一种透明锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种透明锂离子电池。
【背景技术】
[0002]—直以来，人们热衷于追求可透视电子产品，那些主要的电子元件，如晶体管、显示器和一些电路都有了透明版，真正实现了 “一眼就能看穿”；但与之相匹配的透明化电源的开发研究相对滞后，而少了透明电池，是不可能做出完全透明的电子产品。所以，如何解决电池的透明化，成为透明电子产品诞生最大的一个障碍。
[0003]基于此，目前许多公司和科研人员致力于透明电池的制造，但由于电池中关键的电极材料无法制造成透明状，使得这一设想一直处于概念阶段。在2009年，曾有研究人员研制出透明电池，但其能量密度和储存电量尚不能提供手机等电子产品的正常使用。近来，斯坦福大学的崔屹教授团队和武汉美格科技有限公司的研发人员也都开发出了透明电池，崔屹教授团队通过网格电极重叠方法实现了透视化，但是这种方法制造的电池存在以下缺陷:I)该方法制造过程需要将网格电极控制在50μπι以下，极片易发生断裂而不利于生产，而且正负极重叠会削弱透明度;2)其容量仅为传统锂离子电池的1/10。另外，武汉美格科技有限公司公开了申请号为201420441808.9的专利，其同样也采取网格电极的方法以实现透明化，但是其使用了传统的隔膜和电极材料，可通过透明封装塑料膜看到锂电池内部的反应情况，根本无法得到真正的透明电池。
[0004]由于人眼的分辨能力介于50?IΟΟμπι之间，而影响电池透明度关键是电极材料，但如果材料小于50μπι，人眼看来它就是透明的。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种透明锂离子电池，通过结构设计，实现了锂离子电池的通体透明化，并使其具有较好的能量密度。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用以下解决方案:
[0007]—种透明锂离子电池，包括透明基材、导电层、正极材料层、负极材料层和导电端子，所述导电层沉积于所述透明基材的表面，所述正极材料层和所述负极材料层分别涂覆于所述导电层，所述正极材料层和所述负极材料层之间设置有间槽，所述间槽、所述正极材料层以及所述负极材料层均设置为回形结构，所述间槽注满电解液，所述正极材料层与所述负极材料层的顶端均嵌有导电端子。
[0008]其中，导电层和正、负极材料层均可以通过印刷、溅射、喷涂、3D打印等方式制作；所述正极材料层包括锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等活性物质，所述负极材料层包括Sn、Si或者其氧化物等活性物质。所述间槽、所述正极材料层以及所述负极材料层均设置为回形结构，这样的设置为注入的电解液和锂离子的脱嵌提供了较大的容纳空间，从而提升锂离子电池的能量密度。间槽的作用，一方面是作为容纳电解液的空间，另一方面可以分隔正、负极材料层；因此，与传统锂离子电池较不一样的是本实用新型并没有设置隔离膜，其原因是注满电解液的间槽已完全起了分隔作用，而无需担心短接问题。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述透明基材设置有封装区域，所述封装区域设置于所述透明基材的周缘。所述透明基材可以为PP、PDMS、TPT、ETFE等具有较高存储容量的薄膜基材，设置封装区域是为了便于封装锂离子电池，封装区域的大小根据透明基材的大小而定。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述透明基材设置为方形结构，所述透明基材的厚度设置为2 lOOum。透明基材的形状结构可根据需要任意设计，这里设置为方形结构，主要是为了匹配当前主流电子产品的需求。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述封装区域设置有粘胶层，所述粘胶层的厚度设置为2 50um。粘胶层用来封装锂离子电池，其厚度根据锂离子电池的实际大小而定，以达到完全密封锂离子电池的目的。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述正极材料层与所述负极材料层的宽度均设置为〈50um，所述正极材料层与所述负极材料层的厚度均设置为〈50um。由于人眼的分辨能力介于50?ΙΟΟμπι之间，而影响电池透明度的关键是电极材料，因此，为了保证电池的透明度，必须严格控制正、负极材料层厚度和宽度的大小。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述间槽的深度设置为260um，所述间槽的宽度设置为2 1 u m。间槽的深度和宽度过小会使电池容纳的电解液量减少，从而降低电池的容量;故间槽的深度和宽度根据实际需要来制作，尽量为电解液提供较大的体积容量。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述导电层的厚度设置为<10um。所述导电层可以是Au、Pt、Ag、Cu等惰性金属单质，且所述导电层在正、负极电位下均不会被腐蚀。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，所述导电端子设置为片状结构，所述导电端子的厚度和宽度均设置为< 30um。导电端子可以是铝箔、铜箔等导电材料。
[0016]本实用新型的有益效果:本实用新型摒弃现有网格电极重叠的方式，通过特殊的结构设计和简便的生产过程，实现了锂离子电池的通体透明化，并使其具有较好的能量密度。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构不意图。
[0018]图2为本实用新型透明基材的结构示意图。
[0019]图中:1-透明基材;2-正极材料层;3-负极材料层;4-间槽;5-导电端子;6_导电层；7-封装区域。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合【具体实施方式】和说明书附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细说明，但是，本实用新型的【具体实施方式】并不局限于此。
[0021 ]实施方式1:
[0022]如图1?2所示，选取厚度10um的TOMS透明基材I，在PDMS透明基材I的周缘预留封装区域7，其余区域沉积厚度1um的铂导电层6 ;
[0023]在沉积有铂导电层6的PDMS透明基材I上预留宽度为10um的回形区域，其余区域涂覆厚度为35um的负极材料层3，且负极材料层3与铂导电层6总厚度为45um;
[0024]在预留的回形区域涂覆厚度为35um的正极材料层2，在正极材料层2与负极材料层3之间刻蚀出深度为60um，宽度为I Oum的回形间槽4 ；
[0025]在回形正极材料层2与回形负极材料层3的顶端分别嵌入厚度和宽度均为30um的导电端子5，并向回形间槽4注满液体电解液；
[0026]在封装区域7涂覆厚度为50um的粘胶层，然后用另一I3DMS透明基材I封装，封装的PDMS透明基材I的厚度为10um;
[0027]将封装好的锂离子电池经挤压、老化和充放电激活，即得到本实用新型所述的透明锂离子电池。
[0028]实施方式2:
[0029]如图1?2所示，选取厚度150um的ETFE透明基材I，在ETFE透明基材I的周缘预留封装区域7，其余区域溅射厚度Sum的金导电层6 ;
[0030]在含金导电层6的ETFE透明基材I上蚀刻出深度为80um，宽度为20um的回形间槽4;[0031 ]紧贴着回形间槽4，用3D打印技术在金导电层6上打印厚度与宽度均为30 um的回形正极材料层2和回形负极材料层3;
[0032]在回形正极材料层2与回形负极材料层3的顶端分别嵌入厚度和宽度均为20um的导电端子5，并向回形间槽4注满胶体电解液；
[0033]在封装区域7涂覆厚度为60um的粘胶层，然后用另一ETFE透明基材I封装，封装的ETFE透明基材I的厚度为150um;
[0034]将封装好的锂离子电池经挤压、老化和充放电激活，即得到本实用新型所述的透明锂离子电池。
[0035]与现有技术相比:本实用新型通过结构设计，实现了锂离子电池的通体透明化，并使其具有较好的能量密度。
[0036]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【主权项】
1.一种透明锂离子电池，其特征在于:包括透明基材(I)、导电层(6)、正极材料层(2)、负极材料层(3)和导电端子(5)，所述导电层(6)沉积于所述透明基材(I)的表面，所述正极材料层(2)和所述负极材料层(3)分别涂覆于所述导电层(6)，所述正极材料层(2)和所述负极材料层(3)之间设置有间槽(4)，所述间槽(4)、所述正极材料层(2)以及所述负极材料层(3)均设置为回形结构，所述间槽(4)注满电解液，所述正极材料层(2)与所述负极材料层(3)的顶端均嵌有导电端子(5)。2.根据权利要求1所述的透明锂离子电池，其特征在于:所述透明基材(I)设置有封装区域(7)，所述封装区域(7)设置于所述透明基材(I)的周缘。3.根据权利要求1所述的透明锂离子电池，其特征在于:所述透明基材(I)设置为方形结构，所述透明基材(I)的厚度设置为2 lOOum。4.根据权利要求2所述的透明锂离子电池，其特征在于:所述封装区域(7)设置有粘胶层，所述粘胶层的厚度设置为2 50umo5.根据权利要求1所述的透明锂离子电池，其特征在于:所述正极材料层(2)与所述负极材料层(3)的宽度均设置为〈50um，所述正极材料层(2)与所述负极材料层(3)的厚度均设置为〈50umo6.根据权利要求1所述的透明锂离子电池，其特征在于:所述间槽(4)的深度设置为260um，所述间槽(4)的宽度设置为2 I Oum。7.根据权利要求1所述的透明锂离子电池，其特征在于:所述导电层(6)的厚度设置为<1um08.根据权利要求1所述的透明锂离子电池，其特征在于:所述导电端子(5)设置为片状结构，所述导电端子(5)的厚度和宽度均设置为<30um。
【专利摘要】本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种透明锂离子电池，包括透明基材、导电层、正极材料层、负极材料层和导电端子，所述导电层沉积于所述透明基材的表面，所述正极材料层和所述负极材料层分别涂覆于所述导电层，所述正极材料层和所述负极材料层之间设置有间槽，所述间槽、所述正极材料层以及所述负极材料层均设置为回形结构，所述间槽注满电解液，所述正极材料层与所述负极材料层的顶端均嵌有导电端子。与现有技术相比，本实用新型通过对结构设计，实现了锂离子电池的通体透明化，并使其具有较好的能量密度。
【IPC分类】H01M10/058
【公开号】CN205211863
【申请号】CN201520873471
【发明人】刘凯
【申请人】湖南立方新能源科技有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年11月5日