1.本发明属于电池
技术领域：
：，具体涉及一种鳞状叠片式可弯曲柔性电池及其制造方法。
背景技术：
：：2.柔性显示屏、柔性传感器、智能手表和眼镜等柔性可穿戴设备是便携式电子产品的新兴发展趋势。此类电子设备对其电池部件的柔性性能提出了更高的使用要求。3.目前，常规的叠片和卷绕软包电池由于其层数较多，电池接近刚性，反复弯折极易导致电芯损坏和电池故障，已不能满足在柔性电子产品的应用需求。此外，已有的柔性电池虽然可承受一定程度的柔性，但其能量密度普遍较低。因此亟需设计一种可适用于柔性电子产品的高能量密度和高弯曲性能的柔性电池。4.中国专利申请“一种柔性电池的制备方法”（申请号：202010085412.5，公开号：cn111180785a，公开日2020.5.19），公开了一种脊椎状可弯曲柔性电池，电池电芯采用正极片，负极片和隔膜卷绕成型，在主干部区域形成多个由分支部卷绕形成的刚性节以及连接任意两个相邻刚性节的柔性部；将每一柔性部的隔膜切出凹槽，使隔膜粘结成整体包覆刚性节的一侧从而得到柔性电池的电芯，再通过铝塑膜封装得到柔性电池。其主要缺点：脊椎状可弯曲柔性电池需对电极片及隔膜进行“梳齿状”复杂平面形状的高精度裁剪加工，卷绕过程中极片和隔膜间容易产生偏差，制造复杂度高，难以使用已有的卷绕设备进行生产。5.中国专利申请“可弯曲柔性电池及其制备方法”（申请号：201510805898.4，公开号：cn105304929a，公开日：2016.2.3）公开了一种折叠亚电芯可弯曲柔性电池，包括均呈弯折状的至少两个亚电芯及连接在相邻亚电芯之间的连接部，每个亚电芯均由单根电池片带折叠形成并包括多个u形段，每个u形段包括两个片带臂及连接两个片带臂的连接臂。其主要缺点：该电池在制造方法上需引入多个施力件同时对电芯条带施力形成折叠式亚电芯，亦难以使用目前已有的卷绕设备实现自动化生产。亚电芯中的存在曲率较大的对折处，容易导致电极中的活性物质颗粒剥离、脱落问题，进而产生电池容量发挥不良和循环稳定性问题。此外，市面上多数可弯曲柔性电池仍无法达到柔性和高能量密度的均衡设计，限制了这些柔性电池在柔性电子产品中的应用。6.chena,etal.humanjoint‑inspiredstructuraldesignforabendable/foldable/stretchable/twistablebattery:achievingmultipledeformabilities.energy&environmentalscience(发表于2021年5月1日)，公开了一种竹节状构型的电池电芯，其柔性弯曲的效果不够理想。技术实现要素：7.本发明目的在于提供一种柔性弯曲性能优异、制备成本低、生产效率高的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的制造方法。8.本发明通过对电芯和柔性外壳的鳞状叠片式结构设计，提升可弯曲电池的柔度和能量密度；可以利用已有的常规软包电池生产设备制造可弯曲柔性电池。9.本发明解决了如下几个技术问题：（1）有效提升可弯曲柔性电池整体的柔性；（2）简化电池生产过程，大大提升电池生产效率并降低电池生产成本，对已有的电池电芯卷绕设备进行改造，实现规模化生产；（3）主要采用卷绕工艺，有效地减少了电极片的对折线区域（相较于公开专利号2），有利于降低电极片中的局部应力，改善产品一致性。10.本发明提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池，包括柔性外壳、柔性外壳内的电芯主体以及电解液，电芯主体由单根电芯条带周期性折叠并卷绕形成，包括至少两个卷绕且部分重叠的亚电芯及相邻亚电芯之间的连接部件。所述亚电芯由单根电芯条带经折叠后卷绕形成鳞状叠片（单个亚电芯相当于一个鳞片），所述连接部件的两端分别连接相邻部分重叠的亚电芯的终止端和起始端。参见图1所示。11.本发明中，所述单根电芯条带的宽度以1‑3厘米为宜；所述单个亚电芯的长度以2‑4厘米为宜，具体可根据实际应用场景进行调整。12.优选地，所述单根电芯条带包括顺序叠放的正极条带、柔性隔膜带和负极条带。13.优选地，所述正极条带附有一个正极耳，负极条带附有一个负极耳，正极耳与负极耳间隔分布在电芯条带的同一侧。14.优选地，所述正极条带附有一个正极耳，负极条带附有一个负极耳，正极耳与负极耳分布在电芯条带的相背两侧，并间隔分布。15.优选地，所述正极条带和负极条带为单面涂布（即正极材料或负极材料涂布在条带的一面）。16.优选地，自该电芯条带的起始端到终止端，每个鳞片式亚电芯与相邻亚电芯的重叠部分小于亚电芯的长度。17.优选地，所述可弯曲柔性电池，还包括与每个亚电芯对应的束紧件，每个束紧件缠绕在对应的亚电芯的最外层表面以固定住该亚电芯，以保证亚电芯内部紧密接触。18.优选地，所述柔性电池外壳嵌入相邻亚电芯的重叠处，并贴合于亚电芯的下表面和连接部分的上表面及相邻亚电芯的上表面。所述柔性电池外壳与电芯主体均成鳞状叠片结构形式。参见图2所示。19.本发明还提供上述鳞状叠片式可弯曲柔性电池的制造方法，具体步骤如下：（1）提供一根电芯条带，包括已涂布好的正极条带、柔性隔膜带、负极条带，并固定该电芯条带的始端；（2）在所述电芯条带上确定数个对折节点，节点个数根据电芯条带长度和亚电芯个数确定；（3）将所述电芯条带在最靠近电芯条带始端的预设对折节点处折叠并划分为折叠区和非折叠区，使用半自动卷绕机或自动卷绕机将所述折叠区卷绕成型以形成第一亚电芯及连接亚电芯的第一连接部件，使用绝缘胶带缠绕固定所述亚电芯；（4）将所述非折叠区在第二个预设对折节点处再次折叠形成第二折叠区和第二非折叠区，使用半自动卷绕机将所述第二折叠区卷绕成型形成第二亚电芯及连接亚电芯的第二连接部件，使用绝缘胶带缠绕固定所述第二亚电芯；按照上述步骤形成包含至少两个亚电芯和一个连接部件的电芯主体；（5）将所述电芯主体置于鳞状叠片结构柔性电池外壳中，并添加电解液，密封，抽真空，得到鳞状叠片式可弯曲柔性电池。20.本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：本发明中的可弯曲电池采用单根电芯条带折叠并卷绕形成亚电芯和连接部件，制造工艺简单，可以通过改装半自动卷绕机或自动卷绕机实现规模化生产；亚电芯中电极的空间利用率高，具有高能量密度特点，其卷绕形成方式相较于折叠方式可减少极片对折线区域，有利于降低电极片中的局部应力，改善产品一致性；此外，各亚电芯被柔性外壳紧贴包覆，并成鳞状叠片排布形式，可在电池弯曲时产生相对转动，通过该转动可释放部分应力，亚电芯之间的连接部件较薄，弯曲刚度较低，从而提升了可弯曲柔性电池整体的柔性；由此，本发明提供的一种鳞状叠片式可弯曲柔性电池整体柔韧性能优异，能够反复弯折，能量密度高，且通用性强，可适用于多数柔性电子产品；本发明鳞状叠片式可弯曲柔性电池的制造方法，操作简单，生产成本低，易实现产业化生产。附图说明21.图1是本发明实施例1提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的电芯主体的结构示意图。22.图2是本发明实施例1提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的封装膜的结构示意图。23.图3是本发明实施例1提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池中的电芯主体的亚电芯的剖面示意图。24.图4是本发明实施例1提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池中的电芯主体的连接部件的剖面示意图。25.图5是本发明实施例1提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池中的电芯主体处于一种弯折状态的柔性展示示意图。26.图6是实施例1提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池中的电芯主体处于第二种弯折状态的柔性展示示意图。27.图7是实施例2提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的电芯主体的结构示意图。28.图8是实施例2提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的封装膜的结构示意图。29.图9是实施例3提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池中的电芯主体的亚电芯的剖面示意图。30.图10是实施例4提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的具有相背侧极耳的电芯主体的结构示意图。31.图11是实施例提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的待卷绕的电芯条带的结构示意图。32.图12是实施例提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的部分卷绕的电芯条带的结构示意图。33.图13是实施例提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的束紧件固定亚电芯的剖面示意图。34.图14是实施例提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的卷绕完成后的电池电芯的示意图。35.图15是实施例提供的封装后鳞状叠片式可弯曲柔性电池的剖面示意图。36.图16是实施例提供的封装后鳞状叠片式可弯曲柔性电池成品示意图。37.图17是实施例提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的弯曲示意性表示。38.图18是实施例提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的循环性能检测数据示意图。39.图19是实施例提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的充放电检测数据曲线。40.图中标号：1为电芯主体，2为上封装膜，3为下封装膜，21为上封装膜突起部分，31为下封装膜突起部分，4、14为电芯条带，41、141为负极条带，42、143为柔性隔膜带，43、142为正极条带，45、1411为负极耳，46、1421为正极耳，411为负极集流体层，412为负极活性材料层，431为正极活性材料层，432为正极集流体层，11、52为亚电芯，111为亚电芯重叠部分，112为起始端，113为终止端，12、53为连接部件，13为电芯主体上表面，15为电芯主体下表面，51为对折线，54为非折叠区域，55为束紧件，61为侧封边，62、63为顶封边，100为鳞状叠片式可弯曲柔性电池。具体实施方式41.下面结合实施例和附图进一步说明本发明。42.实施例1参阅图1，该鳞状叠片式可弯曲柔性电池的电芯主体1包括五个亚电芯11和四个连接部件12，电芯主体上表面13相邻两个亚电芯11存在亚电芯重叠部分111，电芯主体1由单根电芯条带14折叠后卷绕形成，电芯主体1中的负极条带141中附有一个负极耳1411，正极条带142中附有一个正极耳1421，正极条带142和负极条带141通过柔性隔膜带143间隔开。43.可以理解，亚电芯11并不局限于本实施方式中的五个，可以是两个以上的任意个数，同时连接部件12的个数也不局限于实施方式中的四个，可以是至少一个。44.参阅图2，该鳞状叠片式可弯曲柔性电池的上封装膜2为电芯主体上表面13的轮廓构型，保证其可紧贴电芯主体1进行封装，下封装膜3为适应电芯主体1长宽的平面构型。采用上封装膜2和下封装膜3对电芯主体1包覆后封装可得鳞状叠片式可弯曲柔性电池100。45.可以理解，上封装膜突起部分21的个数与电芯主体1中的亚电芯11个数一致，可以是两个以上的任意个数。46.参阅图3，亚电芯11剖面图呈现扁长椭圆形，其卷绕方式为顺序卷绕，卷绕圈数为四圈，每个亚电芯11有一个终止端112和一个起始端113。47.可以理解，亚电芯11的卷绕圈数并不局限于本实施方式中的四圈，可以是一圈以上的任意圈数，亚电芯11的长度和厚度可随扁长椭圆形的形状改变可任意，考虑到电芯主体1的柔性，亚电芯11的卷绕圈数不宜过多，总和最佳保持在8圈以内（含8圈）。48.可以理解，亚电芯11的剖面图包括但不局限于扁长椭圆型，可以是卷绕形成的矩形，方形，圆形，三角形等。49.参阅图4，连接部件12剖面图为直线形加两个圆弧形，其中两个圆弧小段为同侧弯曲，连接部件12的两端分别连接相邻两个亚电芯的终止端112和起始端113。连接部件12与亚电芯11之间具有倾斜角度，该角度随着亚电芯11厚度而发生相应变化。50.参阅图5，该鳞状叠片式可弯曲柔性电池的电芯主体1具有较好的柔性性能，能够被弯曲成图5所示。此图仅表示该鳞状叠片式可弯曲柔性电池在使电芯主体下表面15受压的弯曲状态下柔性较佳，能够多次弯曲，其弯曲程度并不局限于此图所表示。51.本实施例中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的连接部件12厚度较亚电芯11薄，弯曲刚度较低；同时，在受外来弯曲力作用产生此类弯曲状态下，每个亚电芯11将发生整体旋转，相邻亚电芯11之间将脱离接触；此外，亚电芯11和连接部件12之间将会发生相对滑动来释放电芯片带中的应力，上述变形及结构特点使鳞状叠片式可弯曲柔性电池在此类弯曲状态下表现出较好的柔性。52.参阅图6，该鳞状叠片式可弯曲柔性电池的电芯主体1在使电芯主体下表面15受拉的弯曲状态下亦具有良好的柔性，能够多次弯曲，其弯曲程度并不局限于此图所表示。53.本实施例中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池在收外来弯曲力作用产生此类弯曲状态下，亚电芯11将发生整体旋转，相邻亚电芯11之间将继续保持接触，并存在相对滑动，重叠部分将随着弯曲程度增加而增加；由于亚电芯11之间存在相互挤压，此类弯曲状态下的柔性低于图5曲状态下的柔性。54.该鳞状叠片式可弯曲柔性电池上述两种弯曲状态下整体具有较好的柔性，可反复弯曲，适用于不同类型的柔性电子器件中。55.实施例2请参阅图7，本实施例中，该鳞状叠片式可弯曲柔性电池与第一实施例中提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池基本相同，其区别在于，该电池电芯1主体包括九个亚电芯11和八个连接部件12，且其中五个亚电芯11处于电池电芯上表面13，四个亚电芯11处于电池电芯下表面15；此外，该电池电芯1中的亚电芯11与相邻两个亚电芯11间呈现上（下）表面间隔分布；其中，本实施方案中的连接部件12的两端为异侧弯曲，与第一实施例中的连接部件12的两端的同侧弯曲取向不同；请参阅图8，该鳞状叠片式可弯曲柔性电池的上封装膜2为电芯主体上表面13的轮廓构型，下封装膜3为电芯主体下表面15的轮廓构型，保证上封装膜2和下封装膜3可紧贴电芯主体1进行封装。56.可以理解，在本实施例中，亚电芯11并不局限于本实施方式中的九个，可以是两个以上的任意个数，同时连接部件12的个数也不局限于实施方式中的八个，可以是至少一个。57.可以理解，上封装膜突起部分21的个数与电芯主体上表面一侧13的亚电芯11个数一致，可以是一个以上的任意个数；下封装膜突起部分31的个数与电芯主体下表面一侧15的亚电芯11个数一致，可以是一个以上的任意个数。58.本实施例中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池在使电芯主体下表面15受压的弯曲状态下的柔性较第一实施例中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的弯曲效果弱，但在使电芯主体下表面15受拉的弯曲状态下的柔性效果与实施例1中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的弯曲效果基本相同。59.实施例3参阅图9，在本实施例中，该鳞状叠片式可弯曲柔性电池与实施例1或实施例2中提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池基本相同，其区别在于，该电池电芯1中的亚电芯11的卷绕方式为对折卷绕。本实施方案中的亚电芯11卷绕方式可应用于实施例1和实施例2的电芯构型中，产生的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的有益效果完全相同。60.实施例4参阅图10，本实施例中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池与实施例1、实施例2或实施例3中提供的鳞状叠片式可弯曲柔性电池基本相同，其区别在于，电芯主体1的正极条带142中的正极耳1421和负极条带141中的负极耳1411分别分布在该电芯主体1的相背两侧。61.本实施例中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的有益效果与实施例1、实施例2或实施例3中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池的有益效果完全相同。62.实施例5本实施例主要描述鳞状叠片是可弯曲柔性电池的制造方法，以实施例1中的鳞状叠片式可弯曲柔性电池为例说明，其制备方法包括以下步骤：参阅图11，提供一根细长电芯条带4。该电芯条带由一根单面涂覆的负极条带41、一个柔性隔膜带42、一根单面涂覆的正极条带43依次序堆叠而成，并固定该电芯条带4的始端44。负极条带41和正极条带43中具有活性材料涂覆层的表面与柔性隔膜接触。其中，负极条带41具有负极集流体层411、负极活性材料层412，正极条带43具有正极集流体层431、正极活性材料层432。以图11所示，该电芯条带4自上而下依次排列的是：负极集流体层411、负极活性材料层412、柔性隔膜层42、正极活性材料层431、正极集流体层432。负极耳45通过超声波点焊机固定于负极条带的短边边缘。正极耳46通过超声波点焊机固定于正极条带的短边边缘。63.负极集流体层411和正极集流体层432通常为薄金属箔，这里，分别选用铜箔和铝箔。64.在铜箔和铝箔上分别涂覆负极活性物质配制的浆料和正极活性物质配制的浆料形成负极活性材料层和正极活性材料层。具体地，负极活性物质配制的浆料是将负极活性材料人造石墨、粘结剂pvdf和导电剂炭黑按重量比95%:2.5%:2.5%混合，加入适量有机溶剂n‑甲基吡咯烷酮，采用行星高速球磨机进行分散得到负极浆料，将该浆料通过挤压平板涂覆机均匀涂覆在铜箔集流体上，再经烘烤、锟压、裁切分条后形成具有负极活性物质层的负极条带41。65.正极活性物质配制的浆料是将正极活性材料镍钴锰酸锂、粘结剂pvdf和导电剂炭黑按重量比96%:2%:2%混合，加入适量有机溶剂n‑甲基吡咯烷酮，采用行星高速球磨机进行分散得到正极浆料，将该浆料通过挤压平板涂覆机均匀涂覆在铝箔集流体上，再经烘烤、锟压、裁切分条后形成具有正极活性物质层的正极条带43。66.可以理解，这里负极活性材料包括但不局限于人造石墨，可以是钛酸锂盐、硅及硅基复合材料、锡及锡基复合材料、金属氧化物等；正极活性材料包括但不局限于镍钴锰酸锂，可以是钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料、过渡金属氧化物锂盐等；粘结剂可以是将活性材料和导电剂颗粒粘结在一起的物质即可，例如聚偏氟乙烯（pvdf）、海藻酸钠（sa）、聚四氟乙烯（ptfe）、羧甲基纤维素钠（cmc）、丁苯橡胶（sbr）等；导电剂可以是改善活性层内部导电性能的物质即可，例如金属微粉、碳纳米管、石墨烯、炭黑类、碳纤维等。隔膜层材料可以是导离子不导电的分隔正负极的材料，例如聚四氟乙烯隔膜、聚苯乙烯隔膜、聚酰亚胺隔膜、聚乙烯醇隔膜、聚氯乙烯隔膜等。67.参阅图12，将该电芯条带上确定若干对折线51，并在最靠近电芯条带始端的预设对折节点处折叠，并确定折叠区域的长度，并预留出连接部件12的长度区域；而后将电芯条带的折叠区域通过半自动卷绕机或者自动卷绕机卷绕形成第一亚电芯52、第一连接部件53deformabilities.energy&environmentalscience,2021。当前第1页12当前第1页12