一種三層柔性電池結構及制備方法與流程

本發明屬于柔性電池制造技術領域，特別涉及一種三層柔性電池結構及制備方法。

背景技術：

柔性電池可以為LED等持續供電，可以拉伸、折疊、彎曲，甚至可以安裝在手腕上照常工作。這種電池可以在任何地方使用，包括人體內部，這就意味著我們可以將電子設備植入人體，監控腦電波、心臟活動信號，這些都是傳統的電池所無法完成的。構造互連的島網狀結構是使柔性電池具有高延展性的一種有效方法；增加島的面積也就是增大電池覆蓋率有利于柔性電池具有更大的單位面積容量，但與此同時也會造成延展性能的降低；使用平臺狀基體構建的柔性電池，在保證拉伸性能的同時電池覆蓋率達到了70％；自相似結構設計使鋰離子電池具有極大的延展性和柔性的同時也保持了較高的電池覆蓋率，但這些設計仍無法讓電池的覆蓋率達到最大化。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種三層柔性電池結構及制備方法，在保證柔性電池具有高延展性的同時將電池的覆蓋率最大化，從而提升電池單位面積容量。

本發明的技術方案是：一種三層柔性電池結構，它包括柔性基底、島橋結構、電池；

所述柔性基底為可全向拉伸的柔性絕緣材料；

所述島橋結構置于所述柔性基底上；所述島橋結構包括導電小圓柱、銅導線；所述銅導線將所述導電小圓柱并聯；所述導電小圓柱之間的距離與兩個所述電池的接線端子之間的距離相同；

所述電池與所述島橋結構的所述導電小圓柱用導電銀膠黏貼在一起；所述電池與所述導電小圓柱一一對應，緊密排列將整個基底覆蓋。

更進一步地，所述柔性基底為Ecoflex材料。

更進一步地，所述導電小圓柱之間的所述銅導線為S型，可隨著所述柔性基底的拉伸而伸展,延展性可達45％。

更進一步地，所述島橋結構為銅島橋結構，銅的一側與電池電極用導電膠相連，厚度為0.1mm，左右或上下相鄰的所述導電小圓柱中心之間的距離為4mm，所述導電小圓柱的半徑為0.5mm；所述銅導線的線直徑為0.1mm，起始段L1的長度為3.54mm，中間段的L2的長度4.5mm，多個中間段L2之間的距離L3為0.3mm；所述銅導線為PI-Cu-PI三層結構，所述導電小圓柱為Cu-PI雙層結構，銅的一側與所述電池相連。

一種三層柔性電池結構制備方法，其特征在于，包括下列步驟：

A.用旋涂法制備PI薄膜；

B.在PI薄膜表面蒸鍍一層銅箔，光刻腐蝕銅箔形成島橋形狀；

C.在成型的島橋形狀的銅箔上再熱壓一層PI薄膜,之后干法刻蝕導電小圓柱區域上新熱壓的PI薄膜，將銅島露出；

D.采用激光切割使得PI薄膜形成與銅島橋結構相同的形狀，并使PI薄膜略寬于銅箔，得到整個島橋結構；

E.重復步驟A-D,制作第二層島橋結構；

F.將第一層島橋結構全部為PI薄膜的一側用膠粘接在可伸展的基底上；

G.用導電膠將電池的正極與基底上的第一層島橋結構的島裸露銅的一側粘接，使電池陣列并聯，正極通過島橋結構引出；

H.用導電膠將電池的負極與第二層島橋結構的島裸露銅的一側粘接，使電池陣列并聯，負極通過島橋結構引出。

本發明將柔性基底之上的電池和導線設計為三層結構，中間一層為緊密排列的電池陣列，電池上下兩側為導電小圓柱以及使它們并聯的銅導線，它們分別引出電池的正極與負極，每個小圓柱都對應與其共中心的正方形電池部分，電池之間緊密排列覆蓋整個基底，整個結構具有很高的延展性，同時實現了電池覆蓋率的最大化，極大地提升了電池單位面積容量。

附圖說明

圖1為本發明整體結構示意圖；

圖2為本發明島橋結構示意圖；

圖3為本發明島橋結構局部示意圖；

圖4為本發明圖3所示島橋結構橫截面示意圖。

1—柔性基底、2--島橋結構、3--電池、4--材料銅、5--材料PI、21--導電小圓柱、22--銅導線、L1--起始段、L2--中間段、L3--L1與L2之間的距離

具體實施方式

實施例1：參見圖1至圖4，一種三層柔性電池結構，它包括柔性基底1、島橋結構2、電池3；

所述柔性基底1為可全向拉伸的柔性絕緣材料；

所述島橋結構2置于所述柔性基底1上；所述島橋結構2包括導電小圓柱21、銅導線22；所述銅導線22將所述導電小圓柱21并聯；所述導電小圓柱21之間的距離與兩個所述電池3的接線端子之間的距離相同；

所述電池3與所述島橋結構2的所述導電小圓柱21用導電銀膠黏貼在一起；所述電池3與所述導電小圓柱21一一對應，緊密排列將整個基底覆蓋。

更進一步地，所述柔性基底1為Ecoflex材料。

更進一步地，所述導電小圓柱21之間的所述銅導線22為S型，可隨著所述柔性基底1的拉伸而伸展,延展性可達45％。

更進一步地，所述島橋結構2為銅島橋結構，銅的一側與電池電極用導電膠相連，厚度為0.1mm，左右或上下相鄰的所述導電小圓柱21中心之間的距離為4mm，所述導電小圓柱21的半徑為0.5mm；所述銅導線22的線直徑為0.1mm，起始段L1的長度為3.54mm，中間段的L2的長度4.5mm，多個中間段L2之間的距離L3為0.3mm；所述銅導線22為PI-Cu-PI三層結構，所述導電小圓柱21為Cu-PI雙層結構，銅的一側與所述電池3相連。

實施例2，一種三層柔性電池結構制備方法，包括下列步驟：

A.用旋涂法制備PI薄膜；

B.在PI薄膜表面蒸鍍一層銅箔，光刻腐蝕銅箔形成島橋形狀；

C.在成型的島橋形狀的銅箔上再熱壓一層PI薄膜,之后干法刻蝕導電小圓柱區域上新熱壓的PI薄膜，將銅島露出；

D.采用激光切割使得PI薄膜形成與銅島橋結構相同的形狀，并使PI薄膜略寬于銅箔，得到整個島橋結構；

E.重復步驟A-D,制作第二層島橋結構；

F.將第一層島橋結構全部為PI薄膜的一側用膠粘接在可伸展的基底上；

G.用導電膠將電池的正極與基底上的第一層島橋結構的島裸露銅的一側粘接，使電池陣列并聯，正極通過島橋結構引出；

H.用導電膠將電池的負極與第二層島橋結構的島裸露銅的一側粘接，使電池陣列并聯，負極通過島橋結構引出。