一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池及其制备方法技术

一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池制备方法，涉及一种柔性双功能且可编织的高能量密度电池，该电池以毫米级的碳纳米管纤维作为中芯起到基体和导线功能、以柔性碳纳米管宏观膜为集流体承载正负极材料，该种电池具有作为导线和储能电池的双用功能，容易对其进行编织，且可只通过电池的一端实现与用电器的直接连接，具有高达215 mWh cm

【技术实现步骤摘要】
一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池及其制备方法
本专利技术涉及一种柔性双功能且可编织的高能量密度电池及其制备方法。该电池具有高能量密度的同时且可编织穿戴、具有导线功能，方便使用。研究背景随着高新技术的快速发展，人们对于互联网的要求也越来越高，互联网技术已成为现代生活不可缺少的一部分；同时移动便携式电子设备与可穿戴智能电子设备给人们带来了很大的方便，如变形电路、柔性显示屏、传感器、电子感应皮肤等；与其同时，随着便携式与可穿戴电子设备形状的千变万化，所对应的储能系统也有了越来越高的要求，像续航时间，电池形状及具有可弯曲等性能。目前所使用的二次锂离子电池都是利用铝箔和铜箔作为电池集流体限制了其性能发挥；为了满足这些微型电子设备的大力发展，科学家们做了大量研究，已报道了具有能够弯曲、缠绕的电缆线式锂离子电池系统，像Y.H.Kwon等在《AdvancedMaterials》2012年第24卷5192-5197页的《Cable-tTypeflexiblelithiumionbatterybasedonhollowmulti-helixelectrodes》一文中提出了一种新颖的电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池，其特征在于：电池中使用的材料不涉及金属；电池具有很好的柔性与编织性、电池的一端即可完成与用电器的连接；电池可在实现电池功能的同时实现导线的功能；正负极活性物质具有高的面密度，体积能量密度高达215 mWh cm‑3以上。

【技术特征摘要】
1.一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池，其特征在于：电池中使用的材料不涉及金属；电池具有很好的柔性与编织性、电池的一端即可完成与用电器的连接；电池可在实现电池功能的同时实现导线的功能；正负极活性物质具有高的面密度，体积能量密度高达215mWhcm-3以上。2.根据权利要求1所述的一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池，其特征在于，依次采用包含如下方法的步骤制得：步骤一，作为一种新型的双功能且可编织的高能量密度电池，所选基体碳纳米管纤维为直径0.2-10mm，具有可弯曲、缠绕、导电等特性；作为电缆式电池中心支撑基体以便正负极材料缠绕；还可可作为电缆式电池同端接线导线便于电池随意缠绕；作为电缆式电池在充放电过程中产生热量传递的通道，起到将电池的发热散发到外界；最后可将其作为电池的同时实现导线的功能；步骤二，正极片的制备：正极材料可采用钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂中的一种或几种，浆料配置：粘结剂量3-6%，导电剂量1-10%，固溶比35-50%，使用行星球磨机球磨，球磨时间0.5-10h；碳纳米管宏观膜集流体平铺于玻璃表面，把作为极耳位置的碳纳米管宏观膜部分采用基片遮挡，涂覆厚度采用A4纸控制光滑的刮刀刮涂或使用带有螺旋测微仪的涂覆刮刀涂覆，涂覆刮刀厚度10-300μm，面密度0.1-30mgcm-2，然后在120oC鼓风干燥箱中干燥，然后在辊压机0.01-10T压力下滚压，裁片把极耳留在一端，极耳长度1-100mm，极片长度0.1-5000mm，宽度0.1-200mm，待正极片制备好后根据需求裁剪对应面积使用；步骤三，负极片的制备：负极材料采用钛酸锂，硫、硅、硅碳、铝粉材料中的一种或几种，浆料配置：粘结剂5-15%，导电剂5-10%；极片长度1-2000mm，固溶比20-50%，使用行星球磨机球磨，球磨时间0.5-10h；碳纳米管宏观膜集流体平铺于玻璃表面，作为极耳位置的碳纳米管宏观膜部分采用基片遮挡，涂覆厚度采用A4纸控制光滑的刮刀刮涂或使用带有螺旋测微仪的涂覆刮刀涂覆，涂覆刮刀厚度10-600μm，面密度0.1-30mgcm-2，然后在120oC鼓风干燥箱中干燥，然后在辊压机0.1-10T压力下滚压，裁片把极耳留在一端，极耳长度1-100mm，极片长度0.1-5000mm，宽度0.1-200mm，待负极片制备好后根据需求裁剪对应面积使用；步骤四，线性电缆式电池组装：中芯碳纳米管纤维利用热缩管绝缘层绝缘层包住，碳纳米管纤维两端留出5-10cm，把正极片缠绕在热缩管绝缘层表面，有料的面朝上，将极片紧紧缠绕，空隙高度小于0.1mm，两头利用高温胶带固定，然后在正极料面缠绕一层隔膜，隔膜重复1mm距离，防止短路，两端采用高温胶固定，接着缠绕负极片，有料面贴紧隔膜，缠绕时从留有极耳的一端开始，负极极耳留在正极极耳的反方向一端，或者在缠绕负极极片极耳和正极极片留在同一端，中间采用隔膜分开在基体两面，依次缠绕完毕，缠绕过程中不能出现重叠部分，两端同样使用高温胶固定，最后把制备好的线式电池电芯穿到热缩管绝缘层中心，利用热风机热缩固定，两端留有10cm未热缩的部分为方便注入电解液，放在60oC中干燥24h；步骤五，电池的封装：在湿度5%环境下的注液手套箱中注入电解液，电解液注入可从两端进行，在上面步骤中提到在热缩过程中两端分别留有10cm部分方便注液，然后将注了电解液的线式电池放入真空箱中，静置20min，重复上述注液步骤直到电池不能再渗入电解液为止，最后利用热风机把两端热缩，电池制作完成。3.根据权利要求2所述的一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池，其特征在于：所述步骤五中真空箱中的真空度低于-80kPa。4.一种柔性双功能且可编织的电缆式高能量密度电池的制备方法，其特征在于：采用毫米级的碳纳米管纤维作为中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴子平，王清辉，刘开喜，胡英燕，黎业生，刘先斌，尹艳红，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36