电池及其制备方法、充电方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种电池、其制备方法、充电方法及电池的应用，该电池包括第一基底和依次设置在第一基底上的第一活性材料层、电解质、第二活性材料层、第二基底，第一基底和第二基底中至少一基底采用透明导电材料，第一活性材料层与第二活性材料层中至少一活性材料层采用电致变色材料、光致变色材料、热致变色材料中的一种或几种的组合，且第一活性材料层与第二活性材料层具有电势差。本发明专利技术的电池能够根据电池颜色变化指示电池电量的高低，以赋予电池更多的智能性。此外，该电池还具有快速自充电以及高容量的特点，是传统电池所不具备的优势。

【技术实现步骤摘要】
电池及其制备方法、充电方法和应用
本专利技术涉及电池制造
，具体是一种电池及其制备方法和充电方法，以及电池的应用。
技术介绍
电池作为一种便捷的储能工具，在日常生产和生活中发挥着重要作用。在过去的几十年里，人们对于电池的研究都集中于高功率、高能量、小型化和长寿命周期上，以解决能量储存系统的优化问题。以锂离子聚合物电池为例，作为最常用的电池之一，对于锂离子聚合物电池的研究主要是增加电池容量以延长供电时间，例如中国专利201210507690.0公开一种高容量锂离子电池用复合石墨负极材料及其制备方法，通过提供一种特殊的复合石墨负极材料，整体提高锂离子电池的单位体积能量密度。但是提供更高电池容量的同时，也意味着电池的充电时间较长。另有中国专利201210505029.6公开一种自充电薄膜锂离子电池，包括锂离子电池、摩擦发电机和充电模块，应用摩擦发电机产生的电场完成锂离子电池的充电。虽然能够实现电池的自充，但是这种充电方式的充电效率有待提高。由此可见，在目前的电池
中，难以实现电池容量、充电时间、充电方式之间的兼顾，因此实有必要对这一现状进行改进。此外，除了对于电池能量储存系统的研究，近年来人们开始了电池的多功能研究，即是在具有电池功能的基础上包含一些其他功能，比如直接在电池上显示电量状态或者能量存储状态的智能储能系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电池及其制备方法、充电方法、应用，以解决上述问题。具体地，本专利技术包括四个方面。第一个方面，本专利技术提供一种电池，所述电池包括第一基底和依次设置在所述第一基底上的第一活性材料层、电解质、第二活性材料层、第二基底，所述第一基底和所述第二基底中至少一基底采用透明导电材料，所述第一活性材料层与所述第二活性材料层中至少一活性材料层采用电致变色材料、光致变色材料、热致变色材料中的一种或几种的组合，且所述第一活性材料层与所述第二活性材料层具有电势差。进一步地，所述第一活性材料层采用电致变色材料、光致变色材料、热致变色材料中的一种或几种的组合，所述第二活性材料层采用导电无机材料、导电有机材料导电金属、导电复合材料中的一种或几种的组合。可选地，所述第一活性材料层采用W18O49、或者掺杂有Mo的WO3、或者TiO2、或者NiO、或者普鲁士蓝中的一种或几种的组合。可选地，所述第二活性材料层采用W18O49、或者掺杂有Mo的WO3、或者TiO2、或者NiO、或者普鲁士蓝、或者金属铝中的一种或几种的组合。【基底-具体】进一步地，所述第一基底采用透明导电材料，所述第二基底采用导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂、透明导电薄膜中的一种或几种的组合。可选地，所述第一基底采用ITO材料、FTO材料、PET材料、碳纳米管或石墨烯中的一种或几种的组合。可选地，所述第二基底采用ITO材料、FTO材料、PET材料、碳纳米管或石墨烯中的一种或几种的组合。【电解质-具体】进一步地，所述电解质为固体电解质，所述固体电解质包括聚合物、有机盐、无机盐中的一种或几种的混合物。可选地，所述固体电解质为聚合物-无机盐组合物。进一步地，所述聚合物-无机盐组合物的制备方法包括以下步骤：配制溶液：分别配制聚合物溶液和无机盐溶液；混合溶液：将所述无机盐溶液与所述聚合物溶液混合，得到所述聚合物-无机盐组合物的混合溶液；干燥：对所述混合溶液进行烘干，得到固体，所述固体为所述聚合物-无机盐组合物。可选地，所述聚合物-无机盐组合物中的聚合物为聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或几种的混合物。可选地，所述聚合物-无机盐组合物中的无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙或氯化铝中的一种或几种的组合物。优选地，所述固体电解质为聚乙烯醇-氯化钾组合物、聚乙烯醇-氯化钠组合物、聚乙烯醇-氯化镁组合物或聚乙烯醇-氯化铝组合物中的一种或几种的组合。最优选地，所述固体电解质为聚乙烯醇-氯化钾组合物。【电解质-制作方法】进一步地，所述聚乙烯醇-氯化钾组合物的制备方法包括以下步骤：将聚乙烯醇溶于水溶液中，形成聚乙烯醇水溶液；将氯化钾溶于水溶液中，形成氯化钾水溶液；将所述氯化钾水溶液加入到所述聚乙烯醇水溶液中形成聚乙烯醇-氯化钾组合物的混合溶液；对所述聚乙烯醇-氯化钾组合物的混合溶液进行真空烘干，得到所述聚乙烯醇-氯化钾组合物，所述聚乙烯醇-氯化钾组合物中聚乙烯醇与氯化钾的质量比为1:0.5～1。其中，聚乙烯醇与氯化钾的质量比为1:0.5～1包括了该比例范围内的任一点值，例如聚乙烯醇与氯化钾的质量比为1:0.5、1:0.6、1:0.65、1:0.7、1:0.75、1:0.8、1:0.85、1:0.9、1:0.95或1:1。优选地，所述聚乙烯醇-氯化钾组合物中聚乙烯醇与氯化钾的质量比为1:0.85。【具体参数】进一步地，将聚乙烯醇溶于水溶液中是将所述聚乙烯醇溶于水溶液中，在50-100℃条件下加热并搅拌0.5-4h，形成所述聚乙烯醇水溶液。其中，在50-100℃条件下加热包括了该温度范围内的任一点值，例如加热条件为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、98℃或100℃。搅拌0.5-4h包括了该搅拌时间内的任一点值，例如搅拌时间为0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、2h、2.5h、2.8h、3h、3.5h或4h。优选地，将聚乙烯醇溶于水溶液中是将所述聚乙烯醇溶于水溶液中，在85℃条件下加热并搅拌2h，形成所述聚乙烯醇水溶液。【具体参数】进一步地，将氯化钾溶于水溶液中是将所述氯化钾溶于水溶液中，在50-100℃条件下加热并搅拌0.5-4h，形成所述氯化钾水溶液。其中，在50-120℃条件下加热包括了该温度范围内的任一点值，例如加热条件为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、98℃或100℃。搅拌0.5-4h包括了该搅拌时间内的任一点值，例如搅拌时间为0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、2h、2.5h、2.8h、3h、3.5h或4h。优选地，将氯化钾溶于水溶液中是将所述氯化钾溶于水溶液中，在80℃条件下加热并搅拌2h，形成所述氯化钾水溶液。【具体参数】进一步地，对所述聚乙烯醇-氯化钾组合物的混合溶液进行真空烘干是在真空条件下，在40-80℃条件下，烘干0.5-4h。其中，在40-80℃条件下烘干包括了该温度范围内的任一点值，例如烘干温度条件为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃。搅拌0.5-4h包括了该搅拌时间内的任一点值，例如搅拌时间为0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、2h、2.5h、2.8h、3h、3.5h或4h。优选地，对所述聚乙烯醇-氯化钾组合物的混合溶液进行真空烘干是在真空条件下，在50℃条件下，烘干2h。【增强导电物质】进一步地，所述电解质还包括增强导电物质，所述增强导电物质为聚合物、金属、高分子有机溶剂或小分子有机溶剂中的一种或几种的混合物。优选地，所述增强导电物质为金属银颗粒。【电池参数】进一步地，所述电池充满容量所需时间为2-15s，所述电池的容量为100-1000mAh/g。其中，所述电池充满容量所需时间为2-15s是指该时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，其特征在于：所述电池包括第一基底和依次设置在所述第一基底上的第一活性材料层、电解质、第二活性材料层、第二基底，所述第一基底和所述第二基底中至少一基底采用透明导电材料，所述第一活性材料层与所述第二活性材料层中至少一活性材料层采用电致变色材料、光致变色材料、热致变色材料中的一种或几种的组合，且所述第一活性材料层与所述第二活性材料层具有电势差。

【技术特征摘要】
1.一种电池，其特征在于：所述电池包括第一基底和依次设置在所述第一基底上的第一活性材料层、电解质、第二活性材料层、第二基底，所述第一基底和所述第二基底中至少一基底采用透明导电材料，所述第一活性材料层与所述第二活性材料层中至少一活性材料层采用电致变色材料、光致变色材料、热致变色材料中的一种或几种的组合，且所述第一活性材料层与所述第二活性材料层具有电势差。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述第一活性材料层采用电致变色材料、光致变色材料、热致变色材料中的一种或几种的组合，所述第二活性材料层采用导电无机材料、导电有机材料、导电金属、导电复合材料中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于：所述第一活性材料层采用W18O49、或者掺杂有Mo的WO3、或者TiO2、或者NiO、或者普鲁士蓝中的一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电解质为固体电解质，所述固体电解质包括聚合物、有机盐、无机盐中的一种或几种的混合物。5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于：所述固体电解质为聚乙烯醇-氯化钾组合物。6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于：所述聚乙烯醇-氯化钾组合物的制备方法包括以下步骤：将聚乙烯醇溶于水溶液中，形成聚乙烯醇水溶液；将氯化钾溶于水溶液中，形成氯化钾水溶液；将所述氯化钾水溶液加入到所述聚乙烯醇水溶液中形成聚乙烯醇-氯化钾组...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，赵金雄，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32