阅读说明：本技术 一种可折叠的电池及其制备方法 (Foldable battery and preparation method thereof ) 是由 黄涛 于 2018-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可折叠电池及其制备方法,涉及锂电池领域,所述电池包括n块电池内芯,[(n-1)×2]个连接件,电解液和外壳,其中相邻两个电池内芯通过2个所述连接件连接,所述连接件将相邻两个电池内芯的正极集流体、负极集流体分别连接,其中,n≥2,且为整数。连接相邻两个电池内芯之间的连接件形成可弯折的节点,通过连接件,使电池内芯之间可以弯折、折叠,增加电池的可针对性和柔顺性,达到增加电池内芯的厚度,显著增大电池整体容量目的。本发明的电池可广泛地应用于可折叠手机、可折叠平板设备、智能手表和其他可弯曲数码设备。(The invention discloses a foldable battery and a preparation method thereof, and relates to the field of lithium batteries, wherein the battery comprises n battery cores, [ (n-1). times.2 ] connecting pieces, electrolyte and a shell, wherein two adjacent battery cores are connected through 2 connecting pieces, the connecting pieces are used for respectively connecting a positive current collector and a negative current collector of the two adjacent battery cores, wherein n is more than or equal to 2 and is an integer. The connecting pieces between the two adjacent battery inner cores are connected to form bendable nodes, so that the battery inner cores can be bent and folded through the connecting pieces, pertinence and flexibility of the battery are improved, the thickness of the battery inner cores is increased, and the purpose of obviously increasing the whole capacity of the battery is achieved. The battery of the invention can be widely applied to foldable mobile phones, foldable tablet devices, smart watches and other bendable digital devices.)

一种可折叠的电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种可折叠电池及制备方法。

背景技术

锂离子电池由内芯、电解液和外包装组成，其中内芯由正极集流体、负极集流体、正极材料、负极材料、隔膜组成。普通锂离子电池(包括锂聚合物电池)的电芯由多层正负极叠加而成，当达到一定层数时，无法做到柔性和可折叠。

各大厂商对于可折叠设备的研究越来越深入，其中折叠平板、折叠手机等已经有模型出现。折叠设备需要各主要部件均能折叠，比如：显示器、主板、电池等。柔；性显示器技术已经被突破，主板折叠可以用两块或者多块主板使用隐藏于折叠处的排线连接来实现，然而可折叠电池至今未能有突破性研究。目前折叠电池方案是使用柔性材料，将电池正负极均变为柔性来实现，缺点是这些电池电容量均比较小、不能做厚。

可穿戴设备的普及，比如智能手表，如果能将可折叠电池置入表带内，可以大大延长智能手表运行时间。其他可穿戴设备，也可以将可折叠电池做成一定形状，置入任意形状的壳体中。

目前可折叠/柔性电池研究集中在将内芯做成柔性，使之成为柔性电池。柔性电池技术需要电池的正极集流体、负极集流体、正负极材料、电池壳体材料均为柔性。这种柔性电池目前容量较低、厚度比较薄、工业化难度大。

例如授权公告号为CN104681857B的发明专利“一种可折叠锂离子电池及其制作方法”公开了一种，虽然该电池可以折叠，其电池内芯本身为柔性，不含柔性节点，但这种方案的电池不可以做的很厚，因此电池容量比较低。

又例如：公开号为CN102024926的发明专利申请公开了一种“可折叠电池匣及中或大型电池模组”，该电池具有二或多个电池安装在内，其中该电池匣包含旋转部，其形成于大致成平板状的匣壳，于该电池匣纵向和/或该电池匣横向，如此该电池匣能够在该电池匣纵向和/或该电池匣横向折叠成预定角度。虽然该电池匣借助转轴旋转能够实现预定角度折叠，但是这种需要外界辅助设备机械转轴和电池匣，导致整体体积笨重。

再例如公告号为CN204732468U的实用新型专利公开了“一种可折叠的软包动力电池组”，该电池组多个软包单体电芯(即电池)，每个所述软包单体电芯上均设有两个极耳，多个所述软包单体电芯之间通过导体串联或并联，所述导体的与软包单体电芯之间为焊接，所述导体为软性可折叠材质的导体。虽然该电池组为将不同电池单体连接组成可折叠电池组，但是此方法需要不同电池的串并联组合，浪费了整体体积。

又或者将电池卷芯裁成一定形状，使之成为一块柔性电池，例如Bioinspired,Spine-Like,Flexible,Rechargeable Lithium-Ion Batteries with High EnergyDensity,DOI:10.1002/adma.201704947。该柔性电池是将一块卷芯切成特定形状后制成柔性电池，该制备方法需要在生产时使用特殊的切割工艺，即改变现有生产工艺，电池成本高。

现有电池可折叠是依靠电池内部内芯整体可折叠实现，内芯不可以做厚，整体容量较低；本提案是将不可折叠内芯之间通过柔性导电金属连接，依靠柔性导电金属这个节点实现可折叠和柔顺性，最后再封装成一块可折叠/柔性电池。电池及电池内芯可以做厚，显著增大电池容量。

本发将多段锂离子/锂聚合物电池电池内芯，使用柔性导线连接，最后封装成一块电池，制备成为可折叠/柔性的电池。

发明内容

根据本发明实施例提供的技术方案解决的技术问题是依靠电池内部内芯整体折叠实现的可折叠电池，电池的内芯薄，不易做厚，导致电池整体容量低。

根据本发明实施例提供的一种可折叠的电池，包括：n块电池内芯，[(n-1)×2]个连接件，电解液和外壳，其中相邻两个电池内芯通过2个所述连接件连接，所述连接件将相邻两个电池内芯的正极集流体、负极集流体分别连接，其中，n≥2，且为整数；连接相邻两个电池内芯之间的连接件可以弯折、折叠。

其中，所述连接件由柔性导电金属制成。

特别是，所述柔性导电金属选择铝、铜、镍、金或铂中的一种或多种。

尤其是，所述连接件选择柔性导电金属带、片或箔，优选为柔性导电金属带或片。

特别是，所述连接件相互平行且彼此分开。

其中，所述电池内芯为通过卷绕法、堆叠法或者其他方法，将正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体制成的立方体。

特别是，所述电池内芯为通过卷绕法、堆叠法制备而成。

根据本发明实施例提供的一种可折叠电池的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，制备电池内芯

采用卷绕法、堆叠法或其他方法制备n块电池内芯,其中所述电池内芯为包括正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体制成的立方体，其中n≥2，且为整数；

步骤2，固定连接处理

将电池内芯通过柔性导电金属连接件相互连接，其中相邻两块电池内芯的正极集流体之间通过一个柔性导电金属连接件相互连接；负极集流体之间通过另一个柔性导电金属连接件相互连接；

步骤3，封装处理

将连接后的电池内芯放入电池外壳/外膜；接着注入电解液；密封电池外壳/外膜，成为可折叠电池。

其中，步骤1中所述电池内芯采用堆叠法、卷绕法制备而成。

其中，步骤2中所述柔性导电金属选择铝、铜、镍、金或铂中的一种或多种。

特别是，连接电池内芯的正极集流体的柔性导电金属选择铝、金或铂；连接电池内芯的负极集流体的柔性导电金属选择铜、镍、金或铂。

尤其是，所述连接件选择柔性导电金属带、片或箔，优选为柔性导电金属带或片。

特别是，步骤2中如果所述电池内芯为2块，则将第一块电池内芯的正极集流体与第二块电池内芯的正极集流体，通过一个柔性导电金属连接件连接；将第一块电池内芯的负极集流体与第二块电池内芯的负极集流体，通过另一个柔性导电金属连接件连接。

特别是，如果步骤2中所述电池内芯为3块，则按照如下步骤进行连接：

2A、将第一块电池内芯的正极集流体与第二块电池内芯的正极集流体，通过第一个柔性导电金属连接件连接；将第一块电池内芯的负极集流体与第二块电池内芯的负极集流体，通过第二个柔性导电金属连接件连接；

2B、将第二块电池内芯的正极集流体与第三块电池内芯的正极集流体，通过第三个柔性导电金属连接件连接；将第二块电池内芯的负极集流体与第三块电池内芯的负极集流体，通过第四个柔性导电金属连接件连接。

特别是，如果步骤2中所述电池内芯为3块以上，则按照如下步骤进行连接：

2A、将第一块电池内芯的正极集流体与第二块电池内芯的正极集流体，通过第一个柔性导电金属连接件连接；将第一块电池内芯的负极集流体与第二块电池内芯的负极集流体，通过第二个柔性导电金属连接件连接；

2B、将第二块电池内芯的正极集流体与第三块电池内芯的正极集流体，通过第三个柔性导电金属连接件连接；将第二块电池内芯的负极集流体与第三块电池内芯的负极集流体，通过第四个柔性导电金属连接件连接

2C、依次类推的方式，彼此连接，直至最后一块电池内芯被连接。

其中，步骤3中所述电解液选择锂离子电解液或锂聚合物电解液；步骤3中所述电池外壳/外膜选择铝塑膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜。

根据本发明实施例提供的一种按照上述方法制备而成可折叠电池。

本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：

1、通过将现有锂离子/锂聚合物电池内芯用可弯折导电金属连接，相连接的相邻两个电池内芯之间的柔性导电金属形成可弯折的节点，可以将非柔性内芯制备成为可折叠/柔性锂离子/锂聚合物电池。这种方法可以较少改变当今电池生产工艺，仅仅增加了将内芯连接的步骤，非常容易推广和扩大化生产。

2、将不可折叠内芯之间通过柔性导电金属连接，依靠柔性导电金属这个节点实现可折叠和柔顺性，最后再封装成一块可折叠/柔性电池，增加电池、电池内芯的厚度，显著增大电池容量。

3、本可折叠电池可以通过数码设备拆解，从电池外观轻易分辨出是否侵权。

4、本可折叠电池能广泛应用于可折叠手机、可折叠平板设备、智能手表和其他可弯曲数码设备。

附图说明

图1是本发明实施例提供的由两块内芯通过柔性导电金属连接后示意图；

图2是是本发明实施例提供的由两块内芯通过柔性导电金属连接后封装而成的可折叠电池的折叠前示意图；

图3是本发明实施例提供的可折叠电池折叠后的示意图；

图4是本发明另一实施例提供的由多块内芯通过柔性导电金属连接后示意图；

图5是本发明另一实施例提供的由多块内芯通过柔性导电金属连接，随后封装成为的可折叠电池的折叠前示意图；

图6是本发明另一实施例提供的有多快内芯制成的可折叠电池折叠后示意图。

附图标记说明

1、可折叠电池；2、电池内芯；3、连接件；4、外壳/外膜。

术语说明

内芯：由卷绕法、堆叠法或者其他方法，将正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体制成的立方体。

锂离子/锂聚合物电池：锂离子电池或者锂聚合物电池。

可折叠/柔性：可折叠或者柔性。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1两块电池内芯的可折叠电池

图1-3是本发明实施例提供的由两块内芯封装而成的可折叠电池。

如图1、2所示，本发明实施例的可折叠电池1包括：两块电池内芯2、两个柔性导电金属连接件3、电解液(图中未示出)和电池外壳/外膜4，其中，内芯为采用卷绕法、堆叠法或者其他方法，将正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体制成的立方体；柔性导电金属连接件为金属带、片或铂，分别连接两块电池内芯的正极集流体、负极集流体；柔性导电金属连接件相互平行且彼此分离；且柔性导电金属连接件由铝、铜、镍、金或铂中的一种或多种制备而成；电池外壳/外膜将电池内芯、连接件和电解液包裹在其内部，抽真空后封口。

连接两块电池内芯的柔性导电金属连接件通过固定连接的方式(例如焊接、粘接等方式，本发明实施例采用导电银胶粘接)将两块电池内芯正极与正极、负极与负极彼此连接。

电池内芯与连接件固定连接之后，如图1所示，置于电池外壳/外膜内，灌注电解液(例如锂离子电解液、锂聚合物电解液等)，然后抽真空，并封口，封装成为处于未折叠状态的可折叠锂离子/锂聚合物电池，如图2。

如图3所示，封装后处于未折叠状态的可折叠电池可以在±180度之间进行折叠，图3只是折叠后一种形态，本发明电池可以在±180度之间任何一角度进行折叠。

本领域中现有已知的充电电池内芯均适用于用作本发明的电池内芯。

实施例2多块(三块)电池内芯的可折叠电池

如图4-6所示，本发明实施例的可折叠电池1包括：多块(大于两块，以3块为例进行说明)电池内芯2、4个柔性导电金属连接件3、电解液(图中未示出)和电池外壳/外膜4，其中，内芯为采用卷绕法、堆叠法或者其他方法，将正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体制成的立方体；柔性导电金属连接件为金属带、片或铂，分别连接两块电池内芯的正极集流体、负极集流体；柔性导电金属连接件相互平行且彼此分离；且柔性导电金属连接件由柔性导电金属连接件为金属带、片或铂；电池外壳/外膜将电池内芯、连接件和电解液包裹在其内部，抽真空后封口。

连接两块电池内芯的柔性导电金属连接件通过固定连接的方式(例如焊接、粘接等方式，本发明实施例采用导电银胶粘接)将两块电池内芯正极与正极、负极与负极彼此连接。

电池内芯与连接件固定连接之后，如图4所示，置于电池外壳/外膜内，灌注电解液(锂离子电解液、锂聚合物电解液)，然后抽真空，并封口，封装成为处于未折叠状态的可折叠锂离子/锂聚合物电池，如图5。

如图5所示，封装后处于未折叠状态的可折叠电池可以在±180度之间进行折叠，图6只是折叠后一种形态，本发明电池可以在±180度之间任何一角度进行折叠。

如图6所示，可折叠/柔性锂离子/锂聚合物电池可以进行弯折、弯曲等变形，实现如C型、S型、U型等形态。

本发明实施例提供制备可折叠电池的方法，具体制备流程如下：

实施例3制备由两块内芯封装而成的可折叠电池

1、制备电池内芯

采用堆叠法将正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体堆叠制成2个立方体，即制成所述2块电池内芯；内芯为正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体的堆叠而成的立方体；内芯中正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体数量根据需要增加；

本发明具体实施方式中制备的立方体内芯可以是圆柱体、长方体型、正方体型、纽扣型、薄膜型等立体构型，本发明实施例中以长方体型为例进行说明。

本发明中制备电池内芯除了采用堆叠法之外，还可以采用卷绕法或其他本领域中现有已知技术方法中的任意方法制备。

2、固定连接处理

如图1，用一根柔性导电金属连接件(铝带，除了铝带之外，还有铝片、金箔、铂箔等)将其中第一块锂离子电池内芯的正极集流体与第二块锂离子电池内芯的正极集流体通过银胶粘接的方式固定连接；用另一根柔性导电金属连接件(铜带，除了铜带之外，还可以为铜片、镍带、镍片、金箔、铂箔等)将其中第一块锂离子电池内芯的负极集流体与第二块锂离子电池内芯的负极集流体通过银胶粘接的方式固定连接；并且两根柔性导电金属彼此分开，相互平行，如图2。

本发明实施例中柔性导电金属分别连接电池内芯正极集流体、负极集流体采用银胶粘接方式进行固定连接，除了银胶粘接之外，其他固定连接方式均适用于本发明，例如焊接、铆接等。

本发明实施例中连接相邻两块电池内芯的正极集流体的柔性导电金属选择铝、金、铂；连接相邻两块电池内芯的负极集流体的柔性导电金属选择铜、镍、金、铂。

3、封装处理

将用作电池的外壳/外膜(通常为铝塑膜，)裁剪成所需尺寸后，将固定连接后的2块电池内芯和柔性导电金属连接件置于电池外壳/外膜内；接着注入锂离子电解液并抽真空，去除多余的电解液，然后将电池外壳/外膜密封，成为未折叠状态下的可折叠锂离子如图2。

本发明实施例中电池外壳/外膜除了铝塑膜之外，其他本领域中现有的已知用于电池的外壳/外膜的材料如聚乙烯膜、聚丙烯膜均适用于本发明。

本发明实施例中制备的可折叠锂离子电池可以电池柔性金属连接位置处在±180°范围之间的任一角度折叠，如图3，电池在柔性金属连接件的位置折叠180°。

实施例4制备由多块内芯封装而成的可折叠电池

1、制备电池内芯

采用卷绕法将正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体堆叠制成3个立方体，即制成所述3块电池内芯；内芯为正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体的堆叠而成的立方体；内芯中正极集流体，正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体数量根据需要增加；

2、固定连接处理

如图4，用第一根柔性导电金属连接件(铝片)将其中第一块锂离子电池内芯的正极集流体与第二块锂离子电池内芯的正极集流体通过焊接的方式固定连接；用第二根柔性导电金属连接件(铝片)将第二块电池内芯的正极集流体与第三块锂离子电池内芯的正极集流体通过焊接的方式固定连接；

用第三根柔性导电金属连接件(铜片)将其中第一块锂离子电池内芯的负极集流体与第二块锂离子电池内芯的负极集流体通过焊接的方式固定连接；用第四根柔性导电金属连接件(铜片)将其中第二块锂离子电池内芯的负极集流体与第三块锂离子电池内芯的负极集流体通过焊接的方式固定连接；

第一、第三根柔性导电金属彼此分开且相互平行；第二、第四根柔性导电金属彼此分开且相互平行，如图4。

3、封装处理

将用作电池的外壳/外膜(通常为铝塑膜，)裁剪成所需尺寸后，将固定连接后的3块电池内芯和柔性导电金属连接件放入电池外壳/外膜；接着注入锂聚合物电解液并抽真空，然后密封电池外壳/外膜，制成未折叠状态下的可折叠锂聚合物电池，如图5。

本发明实施例中制备的可折叠锂离子电池可以电池柔性金属连接位置处在±180°范围之间的任一角度弯曲或折叠，如图6，电池在柔性金属连接件的位置可以进行弯折、弯曲等变形，实现如C型、S型、U型等形态。

如果本发明可折叠电池中电池内芯多余3块，在固定连接处理步骤，即将电池内芯通过柔性导电金属连接件相互连接的过程中，将，其中相邻两块电池内芯的正极集流体之间通过一个柔性导电金属连接件相互连接；负极集流体之间通过另一个柔性导电金属连接件相互连接，且连接相邻两块电池内芯之间的2个柔性导电金属连接件彼此分离且相互平行。

本发明电池的应用领域为：可折叠手机、可折叠平板设备、智能手表和其他可弯曲数码设备。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。