[发明专利]一种柔性有机新能源电池组件的制备方法

说明书

本发明公开一种柔性有机新能源电池组件的制备方法，主要包括涂层制备阶段和固化剪裁阶段；其中，涂层制备阶段是在多腔室连续式卷对卷设备上实施的；通过涂层制备阶段在柔性基底上完成新能源电池功能单元各膜层的制备以及封装剂的填充制备。涂层制备阶段主要包括通过磁控溅射镀膜沉积ITO层，通过槽模涂布方法依次沉积电子传输层、有机活性层和空穴传输层，通过蒸发镀膜方法沉积金属电极层，通过浸渍涂布方法涂布填充封装剂。在该制备方法中，整个膜层制备以及封装剂填充过程均在同一生产设备中隔绝大气完成，避免了产品在不同设备之间流转过程中接触大气环境，提升了电池组件的产品稳定性和使用寿命。

技术领域

本发明属于新能源储能技术领域，特别是涉及一种柔性有机新能源电池组件的制备方法及其生产装备。

背景技术

近年来，随着可再生能源发电和电动汽车的快速发展，给新能源电池产业带来了新的发展机遇，新能源电池产业化技术及应用日益受到世界各国的重视。光伏、锂电等新能源电池由于受原材料成本、设备和产业技术成熟度等因素影响，导致电池成本居高不下，政府多采用税收优惠或补贴政策进行产业扶持，因此，新能源电池的产业化技术和装备已经成为制约其大规模推广应用的瓶颈。

有机新能源电池组件具有体量轻薄、原材料成本低、适合做成大面积柔性器件等优点，便于与柔性薄膜基底的卷对卷(R2R)大规模制造技术线相结合，可以显著降低有机新能源电池组件的成本，具有广阔的应用前景。

目前，有机新能源电池组件的各工序设备兼容性较差，产品需要在不同的设备里完成多道工序，柔性薄膜产品在设备之间流转过程中易于接触大气环境，使电池组件中的不同结构之间附着较多的水氧成分，这些水氧成分在电池组件产品中易于形成扩散，另外，现有的有机新能源电池组件的封装层的阻水阻氧性能差异较大，以上因素都会严重影响电池组件的性能稳定性和使用寿命。因此，有机新能源电池组件的卷对卷连续式生产装备、产业化技术瓶颈以及封装稳定性问题成为目前亟待解决的关键性问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种柔性有机新能源电池组件的制备方法，主要包括涂层制备阶段和固化剪裁阶段；其中，涂层制备阶段是在一种多腔室连续式卷对卷镀膜设备上实施的；通过涂层制备阶段，实现在柔性基底上完成新能源电池功能单元各膜层的制备以及封装剂的填充制备。涂层制备阶段主要包括如下工序：

（1）在多腔室连续式卷对卷设备的磁控溅射镀膜区域中，通过磁控溅射镀膜方法在柔性基底上沉积新能源电池功能单元中的ITO层；

（2）在多腔室连续式卷对卷设备的槽模涂布区域中，通过槽模涂布方法在ITO层上依次沉积新能源电池功能单元中的电子传输层、有机活性层和空穴传输层；

（3）在多腔室连续式卷对卷设备的蒸发镀膜区域中，通过蒸发镀膜方法在空穴传输层上沉积新能源电池功能单元中的金属电极层；

（4）在多腔室连续式卷对卷设备的浸渍涂布区域中，通过浸渍涂布方法在柔性膜和新能源电池功能单元的外表面涂布封装剂，然后在涂布有封装剂的柔性膜下表面和新能源电池功能单元的上表面分别覆盖上保护膜和下保护膜；

在多腔室连续式卷对卷设备的多个区域之间是连通式的，不设置封闭式阀门，在多腔室连续式卷对卷设备中实施涂层制备阶段过程中，柔性基底以卷对卷的形式在设备中连续不停顿地传送走行。

所述的电子传输层为ZnO，厚度为20-50nm；有机活性层的厚度为100-300nm；空穴传输层为PEDOT-PSS，厚度为1-5nm；金属电极层为Ag，厚度为100-300nm。PEDOT-PSS是指由PEDOT和PSS两种物质构成的混合物，PEDOT是EDOT（3，4-乙烯二氧噻吩单体）的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸盐。

电子传输层、有机活性层、空穴传输层中的每一层涂布完成后以及封装剂涂布完成并覆盖上保护膜和下保护膜后，还要经过干燥箱加热干燥。其中，槽模涂布区域的干燥箱加热温度为100～180℃，浸渍涂布区域中的干燥箱加热温度为150～200℃。