本发明专利技术公开一种可拉伸自充电钠离子电池，包括：可拉伸负极膜，包括第一可拉伸导电膜和负极层；可拉伸压电电解质膜，包括可拉伸电解质膜以及分散在其内部的压电陶瓷粉，所述可拉伸压电电解质膜通过将可拉伸压电膜浸泡钠离子电解液后形成，其中，可拉伸压电膜包括所述压电陶瓷粉、钠离子电池电解质原材料和聚合物弹性体原材料；可拉伸正极膜，包括第二可拉伸导电膜和正极层。本发明专利技术的电池可以有效利用可穿戴电子设备在使用时的拉伸状态实现自充电，拓展可穿戴电子设备使用的空间和场合。拓展可穿戴电子设备使用的空间和场合。拓展可穿戴电子设备使用的空间和场合。
【技术实现步骤摘要】
一种可拉伸自充电钠离子电池及其制备方法
[0001]本专利技术属于先进材料和储能
，具体涉及一种可拉伸自充电钠离子电池及其制备方法。
技术介绍
[0002]当前，可穿戴电子设备获得了巨大的发展。一些质量轻、柔韧性好、集成了某种或多种功能的传感器、显示器、通讯器件等被不断开发出来，并深刻地改变着人们的生活。然而，与之具有良好适配性的传统电池器件如锂离子电池，因原材料价格在不断上涨，限制了其在可穿戴电子设备上的进一步发展。并且由于电池的存储容量有限，往往需要进行接线充电，从而会在特殊情况，如无电或无充电条件的场合，影响其正常工作，造成使用不便。
[0003]并且，可穿戴电子设备在使用时往往处于拉伸状态，因此，能替代锂电池的低成本的替代性储能器件，并且可以有效利用使用时的拉伸状态、无需接线即可进行高效充电的电池，将会给可穿戴电子设备的发展带来巨大的改变，具有广阔的发展前景。
技术实现思路
[0004]在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。它并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005]本专利技术的目的在于提供一种可拉伸自充电钠离子电池及其制备方法。本专利技术的电池可以有效利用使用时的拉伸状态实现自充电，并且具有良好的电化学存储性能和拉伸性能，制备工艺简单、成本较低，适合工业化生产和应用。
[0006]本专利技术提供的可拉伸自充电钠离子电池技术方案如下：
[0007]一种可拉伸自充电钠离子电池，其特征在于，包括：
[0008]可拉伸负极膜，包括第一可拉伸导电膜和负极层；
[0009]可拉伸压电电解质膜，包括可拉伸电解质膜以及分散在其内部的压电陶瓷粉，所述可拉伸压电电解质膜通过将可拉伸压电膜浸泡钠离子电解液后形成，其中，可拉伸压电膜包括所述压电陶瓷粉、钠离子电池电解质原材料和聚合物弹性体原材料；
[0010]可拉伸正极膜，包括第二可拉伸导电膜和正极层。
[0011]进一步的，本专利技术的钠离子电池还包括：分别连接所述可拉伸正极膜和可拉伸负极膜的正极和负极；
[0012]可拉伸聚合物膜，用于封装所述可拉伸正极膜、可拉伸压电电解质膜和可拉伸负极膜。
[0013]进一步的，其中，所述正极层涂覆在第二可拉伸导电膜的表面，所述负极层涂覆在所述第一可拉伸导电膜的表面；
[0014]所述第一可拉伸导电膜和第二可拉伸导电膜包括导电剂和所述聚合物弹性体原
材料，所述导电剂包括高导电的碳粉、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、石墨粉、Ag粉、铜粉中的一种或几种，所述聚合物弹性体原材料包括氢化苯乙烯
‑
丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、聚氨酯(TPU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、氟橡胶中的任意一种。
[0015]进一步的，其中，所述负极层包括钠离子电池负极材料、上述导电剂、以及粘结剂；
[0016]所述正极层包括钠离子电池正极材料、上述导电剂、以及所述粘结剂；
[0017]所述钠离子电池负极材料包括硬碳粉体或碳包覆磷化钴粉体；
[0018]所述钠离子电池正极材料包括碳包覆磷酸矾钠粉体；
[0019]所述粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0020]进一步的，其中，所述压电陶瓷粉包括钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸钠钾中的一种；
[0021]所述钠离子电池电解质材料包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯、聚氧化乙烯中的一种；
[0022]所述钠离子电解液包括高氯酸钠(NaClO4)溶液、六氟磷酸钠(NaPF6)溶液、三氟甲基磺酸钠(NaCF3SO3)溶液中的一种。
[0023]本专利技术的又一实施例提供一种可拉伸自充电钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0024](1)制备可拉伸压电电解质膜，将压电陶瓷粉、钠离子电池电解质材料和聚合物弹性体原材料按照质量比15
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50:20
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50:20
‑
50溶解在有机溶剂中，浇筑到基底中，待溶剂挥发后，获得可拉伸压电膜，将所述可拉伸压电膜在钠离子电解液中浸泡，得到可拉伸压电电解质膜；
[0025](2)制备正极浆料，将钠离子电池正极材料、导电剂、以及粘结剂按照质量比7
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9:0.5
‑
2:0.5
‑
2的比例在溶剂中混合均匀,获得所述正极浆料；
[0026](3)制备负极浆料，将钠离子电池负极材料、所述导电剂、以及所述粘结剂按照质量比7
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9:0.5
‑
2:0.5
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2的比例在溶剂中混合均匀,获得负极浆料；
[0027](4)制备可拉伸导电膜，将所述导电剂、所述聚合物弹性体原材料按照质量比1:9
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3:7溶解在溶剂中，浇筑到基底中，待溶剂挥发后，获得可拉伸导电膜；
[0028](5)制备可拉伸正极膜和可拉伸负极膜，分别将步骤2和步骤3中获得的正极浆料和负极浆料涂敷于步骤4中获得的可拉伸导电膜上，干燥后，得到可拉伸正极膜和可拉伸负极膜；
[0029](6)将以上步骤中获得的所述可拉伸正极膜、可拉伸压电电解质膜、可拉伸负极膜依次堆叠，引出正极、负极后，采用可拉伸聚合物膜进行封装，得到所述可拉伸自充电钠离子电池。
[0030]进一步的，其中，步骤1中所述压电陶瓷粉、钠离子电池电解质材料和聚合物弹性体原材料的质量比为1:1:1；
[0031]步骤2中所述正极材料、导电剂、以及粘结剂的质量比为8:1:1；
[0032]步骤3中所述负极材料、导电剂、以及粘结剂的质量比为8:1:1；
[0033]步骤4中所述导电剂、所述聚合物弹性体原材料质量比为1:5。
[0034]进一步的，其中，所述导电剂包括高导电的碳粉、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、石墨粉、Ag粉、铜粉中的一种或几种，所述聚合物弹性体原材料包括氢化苯乙烯
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丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、聚氨酯(TPU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、氟橡胶中的任意一种。
[0035]进一步的，其中，所述压电陶瓷粉包括钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸钠钾中的一种；
[0036]所述钠离子电池电解质材料包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
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六氟丙烯、聚氧化乙烯中的一种；
[0037]所述钠离子电解液包括高氯酸钠(NaClO4)溶液、六氟磷酸钠(NaPF6)溶液、三氟甲基磺酸钠(NaCF3SO3)溶液中的一种。
[0038]进一步的，其中，所述负极材料包括硬碳粉体或碳包覆磷化钴粉体；
[0039]所述正极材料包括碳包覆磷酸矾钠粉体；
[0040]所述粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0041本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可拉伸自充电钠离子电池，其特征在于，包括：可拉伸负极膜，包括第一可拉伸导电膜和负极层；可拉伸压电电解质膜，包括可拉伸电解质膜以及分散在其内部的压电陶瓷粉，所述可拉伸压电电解质膜通过将可拉伸压电膜浸泡钠离子电解液后形成，其中，可拉伸压电膜包括所述压电陶瓷粉、钠离子电池电解质原材料和聚合物弹性体原材料；可拉伸正极膜，包括第二可拉伸导电膜和正极层。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，还包括：分别连接所述可拉伸正极膜和可拉伸负极膜的正极和负极；可拉伸聚合物膜，用于封装所述可拉伸正极膜、可拉伸压电电解质膜和可拉伸负极膜。3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：其中，所述正极层涂覆在第二可拉伸导电膜的表面，所述负极层涂覆在所述第一可拉伸导电膜的表面；所述第一可拉伸导电膜和第二可拉伸导电膜包括导电剂和所述聚合物弹性体原材料，所述导电剂包括高导电的碳粉、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、石墨粉、Ag粉、铜粉中的一种或几种，所述聚合物弹性体原材料包括氢化苯乙烯
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丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、聚氨酯(TPU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、氟橡胶中的任意一种。4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于：其中，所述负极层包括钠离子电池负极材料、上述导电剂、以及粘结剂；所述正极层包括钠离子电池正极材料、上述导电剂、以及所述粘结剂；所述钠离子电池负极材料包括硬碳粉体或碳包覆磷化钴粉体；所述钠离子电池正极材料包括碳包覆磷酸矾钠粉体；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)。5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：其中，所述压电陶瓷粉包括钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸钠钾中的一种；所述钠离子电池电解质材料包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
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六氟丙烯、聚氧化乙烯中的一种；所述钠离子电解液包括高氯酸钠(NaClO4)溶液、六氟磷酸钠(NaPF6)溶液、三氟甲基磺酸钠(NaCF3SO3)溶液中的一种。6.一种可拉伸自充电钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备可拉伸压电电解质膜，将压电陶瓷粉、钠离子电池电解质材料和聚合物弹性体原材料按照质量比15
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50溶解在有机溶剂中，浇筑到基底中，待溶剂挥发后，获得可拉伸压电膜，将所述可拉伸压电膜在钠离子电解液中浸泡，得到可拉伸压电电解质膜；(2)制备正极浆料，将钠离子电池正极材料、导电剂、以及粘结剂按照质量比7
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【专利技术属性】
技术研发人员：周丹，刘睿奇，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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