[发明专利]薄膜固态二次电池

说明书

一种薄膜固态二次电池，其组成包括：一固态电解质电离子穿透层、一负极层及一正极层，该负极层设置于该固态电解质电离子穿透层的一表面，且依序包括：一负极电离子层、一石墨烯层、一复合离子氧化物层、一负极集电体层；该正极层设置于该固态电解质电离子穿透层的另一表面，且依序包括：一正极离子层、一石墨烯层、一复合离子氧化物层及一正极集电体层。上述每一层结构在实施上均可以涂覆方式形成涂层、或以电镀方式形成镀层。借此组成，以构成一安全、质轻、能量密度高且循环性强的创新电池。

技术领域

本发明涉及一种二次电池，特别涉及一种薄膜固态二次电池。

背景技术

二次锂电池(Lithium-ion secondary batteries)或锂电池(lithium-ionbatteries)渐受重视，且已被广泛应用于各种电子产品，如笔记本电脑和移动电话。在二次电池(secondary batteries)中，产生电子和消耗电子的反应多为可逆反应，因此，此种电池可以在充电状态和放电状态之间进行电化学循环。

可携式电子装置已朝向微型化及轻型化发展，且性能也大幅改善。因此，需要开发具有成本效益，并具有高能量密度和高输出的可充电式锂电池或二次锂电池。另外，特别是在高温环境下，在经过一定次数的储存及循环后，一些锂电池可能会产生气体，其会降低锂电池的寿命。因此，有必要提供一种能延长其使用寿命的坚固电芯，以应用于薄膜锂电池领域。

全固态薄膜锂电池在与传统锂离子电池的主要不同点在于传统锂离子电池使用液态电解质，全固态薄膜锂电池则使用固态/胶态电解质，使用固态/胶态电解质可改善液态电解质的许多缺点。全固态薄膜锂电池主要的优点为轻薄、高安全、可高温充放电、寿命长、高充电及放电电流容忍度及具弹性等等，故全固态薄膜锂电池可被制作于各种不同的基板上，且能有简易且良好的电路设计。

然而，由于工艺技术上的限制，使用全固态薄膜锂电池的体积能量密度无法有效地提高，因此，如此克服全固态薄膜锂电池工艺技术上的瓶颈已成为了一个重要的课题。目前业界已针对全固态薄膜锂电池进行相关技术研究，但欲仍然无法解决全固态薄膜锂电池工艺技术上的瓶颈，使其体积能量密度有效地提高。因此，如何提出一种全固态薄膜锂电池及其制作方法，能够有效改善 现有技术的固态薄膜锂电池的体积能量密度无法有效提升的情况已成为一个刻不容缓的问题。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的即在提供一种薄膜固态二次电池，以解决现有技术的固态薄膜锂电池的体积能量密度无法有效提升的问题。

本发明另一目的，在于提供一种改善电容量、使用寿命、安全性能、耐高温性能的薄膜固态二次电池。

本发明再一目的，在于提供电离子很好的迁移率，使整体的导电性、蓄电性大幅地提升的薄膜固态二次电池。

根据上述各目的，本发明提出一种薄膜固态二次电池，其组成包括：一正极集电体层；一复合离子氧化物层，覆合在该正极集电体层的表面上；一石墨烯层，覆合在该复合离子氧化物层的表面上；一正极离子层，覆合在该石墨烯层的表面上；一固态电解质电离子穿透层，覆合在该正极离子层的表面上；一负极电离子层，覆合在该固态电解质电离子穿透层的表面上；一石墨烯层，覆合在该负极电离子层的表面上；一复合离子氧化物层，覆合在该石墨烯层的表面上；一负极集电体层，覆合在该复合离子氧化物层的表面上。

上述该正极集电体层表面上的该复合离子氧化物层与该石墨烯层表面上的该复合离子氧化物层的厚度介于0.5～3nm。

上述该正极集电体层以铝箔为主的导体，其厚度介于15～300nm。

上述该石墨烯层为一由碳原子构成的极薄网状结构，具有很好的迁移率，使整体的导电性、蓄电性大幅地提升，其厚度介于0.5～3nm。