柔性电池及其制备方法与流程

本发明实施例涉及电池技术领域，特别是涉及一种柔性电池及其制备方法。

背景技术：

锂离子电池作为绿色环保新能源，具有可靠性好，安全性高，体积小，重量轻等优点，目前已经被广泛的应用于数码类产品、电动汽车、军工产品等领域。随着国家对新能源的大力扶持，锂离子电池的发展如火如荼。

锂离子电池包括有锂离子电芯以及正负极耳，正负极耳和电芯焊接连接。由于锂离子电芯自身物理特性的限制，其形状在弯曲后，无法保持良好的电化学性能，甚至会发生正负极的短路，无法适应于柔性、可折叠的特性需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种柔性电池及其制备方法，主要目的在于提供一种耐弯曲的柔性电池。

为达到上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种柔性电池的制备方法，包括：

基于碳纳米管膜层制备碳纳米管柔性电芯；

将金属极耳与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，以制备柔性电池。

本发明实施例的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的柔性电池的制备方法，其中将金属极耳与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，包括：

将所述金属极耳与所述碳纳米管膜层层叠，所述金属极耳包括至少一个铆接区域以及非铆接区域；

对所述金属极耳的铆接区域冲孔，并贯通所述碳纳米管膜层，使所述铆接区域的第一部分金属材料贯通所述孔，所述铆接区域的第二部分金属材料被冲压至所述碳纳米管膜层一侧；

对所述第二部分金属材料压制于所述碳纳米管膜层一侧，使所述碳纳米管膜层被铆接于所述非铆接区域以及被压制的第二部分金属材料之间。

可选的，前述的柔性电池的制备方法，其中所述铆接区域为多个，多个铆接区域顺次排列于所述金属极耳的延伸方向。

可选的，前述的柔性电池的制备方法，其中对所述第二部分金属材料压制于所述碳纳米管膜层一侧，具体为：

对压层叠的所述金属极耳与所述碳纳米管膜层，压平所述第二部分金属材料，使所述第二部分金属材料向所述孔的四周方向延展。

可选的，前述的柔性电池的制备方法，其中所述金属极耳包括镍制的负极耳、铝制的正极耳，所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层包括涂布有正极活性物质的第一膜层、涂布有负极活性物质的第二膜层，将金属极耳与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，包括：

将所述正极耳与所述第一膜层铆接，将所述负极耳与所述第二膜层铆接。

另一方面，本发明的实施例提供一种柔性电池，包括：

基于碳纳米管膜层制备的碳纳米管柔性电芯；

金属极耳，与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接。

本发明实施例的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的柔性电池，其中所述金属极耳与所述碳纳米管膜层层叠，所述金属极耳包括至少一个铆接区域以及非铆接区域，所述铆接区域冲孔贯通所述碳纳米管膜层，所述铆接区域的第一部分金属材料贯通所述孔，所述铆接区域的第二部分金属材料位于所述碳纳米管膜层一侧，所述碳纳米管膜层被铆接于所述非铆接区域以及被压制的第二部分金属材料之间。

可选的，前述的柔性电池，其中所述铆接区域为多个，多个铆接区域顺次排列于所述金属极耳的延伸方向。

可选的，前述的柔性电池，其中所述第二部分金属材料向所述孔的四周方向延展。

可选的，前述的柔性电池，其中所述金属极耳包括镍制的负极耳、铝制的正极耳，所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层包括涂布有正极活性物质的第一膜层、涂布有负极活性物质的第二膜层，所述正极耳与所述第一膜层铆接，所述负极耳与所述第二膜层铆接。

借由上述技术方案，本发明技术方案提供的柔性电池及其制备方法至少具有下列优点：

本发明实施例提供的技术方案中，电芯基于碳纳米管膜层制备，金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，相对于锂离子电池，碳纳米管膜层具有良好的机械弯曲性能和电化学性能，作为集流体抗弯性能较好，并且，由于金属极耳与碳纳米管的熔点差异较大，采用铆接的方式，可以进一步提高其抗弯性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明的实施例提供的一种柔性电池的制备方法的流程图；

图2是本发明的实施例提供的一种柔性电池的金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接的第一视角的结构示意图；

图3是本发明的实施例提供的一种柔性电池的金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接的第二视角的结构示意图；

图4是本发明的实施例提供的一种柔性电池的金属极耳的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明实施例目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明实施例提出的柔性电池及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1为本发明提供的柔性电池的制备方法一实施例，请参阅图1，本发明的一个实施例提出的柔性电池的制备方法，包括：

s10基于碳纳米管膜层制备碳纳米管柔性电芯；

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。

实施中，对碳纳米管膜层涂布正极活性物质可以制备碳纳米管柔性电芯的第一膜层，对碳纳米管膜层涂布负极活性物质可以制备碳纳米管柔性电芯的第二膜层。由第一膜层和第二膜层制备碳纳米管柔性电芯。

s20将金属极耳与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，以制备柔性电池。

其中，具体的，所述金属极耳包括镍制的负极耳、铝制的正极耳，所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层包括涂布有正极活性物质的第一膜层、涂布有负极活性物质的第二膜层，将金属极耳与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，可包括：将所述正极耳与所述第一膜层铆接，将所述负极耳与所述第二膜层铆接。正极耳作为柔性电池的正极，负极耳作为柔性电池的负极。

本发明实施例提供的技术方案中，电芯基于碳纳米管膜层制备，金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，相对于锂离子电池，碳纳米管膜层具有良好的机械弯曲性能和电化学性能，作为集流体抗弯性能较好，并且，由于金属极耳与碳纳米管的熔点差异较大，采用铆接的方式，可以进一步提高其抗弯性能。

金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接中，可以通过铆钉等方式实现，为了使柔性电池满足超薄的需求，可以通过金属极耳实现铆接，将金属极耳与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，包括：

将所述金属极耳与所述碳纳米管膜层层叠，所述金属极耳包括至少一个铆接区域以及非铆接区域；

对所述金属极耳的铆接区域冲孔，并贯通所述碳纳米管膜层，使所述铆接区域的第一部分金属材料贯通所述孔，所述铆接区域的第二部分金属材料被冲压至所述碳纳米管膜层一侧；

其中，当铆接区域为多个时，可以分别对多个铆接区域冲孔，或是一次性的对多个铆接区域冲孔。多个铆接区域可顺次排列于所述金属极耳的延伸方向，可以呈单排、多排等，本发明的实施例不做限定。

对所述第二部分金属材料压制于所述碳纳米管膜层一侧，使所述碳纳米管膜层被铆接于所述非铆接区域以及被压制的第二部分金属材料之间。

压制过程中，对压层叠的所述金属极耳与所述碳纳米管膜层，压平所述第二部分金属材料，使所述第二部分金属材料向所述孔的四周方向延展。在一些实现方式当中，对压层叠的所述金属极耳与所述碳纳米管膜层包括第一对压部和第二对压部，第一对压部对压金属极耳一侧，第二对压部对压碳纳米管膜层一侧。第一对压部的对压面可以为平面，也可以为预设形状的凹槽面，以使第二部分金属材料被压制为预设形状。压制中，凹槽面朝向第二部分金属材料压制即可。在凹槽面中，还可设置有朝向所述冲孔的柱体，可防止第二部分金属材料被压至冲孔内。

图2至图4为本发明提供的柔性电池一实施例，请参阅图2至图4，本发明的一个实施例提出的柔性电池，包括：基于碳纳米管膜层10制备的碳纳米管柔性电芯以及金属极耳20。金属极耳20与所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层10铆接。

本发明实施例提供的技术方案中，电芯基于碳纳米管膜层制备，金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层铆接，相对于锂离子电池，碳纳米管膜层具有良好的机械弯曲性能和电化学性能，作为集流体抗弯性能较好，并且，由于金属极耳与碳纳米管的熔点差异较大，采用铆接的方式，可以进一步提高其抗弯性能。

在进行铆接拉力测试中，对10个铆接点位进行了拉力测试，结果如下拉力测试表：

根据测试结果可知，拉力可达到1kgf以上，满足柔性电池拉力需求。

对碳纳米管膜层涂布正极活性物质可以制备碳纳米管柔性电芯的第一膜层，对碳纳米管膜层涂布负极活性物质可以制备碳纳米管柔性电芯的第二膜层。由第一膜层和第二膜层制备碳纳米管柔性电芯。所述金属极耳包括镍制的负极耳、铝制的正极耳，所述碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层包括涂布有正极活性物质的第一膜层、涂布有负极活性物质的第二膜层，所述正极耳与所述第一膜层铆接，所述负极耳与所述第二膜层铆接，以形成柔性电池。镍的熔点大概在1453℃，铝的熔点大概在660.37℃，碳纳米管膜层在达到500℃以上就会化为灰烬，通过铆接的方法，可以实现镍制的负极耳、铝制的正极耳分别和碳纳米管膜层稳固的连接。

若通过铆钉铆接金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层，铆钉的两侧的铆接帽分别铆接金属极耳与碳纳米管柔性电芯的碳纳米管膜层，使得柔性电池的厚度较厚。在一些实施例中，在具体的实施当中，所述金属极耳20与所述碳纳米管膜层10层叠，所述金属极耳20包括至少一个铆接区域以及非铆接区域，所述铆接区域冲孔21贯通所述碳纳米管膜层10，所述铆接区域的第一部分金属材料20a贯通所述孔，所述铆接区域的第二部分金属材料20b位于所述碳纳米管膜层一侧，所述碳纳米管膜层10被铆接于所述非铆接区域以及被压制的第二部分金属材料20b之间。所述铆接区域可以为一个，或者，所述铆接区域为多个，多个铆接区域顺次排列于所述金属极耳的延伸方向。

所述第二部分金属材料20b可向所述孔的四周方向延展，形成铆接帽，铆接帽的形状可以为花瓣形、圆环形、矩形等。

具体的，本实施例中所述的柔性电池可直接采用上述实施例提供的所述柔性电池的制备方法制备，具体的实现结构可参见上述实施例中描述的相关内容，此处不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的装置解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件，以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以它们的组合实现。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。