柔性电池组及可穿戴电子设备的制作方法

1.本技术涉及可穿戴设备技术领域，具体而言，涉及一种柔性电池组及可穿戴电子设备。


背景技术：

2.在目前市场上，销售的可穿戴电子设备中(主要是智能服饰，包括一些发光或发热或智能通讯的服鞋帽)，大多数使用移动电源为其提供续航。但是，目前的移动电源的弯曲不变，导致穿戴不舒适。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种柔性电池组及可穿戴电子设备，柔性电池组可以方便通过拼接的方式改变电池组的输出电压、容量、尺寸等，并且能够弯曲，使可穿戴电子设备的穿戴更加舒适。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种柔性电池组，包括：
5.多个长条形电芯，沿长条形电芯的宽度方向，多个长条形电芯依次排布；沿长条形电芯的长度方向，每个长条形电芯能够弯曲，且每个长条形电芯的一端部设置有正极件和负极件；
6.多个柔性连接模块，每个柔性连接模块连接一个长条形电芯的正极件和负极件，多个柔性连接模块串联或/和并联拼接。
7.上述技术方案中，每个长条形电芯连接一个柔性连接模块，通过多个柔性连接模块的拼接，最终实现多个长条形电芯的并联或串联，可以方便调节柔性电池组的输出电压、容量、尺寸等；同时，由于长条形电芯可以弯曲，连接模块为柔性，将柔性电池组放置在衣物中的放置电源的区域内以后，可以方便柔性电池组在长度方向弯曲或扭转弯曲，从而可以使柔性电池组的穿戴更加舒适。
8.在一种可能的实现方式中，长条形电芯的厚度不高于3mm，长度不高于200mm，宽度不高于30mm，且长条形电芯的长度为宽度的3～20倍。
9.上述技术方案中，长条形电芯的尺寸满足上述条件，可以方便长条形电芯的弯曲变形。
10.在一种可能的实现方式中，长条形电芯的厚度为0.5mm～3mm，长度为100mm～200mm，宽度为10mm～30mm。
11.在一种可能的实现方式中，长条形电芯包括正极片和负极片，沿长条形电芯的长度方向，正极片的多个正极材料层间隔设置，负极片的多个负极材料层间隔设置，且沿长条形电芯的厚度方向，多个正极材料层和多个负极材料层一一对应。
12.上述技术方案中，可以使长条形电芯的不同区域厚度不同，以便长条形电芯可以在正极材料层或负极材料层的间隔区域处变形，使其弯曲能力更好。
13.在一种可能的实现方式中，柔性连接模块为方形，柔性连接模块的长度与长条形
电芯的宽度之差的绝对值不高于2mm；柔性连接模块的宽度不高于10mm，柔性连接模块的厚度不高于3mm。
14.上述技术方案中，柔性连接模块的尺寸与长条形电芯的尺寸较为契合，可以方便通过方形柔性连接模块进行多个长条形电芯的拼接。
15.在一种可能的实现方式中，柔性连接模板包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，以及相对设置的第三侧壁和第四侧壁，第一侧壁上设置有两个电极插孔，正极件和负极件分别插设于两个电极插孔内；第三侧壁上设置有连接子端，第四侧壁上设置有串联插孔和并联插孔，一个柔性连接模块的连接子端插设于相邻的柔性连接模块的串联插孔或并联插孔内。
16.在上述技术方案中，一方面，可以方便将柔性连接模块与长条形电芯连接起来；另一方面，可以方便通过柔性连接模块之间的插接关系来实现多个长条形电芯之间的串联或并联，可以使拼接更加方便。
17.在一种可能的实现方式中，柔性电池组还包括主控模块，第二侧壁上设置有输出插孔，主控模块的连接端子插设于输出插孔。
18.在一种可能的实现方式中，柔性电池组还包括主控模块，第二侧壁上设置有输出端子，输出端子插设于主控模块的连接插孔内。
19.上述技术方案中，通过主控模块来对柔性电池组的使用情况进行控制，控制更加方便。同时，可以将主控模块的连接端子插设在柔性连接模块上，也可以通过柔性连接模块的输出端子插设在主控模块上，柔性连接模块与主控模块之间的连接更加方便。
20.在一种可能的实现方式中，柔性电池组还包括柔性保护套，多个长条形电芯均设置于柔性保护套内，且正极件和负极件的端部均漏出柔性保护套。
21.上述技术方案中，一方面，可以通过柔性保护套对长条形电芯进行保护；另一方面，可以使多个长条形电芯组成一个整体，以便柔性电池组在长度方向弯曲或扭转弯曲。
22.第二方面，本技术提供一种可穿戴电子设备，包括第一方面任一项提供的柔性电池组。
23.上述技术方案中，可以方便对可穿戴电子设备进行续航，同时，还方便进行弯曲，以便穿戴更加舒适。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
25.图1为本技术实施例提供的柔性电池组的第一结构示意图；
26.图2本技术实施例提供的柔性电池组的长条形电芯的结构示意图；
27.图3为本技术实施例提供的柔性电池组的长条形电芯的弯曲示意图；
28.图4为本技术实施例提供的柔性电池组的第一弯曲示意图；
29.图5本技术实施例提供的柔性电池组的第二弯曲示意图；
30.图6为本技术实施例提供的柔性电池组的长条形电芯的内部结构示意图；
31.图7为本技术实施例提供的柔性电池组的柔性连接模块的弯曲示意图；
32.图8为本技术实施例提供的柔性电池组的柔性连接模块的剖视图；
33.图9为本技术实施例提供的柔性电池组的主控模块的剖视图；
34.图10为本技术实施例提供的长条形电芯的制备工艺流程图；
35.图11为本技术实施例提供的柔性电池组的制备工艺流程图。
36.图标：110-长条形电芯；120-柔性连接模块；111-电芯主体；112-正极件；113-负极件；1111-正极片；1112-负极片；1113-隔离膜；1111a-正极集流体；1111b-正极材料层；1112a-负极集流体；1112b-负极材料层；121-第一侧壁；122-第二侧壁；123-第三侧壁；124-第四侧壁；1211-电极插孔；1231-连接子端；1241-串联插孔；1242-并联插孔；1221-输出插孔；125-第一柔性电路板；126-第一柔性封装套；130-主控模块；131-连接端子；132-第二柔性电路板；133-第二柔性封装套；134-接口；135-按键开关。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
38.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
39.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
41.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
42.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
43.本技术提供一个可穿戴电子设备，可穿戴电子设备安装在服饰内，其包括电子产品和柔性电池组，电子产品上安装有柔性电池组。如果柔性电池组能够弯折，则可穿戴电子设备安装在服饰内以后，可以使穿戴更加舒适。其中，服饰可以是衣服、裤子、鞋子等；电子产品可以是发光产品、发热产品、通讯产品等。
44.为了实现柔性电池组的弯折，下面对柔性电池组的结构进行介绍。图1为本技术实
施例提供的柔性电池组的第一结构示意图。请参阅图1，该柔性电池组，包括多个长条形电芯110和多个柔性连接模块120，每个柔性连接模块120连接一个长条形电芯110，多个柔性连接模块120串联或/和并联拼接。可以通过柔性连接模块120将多个长条形电芯110串联或/和并联拼接，最终实现多个长条形电芯110的并联或串联，可以方便调节柔性电池组的输出电压、容量、尺寸等。
45.图2本技术实施例提供的柔性电池组的长条形电芯110的结构示意图；
46.图3本技术实施例提供的柔性电池组的长条形电芯110的弯曲示意图，请参阅图2和图3，每个长条形电芯110中，沿长条形电芯110的宽度方向，多个长条形电芯110依次排布；沿长条形电芯110的长度方向，每个长条形电芯110能够弯曲(如图3)，且每个长条形电芯110的一端部设置有正极件112和负极件113。每个柔性连接模块120连接一个长条形电芯110的正极件112和负极件113，多个柔性连接模块120串联或/和并联拼接。
47.图4为本技术实施例提供的柔性电池组的第一弯曲示意图；图5本技术实施例提供的柔性电池组的第二弯曲示意图。请参阅图4和图5，由于长条形电芯110可以弯曲，连接模块为柔性，将柔性电池组放置在衣物中的放置电源的区域内以后，可以方便柔性电池组在长度方向弯曲或扭转弯曲，从而可以使柔性电池组的穿戴更加舒适。
48.在一些实施例中，长条形电芯110的厚度不高于3mm，长度不高于200mm，宽度不高于30mm，且长条形电芯110的长度为宽度的3～20倍。长条形电芯110的尺寸满足上述条件，可以方便长条形电芯110的弯曲变形。
49.请继续参阅图2，长条形电芯110是指：电芯主体111为长条形，电芯主体111上还连接有正极件112和负极件113，正极件112和负极件113的端部伸出电芯主体111。可选地，长条形电芯110的电芯主体111的厚度可以是0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或3mm；长条形电芯110的电芯主体111的长度l1可以是60mm、80mm、100mm、120mm、140mm、160mm、180mm或200mm；长条形电芯110的电芯主体111的宽度l2可以是5mm、10mm、15mm、20mm、25mm或30mm；长条形电芯110的电芯主体111的长度为宽度的3倍、5倍、8倍、10倍、12倍、15倍、18倍或20倍。
50.可选地，长条形电芯110的厚度为0.5mm～3mm，长度为100mm～200mm，宽度为10mm～30mm。
51.为了实现长条形电芯110在长度方向上的弯曲，图6为本技术实施例提供的柔性电池组的长条形电芯110的内部结构示意图，请参阅图6，长条形电芯110的电芯主体111包括正极片1111和负极片1112，以及设置于正极片1111和负极片1112之间的隔离膜1113，沿长条形电芯110的长度方向，正极片1111包括正极集流体1111a和设置于正极集流体1111a的两个表面的多个间隔设置的正极材料层1111b，负极片1112包括负极集流体1112a和设置于负极集流体1112a的两个表面的多个间隔设置的负极材料层1112b，且沿长条形电芯110的厚度方向，多个正极材料层1111b和多个负极材料层1112b一一对应。
52.基于上述的设置方式，可以使长条形电芯110的电芯主体111的不同区域厚度不同，以便长条形电芯110可以在正极材料层1111b或负极材料层1112b的间隔区域处变形，使其弯曲能力更好。
53.图7为本技术实施例提供的柔性电池组的柔性连接模块120的弯曲示意图；图8为本技术实施例提供的柔性电池组的柔性连接模块120的剖视图。请参阅图7和图8，该柔性连接模块120为方形，柔性连接模块120的长度l3与长条形电芯110的宽度l2之差的绝对值不
高于2mm；柔性连接模块120的宽度不高于10mm，柔性连接模块120的厚度不高于3mm。
54.请继续参阅图1和图8，在安装柔性连接模块120的时候，柔性连接模块120的长度方向和长条形电芯110的宽度方向一致；柔性连接模块120的长度与长条形电芯110的宽度之差的绝对值不高于2mm，也就是说，二者的尺寸差距不大，可以方便通过柔性连接模块120，实现多个长条形电芯110之间的串联或/和并联。
55.同时，柔性连接模块120的宽度l4不高于10mm，柔性连接模块120的厚度不高于3mm，可以使柔性连接模块120的尺寸与长条形电芯110的尺寸较为契合，以便通过方形柔性连接模块120进行多个长条形电芯110的拼接。
56.在一些实施例中，柔性连接模块120的长度与长条形电芯110的宽度之差的绝对值为0mm、0.5mm、1mm、1.5mm或2mm。柔性连接模块120的厚度可以与长条形电芯110的厚度一致，或者柔性连接模块120的厚度与长条形电芯110的厚度之差的绝对值小于1mm，以便使柔性电池组的厚度较为一致，从而使可穿戴电子设备的穿戴更加舒适。柔性连接模块120的宽度l4可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm，方便将长条形电芯110与柔性连接模块120连接。
57.请继续参阅图7和图8，柔性连接模板包括相对设置的第一侧壁121和第二侧壁122，以及相对设置的第三侧壁123和第四侧壁124，第一侧壁121上设置有两个电极插孔1211，正极件112和负极件113分别插设于两个电极插孔1211内；第三侧壁123上设置有连接子端1231，第四侧壁124上设置有串联插孔1241和并联插孔1242，一个柔性连接模块120的连接子端1231插设于相邻的柔性连接模块120的串联插孔1241或并联插孔1242内；第二侧壁122上设置有输出插孔1221，用于将电流输出。
58.一方面，可以方便将柔性连接模块120与长条形电芯110连接起来；另一方面，可以方便通过柔性连接模块120之间的插接关系来实现多个长条形电芯110之间的串联或并联，可以使拼接更加方便。
59.请继续参阅图7和图8，该柔性连接模块120还包括第一柔性电路板125和第一柔性封装套126(图8中的外轮廓虚线为第一柔性封装套126的外轮廓，为了通过图8示出内部的插孔以及连接子端1231的连接情况，省略了第一柔性封装套126的其他结构)，第一柔性电路板125与电极插孔1211、连接子端1231、串联插孔1241、并联插孔1242以及输出插孔1221等实现电性连接，其中，电极插孔1211、串联插孔1241、并联插孔1242以及输出插孔1221等的孔壁为金属件，其材料包括但不限于铜、铁、铝的一种或几种等。每个插孔的深度在3mm～5mm之间，高度为2mm以内，宽度为5mm以内，以便方便将部件插设在插孔内。
60.第一柔性电路板125与电极插孔1211的孔壁连接以后，正极件112和负极件113设置在电极插孔1211内，可以实现长条形电芯110与第一柔性电路板125的电性连接；第一柔性电路板125与串联插孔1241的孔壁、并联插孔1242的孔壁以及连接子端1231连接，当一个柔性连接模块120的连接子端1231插设在相邻的柔性连接模块120的串联插孔1241内，可以实现两个长条形电芯110的串联；当一个柔性连接模块120的连接子端1231插设在相邻的柔性连接模块120的并联插孔1242内，可以实现两个长条形电芯110的并联；同时，第一柔性电路板125还与输出插孔1221的孔壁连接。第一柔性封装套126封装在第一柔性电路板125、电极插孔1211、连接子端1231、串联插孔1241、并联插孔1242以及输出插孔1221外，且连接子端1231的端部漏出第一柔性电路板125。
61.本技术中，连接子端1231可以是柔性件，其可以反复弯曲与折叠，其材料包括但不
限于fpc排线，铜/镍带卡扣等。连接子端1231的长度为5mm～10mm之间；第一柔性封装套126的材料包括但不限于硅胶、氟硅胶、tpu、tpe等柔软顺滑的高分子材料或复合材料中的一种或几种等；第一柔性电路板125的材料包括但不限于环氧树脂或玻璃纤维等，并且，其内部设置有电路。
62.图9为本技术实施例提供的柔性电池组的主控模块130的剖视图，请继续参阅图1、图8和图9，柔性电池组还包括主控模块130，主控模块130的连接端子131插设于输出插孔1221。
63.在另一实施方式中，柔性电池组还包括主控模块130，第二侧壁122上设置有输出端子(图未示出)，输出端子插设于主控模块130的连接插孔内。
64.通过主控模块130来对柔性电池组的使用情况进行控制，控制更加方便。同时，可以将主控模块130的连接端子131插设在柔性连接模块120上，也可以通过柔性连接模块120的输出端子插设在主控模块130上，柔性连接模块120与主控模块130之间的连接更加方便。
65.请参阅图7～图9，该主控模块130上还设置有接口134、按键开关135以及显示屏(图未示出)，主控模块130包括第二柔性电路板132和第二柔性封装套133(图9中的外轮廓虚线为第二柔性封装套133的外轮廓，为了通过图9示出内部的接口134以及连接端子131的连接情况，省略了第二柔性封装套133的其他结构)，第二柔性电路板132与接口134、连接端子131、按键开关135以及显示屏等实现电性连接，其中，主控模块130的长度和宽度均不超过30mm，高度不超过4mm。
66.第二柔性电路板132与接口134的孔壁连接以后，可以通过接口134与外部电源或用电器连接，实现柔性电池组的充放电；第二柔性电路板132与连接端子131连接，连接端子131插设在柔性连接模块120的输出插孔1221内以后，可以实现第一柔性电路板125和第二柔性电路板132的电性连接。
67.本技术中，按键开关135的材料包括环氧树脂或硅橡胶等。其直径在2mm以内，高度在1mm以内。作用：长按控制开关，短按进行充电与放电的转换。接口134的孔壁的材料包括但不限于铜、铁、铝的一种或几种等。其形式可为标准的type-c接口或micro-b接口，用于电池组的充电和放电(充放同口)。显示屏包括但不限于led或lcd屏等。连接端子131可以是柔性件，其可以反复弯曲与折叠，其材料包括但不限于fpc排线，铜/镍带卡扣等。连接端子131的长度为5mm～10mm之间。第二柔性封装套133的材料包括但不限于硅胶、氟硅胶、tpu、tpe等柔软顺滑的高分子材料或复合材料中的一种或几种等；第二柔性电路板132的材料包括但不限于环氧树脂或玻璃纤维等，并且，其内部设置有电路。
68.本技术中，柔性电池组还包括柔性保护套(图未示出)，多个长条形电芯110均设置于柔性保护套内，且正极件112和负极件113的端部均漏出柔性保护套。可选地，柔性保护套的材料包括但不限于硅胶、氟硅胶、tpu、tpe等柔软顺滑的高分子材料或复合材料中的一种或几种等。
69.上面介绍了柔性电池组的结构以后，下面对柔性电池组的制备方法进行介绍：
70.图10为本技术实施例提供的长条形电芯110的制备工艺流程图；请参阅图6和图10，长条形电芯110的制备方法包括如下步骤：
71.s110，制备正极片1111：将正极浆料间隙涂布在正极集流体1111a的两个表面，干燥以后形成正极片1111。正极浆料包括正极材料，正极材料包括但不限于钴酸锂，钛酸锂，
镍锰钴酸锂，磷酸铁锂等。正极集流体1111a包括但不限于铝箔，泡沫镍等。干燥的温度为100℃～130℃。
72.s120，制备负极片1112：将负极浆料间隙涂布在负极集流体1112a的两个表面，干燥以后形成负极片1112。负极浆料包括负极材料，负极材料包括但不限于人造石墨，天然石墨，活性炭，硬碳等。负极集流体1112a包括但不限于铜箔，泡沫镍等。干燥的温度为100℃～130℃。
73.s130，制备长条形电芯110：通过正极片1111、负极片1112和隔离膜1113制备长条形电极组件，然后将长条形电极组件装入相匹配的封装膜内并注入相应量的电解液，最后通过热压的方式进行封装。可选地，该步骤在真空环境下进行。
74.可选地，将负极片1112、隔膜层、正极片1111均制成长条状，通过超声波或激光焊接的方式将正极耳固定在正极片1111，负极耳固定在负极片1112上，将长条状的负极片1112、隔膜层、正极片1111、隔膜层依次整齐地叠放起来，可重复多次，最后一层为负极片1112，然后多层正极耳形成正极件112，多层负极耳形成负极件113。
75.可选地，隔离膜1113的材料包括但不限于聚丙烯，聚乙烯，无纺布，玻璃纤维等。电解液的溶剂包括但不限于环状碳酸酯(pc、ec)；链状碳酸酯(dec、dmc、emc)；羧酸酯类(mf、ma、ea、ma、mp)等；溶质包括但不限于lipf6、liclo4、libf4、liasf6等。封装膜：包括但不限于铝塑膜，pvc膜，pe膜，eva膜等。
76.其中，正极耳为铝片，负极耳为镍片或铜片等。
77.制备好了长条形电芯110以后，下面进行柔性电池组的制备，图11为本技术实施例提供的柔性电池组的制备工艺流程图；请参阅图1和图11，柔性电池组的制备方法包括如下步骤：
78.s210，制备柔性连接模块120：电极插孔1211、串联插孔1241、并联插孔1242、输出插孔1221和连接子端1231通过回流焊的方式集成到第一柔性电路板125上，然后在外套设第一柔性封装套126。其中，回流焊的温度不宜超过400℃，第一柔性封装套126可以通过硅胶水粘接制得，确保第一柔性电路板125上(除与插孔相连的部分)均被硅胶胶水充分包裹(固定和缓冲保护)，室温固化12h以上，即可制得包裹有第一柔性封装套126的柔性连接模块120。
79.s220，制备主控模块130：按键开关135、接口134、显示屏和连接端子131通过回流焊的方式集成到第二柔性电路板132上，然后在外套设第二柔性封装套133。其中，回流焊的温度不宜超过400℃，第二柔性封装套133可以通过硅胶水粘接制得，确保第二柔性电路板132上(除与接口134和显示屏相连的部分)均被硅胶胶水充分包裹(固定和缓冲保护)，室温固化12h以上，即可制得包裹有第二柔性封装套133的主控模块130。
80.s230，制备柔性电池组：将每个长条形电芯110的正极件112和负极件113分别插设在一个柔性连接模块120的两个电极插孔1211内；然后将多个柔性连接模块120的连接子端1231插设于相邻的柔性连接模块120的串联插孔1241或并联插孔1242内，再将主控模块130的连接端子131插设在一个柔性连接模块120的输出插孔1221内。
81.当将长条形电芯110的正极件112和负极件113对应插入两个电极插孔1211内，第一柔性电路板125将自动识别该长条形电芯110的电压值。然后根据需求选择性地去将连接子端1231插入串联插孔1241或并联插孔1242，插入串联插孔1241实现长条形电芯110的串
联，可以给柔性电池组升压，提升柔性移动电源的工作电压；插入并联插孔1242实现并联，可以给柔性电池组增加容量，提高柔性移动电源的续航能力，分别应用于不同的使用场景。
82.可选地，每个长条形电芯110的型号和电压需尽量保证一致，以避免连接后损长条形性电芯的使用寿命。在进行三个或三个以上长条形电芯110的连接时，如果需要串联和并联同时实现时，需要遵照电路原理，若先并联再串联时，串联时应保证每个并联组里面的电芯数量是相等的；若先串联再并联时，并联时应保证每个串联组的电压是一致的。电压可以通过插入主控模块130进行读取。并且通过主控模块130的接口134对柔性电池组进行充电或放电。
83.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。