双螺旋结构纤维状锂离子电池及其制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双螺旋结构纤维状锂离子电池及其制备方法和装置，该方法是以含有正极材料和聚合物I的纺丝液A和含有负极材料和聚合物II的纺丝液B为原料，采用设有双通道且双喷丝口相连的偏芯注射装置进行静电纺丝，制得双螺旋纳米纤维；再经过加热，加捻得到复合纤维状材料；该复合纤维状材料沿着管状电池外封装层的长度方向置于其中，并制得双螺旋结构纤维状锂离子电池；制得的双螺旋结构纤维状锂离子电池，包括管状电池外封装层及其内部的复合纤维状材料(包括相互缠绕形成双螺旋结构的纤维状正极材料和纤维状负极材料)；纤维状正极材料的芯层为正极材料、皮层为聚合物I；纤维状负极材料的芯层为负极材料、皮层为聚合物II。

【技术实现步骤摘要】
双螺旋结构纤维状锂离子电池及其制备方法和装置
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种双螺旋结构纤维状锂离子电池及其制备方法和装置。
技术介绍
近年来，各种便携式电子设备，如柔性显示器、触摸屏、智能衣服和可植入医疗设备日益兴起，与之相适应的能源供应设备的研发成为重中之重。锂离子电池具备高能量密度、环境友好和价格低廉等优势而被广泛使用。柔性锂离子电池依据应用场景和宏观状态上的区别，分为(平)面/平板状的柔性锂离子电池和纤维状锂离子电池。(平)面/平板状的柔性锂离子电池在实际使用过程中存在一些问题，例如：(1)随着能源器件厚度的降低，其能量储存能力也会显著降低；(2)超薄的结构很容易被破坏；(3)平面器件很难与不规则基底紧密贴合，透气导湿性能较低，这些都使得其难以有效地满足可穿戴设备的发展要求。纤维状柔性锂离子电池由于具有优异的空间适应性、出色的柔韧性、易于集成等特点，被认为是最佳的可穿戴设备能源供给单元之一。纤维状锂离子电池主要有平行结构、缠绕结构、同轴结构及这几种结构的复合结构。平行结构的优点是电极合成简单且封装简单，易于通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双螺旋结构纤维状锂离子电池，其特征是：包括管状电池外封装层及其内部的复合纤维状材料，复合纤维状材料沿管的长度方向排列；/n复合纤维状材料包括相互缠绕形成双螺旋结构的纤维状正极材料和纤维状负极材料；/n纤维状正极材料和纤维状负极材料都为皮芯结构；/n纤维状正极材料的芯层为LiCoO

【技术特征摘要】
1.一种双螺旋结构纤维状锂离子电池，其特征是：包括管状电池外封装层及其内部的复合纤维状材料，复合纤维状材料沿管的长度方向排列；
复合纤维状材料包括相互缠绕形成双螺旋结构的纤维状正极材料和纤维状负极材料；
纤维状正极材料和纤维状负极材料都为皮芯结构；
纤维状正极材料的芯层为LiCoO2、皮层为聚合物I；纤维状负极材料的芯层为纳米硅粉、皮层为聚合物II；
聚合物I和聚合物II都为凝胶聚合物电解质。


2.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池，其特征在于，纤维状正极材料和纤维状负极材料的横截面都呈扁平状；复合纤维状材料由多束双螺旋结构的纤维状正极材料和纤维状负极材料组成，且多束纤维状正极材料和纤维状负极材料具有取向。


3.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池，其特征在于，纤维状正极材料的芯层与皮层的质量比为1:1～3:1；纤维状负极材料的芯层与皮层的质量比为1:1～3:1。


4.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池，其特征在于，聚合物I为PVA和PC的混合物或者PEG与PC的混合物，聚合物II为PAN或者PVP；
管状电池外封装层为有机硅脂管或者聚氯乙烯管。


5.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池，其特征在于，PVA和PC的混合物中PVA和PC的质量比为3:1～5:1；PEG与PC的混合物中PEG和PC的质量比为3:1～5:1。


6.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池，其特征在于，将双螺旋结构纤维状锂离子电池设计成全电池三电极体系，进行恒流充放电测试，电池的首圈库伦效率为80.13～81.9％；
双螺旋结构纤维状锂离子电池在循环100圈后，容量为1400～1580mAhg-1，容量保持率为80～81.8％。


7.制备如权利要求1～6中任一项所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池的方法，其特征是包括如下步骤：
(1)以含有正极材料和聚合物I的纺丝液A和含有负极材料和聚合物II的纺丝液B为原料，采用设有双通道且双喷丝口相连的偏芯注射装置进行静电纺丝，并依次经...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏鑫，陈玉，向勇，周慧敏，程璐，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65