屬導(dǎo)電基材，負(fù)電極選取5 ym-5mm金屬或非金屬導(dǎo)電基材，并使其可以達(dá)到設(shè)定的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有網(wǎng)狀或其它結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格中涂覆有設(shè)計(jì)厚度的活性物質(zhì)，大小為2mm-100mm之間。網(wǎng)格間為沒有涂覆活性物質(zhì)或涂覆少量活性物質(zhì)，大小為lmm-20mm之間。負(fù)電極網(wǎng)格間的距離大于正電極網(wǎng)格間的距離至少0.5mm以上或者相等。涂覆完的正、負(fù)電極結(jié)構(gòu)具有一定的厚度，厚度一般為15ym-15mm之間。這樣的正、負(fù)電極片在經(jīng)過疊加或卷繞后，沒有涂覆活性物質(zhì)或涂覆少量活性物質(zhì)的基材部分會具有一定的柔性，可隨意彎折該處，使電池具有了一定的柔性。使得用這種電極制造的電池具有更高的厚度和更好的柔性。根據(jù)電池要求的彎折度，可調(diào)節(jié)未覆料或少量覆料的間隙大小。
[0048]制片及裝配時(shí)正負(fù)電極網(wǎng)格間沒有涂覆活性物質(zhì)或涂覆少量活性物質(zhì)的位置要對齊，且負(fù)電極沒有涂覆活性物質(zhì)或涂覆少量活性物質(zhì)的部位落于正電極沒有涂覆活性物質(zhì)或涂覆少量活性物質(zhì)的部位的中間。負(fù)電極電極的寬度可以等于正電極也可以大于正電極的寬度，卷繞時(shí)收尾可以是正電極長于負(fù)電極收尾或者負(fù)電極長于正電極收尾，也可以正電極等于負(fù)電極或以正電極或負(fù)電極的基材收尾。
[0049]實(shí)施例1:
[0050]鋰離子可充電表環(huán)電池(規(guī)格0420100)
[0051]該電池可裝于表帶的空間內(nèi)，和表帶成為一體，既節(jié)約了空間增加了美觀度，又為表提供了電量。為更好的提高該電池的容量和倍率性能，本發(fā)明選取碳納米管作為導(dǎo)電劑加入正電極漿料中，其它材料也選取較好的鋰離子電池材料進(jìn)行表環(huán)電池的制作。
[0052]配料:各組分的重量百分比如下:
[0053]正電極:鈷酸鋰(97.95%)，碳納米管(I% )，PVDF(I% )，草酸(0.05% )；
[0054]負(fù)電極:人造石墨(95.98% ),SP(1% ),PVDF(3% )，草酸(0.02% )；
[0055]分別加入濃度95% -105%的溶劑NMP，采用雙行星真空攪拌機(jī)，正、負(fù)電極分開在兩臺雙行星攪拌機(jī)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬头稚⒓敖禍睾?，調(diào)節(jié)粘度使正、負(fù)電極漿料的粘度在25-30度環(huán)境下達(dá)到1000-3000cp之間；正、負(fù)電極漿料均使用150目篩網(wǎng)進(jìn)行過濾待用；
[0056]涂布:
[0057]正電極選取15 μπι厚鋁箔；負(fù)電極選取10 μπι厚銅箔。采用間歇式自動涂布機(jī)、擠壓涂布的方式對正、負(fù)電極漿料進(jìn)行涂布。在涂布過程中使大卷電極在橫向位置每隔1