[发明专利]一种准固态柔性Zn-MnO2

权利要求书

1.一种准固态柔性Zn-MnO₂电池的制备方法，其特征在于：所述准固态Zn-MnO₂电池以采用水热和电沉积相结合的方法制备得到α-MnO₂/δ-MnO₂纳米复合阵列材料正极，一步电沉积法在柔性碳纤维布上直接生长Zn纳米片材料作为负极；

正极的具体制备步骤如下：

（1）水热法：将预处理的碳纤维布浸入高锰酸钾水溶液中，然后密封反应，取出样品洗涤、干燥，得到α-MnO₂/CTs；

（2）电沉积方法：将步骤（1）得到的α-MnO₂/CTs作为工作电极，并用石墨棒和饱和甘汞电极分别作为对电极和参比电极，将三电极浸入MnSO₄和CH₃COONa的混合水溶液中，电沉积得到样品、干燥；

（3）CVD炉退火处理：将步骤（2）得到的样品放入退火炉中退火，可得到α-MnO₂@δ-MnO₂/CTs；

所述步骤（1）中高锰酸钾水溶液的浓度为0.02-0.04 M；

所述步骤（2）中MnSO₄和CH₃COONa的浓度均为45-55 mM；

所述准固态Zn-MnO₂电池以含Zn²⁺的PVA水凝胶为电池隔膜和电解质的基体材料，利用柔性碳纤维布作为电极的自支撑集流体和负载体，将两自支撑柔性电极组装成准固态Zn-MnO₂电池。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中密封反应温度为150-170 ℃，时间为3-5 h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中电沉积电流密度为4.5-5.5 mA cm^-2，电沉积时间为30-120 s。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中退火温度为425-475℃，时间为2-3 h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，负极的制备步骤如下：将预处理的碳纤维布和箔片分别作为工作电极和参考电极，电解质溶液为ZnSO₄·7H₂O、Na₂SO₄和H₃BO₃的混合溶液，然后在10 mA cm^-2的电流密度下持续30min，最后取出样品用去离子水冲洗并在70 ℃下干燥12h，即可得到负极材料Zn/CTs。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述预处理的碳纤维布处理步骤如下：将碳纤维布衬底在室温下浸泡在浓硝酸中24h，再将得到的CTs用蒸馏水冲洗至PH ≈7.0，最后在烘箱中70 ℃风干燥5 h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含Zn²⁺的PVA水凝胶的制备步骤为：将PVA粉末分散在去离子水搅拌，得到透明凝胶；将ZnSO₄和MnSO₄的均匀混合溶液加入到PVA透明凝胶中，搅拌得到含Zn²⁺的PVA水凝胶。

8.权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的准固态Zn-MnO₂电池，其特征在于：所述准固态Zn-MnO₂电池为薄片状或带状结构，应用于穿戴式设备中。