的金属层的聚合物膜层。如图1所示，阻隔基板102包括设置在其上的金属层101。适合的金属化膜的例子包括金属化的聚对苯二甲酸乙二醇酯(MPET)和金属化的聚丙烯(MPP)。用作金属涂层101的示例性金属包括铝(Al)。
[0019]如前文所指出的，当采用金属化的阻隔基板时，在金属涂层中会产生允许水分从中穿过的“针眼”和划痕缺陷。此外，金属层101具有电磁屏蔽效应，这在期望电磁传输的应用中是不利的。因此，本发明的实施方式涉及改进的纸电池结构，它提供了比金属化塑料/聚合物膜涂层提高的耐湿性，且不存在如图1所示的目前本领域中已知的纸电池通常遇到的制造和传输屏蔽的缺点。
[0020]现在参考图2，其图解了根据本发明的示例性实施方式的纸电池结构的截面。如对图1所述，为了便于说明，其中所示的若干层201-206显示为彼此分开的(不相邻)；但是可以理解，在实践中所述层201-206彼此粘附以形成整体的和功能性的电池。
[0021]如图2中所示，层203-206分别与上文针对图1描述的层103-106基本相同(也就是说，层203是第一电极如阴极，层204是在其上吸收有电解质的纤维素基板，层205是第二电极如阳极，且层206是聚合物阻隔基板)。本发明的实施方式是利用第一和第二聚合物层201、202，而不是采用金属化的塑料/聚合物层(例如图1的101，102)来用于防护水分侵入和用于在其上印刷第一电极的基板。在示例性的实施方式中，所述第二聚合物层202由PET形成，其如上所述提供水分阻隔保护，并且还充当在其上印刷电极的基板。第一聚合物层201由聚三氟氯乙烯(聚-CTFE或PCTFE)形成。在可选的实施方式中，第一聚合物层201由聚偏二氯乙烯(聚-VDC或PVDC)形成。在一个实施方式中，所述第一和第二聚合物层201、202可通过层压或共挤出成型到一起。在另一个实施方式中，层201可设置为可热封的PCTFE阻隔层以粘附到层202和/或206上。在又一个实施方式中，整个电池装置可通过PCTFE包封材料层(未示出)包封，由此层201可成形为连续环绕整个设备。在一个实施方式中，所述第一和第二聚合物层(层压或共挤出到一起)的厚度可从约25微米至约500微米，例如从约50微米至约300微米。
[0022]示例性的实施例
现在通过以下非限制性的实施例对本发明进行举例说明。应当指出，各种改变和变更可以应用到下面的实施例和方法中而不脱离本发明的范围，该范围在所附的权利要求中限定。因此，应指出的是，下面的实施例应当解释为只是说明性的，而不是在任何意义上的限制。
[0023]根据图2制备阻隔基板，利用PCTFE作为第一聚合物层，且PET作为第二聚合物层。第一和第二聚合物层层压在一起。层压后的第一和第二聚合物层的总厚度为约280微米。
[0024]如在SoftBattery?纸电池中使用的阻隔基板，其包括如图1的现有技术例子中的招涂覆的PET基板阻隔层，商购自芬兰Vantaa的Enfucell Corporat1n用于比较的目的。此阻隔基板的测量显示铝涂覆的PET基板阻隔层的厚度为约50微米。
[0025]所制备的阻隔基板和对比的阻隔基板均暴露于40°C和75%相对湿度的气氛中。在所制备的阻隔基板中测得的水分侵入为0.50 g/m2/天。商购的对比阻隔基板中测得的水分侵入为5.50 g/m2/天。
[0026]由此，本发明的发明人意外地发现，借助第一和第二聚合物层(例如PCTFE和PET或PVDC和PET)作为阻隔基板代替金属化的塑料膜(例如铝涂覆的PET)制造的纸电池，提供了提高的对水分侵入的防护。另外，因为公开的纸电池不使用金属层或金属涂层，因此基本上避免了对电磁传输的阻挡。第一和第二聚合物层可以很容易地共挤出到一起或层压到一起，从而提供了简单和成本有效的制造方法。
[0027]虽然在前文对本发明主题的具体描述中已经给出了至少一个示例性实施方式，但应该理解存在数量众多的变型。还应当理解，这个或这些示例性的实施方式仅仅是例子，且无意于以任何方式限制本发明主题的范围、适用性或配置。相反，前文的具体描述为本领域技术人员提供了方便的路线图来实施本发明主题的示例性实施方式。可以理解，可以对示例性实施方式中描述的元件功能和布置进行各种改变而不脱离如在所附的权利要求中所限定的本发明主题的范围。
【主权项】
1.一种纸电池，其包含: 在其上吸收有电解质材料的纤维素基板；和 设置在该纤维素基板的相对侧上的第一和第二阻隔基板，第一和第二阻隔基板各自具有印刷在其上的电极， 其中第一和第二阻隔基板中的至少一个包含第一和第二聚合物层。2.根据权利要求1所述的纸电池，其中所述第一聚合物层包含聚三氟氯乙烯(PCTFE)。3.根据权利要求2所述的纸电池，其中所述PCTFE包含可热封的PCTFE。4.根据权利要求1所述的纸电池，其中所述第一聚合物层包含聚偏二氯乙烯。5.根据权利要求1所述的纸电池，其中所述第二聚合物层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。6.根据权利要求1所述的纸电池，其中所述电解质材料包含氯化锌。7.根据权利要求1所述的纸电池，其中印刷的电极中的至少一个包含锌。8.根据权利要求1所述的纸电池，其中印刷的电极中的至少一个包含二氧化锰。9.根据权利要求1所述的纸电池，其中所述第一聚合物层包封所述纸电池。10.根据权利要求9所述的纸电池，其中所述第二聚合物层包封所述纸电池。
【专利摘要】公开了纸电池，它包括在其上吸收有电解质材料的纤维素基板和设置在该纤维素基板的相对侧上的第一和第二阻隔基板。第一和第二阻隔基板各自具有印刷在其上的电极。第一和第二阻隔基板中的至少一个包括第一和第二聚合物层。此外，公开了制造纸电池的方法，包括在纤维素基板上吸收电解质材料和在该纤维素基板的相对侧上设置第一和第二阻隔基板的步骤。第一和第二阻隔基板各自具有印刷在其上的电极。第一和第二阻隔基板中的至少一个包括第一和第二聚合物层。
【IPC分类】H01M2/02, H01M2/08
【公开号】CN105027319
【申请号】CN201480011506
【发明人】汪慰军, 申雁鸣, 黄汉进
【申请人】霍尼韦尔国际公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年2月27日
【公告号】US20140248524, WO2014134261A1