[发明专利]一种高能量密度柔性纤维状锂离子电池的制备方法

说明书

本发明涉及一种高能量密度柔性纤维状锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：首先将多个正极纤维与多个负极纤维相绞合，得到电芯；其中，绞合方式包括：1)将多个正极纤维相绞合得到正极纤维簇，将正极纤维簇与多个负极纤维相绞合；2)将多个负极纤维相绞合得到负极纤维簇，将负极纤维簇与多个正极纤维相绞合；3)将多个正极纤维相绞合得到正极纤维簇，将多个负极纤维相绞合得到负极纤维簇，将正极纤维簇与负极纤维簇相对绞；然后将电芯、电解液封装于柔性纤维管内，即得到柔性纤维状锂离子电池。与现有技术相比，本发明方法制作的柔性纤维状锂离子电池在电池整体能量密度方面的性能相比于传统工艺柔性纤维状锂离子电池提升了约230％。

技术领域

本发明属于柔性可编织锂离子电池制作工艺技术领域，涉及一种高能量密度柔性纤维状锂离子电池的制备方法，具体涉及一种采用新型电芯组装技术的高能量密度柔性纤维状锂离子电池制备方法。

背景技术

近年来，柔性可穿戴设备一直处于研究热点，其应用体现在人们生活的各个方面，如电子皮肤、可穿戴生理监测治疗装置、柔性导电织物、透明薄膜柔性电路等。但是柔性可穿戴设备的能量供应也需要满足可穿戴要求，因此柔性纤维状锂离子电池就应运而生，相比于传统非柔性电池和平面状柔性电池，柔性纤维状锂离子电池有可编织性和多维度柔性等优势。

作为所有电池包括柔性纤维状锂离子电池的重要性能指标，能量密度方面的性能直接决定了电池的使用时间和场景，会严重影响到电池的应用推进。传统柔性纤维状锂离子电池的电芯组装基本采用“一绕一”的模式，加上管材和电解液等的重量，严重影响到电池能量密度方面的性能，得到的电池的能量密度很小，很难满足锂离子电池的应用要求。

发明内容

本发明的目的就是针对现有柔性纤维状锂离子电池的能量密度较低的问题而提供一种高能量密度柔性纤维状锂离子电池的制备方法。本发明主要是在传统柔性纤维状锂离子电池的基础上进行优化，将传统纤维锂离子电池电芯正负极“一绕一”的模型进行扩展，采用“多绕多”的模型，一方面保证了电池容量的增加，另一方面克服了单纯增加活性物质量而导致的活性物质厚度过大，性能无法发挥的劣势。所制备的柔性纤维状锂离子电池，其能量密度显著提高，提升幅度达到230％，进一步推进柔性纤维状锂离子电池的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高能量密度柔性纤维状锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

S1：将多个正极纤维与多个负极纤维相绞合，得到电芯；其中，绞合方式包括以下方式中的一种：

1)将多个正极纤维相绞合得到正极纤维簇，将正极纤维簇与多个负极纤维相绞合；

2)将多个负极纤维相绞合得到负极纤维簇，将负极纤维簇与多个正极纤维相绞合；

3)将多个正极纤维相绞合得到正极纤维簇，将多个负极纤维相绞合得到负极纤维簇，将正极纤维簇与负极纤维簇相对绞；

S2：将电芯、电解液封装于柔性纤维管内，即得到柔性纤维状锂离子电池。

进一步地，步骤S1中，所述的正极纤维的制备方法包括：将正极浆料涂覆于正极集流体上，干燥后得到；

所述的负极纤维的制备方法包括：将负极浆料涂覆于负极集流体上，干燥后得到。

进一步地，所述的正极浆料、负极浆料分别包括质量比(90-95):(2-4):(3-6)的电极材料、导电剂与粘接剂；

其中，所述的正极材料包括钴酸锂、磷酸铁锂或三元正极材料中的至少一种；所述的负极材料包括石墨、钛酸锂或硅碳材料中的至少一种；所述的导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管或石墨烯中的至少一种；所述的粘接剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或丙烯腈多元共聚物中的至少一种。

进一步地，所述的正极集流体包括铝丝，所述的负极集流体包括铜丝。