[发明专利]用于封装薄膜锂电池的三明治结构复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于封装薄膜锂电池的三明治结构复合薄膜及其制备方法，所述方法包括：S1，在待封装薄膜锂电池上沉积聚对二甲苯‑C，制得第一层薄膜：S2，在第一层薄膜上沉积聚六甲基硅氧烷，制得第二层薄膜；S3，在第二层薄膜上沉积聚对二甲苯‑C，制得第三层薄膜。通过本发明制备的用于封装薄膜锂电池的三明治结构复合薄膜，第二层薄膜是致密的聚六甲基硅氧烷高分子薄膜，其隔水分能力强，且其聚合物结构呈现线型结构，故柔性较强；第一层薄膜和第三层薄膜是聚对二甲苯‑C薄膜，其分子中的苯环结构属于刚性结构，具有相应强度。

技术领域

本发明涉及薄膜锂电池的封装技术领域，尤其是一种用于封装薄膜锂电池的三明治结构复合薄膜及其制备方法。

背景技术

全固态薄膜锂电池TFB(All solid thin film lithium battery)在锂电池薄膜化、微型化的要求下应运而生。传统锂电池中锂离子的扩散在液态电解质中进行，该液体一般由一种或几种碳酸酯类的有机溶剂中加入锂盐配置而成。有机溶剂的易燃性质，导致锂离子电池在高热量下容易发生爆炸起火等安全事故。相比较之下，由于全固态薄膜锂电池以无机电解质替代有机电解液、正负电极及电解质和封装材料等均由薄膜制得，因而具有安全性高不漏液、体积小柔性强、工艺兼容性好等优势。目前全固态薄膜锂电池主要在智能手环、可穿戴医疗设备、医疗用身体植入等方面有广泛应用，其结构的柔性化可大大拓宽应用广度和深度。

对于封装材料，与传统的金属锂电池封装材料不同，全固态薄膜锂电池大多采用活泼性很强的金属锂Li为负极材料及容易变质的锂磷氧氮LiPON为固态电解质，极少量的空气即会破坏负极和电解质的物化特性，所以需要严格杜绝氧气和水分子的存在，因此电池封装是决定锂电池性能的关键步骤。在采用的材料体系与器件结构不同的情况下，传统锂电池的封装材料、工艺等已不能应用在全固态薄膜锂电池器件上。

现有的全固态薄膜锂电池封装材料以聚合物薄膜居多，有高分子胶作为保护层的有机封装材料，也有用硅酮等复合材料作为保护层的无机封装材料。

无机材料硬度高，作为薄膜锂电池封装材料抗外力能力强、抗冲击能力强。但其脆性亦高，柔性差，存在易刮伤和划痕的问题，也对薄膜锂电池的轻薄性和柔性有一定程度的限制。

中国专利CN102832412 B在待封装的电池表面以磁控溅射的方法覆盖了30～500nm的硅氮化合物层和厚度为30～500nm的硅氧化合物层，所形成的封装层与电池表面结合力强，表面致密度非常高，可有效控制水蒸气和氧分子的透过量，但是仍无法克服柔性差的缺点。

有机高分子薄膜作为封装材料，其柔性强，当附着于待封装的电池结构表面可使整个薄膜锂电池结构呈现出一定的柔韧性。目前所用到的柔性高分子物质大多隔氧和隔水性较差。学者KOO等以聚二甲基硅氧烷PDMS(polydimethylsiloxane)包裹制备于云母衬底上的薄膜锂电池，使薄膜锂电池可以保存于空气中并在弯曲状态下放电，但因环境中湿度和氧分的干扰，其在空气中保持其电化学性能的能力并不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种用于封装薄膜锂电池的三明治结构复合薄膜及其制备方法，制备的有机无机三明治结构复合薄膜，兼备柔性高、隔水隔氧耐环境性能强等特点。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于封装薄膜锂电池的三明治结构复合薄膜的制备方法，包括：

S1，在待封装薄膜锂电池上沉积聚对二甲苯-C，制得第一层薄膜：

S2，在第一层薄膜上沉积聚六甲基硅氧烷，制得第二层薄膜；

S3，在第二层薄膜上沉积聚对二甲苯-C，制得第三层薄膜。

2.如权利要求1所述的用于封装薄膜锂电池的三明治结构复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1的过程为：