柔性电池及其制备方法与流程

400μm；所述凝胶电解质层的纤维直径为0.1-80μm，所述凝胶电解质层的厚度为15-400μm。
13.根据本发明的另一实施方式，所述正极层中纤维直径为0.5-50μm，所述正极涂布层的厚度为20-150μm；所述负极层中纤维直径为0.5-50μm，所述负极涂布层的厚度为20-150μm；所述凝胶电解质层的纤维直径为0.5-50μm，所述凝胶电解质层的厚度为20-300μm。
14.根据本发明的另一实施方式，还包括：将所述凝胶电解质基体-电极层浸泡于电解液中。
15.本发明另一方面还提供一种柔性电池，由上述方法制备。
16.本发明的通过静电纺丝形成正极涂布层、凝胶电解质层和负极涂布层，所形成的电极和电解质层微观形貌为纤维状，比表面积大，有利于电极材料与凝胶电解质充分接触和凝胶电解质离子导电率的提高，进而适合大电流充放电及电池容量的充分发挥。采用静电纺丝方式形成的电极和电解质层具有疏松多孔的结构，具有一定的形变和拉伸机械性能，更适用于柔性电池。通过静电纺丝方式形成的电极和电解质层间存在静电吸引力，使得接触紧密，更有利于降低界面电阻，从而降低电池内阻，同时可避免现有技术用于柔性电池过程中的正负极片位错和接触问题，提高电池的结构稳定性，增加电池寿命。
附图说明
17.通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
18.图1是本发明一实施例的柔性电池电芯的截面示意图。
19.其中，附图标记说明如下：
20.1：正极集流体；2：正极涂布层；3：凝胶电解质层；4：负极涂布层； 5：负极集流体。
具体实施方式
21.下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
22.如图1所示，柔性电池包括正极、负极和凝胶电解质层3。正极包括正极集流体1和正极涂布层2，正极涂布层2通过静电纺丝将包括正极活性物质的浆料于正极集流体1上形成。负极包括负极集流体5和负极涂布层4，负极涂布层2通过静电纺丝将包括负极活性物质的浆料于负极集流体5上形成。通过静电纺丝将包含凝胶电解质基体材料的电解质浆料，于正极涂布层 2和/或负极涂布层4中一层或两层形成凝胶电解质层3。本发明的柔性电池通过静电纺丝一体形成，各层之间接触紧密，可降低电池内阻；且所形成的电极和电解质层微观形貌为纤维状，比表面积大，有利于电极材料与凝胶电解质充分接触和凝胶电解质离子导电率的提高，进而适合大电流充放电及电池容量的充分发挥。采用静电纺丝方式形成的电极和电解质层具有疏松多孔的结构，具有一定的形变和拉伸机械性能，更适用于柔性电池。通过静电纺丝方式形成的电极和电解质层间存在静电吸引力，使得接触紧密，更有利于降低界面电阻，从而降低电池内阻，同时可避免现有技术用于柔性电池在弯折过程中的正负极片易错位和接触性差的问题，可提高电池的结构，循环稳定性，增加电池寿命。
23.在可选的实施方式中，正极浆料、负极浆料和电解质浆料的粘度为 1000-12000mpa
·
s、电导率为1-200μs/cm。粘度小于1000mpa
·
s，溶液因粘度过低，在静电纺丝过程中无法形成射流不易纺丝成纤维状，易形成液滴状或存在串珠，结囊；大于12000mpa
·
s，
粘度过大，会导致射流不稳定，得不到直径分布均匀的纳米纤维，且溶液易堵塞喷头，不利于纺丝过程。静电纺丝过程中，纺丝液由于表面电荷的静电斥力产生射流，在电场力作用下拉伸、固化成膜，当电导率小于1μs/cm，由于表面电荷过少，不利于静电纺丝过程的发生；大于200μs/cm，由于电导率过大，纺丝液电场力增大，细流速度增大，使得溶剂挥发不完全，导致纤维黏连，并出现珠粒，同时纤维直径分布变宽，不利于控制静电纺丝的微观形貌。优选，粘度为2000-11000mpa
·
s、电导率为5-150μs/cm。更优选，粘度为4000-9000mpa
·
s、电导率为 10-100μs/cm。
24.在可选的实施方式中，静电纺丝的电压设定为5-50kv。电压小于5kv 时，由于静电斥力过小，不易克服液滴的表面张力，不易形成射流；大于 50kv，对仪器设备的要求较高，同时会产生不必要的能量损失。优选，电压设定为10-45kv。更优选，12-35kv。
25.在可选的实施方式中，正极层中纤维直径为0.01-100μm，正极涂布层的厚度为5-500μm；负极层中纤维直径为0.01-100μm，负极涂布层的厚度为 5-500μm；凝胶电解质层的纤维直径为0.01-100μm，凝胶电解质层的厚度为 5-500μm。当纤维直径小于0.01μm，材料的结构稳定性较差，在充放电过程中结构易破坏进而产生不可逆容量损失，循环性能差；大于100μm，材料在反应过程中会产生离子浓度梯度不利于性能的充分发挥。正负极涂布层的厚度小于5μm，柔性电池整体的能量密度非常低，实际用途不大；大于500μm，在柔性电池弯折过程中，电极材料易发生从集流体上脱落的情况，不利于柔性电池整体长循环性能的发挥。优选，正极层中纤维直径为0.1-80μm，正极涂布层的厚度为15-400μm；负极层中纤维直径为0.1-80μm，负极涂布层的厚度为15-400μm；凝胶电解质层的纤维直径为0.1-80μm，凝胶电解质层的厚度为15-400μm。更优选，正极层中纤维直径为0.5-50μm，正极涂布层的厚度为200-150μm；负极层中纤维直径为0.5-50μm，负极涂布层的厚度为 20-150μm；凝胶电解质层的纤维直径为0.5-50μm，凝胶电解质层的厚度为 20-300μm。
26.本发明的柔性电池中所采用的正极活性材料可以是任何适于锂离子电池的正极活性物质，例如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料中的一种或多种。正极浆料中的其他物质是本领域常用溶剂和添加剂，具体的只要是正极浆料的粘度和电导率在上述范围之内即可。
27.负极活性材料可以是任何适当的负极活性物质，例如人造石墨、天然石墨、硅碳中的一种或多种。负极浆料中的其他物质是本领域的常用的溶剂和添加剂。
28.电解质浆料是为了形成凝胶电解质基体，所包括聚合物选自聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯-氯氟乙烯)(p(vdf-trfe-cfe))、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)(p(vdf-trfe-ctfe))、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)(p(vdf-ctfe))、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(p(vdf-trfe))等高介电常数含氟均聚物和共聚物中的一种或多种。溶剂可以选自n,n-二甲基甲酰胺、丙酮及n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
29.正极集流体1可以是铝箔，负极集流体5可以铜箔。
30.在可选的实施方式中，还包括：将凝胶电解质基体-电极层浸泡于电解液中，让电解质基体充分溶胀，凝胶化。
31.电解液非水有机溶剂可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、碳酸亚乙烯酯、二甲氧甲烷、1,3-二氧环戊烷、二甲醚、二乙醚、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等碳酸酯类、醚类和羧酸酯类
中的一种或几种。电解液中锂盐可以是高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。
32.本发明还提供一种由上述方法制备的柔性电池。
33.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。