[发明专利]可变形蓄能器

说明书

本发明涉及一种可变形蓄能器，其包含：a.第一可变形平面基底和第二可变形平面基底(1、1')，b.至少一个第一集流体(2a、2b、...)，其沿着曲线沉积在第一基底上，c.至少一个第二集流体(2a'、2b'、...)，其沿着第二曲线沉积在第二基底上，d.负极，其由沉积在第一集流体(2a、2b、...)上的第一组柱(4)组成，e.正极，其由沉积在第二集流体(2a'、2b'、...)上的第二组柱(4')组成，f.允许离子物质转移的电解质，第一基底和第二基底的面彼此面对并且界定由所述电解质占据的空隙(5)，所述负极(4)和所述正极(4')的柱浸没在电解质中。

技术领域

本发明涉及可拉伸电子器件领域，并且更特别地涉及可变形的电能存储元件或蓄能器的领域。

背景技术

许多研究目的在于开发可变形的电容器或电池。

特别已知的是，在可拉伸的基底上沉积活性电极的毫米级岛状阵列，其形式为通过用作可拉伸的集流体的蜿蜒形物(serpentins)彼此连接的薄层。此配置允许300％的伸长，但具有使用于蜿蜒形互连的大部分表面活动的缺点。因此，电池的活性材料占据总表面的小于30％。

还已知的是，在预拉伸的活性材料上沉积金属触点，从而当预拉伸的基底已经返回到其初始形状时产生《小波》形式的配置。该方法的限制与初始预拉伸速率有关，其通常相当低。

最后，还已知的是编织具有电能存储特性的纤维，然后通过编织自然地确保了延展性。此方法的缺点是其要求将锂离子电池的所有多层电化学体容纳在纤维的非常有限的体积内。

发明内容

本发明的目的是提出一种蓄能器类型的电化学能量存储装置，其允许在所述装置受到长期循环机械应力时在电化学性能(每表面单位的高能量和功率密度)方面改进迄今获得的结果。

为此，本发明涉及一种可变形蓄能器，其包含：

a.第一可变形平面基底和第二可变形平面基底，

b.至少一个第一集流体，其靠近并沿着至少一个第一曲线部分沉积在第一基底的至少一部分面上，所述第一曲线部分的长度大于其两端之间的距离，

c.至少一个第二集流体，其靠近并在至少一个第二曲线的每一侧沉积在第二基底的至少一部分面上，所述第二曲线的长度大于其两端之间的距离，

d.由沉积在至少一个第一集流体上的第一组柱组成的负极，所述第一组柱在第一集流体的表面上彼此隔开，

e.由沉积在至少一个第二集流体上的第二组柱组成的正极，所述第二组柱在第二集流体的表面上彼此隔开，

f.允许离子物质转移的电解质，第一基底和第二基底的分别沉积有至少一个第一集流体和至少一个第二集流体的面彼此面对放置并且界定由所述电解质占据的体积，所述负极和所述正极的柱浸在电解质中。

根据本发明的一个方面，所述电解质是自修复聚合物。

根据本发明的一个方面，其中第一组的第一个柱的高度小于第一高度，并且面对此第一个柱的第二组的第二柱的高度小于第二高度，围绕所述第一个柱将彼此面对的第一基底和第二基底的面分开的距离大于第一高度和第二高度的总和。

根据本发明的一个方面，集流体的宽度在100μm与400μm之间。

根据本发明的一个方面，所述柱间隔的距离在0.1μm与20μm之间。

根据本发明的一个方面，所述柱间隔的距离在2μm与10μm之间。

根据本发明的一个方面，所述柱的高度在1μm与1000μm之间。

根据本发明的一个方面，所述柱的高度在10μm与100μm之间。