[發明專利]一種全織物供電與發光器件的集成方法

在審

• 申請號: 202210414105.6
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN115020899A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 彭書蕾;吳景霞;陳培寧
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01M50/247
• 分類號: H01M50/247;H01M50/502;D03D1/00;D03D13/00;D03D15/217;D03D15/283;D03D15/47;D03D15/533;D03D15/547;D05C7/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種全織物供電與發光器件的集成方法，該方法是將電致發光纖維與纖維電池進行一體化編織，然后將纖維電池與電致發光纖維進行連接，利用纖維電池為電致發光纖維供電。與現有技術相比，本發明中的織物可以實現反復充放電和持續發光，兼具良好的柔性，因此在可穿戴電子器件領域具有較大的應用價值。

技術領域

本發明屬于柔性可穿戴電子器件技術領域，涉及一種全織物供電與發光器件的集成方法。

背景技術

近年來，柔性電子器件以其獨特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工藝，在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣闊的應用前景，如柔性電子顯示器、薄膜太陽能電池等。隨著可穿戴設備的日益普及，便攜、柔性和可穿戴的智能電子織物成為未來發展的主流方向。國內外很多高校和企業綜合體都先后建立了智能纖維和織物研究中心，對織物電子器件的材料、器件結構和系統集成等方面開展深入研究。目前的多數電子織物產品主要是針對功能器件進行柔性設計，例如將其加工成薄膜狀，然后將不同功能的薄膜狀電子器件以貼合的方式集成在織物表面，從而實現多功能化和智能化。由于集成方式的局限性導致電子織物器件容易失效，使用壽命有限。同時薄膜器件的透氣性差嚴重影響了穿戴舒適感。

專利申請CN201810441210.2公開了一種發光變色織物及其制備方法：在柔性纖維導體外負載發光活性材料，得到導電發光活性纖維；通過纏繞或并線的方法，在導電發光活性纖維外部組裝一根或多根柔性纖維導體作為對電極；在其外部構建透明封裝層或半透明濾光層或熒光轉換層，得到可用于編織的柔性發光纖維，單根發光纖維的發光亮度最高可以達到157.9cd/m²，發光纖維具有極佳的柔性，編織出的發光織物質感與布料相同，具有優良的柔性和透氣性，并且功耗低，可以通過干電池直接驅動。器件的亮度在1000次彎折與10次水洗后依然幾乎保持穩定。該專利技術解決了薄膜器件的透氣性差的問題，而且提高了電子織物器件的壽命，但是該柔性可穿戴電子織物中的電源設備還是使用了傳統的塊狀或柱狀電池，比如干電池、鋰電池和聚合物電池，其硬度較大，也使得電子織物的柔性大打折扣。

發明內容

本發明的目的就是，針對現有柔性可穿戴產品中電源裝置是非柔性器件，而功能器件大多是薄膜狀，導致電源與功能器件之間不能實現較好地集成，從而影響可穿戴舒適性與便攜性問題，提供一種全織物供電與發光器件的集成方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種全織物供電與發光器件的集成方法，該方法是將電致發光纖維與纖維電池進行一體化編織，然后將纖維電池與電致發光纖維進行連接，利用纖維電池為電致發光纖維供電。

所述電致發光纖維包括兩個纖維電極、發光層、以及絕緣層。所述電致發光纖維為基于無機活性材料發光的器件或基于有機材料發光的器件。在本發明中選用的電致發光纖維的直徑在0.2-0.5mm，發光亮度為20-150cd/m²。

進一步地，所述的電致發光纖維的發光顏色包括紅色、橙色、綠色、藍色、或紫色。

進一步地，所述纖維電池包括纖維正極、纖維負極、電解液、電池隔膜及封裝層。纖維電池可以為纖維鋰離子電池、纖維鋅離子電池、纖維鈉離子電池、纖維鋰空氣電池。作為本發明的進一步改進，所述纖維電池采用的電極材料包括但不限于商用鋁絲、商用銅絲、商用鈦絲。所述纖維電極的直徑在0.5-1.0mm之間。和/或，所述纖維電極的電阻為3-8Ω/m。

作為本發明的進一步改進，所述纖維電池電極表面浸涂導電劑，包括但不限于鈷酸鋰、導電石墨、石墨烯、炭黑、碳納米管等，以增加電極導電性和電解質溶液的浸潤性。

作為本發明的進一步改進，所述電解液為常規纖維電池電解液，電解液的密度為0.8-3g/cm³。和/或，電導率為10-20mS/cm。

作為本發明的進一步改進，所述電池隔膜包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。和/或，所述電池隔膜的孔徑在10-50nm。