[发明专利]袋型柔性膜电池及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本美国非临时专利申请根据35U.S.C.§119要求2010年9月2日提交的韩国专利申请No.10-2010-0086136以及2010年12月22日提交的韩国专利申请No.10-2010-0132272的优先权，将其全部内容引入本文作为参考。

技术领域

本文中公开的本发明涉及膜电池，且更具体地涉及袋型柔性膜电池及其制造方法。

近来，对柔性器件例如卷轴式(rollable)显示器、电子纸、柔性液晶显示器(LCD)、柔性有机发光显示器(OLED)以及可穿戴式PC的兴趣迅速地增加。因此，也要求用于柔性器件的电源具有柔性特性。

考虑到运行环境，除了柔性特性之外，柔性电源还必须被制造成具有耐久性。例如，在反复的弯曲运动下，柔性电源必须制造成满足：1)在其各部件中不产生裂纹，以及2)在其部件之间不发生分离现象。另外，为了成功地将柔性电源推向市场，降低柔性电源的制造成本是必需的。为了降低制造成本，有利的是通过简单且持续的制造工艺制造膜电池。

经由通过使用具有延展特性的材料制造柔性电源的部件，可满足柔性特性。然而，根据迄今为止提出的技术，难以同时满足耐久性和柔性特性。例如，提出将具有柔性特性的聚合物膜(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)作为膜电池的包装材料。然而，由于大部分聚合物膜不能够完全地阻挡湿气或气体的渗透以及具有不足的耐强酸或强碱腐蚀性，因此可产生技术限制例如电解质的泄漏或变干。

尽管一些聚合物膜(例如聚丙烯)具有足够大的耐强酸或强碱腐蚀性，这些聚合物膜具有导致膜电池制造工艺方面的复杂性的其它物理性质。例如，尽管丝网印刷是可降低制造成本的薄膜形成方法，但是通过丝网印刷直接在聚丙烯上形成层是困难的，因为聚丙烯具有低的表面能和疏水性。另外，根据现有技术，在构成膜电池的电极和电解质之间的接触性质随着长期运行而恶化。例如，发生电极和电解质之间的分离或者物理接触恶化。

发明内容

本发明提供能够同时满足耐久性和柔性特性的袋型柔性膜电池。

本发明还提供在电极和电解质之间具有优异的结合特性的袋型柔性膜电池。

本发明还提供能够改进制造工艺中的生产率的袋型柔性膜电池。

本发明还提供能够改进制造工艺中的生产率的袋型柔性膜电池的制造方法。

本发明的实施方式提供包括包含基于纤维素的聚合物的聚合物电解质层的袋型柔性膜电池。具体地，所述膜电池包括：正极结构，其包括正极袋、正极导电碳层和正极层；负极结构，其包括负极袋、负极导电碳层和负极层；以及在所述正极和负极结构之间的聚合物电解质层，其中所述聚合物电解质层可为包含基于纤维素的聚合物的凝胶型电解质。

在一些实施方式中，所述聚合物电解质层可包含包括所述基于纤维素的聚合物和强度增强聚合物的聚合物基体。此时，所述基于纤维素的聚合物和所述强度增强聚合物之间的重量比可在约1∶99～约99∶1的范围内。

在其它实施方式中，所述基于纤维素的聚合物可为如下的至少一种：纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、丁基纤维素、羟丙基纤维素、硝酸纤维素、乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素以及羧甲基纤维素。

在另一些实施方式中，所述强度增强聚合物可包括如下的至少一种：基于聚偏氟乙烯的聚合物、聚氯乙烯衍生物、基于丙烯腈的聚合物衍生物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚砜以及聚氨酯。此时，所述基于聚偏氟乙烯的聚合物包括如下的至少一种：聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-共聚-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-共聚-三氟乙烯)以及聚(偏氟乙烯-共聚-四氟乙烯)；所述基于丙烯腈的聚合物衍生物包括如下的至少一种：丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，以及聚丙烯腈；和基于丙烯酸酯的聚合物可包括如下的至少一种：聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯和聚甲基丙烯酸丁酯。