[发明专利]一种微纳集成固态薄膜锂电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种微纳集成固态薄膜锂电池及其制备方法，其包括衬底及形成在所述衬底之上的多个薄膜锂电池微单元，所述衬底上设有导电线路，多个所述薄膜锂电池微单元与导电线路电连接，所述薄膜锂电池微单元包括在衬底上依次形成的两个独立设置的集流体、正电极膜、固态电解质膜及负电极膜，其中，两个集流体分别电连接至所述导电线路，其中一集流体与正电极膜电接触，另一集流体与负电极膜电接触，所述固态电解质膜设于所述正电极膜与所述负电极膜之间。本发明的微纳薄膜固态锂电池能够满足高电压、高能量密度、高功率密度的使用需求。

【技术领域】

本发明涉及固态电池技术领域，其特别涉及一种微纳集成固态薄膜锂电池及其制备方法。

【背景技术】

随着电子产品的微型化、集成化成为了当今技术发展的大趋势，运用在电子产品上的电池同样需要微型化。微电池在未来便携式电子设备、国防装备及微电子机械系统（MEMS）等方面有着广泛的应用前景，受到人们的重视。国内外积极开展研究的微电池系列有：锂电池、锌镍电池、太阳能电池、燃料电池等。锂电池被认为是最合适的电源。

目前绝大多数锂电池采用液态电解液实现离子传输过程，液态电解液的使用给电池带来了密封和安全性问题，所以，使用固态电解质的全固态锂电池成为研究开发的热点。全固态薄膜锂电池由于具有重量轻、体积小、循环寿命长、能量密度高、使用温度范围宽和安全性能好等优点已成为目前研究的热点。目前对无机全固态薄膜锂电池的研究方向主要分为：（1）研发新的电池结构，提高电池单位面积的容量、放电功率，解决薄膜锂电池单位面积容量和功率低的问题；（2）研究新型高离子电导率的固态电解质，解决无机固态电解质锂离子电导率低的问题；（3）研究新型正、负极，使成膜后的正、负极具有更高的电流密度和比能量；（5）研发新的成膜技术，使成膜过程更快速、简便、成功率更高。然而，目前对无机全固态薄膜锂电池的研发都是针对单个电池单元，单个微型储能薄膜锂电池的输出电压和电流有限，难以满足需要高电压、大电流驱动的电子器件的应用需求。

因此，亟待提供一种可有效解决上述问题的新型技术方案。

【发明内容】

为解决现有单个微型储能薄膜锂电池存在的难以满足需要高电压、大电流驱动电子器件的技术问题，本发明提供一种微纳集成固态薄膜锂电池及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题，提供如下的技术方案：一种微纳集成固态薄膜锂电池，其包括电路控制模块、衬底及形成在所述衬底之上的多个薄膜锂电池微单元，所述衬底上设有导电线路，多个所述薄膜锂电池微单元与导电线路电连接，再通过具有快速插拔功能的电路控制模块实现对多个薄膜锂电池微单元进行集成；所述薄膜锂电池微单元包括在衬底上依次形成的两个独立设置的集流体、正电极膜、固态电解质膜及负电极膜，其中，两个集流体分别电连接至所述导电线路，其中一集流体与正电极膜电接触，另一集流体与负电极膜电接触，所述固态电解质膜设于所述正电极膜与所述负电极膜之间，所述微纳集成固态薄膜锂电池是通过多个所述薄膜锂电池微单元进行串联或并联得到；多个所述薄膜锂电池微单元之间采用多层堆叠；所述导电线路包括引线和金手指，每一所述薄膜锂电池微单元的正/负电极膜上均设有所述引线，所述金手指设于多个所述薄膜锂电池微单元线路集中的一端，所述引线汇集至所述金手指处并与所述金手指连通。

优选地，所述微纳集成固态薄膜锂电池还包括封装膜，所述封装膜对多个所述薄膜锂电池微单元进行封装保护，或对所述微纳集成固态薄膜锂电池整体进行封装保护。

优选地，所述封装膜的材料包括聚二甲基硅氧烷，所述聚二甲基硅氧烷通过对所述薄膜锂电池微单元或所述微纳集成固态薄膜锂电池进行包覆以实现封装保护。