一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤1、利用裁剪方法，将集流体平整放置在玻璃板上，根据设计的叉指电极结构，精准刻出叉指电极的平面设计图案；将正负极电极材料涂敷在叉指电极正负极的接触面；步骤2、将涂敷完毕的叉指电极放置在冻融循环一轮的固态凝胶电解质上，再向上浇注密封保存的固态凝胶电解质将其完全覆盖，之后将整体送去冻融循环；冻融循环三轮完毕后，采用铝塑膜封装成电池，得到叉指型柔性全固态钠离子电池。本发明专利技术通过引入叉指式电极结构优化现有全固态钠离子电池的结构与性能，在保证柔性钠离子电池储能活性同时，大幅度提升了器件稳定性和抗弯折性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，涉及一种钠离子电池的制备方法，具体涉及一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法。

技术介绍

[0002]可再生清洁能源的发展迫切需要发展与之配套的储能系统。废旧铅酸电池的环境污染日益严重，易燃易爆的问题也具有严重的安全隐患；锂离子电池虽然已经广泛应用，但锂资源的储量有限，难以同时支撑起大型支柱产业的发展。相比之下，钠离子电池具有钠资源储量丰富、价格低廉的优点，而且保持了性能优异、循环良好的特点。同时若采用固体电解质替代液体电解质，可以大大提高电池的安全性并且延长服役寿命，还可以降低电池的制造成本，有利于大规模生产。因此，构建碳基柔性全固态钠离子电池，是推动大规模工业储能的重要发展方向，也将是人类生活方式发生巨大转变的重要技术支撑。
[0003]但是，关于固态钠电池的基础科学问题以及制备工艺仍处于起步阶段。发展固态钠电池的过程中需要考虑很多因素，包括界面、能量和功率密度、安全问题等。
[0004]柔性叉指电极以其稳定性好、灵敏度高、制作方便等优点成为柔性电容传感器的重要研究方向,也逐渐在可穿戴领域得到应用及发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法，通过引入叉指式电极结构优化现有全固态钠离子电池的结构与性能，在保证柔性钠离子电池储能活性同时，大幅度提升了器件稳定性和抗弯折性能。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、叉指电极的设计制作
[0009](1)设计叉指电极的结构；
[0010](2)利用裁剪方法，将集流体平整放置在玻璃板上，根据设计的叉指电极结构，精准刻出叉指电极的平面设计图案，其中：集流体为铝箔或铜箔；
[0011](3)使用微探头针尖，将适合于钠离子电池的正负极电极材料涂敷在叉指电极正负极的接触面，其中：负极材料可以为无定形碳、金属化合物和合金类材料中的一种，例如硬碳、软碳、炭黑、碳纤维，正极材料可以为层状金属氧化物Na
0.9
Cu
0.22
Fe
0.30
Mn
0.48
O2、Na
0.66
Ni
0.33
Mn
0.67
O2(NNM)等中的一种；
[0012]步骤2、全固态钠离子电池的封装
[0013](1)制备固态凝胶电解质，将固态凝胶电解质一部分冻融循环，另一部分密封保存，其中：固态凝胶电解质为无机固体电解质NASICON、NaF、NaBr、NaI、NaSCN、NaClO4等中的一种或几种；冻融循环要求冰箱冷冻和室温解冻时间相等，温度
‑
20℃～
‑
10℃，冻融一轮为10～20h；
[0014](2)将涂敷完毕的叉指电极放置在冻融循环一轮的固态凝胶电解质上，再向上浇注密封保存的固态凝胶电解质将其完全覆盖，之后将整体送去冻融循环，其中：冻融循环要求冰箱冷冻和室温解冻时间相等，温度
‑
20℃～
‑
10℃，冻融一轮为10～20h；
[0015](3)冻融循环三轮完毕后，采用铝塑膜封装成电池，得到叉指型柔性全固态钠离子电池。
[0016]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0017]1、引入叉指型电极后，在保证柔性钠离子电池储能活性同时，大幅度提升了器件稳定性和抗弯折性能，可以为可携带式小型设备供电，比如耳机、手机、手环等；也可以为医用型小型携带式设备供电，如血氧仪、汗液监测传感器等。
[0018]2、本专利技术解决了固态电池柔性较差、电解质容易泄露的问题，为构建碳基柔性全固态钠离子电池，推动大规模工业储能的重要发展方向提供了技术基础。
[0019]3、由于柔性全固态钠离子电池的柔性较强，因此可以将其与服装结合，实现“服装+储电”。例如，将封装好的柔性全固态钠离子电池缝合在衣服口袋处，可以实现为口袋里或者内嵌的微小型设备便捷充电供电的功能。
附图说明
[0020]图1为叉指电极的结构示意图；
[0021]图2为叉指电极的立体图；
[0022]图3为叉指电极的尺寸图；
[0023]图4为叉指型柔性全固态钠离子电池的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0025]实施例1：
[0026]本实施例提供了一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0027]步骤1、叉指电极的设计制作
[0028](1)设计叉指电极的结构：
[0029]如图1～图3所示，所述叉指电极包括第一电极和第二电极，第一电极的上端部和第二电极的上端部设置有相互之间平行等距的叉指条，第一电极的叉指条和第二电极的叉指条以齿梳状交错排列，第一电极的叉指条设置在第二电极的叉指条的间隙中，且间隔距离相同。
[0030]所述叉指电极的电极叉指对数一般在10～20对；厚度为5～20微米；线宽线距均为50～200微米；叉指长度为4.5～9mm；整体尺寸一般为5
×
10/10
×
10/10
×
20mm。
[0031](2)利用裁剪方法，将铝箔平整放置在玻璃板上，根据设计的叉指电极结构，精准刻出叉指电极的平面设计图案。
[0032](3)使用微探头针尖，将制备好的正极电极材料：层状金属氧化物
Na
0.9
Cu
0.22
Fe
0.30
Mn
0.48
O2、负极电极材料：硬碳分别涂敷在叉指电极正负极的接触面。
[0033]步骤2、全固态钠离子电池的封装
[0034](1)制备NaI固态凝胶电解质，将NaI固态凝胶电解质一部分冻融循环，另一部分密封保存。
[0035]本步骤中，制备NaI固态凝胶电解质的具体操作如下：
[0036]1、按照NaI：PVA：蒸馏水＝3:7:105的比例配比。
[0037]2、按规定质量配比将NaI溶解入蒸馏水，放入95℃恒温水槽水浴60min。
[0038]3、将规定质量PVA均分成四份，分四次加入溶液中溶解。
[0039]4、同时磁力旋转搅拌，参数：300转/min。
[0040]5、待上一次PVA完全溶解后再进行下一次溶解。
[0041]6、全部溶解后静置至室温，按照厚度梯度倒入培养皿。
[0042]7、将培养皿40℃恒温加热至凝胶态。
[0043]8、然后进行冻融循环三周期。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叉指型柔性全固态钠离子电池的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤1、叉指电极的设计制作(1)设计叉指电极的结构；(2)利用裁剪方法，将集流体平整放置在玻璃板上，根据设计的叉指电极结构，精准刻出叉指电极的平面设计图案；(3)使用微探头针尖，将适合于钠离子电池的正负极电极材料涂敷在叉指电极正负极的接触面；步骤2、全固态钠离子电池的封装(1)制备固态凝胶电解质，将固态凝胶电解质一部分冻融循环，另一部分密封保存；(2)将涂敷完毕的叉指电极放置在冻融循环一轮的固态凝胶电解质上，再向上浇注密封保存的固态凝胶电解质将其完全覆盖，之后将整体送去冻融循环；(3)冻融循环三轮完毕后，采用铝塑膜封装成电池，得到叉指型柔性全固态钠离子电池。2.根据权利要求1所述的叉指型柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌亦然，李鹏翔，江静，钱彬，郑淏天，王桦，孙飞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：