全固态一次膜电池以及其制造方法技术

提供一种全固态一次膜电池及其制造方法。该全固态一次膜电池包括：包括第一聚合物膜和第一导电层的第一聚合物集电体膜；在第一导电层上形成的第一电极层；包括第二聚合物膜和第二导电层的第二聚合物集电体膜；在第二导电层上形成的第二电极层；包括水基电解液且在第一电极层和第二电极层之间形成的聚合物电解质层。

【技术实现步骤摘要】
相关专利申请交叉引用本申请要求2005年12月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0120032以及2006年3月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2006-0021873的优先权，在此引入其全部公开内容作为参考。
本专利技术涉及一种一次电池及其制造方法，更具体地，涉及一种全固态一次膜电池及其制造方法。
技术介绍
近来进行了积极研究的有源型射频识别(RFID)和传感器节点(sensornode)对于数字电视、家庭网络、人造机器人等具有深远的意义，因此希望有源型RFID和传感器节点能够比码分多址技术(CDMA)更广泛的应用，并且成为核心工业。也就是说，希望有源型RFID和传感器节点脱离通过读取器读取包括在标签(tag)内的信息的被动功能，且革命性地增加标签的识别距离。此外，通过感知关于标签周围的物体的信息和环境信息，希望有源型RFID和传感器节点扩大信息流的范围，其包括利用网络进行的人与目标之间的通讯以及各目标间的通讯。因此，为了驱动RFID和传感器节点，重要的是使用微小的且重量轻以适于标签或节点并具有良好耐久性的电源，和确保电源完全地独立于读取器。迄今为止，作为典型电源的锂二次电池已部分用于RFID和传感器节点，并且，使用锂二次电池的可能性已得到承认。锂二次电池包括采用一种方法形成的正极和负极，该方法使用可实现锂离子嵌入和脱嵌的材料作为活性材料。将锂离子可在其中移动的有机电解质或聚合物电解质插入正极和负极之间。在此，正极具有在厚度约20mm的铝集电体上涂布活性材料的结构，以及负极具有在铜集电体上涂布活性材料的结构。将锂二次电池应用到一些传感器节点上。然而，锂二次电池的成本高且性能差，因此-->锂二次电池不适用于标签。因为它们的使用特性，不容易使放电的标签再充电。此外，锂二次电池中的金属集电体引起与标签内天线的电磁波的干扰。因此，很难将锂二次电池实际用于有源型标签。
技术实现思路
本专利技术提供一种一次膜电池，其比传统的电池轻且薄。根据本专利技术，可提高一次膜电池的柔性。该一次膜电池具有高能量密度，且该一次膜电池具有适用于标签的特性，以解决上述传统技术的问题。本专利技术还提供一种简单且容易的制造一次膜电池的方法，其中可采用严格程度相对较低的工艺条件。因此，根据本专利技术，可实现完全连续的、廉价的制造工艺和大量生产。根据本专利技术的一方面，提供一种全固态一次膜电池，其包括：包括第一聚合物膜和第一导电层的第一聚合物集电体膜；在第一导电层上形成的第一电极层；包括第二聚合物膜和第二导电层的第二聚合物集电体膜；在第二导电层上形成的第二电极层；以及包括水基电解液且在第一电极层和第二电极层之间形成的聚合物电解质层。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中第一聚合物膜和第二聚合物膜各自包括基于聚酯的聚合物、基于聚烯烃的聚合物或其组合。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中第一聚合物膜和第二聚合物膜各自具有由单种聚合物形成的单层或多层结构，或由至少两种不同种类的聚合物形成的多层结构。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中第一导电层和第二导电层各自包括导电碳糊料涂层、纳米金属颗粒糊料涂层、导电聚合物涂层、氧化铟锡(ITO)糊料涂层或导电碳带。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中第一电极层包括第一导体、第一聚合物粘合剂以及正极活性材料的混合物，且第二电极层包括第二导体、第二聚合物粘合剂以及负极活性材料的混合物。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中第一导体和第二导体各自包括选自石墨、炭黑、denkablack、ronza碳、super-P以及活性炭MSC 30的一种导电碳。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中第一聚合物粘合-->剂和第二聚合物粘合剂各自包括选自聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物，偏二氟乙烯和四氟乙烯的共聚物、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、尼龙和nafion、其共聚物和其混合物的任何一种聚合物。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中正极活性材料包括氧化锰、电解二氧化锰(EMD)、氧化镍、氧化铅、二氧化铅、氧化银、硫化铁或导电聚合物，且具有10nm-50μm的粒径。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中聚合物电解质层包括聚合物基体、无机添加剂和含盐的水基电解液。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中聚合物基体包括选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚砜、聚氨脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚丁二烯、纤维素、羧甲基纤维素、尼龙、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物、偏二氟乙烯和四氟乙烯的共聚物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、淀粉、琼脂和nafion、其共聚物或其混合物的任何一种。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中无机添加剂包括选自二氧化硅、滑石、氧化铝(Al2O3)、TiO2、粘土以及沸石的至少一种。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中水基电解液包括蒸馏水。根据本专利技术的另一方面，提供全固态一次电池，其中水基电解液中的盐包括选自氢氧化钾(KOH)、溴化钾(KBr)、氯化钾(KCl)、氯化锌(ZnCl2)、氯化铵(NH4Cl)以及硫酸(H2SO4)的至少一种。根据本专利技术的另一方面，提供一种制备全固态一次膜电池的方法，包括：制备第一聚合物膜和第二聚合物膜；在第一聚合物膜上形成第一导电层以形成第一聚合物集电体膜；在第二聚合物膜上形成第二导电层以形成第二聚合物集电体膜；在第一聚合物集电体膜上形成第一电极层；在第二聚-->合物集电体膜上形成第二电极层；在第一电极层和第二电极层之间形成包括水基电解液的聚合物电解质层。根据本专利技术的另一方面提供的方法，其中形成第一导电层包括在第一聚合物膜上涂布导电碳糊料、纳米金属颗粒糊料、导电聚合物或ITO糊料，或将导电碳带附在第一聚合物膜上。根据本专利技术的另一方面提供的方法，其中形成第二导电层包括在第二聚合物膜上涂布导电碳糊料、纳米金属颗粒糊料、导电聚合物或ITO糊料，或将导电碳带附在第二聚合物膜上。与传统的集电体相比，根据本专利技术的全固态一次膜电池最小化金属用量且能急剧减轻全固态一次膜电池的重量。因为聚合物膜的特性，所以全固态一次膜电池的柔性极好，因此当折叠膜时可避免电极层脱落和损坏。根据本专利技术的全固态一次膜电池可容易地应用于耐磨的个人计算机等等，因为它可被卷起和弯曲，例如辊。根据制造本专利技术的全固态一次膜电池的方法，因为在连续制造工艺中的制造条件如张力等，与传统的使用金属集电体的方法相比更容易，可有利于电池的大量生产。附图说明参见附图，通过详细描述示范性实施方案，本专利技术的上述和其它的特点和优点将变得更加明显，其中：图1是说明根据本专利技术实施方案的全固态一次膜电池结构的截面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全固态一次膜电池，其包括：第一聚合物集电体膜，其包括第一聚合物膜和第一导电层；在该第一导电层上形成的第一电极层；第二聚合物集电体膜，其包括第二聚合物膜和第二导电层；在该第二导电层上形成的第二电极层；以及　 　聚合物电解质层，其包括水基电解液且在该第一电极层和第二电极层间形成。

【技术特征摘要】
KR 2005-12-8 120032/05;KR 2006-3-8 21873/061、一种全固态一次膜电池，其包括：第一聚合物集电体膜，其包括第一聚合物膜和第一导电层；在该第一导电层上形成的第一电极层；第二聚合物集电体膜，其包括第二聚合物膜和第二导电层；在该第二导电层上形成的第二电极层；以及聚合物电解质层，其包括水基电解液且在该第一电极层和第二电极层间形成。2.权利要求1的全固态一次电池，其中该第一聚合物膜和第二聚合物膜各自包括基于聚酯的聚合物、基于聚烯烃的聚合物或它们的组合。3.权利要求1的全固态一次电池，其中该第一聚合物膜和第二聚合物膜各自具有由单种聚合物形成的单层或多层结构，或由至少两种不同种类聚合物形成的多层结构。4.权利要求1的全固态一次电池，其中该第一导电层和第二导电层各自包括导电碳糊料涂层、纳米金属颗粒糊料涂层、导电聚合物涂层、氧化铟锡(ITO)糊料涂层或导电碳带。5.权利要求1的全固态一次电池，其中该第一电极层包括第一导体、第一聚合物粘合剂以及正极活性材料的混合物，且第二电极层包括第二导体、第二聚合物粘合剂以及负极活性材料的混合物。6.权利要求5的全固态一次电池，其中该第一导体和第二导体各自包括选自石墨、炭黑、denkablack、ronza碳、super-P以及活性炭MSC30的一种导电碳。7.权利要求5的全固态一次电池，其中该第一聚合物粘合剂和第二聚合物粘合剂各自包括选自聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物、偏二氟乙烯和四氟乙烯的共聚物、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、尼龙以及nafion、它们的共聚物及它们的混合物中的任意一种聚合物。-->8.权利要求5的全固态一次电池，其中该正极活性材料包括氧化锰、电解二氧化锰(EMD)、氧化镍、氧化铅、二氧化铅、氧化银、硫化铁或导电聚合物，且具有10nm-50μm的粒径。9.权利要求5的全固态一次电池，其中该负极活...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永琦，金光万，柳光善，张舜浩，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]