作为可穿戴传感器和处理/发送装置的集成平台的柔性电池制造方法及图纸

本发明专利技术题为“作为可穿戴传感器和处理/发送装置的集成平台的柔性电池”。本公开涉及集成有柔性电池的装置，其中该柔性电池可以是可穿戴的并且可以提供用于各种电子装置的集成平台。

【技术实现步骤摘要】
作为可穿戴传感器和处理/发送装置的集成平台的柔性电池
技术介绍
随着可穿戴装置、医疗保健、化妆品、可穿戴医疗传感器和药物递送装置、便携式电子设备、智能包装和RFID以及其他应用近来的密集开发，开发具有高能量密度的薄且柔性电池正成为为相应装置提供适当电力的重要挑战。取决于装置，这些电池不仅应提供适合于当前电子设备的电势(V-范围)，而且还应具有从μWh到kWh的能量，以覆盖广泛的应用范围。但是，这些新的应用除了要求电气参数外，还要求电池为柔性、薄、可拉伸、可卷曲、可弯曲和可折叠，并且覆盖微区域和大区域。在将电极印刷在诸如金属箔等集流器上的典型电池设计中以及对于封装在诸如硬币型、圆柱形或棱柱形电池单元的刚性外壳中的电池很难实现这些特征。已知纳米材料对其周围环境极为敏感，并且因此需要开发新的感测材料和装置而用于宽范围的领域，包括环境污染、太空探索、国土安全、生物学和医学。在可穿戴传感器或装置的应用中，实时监测人体生理状态至关重要。为了这个目的，有必要将可穿戴装置的技术要求与其机械特性相组合，诸如它们还应该舒适、柔性、轻便、微型、可清洗等。因此，需要用于电池供电并为此快速出现的可穿戴装置领域提供机械支持的新设计和材料。
技术实现思路
本公开涉及集成有柔性电池的可穿戴装置。在一些实施方案中，本公开涉及一种可穿戴装置，该可穿戴装置包括：柔性电池；电子装置，该电子装置附接到、印刷在和/或嵌入所述柔性电池的包装层上，并由所述柔性电池供电。根据一些方面，电子装置选自传感器、微处理器、无线通信/发送装置、电路板、电子设备及其混合。在一些方面，柔性电池的包装层为可穿戴装置或传感器提供支撑基板。在一些实施方案中，传感器可以选自以下项：心率传感器、呼吸频率传感器、血压传感器、血氧传感器、体温传感器、肌肉活动传感器、痫性事件传感器、脑电图学(EEG)传感器、癫痫危机传感器、脑电图(ECG)传感器、肌电图数据(EMG)传感器、皮肤电活动(EDA)传感器、污染物传感器、运动传感器及其混合。在一些实施方案中，如果一个或多个传感器记录阈值(例如低体温)，则发送器可以发送信号。在一些实施方案中，包装层是袋式电池单元，并且袋式电池单元包括：阳极，该阳极包括在碳纳米管的三维交联网络中具有阳极活性材料颗粒的阳极复合材料；阴极，该阴极包括在碳纳米管的三维交联网络中具有阴极活性材料颗粒的阴极复合材料；柔性隔板膜，该柔性隔板膜在阳极和阴极之间。在一些方面，袋式电池单元包括聚合物。在一些方面，柔性电池以平坦或折叠构型被封装在袋式电池单元内，例如，柔性电池可以在包装层内被折叠一次或多次。根据一些方面，本文公开了制造具有作为电子装置的集成平台的柔性电池的电子装置的方法。附图说明被认为是本公开的特性的新颖特征在所附权利要求中提出。在下面的描述中，在整个说明书和附图中，相似的部分分别用相同的数字标记。为了清楚和简洁起见，附图不一定按比例绘制，并且某些附图可以以夸大或概括的形式示出。然而，当结合附图阅读时，通过参照本公开的说明性方面的以下详细说明，将最好地理解本公开本身及其优选的使用方式、其进一步的目的和进步，其中：图1A和图1B示出了根据本公开的一些方面的电池的单电池单元(图1A)和多电池单元(图1B)配置的示意图。图2A和图2B示出了根据本公开的一些方面的袋式电池，其中平坦(图2A)和卷起(图2B)构型的袋式电池均被示意性地示出(图2A和图2B)。图3A和图3B示出了根据本公开的其他方面的电池的单电池单元(图3A)和多电池单元(图3B)配置的示意图。图4A和图4B示出了根据本公开的一些方面的优选的电极层结构的示意性截面，在两侧(图4A)或仅一侧(图4B)具有隔膜。图5示出了根据本公开的一些方面的处于折叠构型的电池。图6示出了根据本公开的一些方面的具有附接到、印刷在和/或嵌入在柔性电池的包装材料的表面上的电子部件的可穿戴装置。具体实施方式本公开涉及一种柔性电池，其包括：阳极，该阳极包括在碳纳米管的三维交联网络中具有阳极活性材料(石墨、硅等)颗粒的复合材料；阴极，该阴极包括在碳纳米管的三维交联网络中具有阴极活性材料颗粒的复合材料；以及隔板，该隔板位于阳极和阴极之间。在一些方面，电池没有集流器。在一些方面，将阴极、阳极和隔板包装在袋式电池单元中。该袋式电池单元外壳具有适当的柔性。在一些方面，袋式电池单元可以是聚合物袋式电池单元。在一些方面，柔性电池的包装材料提供了用于附接、印刷或嵌入所需装置的基板。在一些方面，柔性电池配置为以腕带/踝带、条或贴片的形式使用。根据一些方面，可穿戴装置可以配置为附接到动物或人类的肢体、躯干或头部。在一些方面，由传感器收集的数据由自载处理器处理或者有线或无线地发送到移动装置以进行处理和显示。在一些方面，移动装置是智能电话。在一些实施方案中，一个或多个电子装置定位在柔性包装材料的内部、柔性包装材料的外部或嵌入在柔性包装材料中。电池中的电极不受集流器箔(诸如用于阴极的铝或用于阳极的铜)的支撑，并且可能不包含会碎裂或剥落的粘结剂。相反，电极是自立的。不希望受任何特定理论的束缚，碳纳米管网的存在使电极自立且柔性；并且柔性电极产生柔性电池。在矩形袋式电池单元中，根据本公开的电池在沿着各种电池轴线以大范围的弯曲、卷曲和折叠(大于180°的角度)成功地操作。如本文所用，“柔性”电极能够弯曲而不会开裂或破裂。如本领域普通技术人员将知道的，柔性可以取决于一种或多种化学和/或材料因素，包括但不限于组成和压缩程度。在一些变型中，本公开涉及一种可穿戴装置，其包括：柔性包装材料；柔性电池，其设置在柔性包装材料中，柔性电池包括电极，该电极包括复合材料，该复合材料包括在碳纳米管的三维交联网络中的活性材料颗粒；以及由柔性电池供电的一个或多个电子装置。如本文所用，术语“约”被定义为接近如本领域的普通技术人员所理解的那样。在一个非限制性实施方案中，术语“约”被定义为在10％内，优选地在5％内，更优选地在1％内，并且最优选地在0.5％内。另外，可以通过压制来改变自立电极的厚度，这可以使总厚度减小多达5倍，诸如减小约4倍、约3倍、约一半、约1.5倍、约1.1倍、或它们之间的任何范围。例如，可以将厚度为100um的自立电极压制成50um的厚度(即，将总厚度减小一半)，或者可以将厚度为500um的自立电极压成100um的厚度(即将总厚度减少5倍)。在一些方面，压制将总厚度减少一半。在一些方面，压制将总厚度减小约1.1至约5倍。在一些方面，压制将总厚度减小约1.5倍至约3倍。给定材料的最佳压制程度和/或极限可以由本领域普通技术人员确定。适当地，压制基本不破坏活性材料颗粒/薄片，即，作为一般指导，不超过25％的颗粒或薄片被损坏。对于不同的活性材料和电极复合材料的不同配方，可接受的颗粒损坏的确切百分比可能不同，并且每种情况下需要由本领域普通技术人员确定。对于具有液体或凝胶电解质的电池，适当地，在压制后，材料中留有足够的空隙以有效地进入电解质，即活性物质的每个颗粒或薄片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性电池组件，所述柔性电池组件包括：/n柔性电池，所述柔性电池具有包装层；/n电子装置，所述电子装置嵌入、附接和/或印刷在包装层上，使得所述柔性电池为所述电子装置供电。/n

【技术特征摘要】
20190130 US 62/798,938;20190904 US 16/560,7471.一种柔性电池组件，所述柔性电池组件包括：
柔性电池，所述柔性电池具有包装层；
电子装置，所述电子装置嵌入、附接和/或印刷在包装层上，使得所述柔性电池为所述电子装置供电。


2.根据权利要求1所述的柔性电池组件，其中所述柔性电池组件被构造成可由用户穿戴。


3.根据权利要求1所述的柔性电池组件，其中所述电子装置包括传感器、处理器、无线通信/发送装置、电路板、电子设备、GPS、显示器及其组合。


4.根据权利要求3所述的柔性电池组件，其中所述传感器包括心率传感器、呼吸频率传感器、血压传感器、血氧传感器、体温传感器、肌肉活动传感器、痫性事件传感器、脑电图学(EEG)传感器、癫痫危机传感器、脑电图(ECG)传感器、肌电图数据(EMG)传感器、皮肤电活动(EDA)传感器、污染物传感器、运动传感器及其组合。


5.根据权利要求2所述的柔性电池组件，其中所述柔性电池为腕带、踝带、头带、条、耳机、鞋、贴片、衣物、帽子、助听器及其组合的形式。


6.根据权利要求2所述的柔性电池组件，其中所述柔性电池具有可操作以附接到动物或人的肢体、躯干或头部的形状。


7.根据权利要求3所述的柔性电池组件，其中所述传感器可操作以提供数据，并且其中所述数据是从所述电子装置发送的。


8.据权利要求4所述的柔性电池组件，所述柔性电池组件进一步包括与所述传感器中的一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿韦季克·R·哈鲁特云岩，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP