一种防电化学断裂的柔性电池负极结构和柔性电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，尤其是一种防电化学断裂的柔性电池负极结构和柔性电池。


背景技术：

2.目前，柔性电子器件迅速发展，吸引了众多公司的目光。相比传统的电子器件，柔性电子器件具有柔软、可变形、质轻、便携、可大面积应用等特性。
3.现有的柔性电池的一般结构为：包括由基材层经过封边形成的四周封闭的软壳体，在所述软壳体内依次层叠设置有正极集电极、正极材料层、隔膜、负极材料层和负极集电极，所述柔性电池还包括正极极耳和负极极耳，所述正、负极极耳通常呈条状，所述正极极耳的一端与所述正极材料层电连接、另一端延伸至所述软壳体的外侧并用于与用电器具的正极电连接，所述负极极耳的一端与所述负极材料层电连接、另一端延伸至所述软壳体的外侧并用于与用电器具的负极电连接。
4.现有的柔性电池的负极材料层可以选用锌箔，由于锌箔具有良好的导电性，其作为负极活性材料的同时也能起到集流的作用，但是，由于现有的负极锌箔通常为一两面光滑的锌金属片。在柔性电池使用过程中，随着电池内部电化学反应的进行，所述负极锌箔会发生电化学反应从而被消耗掉，由于负极锌箔上越靠近负极极耳的位置处，电流密度就越大，发生电化学反应的速度就越快、也越容易被消耗掉而出现“反应坑”，因此，所述负极锌箔的靠近负极极耳的位置处会首先出现“反应坑”，并随着电化学反应的不断进行，此处的“反应坑”会不断向两侧蔓延，直至贯穿所述负极锌箔导致负极锌箔断裂，此时，被“反应坑”隔断开的、且无法与负极极耳连接的负极锌箔片段难以继续发生化学反应，造成了电池断路和放电效率的降低。因此，上述问题的存在严重制约着锌箔作为柔性电池负极材料层的应用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的之一在于提供一种防电化学断裂的柔性电池负极结构，其通过在负极锌箔的发生电化学断裂最快的区域（即易发生电化学断裂的区域）覆盖一层绝缘胶，从而避免该处的负极锌箔发生断裂，从而提高电池容量的发挥效率。
6.一种防电化学断裂的柔性电池负极结构，包括负极锌箔，在所述负极锌箔的任一侧边沿上设有负极极耳引出位置；在所述负极锌箔的其中一面的靠近所述负极极耳引出位置处铺设绝缘胶。
7.在柔性电池使用过程中，随着电池内部电化学反应的进行，所述负极锌箔会发生电化学反应从而被消耗掉，由于负极锌箔上越靠近负极极耳的位置（即越靠近所述负极极耳引出位置）处，电流密度就越大，发生电化学反应的速度就越快、也越容易被消耗掉而出现“反应坑”，从而导致负极锌箔发生断裂，这种情况被称为“负极锌箔的电化学断裂”。
8.本实用新型通过在所述负极锌箔的其中一面的靠近所述负极极耳引出位置处铺
设绝缘胶，使得当所述负极锌箔的铺设有绝缘胶的一面朝向隔离纸和正极材料层来组装电池时，通过所述绝缘胶将所述负极锌箔的靠近负极极耳的区域（即发生电化学断裂最快、易发生电化学断裂的区域）进行遮挡，避免该区域发生断裂，提高所述负极锌箔的利用率，以及避免电池断路和放电效率的降低，提高电池容量的发挥效率，为锌箔作为柔性电池负极材料层的开发应用解决了一大难题。并且，本实用新型的柔性电池负极锌箔结构简单，易于加工。
9.电池在放电的过程中，所述负极锌箔的被绝缘胶遮挡的区域基本上不与正极发生电化学反应，所述负极锌箔的绝缘胶之外的区域才是负极锌箔的有效反应区域。优选的，所述绝缘胶在所述负极锌箔的所述其中一面上的垂直投影面积占所述负极锌箔的所述其中一面的总面积的比例为1%～40%，既能保证负极锌箔在发生电化学反应的过程中不会出现断裂，同时，又使得电池负极锌箔的有效使用面积尽量的大，保证电池具有相对较长的放电时间。
10.在电池装配时，所述负极锌箔与柔性电池正极材料层对应设置，且所述负极锌箔的所述其中一面为所述负极锌箔的与所述柔性电池正极材料层相对应的一面。
11.优选的，所述绝缘胶为以所述负极极耳引出位置的中点作为圆心的圆弧形薄膜。
12.优选的，所述绝缘胶为由绝缘薄膜与胶层组合而成的胶带结构或单一胶层结构。
13.优选的，所述负极锌箔在所述负极极耳引出位置处向外延伸形成所述负极极耳，此时，所述负极极耳与所述负极锌箔一体成型。同样的，所述负极极耳与所述负极锌箔分体设置，且所述负极极耳固设（例如焊接）在所述负极极耳引出位置处。此时，采用所述负极锌箔组装柔性电池时，所述柔性电池可以省略负极集电极，也可以保留负极集电极。
14.本实用新型的目的之二在于提供一种柔性电池，包括依次层叠设置的上述的负极锌箔、隔膜和柔性电池正极材料层，所述负极锌箔的所述其中一面面朝所述隔膜设置。
15.本实用新型的柔性电池能够避免电池断路，提高放电效率，进而提高电池容量的发挥效率。
16.优选的，在所述负极锌箔的所述负极极耳引出位置处设有向外引出的负极极耳，所述负极极耳与所述负极锌箔电连接。进一步的，所述柔性电池正极材料层的背离所述隔膜一面设置有与所述柔性电池正极材料层相贴合的正极集电极，所述正极集电极的任一侧边沿向外延伸形成所述正极极耳，所述正极极耳的外端延伸至所述柔性电池正极材料层外，所述柔性电池还包括封装层，所述封装层为由一整片的封装膜经一次对折而形成的整体呈“u”形的结构，所述封装层通过胶合层进行周向封边从而将所述负极锌箔、所述隔膜、所述柔性电池正极材料层以及所述正极集电极一起封装在其内。本实用新型的所述封装层后期只需通过胶合层进行三边封边，减少了胶合层封边的工作量，且折边的封闭效果更好，并且，结构简单，制作更容易。
附图说明
17.图1为本实用新型的防电化学断裂的负极结构的结构示意图；
18.图2为本实用新型的柔性电池的内部结构示意图。
具体实施方式
19.结合附图具体说明本实用新型的较佳实施方式：
20.如图1所示，一种防电化学断裂的柔性电池负极结构，包括负极锌箔10，在所述负极锌箔10的任一侧边沿上设有负极极耳引出位置，在所述负极锌箔10的其中一面11的靠近所述负极极耳引出位置处铺设绝缘胶30；所述绝缘胶30在所述负极锌箔10的所述其中一面11上的垂直投影面积占所述负极锌箔的所述其中一面11的总面积的比例为1%～40%；所述绝缘胶30为以所述负极极耳引出位置的中点a作为圆心的圆弧形薄膜(其半径为r)；此外，在所述负极极耳引出位置处固设所述负极极耳20。
21.在电池装配时，所述负极锌箔10与柔性电池正极材料层80对应设置，且所述负极锌箔10的所述其中一面11为所述负极锌箔10的与所述柔性电池正极材料层80相对应的一面。
22.如图2所示，含有上述防电化学断裂的负极结构的柔性电池，包括依次层叠设置的上述的负极锌箔10、隔膜90和柔性电池正极材料层80，所述负极锌箔10的所述其中一面11朝向所述隔膜90设置；所述柔性电池正极材料层80的背离所述隔膜90一面设置有与所述柔性电池正极材料层80相贴合的正极集电极100，所述正极集电极100的任一侧边沿向外延伸形成所述正极极耳110，所述正极极耳110的外端延伸至所述柔性电池正极材料层80外，所述柔性电池还包括封装层40，所述封装层40为由一整片的封装膜经一次对折而形成的整体呈“u”形的结构，所述封装层40通过胶合层60进行周向封边从而将所述负极锌箔10、所述隔膜90、所述柔性电池正极材料层80以及所述正极集电极100一起封装在其内。
23.本实用新型通过所述绝缘胶30将所述负极锌箔10的靠近负极极耳20的区域（即发生电化学断裂最快、易发生电化学断裂的区域）进行遮挡，避免该区域发生断裂，提高所述负极锌箔10的利用率，减少浪费，为锌箔作为柔性电池负极材料层的开发应用解决了一大难题。并且，本实用新型的柔性电池负极锌箔结构简单，易于加工。
24.同时，本技术人采用本实用新型的防电化学断裂的柔性电池负极结构和柔性电池，设计电池理论容量35mah，且电池的正极材料层80与负极锌箔10的理论容量的比值为1，并分别控制所述绝缘胶30在所述负极锌箔10的所述其中一面11上的垂直投影面积占所述负极锌箔10的所述其中一面11的总面积的比例分别在1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%，按0.1c（即3.5ma）恒流放电至0.8v测试电池实际容量。具体测试结果见表1所示：
25.表1
26.试验编号所述绝缘胶在所述负极锌箔的所述其中一面上的垂直投影面积占所述负极锌箔的所述其中一面的总面积的比例电池实际容量（mah）电池容量发挥效率（%）11!.7062"".05635'.6579A00.1086R0'.3078c0".7565t0.9557%
27.由表1可以看出，所述绝缘胶30在所述负极锌箔的所述其中一面11上的垂直投影面积占所述负极锌箔的所述其中一面11的总面积的比例为1～40%，既能保证负极锌箔10在发生电化学反应的过程中不会出现断裂，同时，又使得负极锌箔的有效使用面积尽量的大，
保证电池具有相对较长的放电时间。
28.当然，所述负极极耳20的结构还可以是：在所述负极极耳引出位置处所述负极锌箔向外延伸形成所述负极极耳20，此时，所述负极极耳20与所述负极锌箔10一体成型。所述负极极耳20的结构还可以是：所述负极极耳20与所述负极锌箔10分体设置，且所述负极极耳20固设（例如焊接）在所述负极锌箔的所述负极极耳引出位置处。上述的两种负极极耳结构，所述负极极耳通常为金属制极耳。另外，所述负极极耳20的结构还可以是：在所述负极锌箔10的背离所述隔膜90一面设置有与所述负极锌箔10相贴合的负极集电极，所述负极集电极的任一侧边沿向外延伸形成所述负极极耳20（此时，所述负极极耳通常为碳质极耳），所述负极极耳20的外端延伸至所述负极锌箔10外，实现所述负极极耳20在所述负极锌箔10的任一侧向外引出。所述封装层40也可以为相对独立的面对面设置的两片封装膜，此时需要对其进行四边封边。
29.优选的，所述绝缘胶30为由绝缘薄膜与胶层组合而成的胶带结构（例如极耳胶带等）或单一胶层结构。本实用新型的绝缘胶30能够很好的粘贴在所述负极锌箔10上，防止所述绝缘胶30移位，便于快速组装电池。
30.需要说明的是，本实用新型的所述绝缘胶30的形状可以但不限于附图中的圆弧形，其也可以为方形或其他任何形状。同时，所述负极锌箔10的形状可以并不限于附图中的方形，其也可以是圆形等任意形状。同时，所述负极极耳20的形状可以但不限于附图中的长条形，其可以是其他任意形状。