本发明涉及锂离子电池，包括锂离子电池结构和制造。更具体地，本发明涉及柔性电子设备所需的柔性锂离子电池。
背景技术：
1、柔性电子设备，包括可穿戴和可植入电子设备的发展，需要开发与其柔性和可弯曲性相匹配的能量存储设备。锂离子电池因其高能量密度、层状电池结构以及含有极少的液体含量，成为开发柔性能量存储装置的优先选择。
2、制备柔性储能装置的一种可行的方法是开发相应的柔性电极，然后将电极整合成为柔性储能装置。人们在这一领域已经做了大量的工作，包括开发用于锂离子电池或超级电容器的柔性电极和聚合物电解质。开发柔性电极的一般思路是将具有合适纳米结构的活性电极材料，嵌入到柔性基材中或与该柔性基材复合，而该基材可以是电化学活性或非活性的。例如，碳纳米管（cnt），石墨烯，碳纤维和碳纤维布已被用作制造柔性锂离子电池的电极。这些柔性电极的确提高了设备的柔性，但有很大的局限性。这些层状柔性电极通常被堆叠或折叠形成装置，由于结合力不足，电极层之间无法避免在反复弯曲或折叠过程中产生层离。虽然一些新的制备方法，包括层压，真空渗透，涂覆，缠绕或打印，已尝试用于制造柔性锂离子电池或超级电容器的，形成各种形状结构的柔性储能装置，但它们似乎都不适用于规模化生产。
3、近年来，为改善锂离子电池和超级电容器的工作性能，金属网被用作集流体，以代替金属箔。shi等人在一篇文献（nano energy，2014，6，82-91）中报道了一种柔性超级电容器，该超级电容器通过将碳材料沉积在不锈钢（ss）网格上，然后用这样的一对网状电极夹住一个被有机电解质溶液润湿的隔膜而得。不幸的是，由于电极和隔膜之间缺乏足够的结合力，反复弯曲使层状电极产生层离，而导致超级电容器失效。chen在美国专利（us 9,905,370）中公开了一种3-d 锂离子电池和超级电容器，其中将超细金属网（umm）用作集流体，电极材料薄膜和固态电解质薄膜依次沉积在超细金属网丝的表面上，形成基于umm的电极。以固体电解质为粘合剂，将这些umm阳极和阴极交替堆叠和层压，从而形成基于umm的3-d能量存储设备，以实现更佳的电化学和机械性能特性。金属丝网基材与沉积在金属丝上的电极材料和聚合物电解质材料，通过层压形成一种微米复合结构，为3-d锂离子电池和超级电容器提供一定程度的柔韧性，但这种结构不足以保证实质性的可弯折性。
4、与常规基于金属箔为集流体的电极相比，这些金属网电极，由于较高的网孔孔隙度而允许承载更多的电极材料，使电池有更高的能量和功率密度。另外，具有孔结构和高表面积的网状基材，使电极材料层与金属基底层的结合力更强。美国专利（us 9,905,370）所公开的这种基于金属网格的能量存储装置，其新颖结构可以显着改善装置柔性，因为这种能量存储装置是金属纤维增强的，并具有连续电解质聚合物相的复合材料。这样的结构可以提高物体的柔韧性并降低由弯折带来的电极分层的风险。然而，必须认识到，聚合物电解质一般不具有结构应用机械强度，以承受柔性装置的反复弯曲或折叠。因此，美国专利（us11,038,179 b1）披露，为进一步提高柔性和可弯曲性，在该装置中引入了新的柔性特征。由于金属网的开放结构，柔性聚合物封装材料能够以图案化、均匀连续分布的基体相的形式引入，从而显着提高器件的柔性和可弯曲性。
5、美国专利（us 11,038,179 b1）中公开的这种柔性储能装置具有至少一对精准对齐的图案化网状负极和图案化网状正极，通过将柔性聚合物封装材料渗透到图案化的孔结构中而粘合成一体。图案化、连续均匀分布的聚合物基体相，赋予该装置极大的柔性；然而，制备具有这种图案化复合结构的柔性能量存储装置具有非常大的挑战性，而该发明也没有公开任何制备这种装置的方法。因此，本发明公开了一种新颖的、具有成本效益的柔性锂离子电池的制备方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是制备柔性锂离子电池，它的实现步骤包括：1）制备图案化电极制备基板（peps，100），其步骤包括：使用一对精准对齐的具有图案化多孔阵列结构的双面胶（pdsa），将一金属网集流体压在中间，然后在一pdsa 膜的一侧贴上一层离型衬底膜（30），以封闭所述多孔结构阵列的一端；2）制备图案化复合电极（pce，200），其步骤包括：在所述底部由离型衬底膜（30）封闭的多孔结构中，依次沉积电极材料和电解质材料；3）制备柔性锂离子电池，其步骤包括：将正极pce和负极pce对齐，并应用其自身粘合功能相互粘合，然后封装形成电池。值得注意的是，pdsa膜的两侧各有一个离型保护膜，只有在需要粘合时才剥离离型保护膜。还需要注意的是，双面粘合剂（dsa）可以是压敏的，这使得粘合工艺更简单。
2、相应地，本发明的目的就是要求保护一种柔性、可折叠锂离子电池的制备方法。这种图案化电极制备基板（peps）具有聚合物-金属网复合材料结构，其多孔阵列孔的形状可包含圆形、矩形、正方形或多边形。一般来讲，在多孔金属网集流体上涂覆电极和电解质材料非常具有挑战性，涂敷出复杂的图案就更加困难。然而，以多孔阵列结构peps 为制备模板，通过模板涂敷电极和电解质材料形成锂离子电极阵列变得非常方便，随后通过正负电极的自粘合，形成阵列化的微型锂离子电芯群。这个微型锂离子电芯群实际上用金属网集流体将众多微型锂离子电芯并联在一起，而这些微电芯被嵌入在柔性pdsa中。这种方法使制备由微型锂离子电池阵列组成的柔性锂离子电池更为简单可行。
3、本发明的另一个目的是公开一种柔性锂离子电池，它包括一锂离子电芯群阵列、柔性聚合物基体和一对金属网集流体，其中电芯嵌入在聚合物基体中，金属网集流体嵌入聚合物基体和正电极和负电极材料中。值得注意的是，所有pdsa 膜穿过网状集流体的孔隙相互无缝粘合在一起，在整个锂离子电池结构中形成连续的聚合物相。这种锂离子电池，具有柔性聚合物基体连续相结构、金属网集流体的增强结构、以及排列整齐的微型锂离子电芯阵列群结构。这样的结构赋予电池极大的柔性和机械强度。更重要的是，当这种锂离子电池阵列的单个电芯足够小或与弯曲或挠曲半径相当时，这些锂离子电芯在挠曲或弯曲时不会感受到显着的形变。
1.一种锂离子电池的制备方法，其步骤包括：1）制备图案化电极制备基板 (peps)，其步骤包括：使用一对精准对齐的具有图案化多孔阵列结构的双面胶（pdsa），将一金属网集流体压在中间，然后在一pdsa 膜的一侧贴上一层离型衬底膜，以封闭所述多孔结构阵列的一端；2）制备图案化复合电极（pce），其步骤包括：在所述底部由离型衬底膜封闭的多孔状阵列结构中，依次沉积电极材料和电解质材料；3）制备锂离子电池，其步骤包括：将所述正极和负极pce对齐，并使用其自身的粘合剂粘合，然后封装形成电池。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述图案化双面胶(pdsa)是一种压敏粘合剂，其材料包含有机硅、丙烯酸树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、和环氧树脂，其中pdsa薄膜的厚度范围为25至200微米。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述图案化双面胶(pdsa)包括可固化聚合物粘合剂和可自修复聚合物粘合剂。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述pdsa薄膜上的孔结构阵列的孔径为25微米至25厘米，孔深度为25微米至200微米，孔隙率从50%至95%。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其中所述金属网集流体由以下材料组成：al、cu、ni、sb、cr、不锈钢或si。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述金属网集流体为不锈钢金属网，其不锈钢丝上镀有al或cu金属薄层。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述金属网集流体网线线径为5微米至100 微米，网孔孔径为 5微米至 30微米。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述电极为锂离子负极，包含锂离子负极活性材料、导电添加剂和聚合物粘合剂，其中负极活性材料包含锂金属、石墨、硅和钛酸锂。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述电极为锂离子正极，包含锂离子正极活性材料、导电添加剂和聚合物粘合剂，其中正极活性材料包含licoo2、linio2、limn2o4、lifepo4、linixcoymnz和 linixcoyalz。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，其中所述电解质包含聚合物电解质、凝胶聚合物电解质和复合聚合物电解质。
11.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述电极的厚度范围为30 微米到 400 微米。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述电解质层的厚度范围为 10 微米到 100 微米。
