一种电池及其制备方法、穿戴设备与流程

1.本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及其制备方法、穿戴设备。


背景技术：

2.可穿戴智能设备的发展迅速，从智能手环到健身腕带，再到vr(virtual reality，虚拟现实)眼镜，这些产品的应用越来越广泛。然而时至今日，可穿戴智能设备的续航技术挑战依然久久没能攻破，续航能力差造成用户体验不友好的情况并没有实质性地得到改善。
3.目前，智能穿戴设备往往因为体积小，电池的设计方案非常局限，而存在续航能力差、影响用户体验的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种电池及其制备方法、穿戴设备，以实现为可穿戴智能设备提供拓展电池，提高可穿戴智能设备的续航能力。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种电池，该电池包括：
6.第一柔性透明基板；
7.第一透明导电层，所述第一透明导电层位于所述第一柔性透明基板的表面；
8.阴极层，所述阴极层位于所述第一透明导电层背离所述第一柔性透明基板的表面，其中，所述阴极层包括电致变色薄膜；
9.阳极层，所述阳极层位于所述阴极层背离所述第一透明导电层的一侧；
10.电解质层，所述电解质层位于所述阴极层与阳极层之间。
11.可选地，所述阳极层包括金属丝线；
12.所述第一柔性透明基板、所述第一透明导电层和所述阴极层组成阴极模块，所述阴极模块缠绕在所述阳极层上。
13.可选地，电池还包括：
14.第二透明导电层，所述第二透明导电层位于所述阳极层背离所述阴极层的表面；
15.第二柔性透明基板，所述第二柔性透明基板位于所述第二透明导电层背离所述阳极层的表面。
16.可选地，电池还包括第一封装层；
17.所述第一封装层位于所述第一柔性透明基板的表面；
18.或者，所述电池还包括第二封装层；
19.所述第二封装层位于所述第二柔性透明基板的表面。
20.第二方面，本发明实施例还提供了一种电池的制备方法，电池的制备方法包括：
21.提供第一柔性透明基板；
22.在所述第一柔性透明基板的表面形成第一透明导电层；
23.在所述第一透明导电层背离所述第一柔性透明基板的表面形成阴极层，其中，所
述阴极层包括电致变色薄膜；
24.在所述阴极层背离所述第一透明导电层的一侧设置阳极层和电解质层，其中，所述电解质层位于所述阴极层与所述阳极层之间。
25.可选地，在所述阴极层背离所述第一透明导电层的一侧表面形成设置阳极层和电解质层包括：
26.所述第一柔性透明基板、所述第一透明导电层和所述阴极层组成阴极模块，将所述阴极模块缠绕在所述阳极层上，其中，所述阳极层包括金属丝线；
27.在所述阴极层与所述阳极层之间渗透电解质材料，形成电解质层。
28.可选地，在所述阴极层背离所述第一透明导电层的一侧表面形成设置阳极层和电解质层之后，还包括：
29.在所述阳极层背离所述阴极层的表面形成第二透明导电层；
30.在所述第二透明导电层背离所述第二透明导电层的表面形成第二柔性透明基板。
31.第三方面，本发明实施例还提供了一种穿戴设备，该穿戴设备包括穿戴部分和主机部分；所述穿戴部分的外壳包括第一方面任意所述的电池，所述主机部分包括电源模块和主机模块；
32.所述电池与所述主机模块的电源端电连接，所述电池用于所述电源模块的电量小于预设电量时，为所述主机模块供电，所述电池还用于根据所述电池的电量显示所述电池的颜色。
33.可选地，所述主机部分还包括开关；
34.所述电池通过所述开关与所述主机模块的电源端电连接，所述开关的控制端与所述电源模块电连接，所述开关用于在所述电源模块的电量小于预设电量时控制所述电池与所述主机模块的电源端电连接。
35.可选地，所述开关为常闭开关。
36.本发明中，电池包括第一柔性透明基板、第一透明导电层、阴极层、阳极层和电解质层，阴极层具有氧化性，阳极层具有还原性，阴极层与阳极层发生氧化还原反应而产生电子的迁移，电池可以存储电能，当阴极层与阳极层发生氧化还原反应的逆反应时，电池放电，从而可以为用电设备供电，因此，电池可以作为智能穿戴设备的外接拓展电源，增加智能穿戴设备的续航能力。并且，阴极层包括电致变色薄膜，电致变色薄膜例如包括聚苯胺薄膜，当电池放电时，阴极层发生氧化反应，阴极层得电子，得电子越多，阴极层的颜色越浅，即阴极层随着电量的降低，颜色逐渐变浅，因此，通过电池的颜色变化，可以获知电池的剩余电量。本发明解决了智能穿戴设备续航能力差、影响用户体验的问题，达到了为可穿戴智能设备提供拓展电池，提高可穿戴智能设备的续航能力的效果。
附图说明
37.图1是本发明实施例提供的一种电池的结构示意图；
38.图2是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图；
39.图3是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图；
40.图4是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图；
41.图5是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图；
42.图6是本发明实施例提供的一种电池的制备方法的流程图；
43.图7是本发明实施例提供的又一种电池的制备方法的流程图；
44.图8是本发明实施例提供的又一种电池的制备方法的流程图；
45.图9
‑
图13是本发明实施例提供的电池的制备方法中各步骤对应的电池结构示意图；
46.图14是本发明实施例提供的穿戴设备的结构示意图；
47.图15是本发明实施例提供的又一种穿戴设备的结构示意图。
具体实施方式
48.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
49.图1是本发明实施例提供的一种电池的结构示意图，参见图1，电池包括：第一柔性透明基板101；第一透明导电层102，第一透明导电层102位于第一柔性透明基板101的表面；阴极层103，阴极层103位于第一透明导电层102背离第一柔性透明基板101的表面，其中，阴极层103包括电致变色薄膜；阳极层104，阳极层104位于阴极层103背离第一透明导电层102的一侧；电解质层105，电解质层105位于阴极层103与阳极层104之间。
50.具体地，阴极层103具有氧化性，阳极层104具有还原性，阴极层103与阳极层104发生氧化还原反应而产生电子的迁移，阴极层103发生还原反应而失去电子，阳极层104发生氧化反应而得电子，使得电池可以存储电能；当阴极层103与阳极层104发生氧化还原反应的逆反应时，即阴极层103发生氧化反应而得电子，阳极层104发生还原反应而失电子，电池放电，从而可以为用电设备供电，因此，电池可以作为智能穿戴设备的外接拓展电源，增加智能穿戴设备的续航能力。阴极层103包括电致变色薄膜，电致变色薄膜例如包括聚苯胺薄膜，当电池放电时，阴极层103发生氧化反应，阴极层103得电子，得电子越多，阴极层103的颜色越浅，即阴极层103随着电量的降低，颜色逐渐变浅，因此，通过电池的颜色变化，可以获知电池的剩余电量。优选地，电池可以作为智能穿戴设备的穿戴部分的外壳的一部分，因此，电池可以在不影响穿戴设备的重量体积和外形的基础上增加续航能力，并且，第一柔性透明基板101和第一透明导电层102均为透明的，可以实时观察电池的颜色来获知电池的剩余电量，外观上具有更高的观赏性和科技感。
51.此外，第一柔性透明基板101的材料包括柔性聚合物，如聚邻苯二甲酰胺(ppa)薄膜等，使得电池可以进行弯曲，为电池作为智能穿戴设备的穿戴部分的外壳的一部分提供了基础。示例性的，电池例如可以作为智能手表的表带、vr眼镜的眼镜带等。第一透明导电层102例如包括纳米银、纳米金、金属网格或纳米银线，可以提高第一透明导电层102的导电率，便于电池为智能穿戴设备供电。电解质层105的材料可以选用液体电解质或者凝胶电解质，如碳酸乙烯酯(ec)/zn(cf3so3)2。阳极层104的材料包括金属材料，如金属锌。
52.需要说明的是，第一柔性透明基板101为导电基板，使得电池可以的阴极层103和阳极层104可以通过第一柔性透明基板101和第一透明导电层102进行放电。
53.本实施例的技术方案，电池包括第一柔性透明基板、第一透明导电层、阴极层、阳极层和电解质层，阴极层具有氧化性，阳极层具有还原性，阴极层与阳极层发生氧化还原反
应而产生电子的迁移，电池可以存储电能，当阴极层与阳极层发生氧化还原反应的逆反应时，电池放电，从而可以为用电设备供电，因此，电池可以作为智能穿戴设备的外接拓展电源，增加智能穿戴设备的续航能力。并且，阴极层包括电致变色薄膜，电致变色薄膜例如包括聚苯胺薄膜，当电池放电时，阴极层发生氧化反应，阴极层得电子，得电子越多，阴极层的颜色越浅，即阴极层随着电量的降低，颜色逐渐变浅，因此，通过电池的颜色变化，可以获知电池的剩余电量。本实施例的技术方案解决了智能穿戴设备续航能力差、影响用户体验的问题，达到了为可穿戴智能设备提供拓展电池，提高可穿戴智能设备的续航能力的效果。
54.图2是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图，可选地，参见图2，阳极层104包括金属丝线；第一柔性透明基板101、第一透明导电层102和阴极层103组成阴极模块10，阴极模块10缠绕在阳极层104上。
55.具体地，阳极层104包括金属丝线，例如为锌丝，可以将第一柔性透明基板101、第一透明导电层102和阴极层103组成阴极模块10，阴极模块10为条状结构，就可以将阴极模块10缠绕在阳极层104上，且阳极层104位于阴极层103背离第一透明导电层102的一侧，再将电解质渗透到阴极层103与阳极层104之间，形成电解质层105，从而使得电池可以为纤维状，以适应更复杂的智能穿戴设备，更方便制成智能手表的表带或vr眼镜的眼镜带。
56.图3是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图，可选地，参见图3，电池还包括：第二透明导电层106，第二透明导电层106位于阳极层104背离阴极层103的表面；第二柔性透明基板107，第二柔性透明基板107位于第二透明导电层106背离阳极层104的表面。
57.具体地，电池的阳极层104可以通过第二透明导电层106进行放电，从而为用电设备用电，第二柔性透明基板107可以弯曲，使得电池可以作为智能手表的表带或vr眼镜的眼镜带。并且第二透明导电层106和第二柔性透明基板107均为透明的，使得阴极层103的颜色随电量变化时，从外部可以观察到颜色的变化，使得用户通过电池的颜色变化，可以获知电池的剩余电量。第二柔性透明基板107的材料例如包括柔性聚合物，如聚邻苯二甲酰胺(ppa)薄膜等，第二透明导电层106例如包括纳米银、纳米金、金属网格或纳米银线等。
58.需要说明的是，第二柔性透明基板107为导电基板，使得电池可以的阴极层103和阳极层104可以通过第二柔性透明基板107进行放电。
59.图4是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图，图5是本发明实施例提供的又一种电池的结构示意图，可选地，参见图4，电池还包括第一封装层108；第一封装层108位于第一柔性透明基板101的表面；或者，参见图5，电池还包括第二封装层109；第二封装层109位于第二柔性透明基板107的表面。
60.具体地，当第一柔性透明基板101、第一透明导电层102和阴极层103组成的阴极模块10缠绕在阳极层104上时，通过第一封装层108可以对电池进行封装，避免灰尘、水汽和氧气等对电池造成损坏，达到保护电池的效果。当电池包括第二透明导电层106和第二柔性透明基板107时，可以在第二柔性透明基板107上形成第二封装层109，第二封装层109可以达到保护电池的效果。第一封装层108和第二封装层109的材料包括透明pe(聚乙烯)或其他透明柔性材料，使得电池可以弯曲，并且可以通过观察电池颜色来确定电池的剩余电量。
61.图6是本发明实施例提供的一种电池的制备方法的流程图，图9
‑
图13是本发明实施例提供的电池的制备方法中各步骤对应的电池结构示意图，参见图6，电池的制备方法包括：
62.s410、提供第一柔性透明基板。
63.具体地，参见图9，提供第一柔性透明基板101，第一柔性透明基板101可以选择金属铜层通过真空蒸镀的方法制备在热可塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes，tpu)薄膜上。第一柔性透明基板101为电池的制备提供支撑，并且第一柔性透明基板101可以弯曲，为电池作为智能穿戴设备的穿戴部分的外壳的一部分提供了基础，使得电池可以作为智能手表的表带、vr眼镜的眼镜带等。需要说明的是，第一柔性透明基板101为导电基板。
64.s420、在第一柔性透明基板的表面形成第一透明导电层。
65.具体地，参见图10，在第一柔性透明基板101的表面形成第一透明导电层102，可以采用磁控溅射技术将第一透明导电层102沉积在第一柔性透明基板101的表面。第一透明导电层102例如包括纳米银、纳米金、金属网格或纳米银线，可以提高第一透明导电层102的导电率，便于电池为智能穿戴设备供电。
66.s430、在第一透明导电层背离第一柔性透明基板的表面形成阴极层，其中，阴极层包括电致变色薄膜。
67.具体地，参见图11，在第一透明导电层102背离第一柔性透明基板101的表面形成阴极层103，例如可以通过电沉积、喷墨打印或者旋涂的方式制备阴极层103。阴极层103包括电致变色薄膜，电致变色薄膜例如包括聚苯胺薄膜，当电池放电时，阴极层103发生氧化反应，阴极层103得电子，得电子越多，阴极层103的颜色越浅，即阴极层103随着电量的降低，颜色逐渐变浅，因此，通过电池的颜色变化，可以获知电池的剩余电量，使得电池外观上具有更高的观赏性和科技感。
68.s440、在阴极层背离第一透明导电层的一侧设置阳极层和电解质层，其中，电解质层位于阴极层与阳极层之间。
69.具体地，参见图1，在阴极层103背离第一透明导电层102的一侧设置阳极层104和电解质层105，电解质层105位于阴极层103与阳极层104之间。例如可以通过电沉积的方法制备阳极层104。阴极层103具有氧化性，阳极层104具有还原性，阴极层103与阳极层104发生氧化还原反应而产生电子的迁移，电池可以存储电能，当阴极层103与阳极层104发生氧化还原反应的逆反应时，电池放电，从而可以为用电设备供电，因此，电池可以作为智能穿戴设备的外接拓展电源，增加智能穿戴设备的续航能力。
70.在上述实施方案的基础上，本实施方案是对上述实施方案中s440的进一步细化，图7是本发明实施例提供的又一种电池的制备方法的流程图，可选地，参见图7，电池的制备方法包括：
71.s510、提供第一柔性透明基板。
72.参见图9，提供第一柔性透明基板101。
73.s520、在第一柔性透明基板的表面形成第一透明导电层。
74.参见图10，在第一柔性透明基板101的表面形成第一透明导电层102。
75.s530、在第一透明导电层背离第一柔性透明基板的表面形成阴极层，其中，阴极层包括电致变色薄膜。
76.具体地，参见图11，在第一透明导电层102背离第一柔性透明基板101的表面形成阴极层103，阴极层103包括电致变色薄膜。
77.s540、第一柔性透明基板、第一透明导电层和阴极层组成阴极模块，将阴极模块缠
绕在阳极层上，其中，阳极层包括金属丝线。
78.具体地，参见图12，第一柔性透明基板101、第一透明导电层102和阴极层103组成阴极模块10，将阴极模块10缠绕在阳极层104上，阳极层104位于阴极层103背离第一透明导电层102的一侧，从而使得电池可以为纤维状，以适应更复杂的智能穿戴设备，更方便制成智能手表的表带或vr眼镜的眼镜带。
79.s550、在阴极层与阳极层之间渗透电解质材料，形成电解质层。
80.具体地，参见图2，在阴极层103与阳极层104之间渗透电解质材料，形成电解质层105，电解质层105的材料可以选用液体电解质或者凝胶电解质，如碳酸乙烯酯(ec)/zn(cf3so3)2。
81.图8是本发明实施例提供的又一种电池的制备方法的流程图，可选地，参见图8，电池的制备方法包括：
82.s610、提供第一柔性透明基板。
83.参见图9，提供第一柔性透明基板101。
84.s620、在第一柔性透明基板的表面形成第一透明导电层。
85.参见图10，在第一柔性透明基板101的表面形成第一透明导电层102。
86.s630、在第一透明导电层背离第一柔性透明基板的表面形成阴极层，其中，阴极层包括电致变色薄膜。
87.具体地，参见图11，在第一透明导电层102背离第一柔性透明基板101的表面形成阴极层103，阴极层103包括电致变色薄膜。
88.s640、在阴极层背离第一透明导电层的一侧设置阳极层和电解质层，其中，电解质层位于阴极层与阳极层之间。
89.参见图1，在阴极层103背离第一透明导电层102的一侧设置阳极层104和电解质层105，电解质层105位于阴极层103与阳极层104之间。
90.s650、在阳极层背离阴极层的表面形成第二透明导电层。
91.具体地，参见图13，在阳极层104背离阴极层103的表面形成第二透明导电层106。电池的阳极层104可以通过第二透明导电层106进行放电，从而为用电设备用电，并且第二透明导电层106为透明的，使得阴极层103的颜色随电量变化时，从外部可以观察到颜色的变化，使得用户通过电池的颜色变化，可以获知电池的剩余电量。第二透明导电层106例如包括纳米银、纳米金、金属网格或纳米银线等。
92.s660、在第二透明导电层背离第二透明导电层的表面形成第二柔性透明基板。
93.具体地，参见图3，在第二透明导电层106背离阳极层104的表面形成第二柔性透明基板107。第二柔性透明基板107可以弯曲，使得电池可以作为智能手表的表带或vr眼镜的眼镜带。并且第二柔性透明基板107为透明的，使得阴极层103的颜色随电量变化时，从外部可以观察到颜色的变化，使得用户通过电池的颜色变化，可以获知电池的剩余电量。第二柔性透明基板107的材料例如包括柔性聚合物，如聚邻苯二甲酰胺(ppa)薄膜等。
94.图14是本发明实施例提供的穿戴设备的结构示意图，参见图14，穿戴设备包括穿戴部分200和主机部分300；穿戴部分200的外壳包括上述任意实施方案的电池100，主机部分300包括电源模块301和主机模块302；电池100与主机模块302的电源端电连接，电池100用于电源模块301的电量小于预设电量时，为主机模块302供电，电池100还用于根据电池
100的电量显示电池100的颜色。
95.具体地，当电源模块301电量大于或等于预设电量时，电源模块301为主机模块302供电，当电源模块301的电量小于预设电量时，表明电源模块301不足以为主机模块302供电，这时利用电池100为主机模块302供电，从而增加了穿戴设备的续航能力，而且电池100为穿戴部分200的外壳的一部分，使得可以在不改变穿戴设备外形和重量的同时，增加穿戴设备的续航能力。并且电池100可以根据电池100的电量显示电池100的颜色，从而用户可以根据穿戴部分200的颜色来判断电池100的剩余电量。
96.图15是本发明实施例提供的又一种穿戴设备的结构示意图，可选地，参见图15，主机部分300还包括开关303；电池100通过开关303与主机模块302的电源端电连接，开关303的控制端与电源模块301电连接，开关303用于在电源模块301的电量小于预设电量时控制电池100与主机模块302的电源端电连接。
97.具体地，当电源模块301的电量大于或等于预设电量时，电源模块301通过开关303的控制端控制开关303断开，从而断开电池100与主机模块302的连接，电源模块301为主机模块302供电。当电源模块301的电量小于预设电量时，电源模块301输出的电压信号不足以控制开关303断开，使得开关303闭合，从而使得电池100与主机模块302的电源端连接，电池100为主机模块302供电，从而使得主机部分300电量较小时，电池100可以作为备用电源，增加了穿戴设备的续航能力。
98.可选地，开关303为常闭开关。
99.具体地，开关303为常闭开关，则开关303得电时断开，失电时闭合，从而当电源模块301的电量大于或等于预设电量时，开关303得电而断开，使得电池100与主机模块302的连接断开，电源模块301为主机模块302供电；当电源模块301的电量小于预设电量时，电源模块301的电量不足以使开关303得电，使得开关303失电而闭合，从而使得电池100与主机模块302的电源端连接，电池100为主机模块302供电。
100.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。