[发明专利]一种可穿戴电子设备用锂电池柔性负极材料及制备方法

说明书

本发明涉及柔性电极材料的技术领域，提供了一种可穿戴电子设备用锂电池柔性负极材料及制备方法。所述柔性负极材料是通过先制备二氧化锰复合三氧化钼纳米线，然后制备含二氧化锰复合三氧化钼的3‑己基取代聚噻吩纺丝液，再通过静电纺丝而制得。所述柔性负极材料具有良好的导电性和电循环性能，反复弯折后导电性和循环性能没有明显降低，适合用在可穿戴电子设备中。

技术领域

本发明属于柔性电极材料的技术领域，提供了一种可穿戴电子设备用锂电池柔性负极材料及制备方法。

背景技术

随着便携式柔性电子器件的飞速发展，以及柔性电子设备的普及应用，人们的生活方式发生了改变。柔性电子器件要求在弯曲、折叠和压缩的情况下不影响器件的正常使用。因此，作为柔性电子器件的驱动器件，柔性储能器件也要求在弯曲、折叠、压缩的情况下能正常供电，才可与其他柔性器件进行良好匹配。

可卷曲的移动设备、柔性智能卡、无线传感器、可穿戴电子设备和器件的发展，需要研制柔性锂离子电池以满足柔性和可弯折的要求。锂电池负极材料是存储锂离子的主体，也是影响电池性能优劣的重要因素。锂电池负极材料应具备能量密度高、嵌锂电压低、离子传输速度快、可逆性强、结构稳定、成本低、无毒无害等特点。目前制备柔性负极材料的方法普遍为“涂布法”，该方法将活性物质、粘接剂、导电添加剂等混合，再涂覆在金属集流体上。但是，这种方法制备的电极中，活性物质的质量占负极总质量不到20%，电池能量密度低，并且加工工艺复杂，制备成本高，更为严重的是，金属集流体在多次弯折后会发生断裂，造成活性物质从集流体上脱落，电池失效，并且具有安全隐患。

发明内容

本发明提出一种可穿戴电子设备用锂电池柔性负极材料及制备方法，该柔性负极材料具有良好的导电性和电循环性能，反复弯折后导电性和循环性能没有明显降低，适合用在可穿戴电子设备中。

为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：

一种可穿戴电子设备用锂电池柔性负极材料的制备方法，所述柔性负极材料制备的具体步骤如下：

（1）将质量浓度为20%的双氧水溶液置于冰浴中，在搅拌状态下加入金属钼粉，反应完成后置于室温环境中，继续搅拌4~5h除去剩余的双氧水，得到含MoO₃·H₂O和MoO₃·2H₂O的溶胶，然后转移至高压釜中并加热进行水热反应，再自然冷却至室温，抽滤、洗涤、真空干燥，得到三氧化钼纳米线；

（2）将硫酸锰、三氧化钼纳米线加入去离子水中，再加入高锰酸钾作氧化剂，转移至高压釜中，在搅拌状态下加热进行水热反应，生成纳米二氧化锰粒子并沉积于三氧化钼纳米线表面，再自然冷却至室温，抽滤、洗涤、真空干燥，得到二氧化锰复合三氧化钼纳米线；

（3）将3-己基取代聚噻吩加入邻二氯苯中，置于超声波清洗机中，将水浴温度设置为60℃，分散8~10h， 然后加入二氧化锰复合三氧化钼纳米线，再超声分散2~3h，制得纺丝液；

（4）将纺丝液注入静电纺丝机的加料口中，通过静电纺丝得到二氧化锰和三氧化钼纳米线均匀分布的聚噻吩纤维膜，即可穿戴电子设备用锂电池柔性负极材料。

优选的，所述步骤（1）中，按重量份计，金属钼粉5~10重量份、双氧水溶液90~95重量份。

优选的，步骤（1）所述水热反应的温度为180~200℃，压力为2~3MPa，时间为3~4h。

优选的，步骤（1）所述真空干燥的温度为80~90℃，时间为4~8h。

优选的，所述步骤（2）中，按重量份计，硫酸锰15~18重量份、三氧化钼纳米线10~20重量份、去离子水61.5~74.8重量份、高锰酸钾0.2~0.5重量份。

优选的，步骤（2）所述水热反应的温度为160~170℃，压力为1.5~1.8MPa，时间为2~3h。