[发明专利]一种柔性可拉伸锌聚合物电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性可拉伸锌聚合物电池及其制备方法，涉及柔性储能技术领域，该电池的电极集流体为平面螺旋叉指状集流体，电解质为胶态电解质，电极的材料为聚苯胺和锌金属材料；所述平面螺旋叉指状集流体为碳纳米管和聚氨酯弹性体橡胶的复合体；所述胶态电解质具体包括氯化锌和聚乙烯醇；正极电极的材料为纳米棒状结构的聚苯胺，负极电极的材料为微米棒状结构的锌金属。该电池具有柔软、可拉伸的特点，适用于可穿戴电子领域，且在自然状态下和拉伸状态下均具有良好的导电性。本发明提供的技术方案适用于可穿戴电子储能设备使用的过程中。

【技术领域】

本发明涉及柔性储能技术领域，尤其涉及一种柔性可拉伸锌聚合物电池及其制备方法。

【背景技术】

可拉伸储能器件因其超薄、可形变、便携等特殊优点而受到越来越多的关注。可拉伸储能器件因其独特的结构优势可广泛用于健康监测皮肤传感器、可穿戴式通信设备、卷起式显示器和植入式医疗等，因此，柔性可拉升储能器件是现代电子技术的一个重要分支。

在众多的选择中，具有成本低、安全性高等优点的水性锌离子电池(ZIBs)被广泛认为是很有前途的可穿戴电子储能设备。为了实现锌离子电池在可穿戴电子领域更好的应用，需要解决传统锌离子电池存在的不能适应弯曲、柔软、以及相关可拉伸电子器件的弹性特性。

因此，有必要研究一种柔性可拉伸锌聚合物电池及其制备方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种柔性可拉伸锌聚合物电池及其制备方法，该电池具有柔软、可拉伸的特点，适用于可穿戴电子领域，且在自然状态下和拉伸状态下均具有良好的导电性。

一方面，本发明提供一种柔性可拉伸锌聚合物电池，其特征在于，所述电池的电极集流体为平面螺旋叉指状集流体，电解质为胶态电解质，电极的材料为聚苯胺和锌金属材料。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述平面螺旋叉指状集流体为碳纳米管和聚氨酯弹性体橡胶的复合体。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述平面螺旋叉指状集流体的螺旋叉指宽度为700～800微米，长度为1.2～1.7毫米。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述胶态电解质具体包括：氯化锌和聚乙烯醇。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述平面螺旋叉指状集流体采用3D打印技术制备模具，再利用导电浆料浇筑固化成型。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电极包括正极电极和负极电极；所述正极电极的材料为纳米棒状结构的聚苯胺，所述负极电极的材料为微米棒状结构的锌金属。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述锌金属的微米棒状结构由纳米片组成。

另一方面，本发明提供一种柔性可拉伸锌聚合物电池的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备如上任一所述的柔性可拉伸锌聚合物电池；

所述制备方法的步骤包括：

S1、制备平面螺旋叉指状集流体；

S2、在步骤S1制备的集流体上制备正、负电极；

S3、对制备好电极的集流体进行封装，得到柔性可拉伸锌聚合物电池。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1的具体内容包括：

S11、将碳纳米管置入N,N-二甲基甲酰胺溶液中超声分散，再加入聚氨酯弹性体橡胶搅拌，得到集流体的导电浆料；