[发明专利]一种可编织Zn-MnO2二次电池及其电源织物的制备方法

说明书

本发明公开了一种可编织Zn‑MnO₂二次电池及其电源织物的制备方法；其特征在于，包括以下步骤：1)在阴极或阳极的表面缠绕绝缘纤维，所述绝缘纤维将阴极和阳极隔离；2)将步骤1)中得到的阴极和阳极并列排放；使用高分子电解质凝胶将阴极和阳极包覆在一起，形成包裹高分子凝胶的纤维电极对；3)将包裹高分子凝胶的纤维电极对进行封装，形成纤维结构的电池单元；4)将步骤3)中得到的封装后的电池单元的外表缠绕衣用纤维，即得可编织Zn‑MnO₂二次电池；5)将电池串联成具有所需电压的纤维结构电池串联组；6)利用飞梭编织方式将纤维结构电池串联组织成织物结构的电池组模块，并通过同样织入布料的导线纤维，进一步实现纤维结构电池串联组的并联连接。

技术领域

本发明涉及可穿戴柔性电源领域，具体是一种可编织Zn-MnO₂二次电池及其电源织物的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，越来越多的柔性电子元件涌现。目前可穿戴设备受到人们的追捧，并且有许多家公司对其进行研究开发。这对能源系统的要求也越来越高，比如：能源装置的柔性化、持续的供电以及良好的穿戴体验等等。

因此，对于柔性储能器件的开发以及织物化能源模块的研究也是非常有必要的。

二氧化锰作为一种重要的过渡金属氧化物，在储能等领域受到人们广泛的关注，合成高储能活性的二氧化锰以及扩展纳米二氧化锰的潜在应用已经成为人们的研究热点。

随着便携式可穿戴电子器件的发展，实现对该类器件的供能目前还存在着一些问题。诸如供能器件柔性较差，体积大，在形变的情况下器件的性能不稳定。并且现有的柔性器件多属于板式结构，使得穿戴体验大幅度下降。

所以，开发一种新型结构的储能电池是非常有必要的。

Zn-MnO₂电池与其他电池相比，制造成本低、原料丰富且价格低廉，制造设备简单，因而迅速引起了人们的关注。但由于传统Zn-MnO₂电池结构和工艺的限制，导致电池的柔性和大规模集成特色难以实现。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种可编织Zn-MnO₂二次电池及其电源织物的制备方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种可编织Zn-MnO₂二次电池，其特征在于：包括纤维阴极、纤维阳极和电解质；

所述纤维阴极为表面涂覆活性锰氧化物的碳基纤维材料；

所述纤维阳极为锌丝或表面镀锌的导电纤维丝；

所述电解质为电解质溶液干燥脱水后所得的高分子电解质凝胶；所述电解质溶液中含有Zn²⁺、Mn²⁺、Li⁺以及水溶性高分子。

进一步，所述碳基纤维材料为碳纤维或表面包裹碳材料的纤维；所述碳基纤维材料的直径为0.005～1mm；

当碳基纤维材料为表面包裹碳材料的纤维时，所述碳材料的层厚为100nm～0.1mm。

进一步，所述活性锰氧化物包括a-MnO₂、β-MnO₂、γ-MnO₂或三者的混合晶型。

进一步，所述电解质溶液中：锌离子浓度为0.4～3mol/L、锰离子浓度为0.1～1mol/L、锂离子浓度为0.2～3mol/L、水溶性高分子含量为5～1000g/L；