一种高效率、低成本超薄柔性电池设计和制造方法技术

本发明专利技术提供一种高效率、低成本超薄柔性电池设计和制造方法，由底层至上层依次为集电极层、Zn电极层、浆层纸和MnO2电极层，具体步骤为：A)首先将浆层纸浸润于质量分数为30％左右的ZnCl2或NH4Cl溶液中；B)利用丝网印刷技术将负极材料压印在柔性衬底上，制版后将正极材料通过刮板的挤压，使浆料通过图文部分的网孔转移到浆层纸上；C)待浆层纸烘干整平后将正极材料通过刮板的挤压；D)按设计尺寸通过纵向和横向切割步骤来切层以形成产品；E)分别将正负极层连接化学性质稳定并且不与电极材料以及电解质反应的金属材料作为集电极。本发明专利技术所述方法生产的产品成本低、超轻薄、持续稳定、耐久性高，可实现大批量生产并且无污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及印刷涂布技术和超薄柔性电池
，特别涉及一种应用丝网印刷技术批量生产的高效率低成本超薄柔性电池设计和制造方法。
技术介绍
丝网印刷是将丝织物、合成纤维织物或金属丝网绷在网框上，采用手工刻漆膜或光化学制版的方法制作丝网印版。印刷时通过刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到承印物上，形成与原稿一样的图文。现代丝网印刷技术，则是利用感光材料通过照相制版的方法制作丝网印版(使丝网印版上图文部分的丝网孔为通孔，而非图文部分的丝网孔被堵住)。丝网印刷设备简单、操作方便，印刷、制版简易且成本低廉，适应性强。超薄柔性电池，是用绝缘柔性基体(如纸张，布，塑料等)作为载体的电池，由银、 碳等纳米线或锌、二氧化锰等材料制成的特殊墨水，涂在柔性基体上，制成“超薄柔性电池”，成为轻型、高效的新型储能装置。新兴出现的薄型柔性电池，已经在全球受到关注， 2006年全球两家公司开发出了纸质电池以色列Power Paper公司采用一面镀锌、另一面镀二氧化锰的薄层纸作为传导体和隔离器制得厚度不到0. 7mm的纸电池；芬兰的Enfucell 公司采用同样的材料也制成了超薄柔性电池。Power Paper已于2007年成功的将其产品推向市场，而Enfucell公司也于2009年有相关产品面市。近期，美国加州斯坦福大学用碳纳米管、银纳米线等材料制成可循环使用的超薄柔性电池，制作方法简单易行，并且其功效是锂电池的10倍。但还未能形成商业化的产品。随着微电子市场的逐渐推广，已经在微型标签显示器、智能卡、音乐贺卡、电子报纸、RFID标签以及小功率移动设备供电系统的找到立足之地，并且随着RFID技术的迅速发展，这种超薄柔性电池在未来的潜在市场有望达到几十亿美元。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术目的在于提供一种低成本、高效率制造超薄柔性电池的技术方法，采用丝网印刷技术将电池的两极分别按照所设计的尺寸大小，印刷在柔性衬底的两侧上，接下来将印刷电极的衬底切割成所需的单个电池单元，然后在每个电池单元的两侧分别接上钼或钛等金属良导体薄片作为集电极，最后利用过塑机进行封装，并露出金属电极，以方便外接负载。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案，由底层至上层依次为集电极层、Zn电极层、浆层纸和MnA电极层，其具体步骤如下A)首先将浆层纸浸润于质量分数为30%左右的&1(12或1^4(1溶液中，压平烘干；B)利用丝网印刷技术将负极材料压印在柔性衬底上，制版后，将正极材料通过刮板的挤压，使浆料通过图文部分的网孔转移到浆层纸上；C)待浆层纸烘干整平后，将正极材料通过刮板的挤压，使浆料通过图文部分的网孔转移到浆层纸另一面上，正好对应于正极材料；D)按设计尺寸通过纵向和横向切割步骤来切层以形成产品，其中浆层纸层具有比印刷电极材料大的面积；E)分别将正负极层连接化学性质稳定并且不与电极材料以及电解质反应的金属材料作为集电极。作为本专利技术的优选方案，所述步骤A中，电解质溶液主要成分为ZnCl2或NH4Cl,待烘干压平后分别印刷正负极材料。作为本专利技术的优选方案，所述步骤B中，负极材料由Si粉以及具有添加剂的电解质溶液的混合浆料组成，添加剂为聚四氟乙烯，以便将电极颗粒粘合到浆料中。作为本专利技术的优选方案，所述步骤C中，正极材料由Y-MnO2粉末以及具有添加剂的电解质溶液的混合浆料组成，所述添加剂为聚四氟乙烯和炭黑或碳纳米管或其他非活性的导电物质。作为本专利技术的优选方案，所述步骤E中，集电极材料选择钼金箔。本专利技术所带来的有益效果是使用本专利技术所述设计和制造方法生产的产品具有成本低、超轻薄、持续稳定、耐久性高以及性能优异等优点，并且，可实现大批量、无污染、易产业化等优越的生产方案，即超薄柔性电池的高效、清洁制造。附图说明图1是本专利技术的超薄柔性电池单元结构原理示意图；图2是本专利技术的电池单元的产品结构示意图。图中标号为1-正电极层2-隔离层3-负电极层具体实施例方式下面对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1、图2所示的，具体实施方式为1、电池单元结构设计在超薄柔性衬底上设计电池单元的基本结构，如图1所示。正电极层1、负电极层 3是分别为可以发生化学反应的活性电极层，在电解质的作用下，发生氧化还原反应进而产生电子的转移。采用丝网印刷技术降低成本，提高涂覆均勻度，进而增加活性物质的转化效率。2、电池单元的制备网版制作是整个丝网印刷的核心，根据电池所需尺寸的设计要求，在网版上制作周期为60mm*60mm的小方块，四周间隔都为20mm，也可根据用户要求制作。隔离层2 采用电池行业常用的浆层纸浸润质量分数为30%的&1C12电解质溶液后，作为隔离层。负电极层3的浆料采用颗粒度在纳米级的锌粉以及混入少量的&1C12，优选地ZnC12含量为负极材料总量的10%，然后在滴入剂量为的PTFE，搅拌使其混合均勻后密封保存，待用。正电极层1的浆料采用颗粒度在纳米级的二氧化锰粉、炭黑以及混入少量的 &1C12，优选地ZnC12含量为负极材料总量的10%，炭黑为负极材料的0. 8%，然后在滴入剂量为1 %的PTFE，搅拌使其混合均勻后密封保存，待用。利用丝网印刷技术分别将正负电极印刷在隔离层的两侧，分别与两电极接上集电极封装后即可使用。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本专利技术所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。权利要求1.，由底层至上层依次为集电极层、 Zn电极层、浆层纸和MnA电极层，其特征在于，具体步骤如下A)首先将浆层纸浸润于质量分数为30%左右的ZnCl2或NH4Cl溶液中，压平烘干；B)利用丝网印刷技术将负极材料压印在柔性衬底上，制版后，将正极材料通过刮板的挤压，使浆料通过图文部分的网孔转移到浆层纸上；C)待浆层纸烘干整平后，将正极材料通过刮板的挤压，使浆料通过图文部分的网孔转移到浆层纸另一面上，正好对应于正极材料；D)按设计尺寸通过纵向和横向切割步骤来切层以形成产品，其中浆层纸层具有比印刷电极材料大的面积；E)分别将正负极层连接化学性质稳定并且不与电极材料以及电解质反应的金属材料作为集电极。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤A中，电解质溶液主要成分为SiCl2或NH4Cl,待烘干压平后分别印刷正负极材料。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤B中，负极材料由Si粉以及具有添加剂的电解质溶液的混合浆料组成，添加剂为聚四氟乙烯，以便将电极颗粒粘合到浆料中。4.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤C中，正极材料由Y-MnO2粉末以及具有添加剂的电解质溶液的混合浆料组成，所述添加剂为聚四氟乙烯和炭黑或碳纳米管或其他非活性的导电物质。5.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤E中，集电极材料选择钼金箔。全文摘要本专利技术提供，由底层至上层依次为集电极层、Zn电极层、浆层纸和MnO2电极层，具体步骤为A)首先将浆层纸浸润于质量分数为30％左右的ZnCl2或N本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高效率、低成本超薄柔性电池设计和制造方法，由底层至上层依次为集电极层、Ｚｎ电极层、浆层纸和ＭｎＯ２电极层，其特征在于，具体步骤如下：Ａ）首先将浆层纸浸润于质量分数为３０％左右的ＺｎＣｌ２或ＮＨ４Ｃｌ溶液中，压平烘干；Ｂ）利用丝网印刷技术将负极材料压印在柔性衬底上，制版后，将正极材料通过刮板的挤压，使浆料通过图文部分的网孔转移到浆层纸上；Ｃ）待浆层纸烘干整平后，将正极材料通过刮板的挤压，使浆料通过图文部分的网孔转移到浆层纸另一面上，正好对应于正极材料；Ｄ）按设计尺寸通过纵向和横向切割步骤来切层以形成产品，其中浆层纸层具有比印刷电极材料大的面积；Ｅ）分别将正负极层连接化学性质稳定并且不与电极材料以及电解质反应的金属材料作为集电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，
申请(专利权)人：周明，
类型：发明
国别省市：32