可挠式锂电池的制作方法

本发明涉及一种电池结构，特别是指一种可挠式锂电池。

背景技术：

在人性科技需求下，各种穿戴式电子装置相应而生，为使各种穿戴式电子装置更符合轻薄的趋势，电子装置内的空间分配成为一重要课题，而可设置在非平面的可挠曲式电池为此课题带来解决策略之一。请参阅图1，其是目前可挠式锂电池的结构剖视图。如图所示，此种可挠式锂电池10主要包括一第一集电层12、一第二集电层14、一夹设于第一集电层12与第二集电层14间的胶框16，以形成一封围空间18，此封围空间18内依序设有一第一活性材料层20、电性绝缘层22与一第二活性材料层24，第一活性材料层20、电性绝缘层22与第二活性材料层24构成电化学系统层26，且第一活性材料层20与第一集电层12接触，第二活性材料层24与第二集电层14接触。此可挠式锂电池10的特性在于整体可动态弯曲，但在弯曲过程中集电层12、14却极容易与其邻接的活性材料层20、24分离，而导致短路。

有鉴于上述因素，本发明遂针对此缺点，提出一种崭新的可挠曲式锂电池，以有效克服上述的这些问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种可挠式锂电池，其借由集电层与活性材料层间设置有柔性黏合层，以避免电池弯折时，集电层与活性材料层因分离而产生短路。

本发明的次一目的在于提供一种可挠式锂电池，其借由将电化学系统层与柔性黏合层均封合在由第一集电层、第二集电层与胶框所形成的封围空间内。

为达上述的目的，本发明提供一种可挠式锂电池，此电池主要包括一第一集电层，其具有一第一外表面与一第一内表面；一第二集电层，其具有一第二外表面与一第二内表面；一夹设于第一内表面与第二内表面之间的胶框，胶框为封闭的结构且其上、下表面分别与第一内表面、第二内表面黏着，故胶框、第一集电层与第二集电层共同形成一封围空间，此封围空间内容设一电化学系统层及至少一柔性黏合层，且电化学系统层与柔性黏合层邻设于胶框的内侧表面，电化学系统层包括一第一活性材料层、一第二活性材料层与一设置于第一活性材料层与第二活性材料层间的电性绝缘层，柔性黏合层则设置在第一内表面与第一活性材料层间，以及/或是第二内表面与第二活性材料层间，此柔性黏合层由一接着剂与一混合于接着剂的导电添加物所组成，上述的接着剂是由一线性结构胶体与一立体结构胶体所组成。

其中，该线性结构胶体是由线性高分子（linearpolymer）所组成，线性高分子选自聚二氟乙烯（polyvinylidenefluoride；pvdf）、聚偏二氟乙烯－共－三氯乙烯（pvdf-hfp）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethene；ptfe）、亚克力酸胶（acrylicacidglue）、环氧树脂（epoxy）、聚氧化乙烯（peo）、聚丙烯腈（polyacrylonitrile；pan）、羧甲基纤维素钠（carboxymethylcellulose；cmc）、苯乙烯丁二烯橡胶（styrene-butadiene；sbr）、聚丙烯酸甲酯（polymethylacrylate）、聚丙烯酰胺（polyacrylamide）、聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone；pvp）及上述组合。

其中，该立体结构胶体是由架桥高分子（cross-linkingpolymer）所组成，该架桥高分子选自环氧树脂（epoxy）、亚克力树脂（acrylicacid）、聚丙烯腈（polyacrylonitrile；pan）及上述组合的网络式架桥高分子，或者是聚酰亚胺（polyimide；pi）及其衍生物的梯状（ladder）架桥高分子。

其中，该导电添加物与该接着剂的重量比介于1：1至7：3。

其中，该导电添加物与该立体结构胶体的重量比介于5：2至7：3。

其中，该线性结构胶体与该立体结构胶体的重量比介于3：2至9：1。

其中，该柔性黏合层的厚度为4~10μm。

其中，该导电添加物的形状是球状、管状或片状，或其混合。

其中，形状为球状的该导电添加物是碳黑。

其中，形状为球状的该导电添加物的平均粒径为40纳米。

其中，该形状为球状的该导电添加物的表面积为60~300m²/g。

其中，形状为管状的该导电添加物是碳管。

其中，形状为管状的该导电添加物的管径为5~150纳米，长度为5~20μm。

其中，该形状为管状的该导电添加物的表面积为20~400m²/g。

其中，形状为片状的该导电添加物是石墨、石墨烯，或其组合。

其中，形状为片状的该导电添加物的平均粒径为3.5μm。

其中，该形状为片状的该导电添加物的表面积为20m²/g。

附图说明

图1为目前可挠式锂电池的结构剖视图；

图2为本发明的一实施例的结构示意图；

图3为图2的实施例的局部放大示意图；

图4为本发明的又一种实施例的结构示意图。

附图标记说明

（现有技术）

10可挠式锂电池

12第一集电层

14第二集电层

16胶框

18封围空间

20第一活性材料层

22电性绝缘层

24第二活性材料层

26电化学系统层

（本发明）

30可挠式锂电池

12第一集电层

14第二集电层

16胶框

18封围空间

20第一活性材料层

22电性绝缘层

24第二活性材料层

26电化学系统层

32第一柔性黏合层

34导电添加物

36第二柔性黏合层

a第一外表面

b第一内表面

c第二外表面

d第二内表面

e内侧表面

t间距。

具体实施方式

本发明是针对可挠式锂电池在弯折后集电层与活性材料层因为弯折分离而产生短路的问题提出解决方法。

请参阅图2，如图所示，本发明的可挠式锂电池30主要包括一第一集电层12、一第二集电层14、一胶框16以及一电化学系统层26。第一集电层12具有一第一外表面a与一第一内表面b。第二集电层14具有一第二外表面c与一第二内表面d。胶框16为封闭的结构并夹设于第一内表面b与第二内表面d之间，更详细来说，胶框16的上、下表面分别与第一集电层12的第一内表面b、第二集电层14的第二内表面d黏着，因此，胶框16、第一集电层12与第二集电层14形成一封围空间18。电化学系统层26设置于封围空间18内并邻设于胶框16的内侧表面e，电化学系统层26由第一集电层12往第二集电层14的方向上依序包括一第一活性材料层20、一第二活性材料层24，以及一设置于第一活性材料层20与第二活性材料层24间的电性绝缘层22。第一内表面b与第一活性材料层20间设置有一第一柔性黏合层32，与第一活性材料层20相同的是，第一柔性黏合层32也邻设于胶框16的内侧表面e，第一柔性黏合层32是由一接着剂与一混合于此接着剂的导电添加物34所组成。接着剂是由一线性结构胶体与一立体结构胶体所组成。

由于电化学系统层26与第一柔性黏合层32均完全地封合在第一集电层12、第二集电层14与胶框16内，且胶框16在经过熟化反应后仍为软性的封合胶体，因此电化学系统层26与第一柔性黏合层32在经过多次地挠曲仍不容易受到破坏。

该导电添加物34与该接着剂的重量比为介于1：1至7：3。该导电添加物34与该立体结构胶体的重量比为介于5：2至7：3。该线性结构胶体与该立体结构胶体的重量比为介于3：2至9：1。第一柔性黏合层32的厚度约为4~10μm。

该导电添加物34的形状是球状、管状或片状，或其混合。举例来说，当形状是呈现球状时，该导电添加物34可以是碳黑。形状为球状的该导电添加物34的平均粒径约为40纳米，表面积约为60~300m²/g。当形状是呈现管状时，该导电添加物34可以是碳管。形状为管状的该导电添加物34的管径约为5~150纳米，长度约为5~20μm，表面积约为20~400m²/g。当形状是呈现片状时，该导电添加物34可以是石墨、石墨烯，或其组合。形状为片状的该导电添加物34的平均粒径约为3.5μm，表面积约为20m²/g。

线性结构胶体可由具有一定的柔软度的线性高分子（linearpolymer）所组成，线性高分子选自聚二氟乙烯（polyvinylidenefluoride；pvdf）、聚偏二氟乙烯－共－三氯乙烯（pvdf-hfp）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethene；ptfe）、亚克力酸胶（acrylicacidglue）、环氧树脂（epoxy）、聚氧化乙烯（peo）、聚丙烯腈（polyacrylonitrile；pan）、羧甲基纤维素钠（carboxymethylcellulose；cmc）、苯乙烯丁二烯橡胶（styrene-butadiene；sbr）、聚丙烯酸甲酯（polymethylacrylate）、聚丙烯酰胺（polyacrylamide）、聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone；pvp）及上述组合。

当立体结构胶体是由架桥高分子（cross-linkingpolymer）所组成时，架桥高分子选自环氧树脂（epoxy）、亚克力树脂（acrylicacid）、聚丙烯腈（polyacrylonitrile；pan）及上述组合的网络式架桥高分子，或者是聚酰亚胺（polyimide；pi）及其衍生物的梯状（ladder）架桥高分子。

本发明利用架桥高分子具有良好热稳定性及热耐受性的特性，在可挠电池进行组设过程的热处理时，例如：热压工艺，由于架桥高分子能够承受高温而不熔化，且与线性高分子相较，架桥高分子在本身的高分子结构上具有更多的立体支链，故在高温（或高温高压）的工艺条件下，架桥高分子可以成为线性高分子形成结晶时的阻碍，限制线性高分子所形成结晶的尺寸及其结晶的程度，以降低结晶所造成的立体障碍，以使离子能更顺畅的通过。

而导电添加物34除了改善第一活性材料层20与第一集电层12间的电性传导特性外，借由导电添加物34的存在更进一步缩小了线性结构胶体与立体结构胶体所需填设的空间，举例来说，线性结构胶体与立体结构胶体所需填设的空间将是存在于两个相邻导电添加物34的间距t，如此能有效避免线性结构胶体因工艺所需的热处理或加压处理而导致的结晶，而增加可挠曲能力，如图3所示。

再参阅图3，在电池承受外力弯折时，导电添加物34还可以作为第一柔性黏合层32承受外力时的节点。也就是说当导电添加物34的尺度小且掺杂数量够多时，将使得节点数量相对较多，如此一来任两个节点间的接着剂所承受得变形量相较于无添加导电添加物34的接着剂将显着减小，鉴此，第一柔性黏合层32与第一集电层12的第一内表面b以及第一活性材料层20的黏着状态将更佳完善。

虽然上述实施例说明的导电添加物34与接着剂都是存在于可挠式锂电池30的电性绝缘层22的单一侧组件上，但本领域技术人员当知也可设置在电性绝缘层22的另一侧组件。举例来说，如图4所示，第二内表面d与第二活性材料层24间也可单独或同时设置有一第二柔性黏合层36。第二柔性黏合层36的成分与组成与第一柔性黏合层32相同。

但以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的专利保护范围。故即凡依本发明专利保护范围所述的特征及精神所作的均等变化或修饰，均应包括于本发明的权利要求书内。