[發明專利]一種編織結構彈性鋰電池的制備方法

有效

• 申請號: 202110496023.6
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113161624B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 黎俊;李美慧;劉麗;黃玉東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/052;H01M10/0525
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 王新雨

一種編織結構彈性鋰電池的制備方法，屬于材料制備領域。本方法以導電纖維束作為基本材料，吸附鋰電池負極與正極材料后得導電纖維束負極與正極；分別浸漬納米纖維分散液，干燥后得表面為納米多孔膜結構的編織用纖維束負極與正極；采用編織機以編織用纖維束負極為編織線，彈性體絲條為芯進行包覆，形成彈性鋰電池負極，浸漬于電解液中，將編織用纖維束正極繼續編織到其表面，得到帶有納米纖維多孔隔膜的彈性鋰電池結構；封裝，即得到彈性鋰電池。與現有技術相比，本發明提供的方法具有如下優勢：編織結構彈性鋰電池具有更加優異的彈性性能，電化學性能良好，有利于大規模生產使用。

技術領域

本發明屬于柔性鋰電池技術領域，具體涉及一種編織結構彈性鋰電池的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是指鋰離子在正負極之間往復脫嵌并發生氧化還原反應的二次電池，電池放電過程中化學能轉變為電能，可通過對其充電，將電能轉變成化學能，實現能量存儲與轉換。鋰離子電池不僅應用于手機、數碼相機、筆記本電腦等小型便攜式電子產品中，其在無線通訊設備、微芯片甚至是軍事防御設備中也得到了廣泛應用。

柔性可穿戴、可植入型通訊、顯示、傳感、醫療等電子設備的出現對設備儲能部件提出了柔性的新要求。柔性電子設備的儲能部件在柔性形變過程中的穩定性是必須要考慮的問題。常見的鋰離子電池絕大多數不能承受多次大幅度的柔性形變，因此新型柔性鋰離子電池的開發與研究具有十分重要的意義。為實現鋰離子電池具有柔性形變能力的目標，作為鋰離子電池重要組成部分的集流體與封裝材料實現柔性化是不可或缺的前提條件。目前鋰離子電池正極多用鋁箔、負極多用銅箔作為集流體，在電池形變過程中金屬集流體形變能力較弱無法滿足柔性電池的形變量需求，電池的外包裝材料雖然不參與電池內部的化學反應，但仍對柔性電池的制備有著至關重要的影響。圓柱或方形鋰離子電池所采用的金屬外殼包裝顯然無法滿足電池柔性的需求，而軟包電池所使用的鋁塑膜外包裝材料雖可以彎曲但幾乎沒有可拉伸性。這些問題制約了鋰離子電池在新能源領域的快速應用。

目前，解決上述問題的方法主要集中在設計出柔性鋰離子電池負極和正極材料，構建柔性結構，實現封裝材料柔性化，以實現鋰離子電池優良電化學性能與良好柔性的有機結合。其中，以纖維材料作為正負極材料尤其受到重視，主要因為纖維材料孔隙率高、吸液能力強、與金屬材料相比具有一定柔性。專利CN108520945A介紹了一種用原位沉積和刻蝕鎳、鈷二元的堿式碳酸鹽的方法制備形貌規整的納米管陣列碳布復合的柔性電極并進行電池的組裝。該方法采用的碳布相較于傳統剛性正負極材料雖然柔性有所增加，但未體現出電池結構上的其他柔性特征，柔性提升程度有一定限制。

發明內容

本發明的目的是為了解決鋰離子電池柔性形變能力弱、彈性低等問題，提供一種編織結構彈性鋰電池的制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種編織結構彈性鋰電池的制備方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：將導電纖維束分別吸附鋰電池負極漿料與正極漿料，得導電纖維束負極與導電纖維束正極；

步驟二：將導電纖維束負極與導電纖維束正極分別浸漬納米纖維分散液，干燥去除溶劑，得表面為納米多孔膜結構的編織用纖維束負極與編織用纖維束正極；

步驟三：以編織用纖維束負極為編織線，以彈性體絲條為芯，利用編織機將芯用編織線包覆，形成彈性鋰電池負極；

步驟四：調整編織工藝，用編織用纖維束正極在彈性鋰電池負極表面編織皮層電極；編織過程中將彈性鋰電池負極在電解液中進行浸漬，得到帶有納米纖維多孔隔膜的彈性鋰電池結構；

步驟五：采用涂覆工藝進行封裝，得到彈性鋰電池。

本發明相對于現有技術的有益效果是：

1、本發明以納米多孔膜導電纖維束正負極材料作為編織線，以彈性體絲條為芯，利用編織機得到一種柔性高的編織結構彈性鋰電池；