一种柔性电极及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种柔性电极及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：混合纤维素

【技术实现步骤摘要】
一种柔性电极及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于柔性电池
，涉及一种柔性电极及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]随着人造生物组织
、
软机器人
、
生物电子的柔性骨干
、
导电膜和柔性储能装置的发展，人们对于开发便携应用性强的柔性电池越发关注
。
如智能手表
、
家庭医疗传感器
、
血压监测仪
、
运动监测仪
、
柔性显示器等，均需要柔性储能装置，柔性储能装置作为柔性便携电子设备的核心模块之一，直接决定了柔性便携电子设备的续航时间，以及重量和体积等
。
而制作柔性可弯曲电池的技术关键点在于柔性电极的制作，同时柔性电极材料对于环境友好及安全性等方面具有一定的要求
。
[0003]现有技术中，柔性电极制备涉及的电极材料通常环保性和生物兼容性差，如
CN 114875429A
公开了一种柔性薄膜电极及其制备方法与应用，电极以负电性
Ti3C2T
x
纳米片为基底，在负电性
Ti3C2T
x
纳米片上覆有
1,4
‑
苯二甲酸铜，制备方法包括以下步骤：
(1)
将
1,4
‑
苯二甲酸混合在溶剂中，作为底层；
(2)
在底层上添加溶剂作为中间层；
(3)
将
Ti3C2T
x
纳米片和
Cu(NO3)2·
3H2O
混合在溶剂中，作为顶层添加到中间层上，该柔性电极虽然稳定性高，但是生物兼容性差，整体膜的柔性和强度无法兼顾
。
[0004]如
CN 114743809A
公开了一种纤维素纳米纤维膜基电极材料的制备方法，采用真空过滤的方法将氮掺杂多孔碳纤维
/
石墨烯接枝聚苯胺负载到纤维素纳米纤维膜上，得到氮掺杂多孔碳纤维
/
石墨烯接枝聚苯胺
/
纤维素纳米纤维膜柔性电极材料，该柔性电极克服了单一碳基材料比电容低的缺点，大大提高了电极材料的比电容；虽然将氮掺杂多孔碳纤维
/
石墨烯接枝聚苯胺负载到纤维素纳米纤维膜上，利用基底材料纤维素纳米纤维膜的柔性，从而使制备的电极具有可弯曲性能，但是该柔性电极的制备工艺复杂，涉及复杂的改性过程，强度低，整体导电性有待提升
。
[0005]基于以上研究，需要提供一种柔性电极的制备方法，所述制备方法能够得到兼顾柔性
、
拉伸强度和导电性的柔性电极
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种柔性电极及其制备方法与应用，所述柔性电极的制备方法通过原料选择和丝状电极材料的排布，提升了柔性电极的强度和导电性，使柔性电极同时具备较好的柔性
、
拉伸强度
、
导电性和生物相容性，拓宽了柔性电极在超级电容器
、
生物医药及储能装置等领域的应用
。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种柔性电极的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0009](1)
混合纤维素
、
导电剂和溶剂，得到混合料；
[0010](2)
将步骤
(1)
所述混合料在凝固浴中挤出，得到丝状电极材料；
[0011](3)
将步骤
(2)
所述丝状电极材料排布固定在基膜上，得到所述柔性电极
。
[0012]本专利技术仅采用纤维素和导电剂制备柔性电极，并且是将丝状电极材料直接排布固定在基膜上，形成双向定向的结构，双向定向的结构可提高柔性电极的强度，且双向结构可提高柔性电极的电流传输速度，并且采用天然纤维素为原料，通过纤维素自身的高比表面积及比强度，提高了柔性电极的拉伸强度，同时使柔性电极具备良好的生物相容性，因此，本专利技术制得的柔性电极具备较高的普适应
、
拉伸强度和导电性
。
[0013]优选地，步骤
(1)
所述混合包括先将纤维素和溶剂混合分散，得到分散料，再向分散料中加入导电剂继续分散
。
[0014]优选地，所述分散料中，所述纤维素的含量为2‑
5wt
％，例如可以是
2wt
％
、3wt
％
、4wt
％或
5wt
％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用
。
[0015]本专利技术所述纤维素的含量会影响丝状电极材料的强度，若纤维素含量过高，则容易出现粘度过大，不易脱除气泡，注射成型制备丝状材料堵料等异常，成型后的柔性电极出现孔洞缺陷；若纤维素含量过低，则纳米纤维素悬浮液流动性过大，注射成型时丝状电极较细，强度较低，容易出现断裂
。
[0016]优选地，步骤
(1)
所述混合料中，导电剂的含量为2‑
10wt
％，例如可以是
2wt
％
、3wt
％
、4wt
％
、5wt
％
、6wt
％
、7wt
％
、8wt
％
、9wt
％或
10wt
％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用
。
[0017]本专利技术所述导电剂的含量会影响柔性电极的导电性，若导电剂含量过低，则影响柔性丝状电极的导电性，出现阻抗过大等异常，影响材料适用性，若导电剂含量过高，则易出现导电剂分散不均匀现象，从而导致丝状电极中出现颗粒缺陷，缺陷处一出现断裂异常，影响柔性电极物料强度及导电性
。
[0018]优选地，步骤
(1)
所述混合的方式包括超声混合
。
[0019]优选地，步骤
(1)
所述纤维素包括纳米纤维素
。
[0020]本专利技术纳米纤维素直径为常规纤维素的一百万分之一左右大小，长度在1‑
100
纳米之间
。
[0021]优选地，步骤
(1)
所述导电剂包括碳纳米管；
[0022]优选地，步骤
(1)
所述溶剂包括水
。
[0023]优选地，步骤
(1)
所述混合料置于注射器中，在凝固浴中进行挤出
。
[0024]优选地，步骤
(2)
所述丝状电极材料的直径为
10
‑
200
μ
m
，例如可以是
10
μ
m、50...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种柔性电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)
混合纤维素
、
导电剂和溶剂，得到混合料；
(2)
将步骤
(1)
所述混合料在凝固浴中挤出，得到丝状电极材料；
(3)
将步骤
(2)
所述丝状电极材料排布固定在基膜上，得到所述柔性电极
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述混合包括先将纤维素和溶剂混合分散，得到分散料，再向分散料中加入导电剂继续分散；优选地，所述分散料中，所述纤维素的含量为2‑
5wt
％；优选地，步骤
(1)
所述混合料中，导电剂的含量为2‑
10wt
％
。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述混合的方式包括超声混合；优选地，步骤
(1)
所述纤维素包括纳米纤维素；优选地，步骤
(1)
所述导电剂包括碳纳米管；优选地，步骤
(1)
所述溶剂包括水
。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述混合料置于注射器中，在凝固浴中进行挤出；优选地，步骤
(2)
所述丝状电极材料的直径为
10
‑
200
μ
m。5.
根据权利要求1‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
所述凝固浴包括乙醇凝固浴；优选地，步骤
(2)
所述乙醇凝固浴中，乙醇的含量为
50

【专利技术属性】
技术研发人员：王怡仁，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：