适应弯折的薄膜电池及用电器件的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种适应弯折的薄膜电池及用电器件。


背景技术：

2.随着柔性电子设备的提出以及可穿戴设备的广泛应用，用户对柔性薄膜电池的要求日益增高。传统的一次性薄膜电池在长时间保持弯折状态的情况下，由于受到弯折作用力的影响而容易发生电极开裂现象，从而导致薄膜电池损坏。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种适应弯折的薄膜电池，旨在解决现有的一次性薄膜电池在长时间保持弯折状态的情况下容易导致电极开裂，从而造成薄膜电池损坏的技术问题。
4.本实用新型为达到其目的，所采用的技术方案如下：
5.一种适应弯折的薄膜电池，所述适应弯折的薄膜电池包括柔性电解基底、第一集电极层、第二集电极层、多个正电极层和多个负电极层；其中：
6.多个所述正电极层间隔设置于所述第一集电极层上，多个所述负电极层间隔设置于所述第二集电极层上；所述第一集电极层通过多个所述正电极层与所述柔性电解基底电连接，所述第二集电极层通过多个所述负电极层与所述柔性电解基底电连接。
7.进一步地，所述第一集电极层具有第一柄部和多个第一齿部，多个所述第一齿部间隔排列于所述第一柄部上；所述第二集电极层具有第二柄部和多个第二齿部，多个所述第二齿部间隔排列于所述第二柄部上；多个所述第一齿部与多个所述第二齿部之间相互穿插设置。
8.进一步地，多个所述正电极层在所述第一柄部上间隔设置。
9.进一步地，多个所述负电极层在所述第二柄部上间隔设置。
10.进一步地，多个所述正电极层在所述第一齿部上间隔设置。
11.进一步地，多个所述负电极层在所述第二齿部上间隔设置。
12.进一步地，所述适应弯折的薄膜电池还包括柔性隔膜，所述柔性隔膜贴合于所述正电极层、所述负电极层背向所述柔性电解基底的一侧。
13.进一步地，所述柔性隔膜开设有多个嵌合通孔，多个所述嵌合通孔与多个所述正电极层、多个所述负电极层一一对应设置；
14.所述柔性隔膜用于随所述柔性电解基底的弯折而靠近或远离所述柔性电解基底，所述嵌合通孔用于当所述柔性隔膜靠近所述柔性电解基底时嵌套于所述正电极层、所述负电极层上。
15.进一步地，所述柔性隔膜开设有分隔槽，所述分隔槽的两侧随所述柔性电解基底的弯折而相互远离。
16.进一步地，所述分隔槽包括多个穿插设置于所述柔性隔膜上的通槽，多个所述通
槽开设于所述柔性隔膜的一侧边缘并向所述柔性隔膜的另一侧边缘延伸。
17.进一步地，所述第一集电极层、所述第二集电极层为碳层，所述碳层上设有银浆线。
18.对应地，本实用新型还提出一种用电器件，所述用电器件包括如前述的适应弯折的薄膜电池。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.本实用新型提出的适应弯折的薄膜电池，将正电极层、负电极层分割为多个并间隔设置于第一集电极层、第二集电极层上，再通过多个正电极层、多个负电极层与柔性电解基底上的电解层(具体可为电解液)发生反应而产生电能，将电能通过第一集电极层、第二集电极层传输到外部用电器件，从而在满足供电功能的前提下，利用多个正电极层和负电极层之间的活动区间，使得各正电极层和各负电极层在薄膜电池的弯折操作下可相对移动，从而在一定程度上消除了因弯折作用而直接施加到正电极层、负电极层上的拉伸力或挤压力，弯折作用力可更大程度地作用于柔韧性更好的第一集电极层和第二集电极层上，进而提高了薄膜电池的抗弯折能力，延长了薄膜电池的使用寿命。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
22.图1为本实用新型适应弯折的薄膜电池第一实施例的俯视结构示意图；
23.图2为本实用新型适应弯折的薄膜电池第一实施例的分解结构示意图；
24.图3为本实用新型适应弯折的薄膜电池第一实施例的弯折状态示意图；
25.图4为本实用新型适应弯折的薄膜电池第二实施例的俯视结构示意图；
26.图5为本实用新型适应弯折的薄膜电池第三实施例的正视结构示意图；
27.图6为本实用新型适应弯折的薄膜电池第四实施例的俯视结构示意图；
28.图7为本实用新型适应弯折的薄膜电池第四实施例的非弯折状态局部结构示意图；
29.图8为本实用新型适应弯折的薄膜电池第四实施例的弯折状态局部结构示意图；
30.图9为本实用新型适应弯折的薄膜电池第五实施例中柔性隔膜处于平铺状态的示意图；
31.图10为本实用新型适应弯折的薄膜电池第五实施例中柔性隔膜处于展开状态的示意图。
32.附图标记说明：
33.标号名称标号名称1柔性电解基底6柔性隔膜2第一集电极层7柔性盖板3第二集电极层21极耳4正电极层61嵌合通孔
5负电极层62分隔槽
34.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
38.参照图1至图3，本实用新型实施例提供一种适应弯折的薄膜电池，该适应弯折的薄膜电池包括柔性电解基底1、第一集电极层2、第二集电极层3、多个正电极层4和多个负电极层5；其中：
39.多个正电极层4间隔设置于第一集电极层2上，多个负电极层5间隔设置于第二集电极层3上；第一集电极层2通过多个正电极层4与柔性电解基底1电连接，第二集电极层3通过多个负电极层5与柔性电解基底1电连接。
40.在本实施例中，图示性地，柔性电解基底1可包括用于承托其余器件的绝缘柔性基板，柔性基板上可设置用于与电极进行反应以产生电能的电解层，该电解层可以是凝胶状或液状的电解液，其中，凝胶状或液状的电解液均可通过胶框封装于柔性基板上。柔性基板上方还可覆盖一柔性盖板7，以将第一集电极层2、第二集电极层3、正电极层4和负电极层5完全封装。
41.正电极层4、负电极层5上具有可与电解层发生反应的活性材料层(如碱性电池中可与碱性电解液反应的氧化镍等，除此之外还可以是锂电池、锌电池中可与相应电解液反应的其它活性物质，具体可参照现有技术，此处不作赘述)，活性材料层与电解层发生反应可产生电能，产生的电能可分别通过第一集电极层2、第二集电极层3向用电器件传输(用电器件的正负极可分别连接于第一集电极层2、第二集电极层3向外延伸的极耳21上，极耳21的位置如图1和图2所示)。其中，第一集电极层2、第二集电极层3的材质可选用现有的导电材料，如将第一集电极层2、第二集电极层3设置为导电银浆线与碳材料层相结合的方式，具体地，可先设置导电银浆线，然后在导电银浆线上设置碳材料层。
42.由于正电极层4、负电极层5上具有活性材料，其柔韧性不及厚度较小的第一集电
极层2和第二集电极层3，而传统的正电极层4、负电极层5均为一个整体，当薄膜电池长时间处于弯折状态时，正电极层4、负电极层5在弯折作用力下容易发生开裂及掉落现象。基于此，本实施例将正电极层4、负电极层5分割为多个(具体可呈图1和图2所示的方块状)并间隔设置于第一集电极层2、第二集电极层3上，如此，各电极层之间的活动区间使得各电极层在薄膜电池的弯折操作下可相对移动，从而在一定程度上消除了因弯折作用而直接施加到电极层上的拉伸力或挤压力，使得弯折作用力更大程度地作用于柔韧性更好的第一集电极层2和第二集电极层3上，进而提高了薄膜电池的抗弯折能力，延长了薄膜电池的使用寿命。其中，各个正电极层4、负电极层5在第一集电极层2、第二集电极层3上的分布位置可根据实际应用情况具体设置。
43.需要说明的是，本实施例的技术手段除用于如图1至图3所示的电极同侧设置的薄膜电池(即第一集电极层2、第二集电极层3、正电极层4和负电极层5均设置于一柔性基板的一侧)外，还可用于三明治式薄膜电池(正电极层4和第一集电极层2设置于一柔性基板上，负电极层5和第二集电极层3设置于另一柔性基板上，并将二者进行叠合以形成三明治结构，其上下投影视图与图1相同；且正电极层4与负电极层5之间可通过一多孔隔膜分隔开，以在避免正负电极直接接触的同时使电解液可在正负电极之间流动，具体可参照现有技术)上，其实现过程同理，此处不作赘述。
44.由此可见，本实施例提供的适应弯折的薄膜电池，将正电极层4、负电极层5分割为多个并间隔设置于第一集电极层2、第二集电极层3上，再通过多个正电极层4、多个负电极层5与柔性电解基底1上的电解层(具体可为电解液)发生反应而产生电能，将电能通过第一集电极层2、第二集电极层3传输到外部用电器件，从而在满足供电功能的前提下，利用多个正电极层4和负电极层5之间的活动区间，使得各正电极层4和各负电极层5在薄膜电池的弯折操作下可相对移动，从而在一定程度上消除了因弯折作用而直接施加到正电极层4、负电极层5上的拉伸力或挤压力，弯折作用力可更大程度地作用于柔韧性更好的第一集电极层2和第二集电极层3上，进而提高了薄膜电池的抗弯折能力，延长了薄膜电池的使用寿命。
45.具体地，第一集电极层2、第二集电极层3为碳层，碳层上设有银浆线。
46.碳材料具有较好的经济性，可降低物料成本；银浆线具有导电性，其浆料内可添加聚合物，以在导电的同时获得较好的弯折性能。具体地，可先设置银浆线，然后在银浆线上设置碳层，以使银浆线位于碳层之下。
47.进一步地，参照图1至图4，在一个示例性的实施例中，第一集电极层2具有第一柄部和多个第一齿部，多个第一齿部间隔排列于第一柄部上；第二集电极层3具有第二柄部和多个第二齿部，多个第二齿部间隔排列于第二柄部上；多个第一齿部与多个第二齿部之间相互穿插设置。
48.可选地，多个正电极层4在第一柄部上间隔设置。
49.可选地，多个负电极层5在第二柄部上间隔设置。
50.可选地，多个正电极层4在第一齿部上间隔设置。
51.可选地，多个负电极层5在第二齿部上间隔设置。
52.在本实施例中，第一集电极层2、第二集电极层3呈图1、图2和图4所示的叉指电极结构。在一个具体的实施方式中，如图4所示，正电极层4在第一柄部上为多个且间隔排布，而每一第一齿部上则只设置一个正电极层4(该正电极层4覆盖整个第一齿部)，负电极层5
在第二柄部上为多个且间隔排布，而每一第二齿部上则只设置一个负电极层5(该负电极层5覆盖整个第二齿部)，如此，当对薄膜电池进行弯折，且弯折产生的拉伸或挤压作用力方向垂直于第一齿部、第二齿部的长度方向时，同样可利用第一柄部、第二柄部上多个正电极层4、多个负电极层5之间的活动区间消除弯折作用力，达到提高抗弯折能力的效果。
53.同理，在另一个具体的实施方式中，正电极层4在每一第一齿部上均为多个且间隔排布，而第一柄部上则只设置一个正电极层4(该正电极层4覆盖整个第一柄部)，负电极层5在每一第二齿部上均为多个且间隔排布，而每一第二柄部上则只设置一个负电极层5(该负电极层5覆盖整个第二柄部)，如此，当对薄膜电池进行弯折，且弯折产生的拉伸或挤压作用力方向垂直于第一柄部、第二柄部的长度方向时，同样可利用第一齿部、第二齿部上多个正电极层4、多个负电极层5之间的活动区间消除弯折作用力，达到提高抗弯折能力的效果。
54.进一步地，参照图1至图5，在一个示例性的实施例中，适应弯折的薄膜电池还包括柔性隔膜6，柔性隔膜6贴合于正电极层4、负电极层5背向柔性电解基底1的一侧。
55.在本实施例中，柔性隔膜6可选用吸液润湿能力较强的半透多孔隔膜，通过将柔性隔膜6贴合于正电极层4和负电极层5上，可利用柔性隔膜6的柔韧性进一步提高薄膜电池的抗弯折能力，同时可利用柔性隔膜6的吸液润湿能力，使其吸收的电解液扩散至正电极层4、负电极层5处，令正电极层4、负电极层5与电解液充分接触，从而提升导电性，提高薄膜电池的倍率性能。
56.进一步地，参照图1至图8，在一个示例性的实施例中，柔性隔膜6开设有多个嵌合通孔61，多个嵌合通孔61与多个正电极层4、多个负电极层5一一对应设置；
57.柔性隔膜6用于随柔性电解基底1的弯折而靠近或远离柔性电解基底1，嵌合通孔61用于当柔性隔膜6靠近柔性电解基底1时嵌套于正电极层4、负电极层5上。
58.在本实施例中，如图6所示，嵌合通孔61可对应正电极层4、负电极层5的横截面设置为方形栅格孔。以图7和图8所示方位为例，在非弯折状态下，如图7所示，各嵌合通孔61之间的部分的宽度尺寸大于各正电极层4、各负电极层5之间间隙的宽度，从而柔性隔膜6可搭设于正电极层4及负电极层5上；而在弯折状态下，如图8所示，各正电极层4、各负电极层5之间的间隙在弯折作用力下变大，此时柔性隔膜6可在上方柔性盖板7的推动力下向下沉，使得各嵌合通孔61之间的部分嵌入各正电极层4、各负电极层5之间的间隙中，即各嵌合通孔61嵌套于各正电极层4、各负电极层5上。由于柔性隔膜6具有较强的吸液润湿能力，可形成良好的离子流动通道，当柔性隔膜6下沉并与正电极层4、负电极层5的接触更为充分时，柔性隔膜6可将更多吸收的电解液扩散至正电极层4和负电极层5处，从而可降低薄膜电池的内阻，进一步提升其导电性能及倍率性能。
59.进一步地，参照图1至图10，在一个示例性的实施例中，柔性隔膜6开设有分隔槽62，分隔槽62的两侧随柔性电解基底1的弯折而相互远离。
60.具体地，分隔槽62包括多个穿插设置于柔性隔膜6上的通槽，多个通槽开设于柔性隔膜6的一侧边缘并向柔性隔膜6的另一侧边缘延伸。
61.在本实施例中，通过设置分隔槽62，可增强柔性隔膜6的形变能力，具体如图9所示，如将分隔槽62设置为多个穿插于柔性隔膜6上的通槽，且该多个通槽开设于柔性隔膜6的一侧边缘并向柔性隔膜6的另一侧边缘延伸，当薄膜电池处于弯折状态时，柔性隔膜6将在两端拉伸力的作用下形成如图10所示的弹簧状结构并具有一定的弹性势能，该弹性势能
可抵消一部分弯折作用力，从而进一步提高薄膜电池的抗弯折能力。
62.可以理解的是，分隔槽62除按图9所示的方式设置外，亦可采用其它排布方式，只需保证柔性薄膜展开后的结构具有一定弹性势能、可起到抵消弯折作用力的效果即可，此处不一一列举。
63.对应地，本实用新型实施例还提供一种用电器件，该用电器件包括上述任一实施例中的适应弯折的薄膜电池。
64.在本实施例中，用电器件可以是任何可通过薄膜电池进行供电的可穿戴设备、终端设备等，用电器件的正负极可分别连接于第一集电极层2、第二集电极层3向外延伸的极耳21上(极耳21的位置如图1和图2所示)，以将薄膜电池产生的电能传输至该用电器件上。关于适应弯折的薄膜电池的具体结构及连接方式，可参照上述实施例。由于该用电器件采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
65.需要说明的是，本实用新型公开的适应弯折的薄膜电池及用电器件的其它内容可参见现有技术，在此不再赘述。
66.以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。