【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性电池制备，具体涉及一种可穿戴柔性锌离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、随着生活水平的不断提高以及医疗健康行业的快速发展，人们越来越重视生活质量的提升以及个人身体健康，因此各式各样的柔性电子通讯设备以及健康监测设备不断迭代更新，而柔性电池能够克服传统电池刚性大、难以形变的缺点，在柔性设备上有着广阔的应用前景，能够高效地为柔性设备的正常运行提供能量。
2、由于柔性电子通讯设备及健康监测设备在日常使用时需要经常与人体进行接触，因此首先需要确保柔性设备的安全性，目前市场上较为流行的锂离子电池具有易燃易爆的风险，而锌离子电池具有安全性高、环境友好、低成本等优势，更适合作为电池的阳极来为柔性电子设备供能。
3、为了提高电池的柔性，人们常常使用超薄的阳极层以及线状阳极，这种电池虽然具有良好的柔性，但其能量密度大幅降低，不能满足人们对柔性设备续航的要求，此外还有使用电池堆叠以及串联的方法来提高电池能量密度，但这种方法制造工艺复杂，电池的制作成本大幅提高，并且无法确保电池运行的稳定性，更容易在使用过程中发生故障对人体造成伤害。比如公开号为cn110190344a的专利申请提供了一种柔性锌离子电池，集流层包括透气层和基体层，增加柔性锌离子电池的循环稳定性；公开号为cn110429284a的专利申请以p-moo3-x/al2o3纳米棒为正极材料，锌纳米材料为负极，组装柔性锌离子电池，能提高倍率性能，但正极材料的导电性差，倍率性能提高有限。
技术实现思路
1、本
2、为了实现上述目的，本专利技术提出一种仿蝎尾结构的可穿戴柔性锌离子电池，包括电解质层和位于电解质层两侧的锌阳极层和阴极层，所述阴极层包括阴极集流体层，阴极集流体层贴靠所述电解质层的一侧涂覆有阴极材料，
3、在阴极集流体层另一侧涂覆有绝缘层，或者是在所述锌阳极层远离所述电解质层的一侧涂覆有绝缘层，
4、所述锌阳极层、电解质层和阴极层三层叠放形成重叠结构，重叠结构沿长度或宽度方向留有一条从一侧延伸到另一侧、长条形的非堆叠区，非堆叠区之外的区域沿垂直非堆叠区延伸方向分切成条状堆叠区，将各条状堆叠区沿垂直非堆叠区方向堆叠得到堆叠后的电芯，
5、将绝缘封装层封装在堆叠后的电芯外侧，获得所述可穿戴柔性锌离子电池。
6、形成重叠结构过程中是能够避免与其他层的接触的，同时在制作完成后会在整个电池外侧再次封装绝缘层，这个绝缘层刚开始是液体的状态，通过热固化形成的，这样堆叠与堆叠之间也会有填充绝缘材料，能够避免两个堆叠接触导致电池发生短路的。
7、绝缘层涂覆在锌阳极层或阴极集流体层的两种情况下，堆叠的方向是相反的，绝缘层的主要作用为避免阳极与阴极的直接接触导致电池短路，即既可以涂覆在阳极上，也可以涂覆在阴极上。本专利技术的堆叠区与非堆叠区的位置分为以下情况：一种是所述非堆叠区位于重叠结构的边缘，所述条状堆叠区位于非堆叠区的一侧，每个条状堆叠区单独堆叠。
8、另一种是，所述非堆叠区位于重叠结构的中部，所述条状堆叠区位于非堆叠区的两侧，每个条状堆叠区单独堆叠，或者位于非堆叠区相对两侧的两个条状堆叠区一起堆叠。
9、优选的，堆叠方式可分为以下几种情况：堆叠方式为卷绕，条状堆叠区以非堆叠区为轴进行卷绕，或者条状堆叠区以远离非堆叠区一端为起点进行卷绕；或者，堆叠方式为来回折叠，条状堆叠区以非堆叠区为起点进行来回折叠，每次折叠长度同非堆叠区宽度。无论是卷绕还是来回折叠的方式，都可以使材料紧密堆叠，减少空间浪费，提高空间利用率，给穿戴提供方便。在折叠或卷绕的过程中，材料受到的应力较小，不易损坏。这保护了材料的完整性，延长了其使用寿命。
10、具体的，堆叠方式为卷绕时，锌阳极层在内，阴极层在外。
11、优选的，相邻条状堆叠区之间的间距为2～4mm；
12、每个条状堆叠区的宽度为1cm。
13、优选的，所述阴极集流体层用于涂覆绝缘层的一侧在涂覆绝缘层之前先使用网格状的筛网进行滚压处理。滚压处理是通过滚压未涂敷阴极材料的一侧，使得涂有阴极材料的一侧的阴极材料在网格图案上堆叠的更为紧密，这样阴极材料不容易从阴极集流体上脱落，有利于电池的长时间循环使用。
14、所述锌阳极层使用的材料为锌箔、锌粉、镀锌碳布中的至少一种；
15、所述电解质层使用的材料为短肽自组装超分子水凝胶；
16、所述阴极层中阴极材料占阴极材料与阴极集流体层总质量的20％～30％，阴极集流体层使用的材料为碳布、钛箔、铜箔中的至少一种；阴极材料为mno2、v2o5、nvo、普鲁士蓝中的至少一种；
17、所述绝缘层以及绝缘封装层使用的材料各自为环氧树脂灌封胶、硅橡胶灌封胶、聚乙烯对苯二甲酸脂灌封胶、聚二甲基硅氧烷灌封胶中的至少一种。
18、在绝缘封装层后表面比较粗糙，可以再通过真空密封包覆一层聚乙烯绝缘层，此情况下，所述可穿戴柔性锌离子电池实物较为美观。
19、所述短肽自组装超分子水凝胶为fmoc-ff短肽超分子水凝胶。该水凝胶具有可快速形成、可调节形态和功能等优点。
20、本专利技术还提供了所述可穿戴柔性锌离子电池的制备方法，在制备过程中分为在锌阳极层涂覆绝缘层或阴极层涂覆绝缘层，所述在阴极层涂覆绝缘层的制备方法包括以下步骤：
21、(1)准备好锌阳极层、阴极层和电解质层，其中阴极层包括阴极集流体层和涂覆在阴极集流体层一侧的阴极材料；
22、(2)将锌阳极层、阴极层和电解质层按照相同的形状进行裁切，形成非堆叠区和堆叠区，
23、其中裁切后的阴极层中，阴极集流体层未涂覆阴极材料的一侧涂覆绝缘层；
24、或者是在阴极集流体层未涂覆阴极材料的一侧涂覆绝缘层后，将锌阳极层、阴极层和电解质层按照相同的形状进行裁切，形成非堆叠区和堆叠区；
25、(3)将步骤(2)所得的锌阳极层、阴极层和电解质层进行叠放形成重叠结构，其中电解质层位于中间，锌阳极层、阴极层分别位于电解质层的两侧，阴极层中涂覆阴极材料的一侧贴靠电解质层；然后将各条状堆叠区沿垂直非堆叠区方向堆叠得到堆叠后的电芯；
26、(4)将绝缘封装层封装在堆叠后的电芯外侧，获得所述可穿戴柔性锌离子电池。
27、本专利技术的有益效果：
28、(1)本专利技术通过使用锌金属材料作为阳极，水凝胶材料作为电解质，解决了传统锂离子电池易燃易爆的问题，保证柔性电池正常安全运行，能够满足人们对于可穿戴柔性设备安全性的要求。
29、(2)本专利技术通过设计一种仿蝎尾结构的可穿戴柔性锌离子电池，主干上缠绕部分形成的厚的堆叠类似蝎尾的尾节，主干上非缠绕部分将蝎尾尾节状的厚层堆叠连接起来，主干上非缠绕部分通过牺牲小部分电池容量极大提升了电池柔性，堆叠部分可以储存更多的能量，能够满足人们对于可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可穿戴柔性锌离子电池，包括电解质层和位于电解质层两侧的锌阳极层和阴极层，其特征在于，所述阴极层包括阴极集流体层，阴极集流体层贴靠所述电解质层的一侧涂覆有阴极材料，
2.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，所述非堆叠区位于重叠结构的边缘，所述条状堆叠区位于非堆叠区的一侧，每个条状堆叠区单独堆叠。
3.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，所述非堆叠区位于重叠结构的中部，所述条状堆叠区位于非堆叠区的两侧，每个条状堆叠区单独堆叠，或者位于非堆叠区相对两侧的两个条状堆叠区一起堆叠。
4.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，堆叠方式为卷绕，条状堆叠区以非堆叠区为轴进行卷绕，或者条状堆叠区以远离非堆叠区一端为起点进行卷绕；
5.根据权利要求4所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，堆叠方式为卷绕时，锌阳极层在内，阴极层在外。
6.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，相邻条状堆叠区之间的间距为2～4mm；
7.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征
8.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，所述锌阳极层使用的材料为锌箔、锌粉、镀锌碳布中的至少一种；
9.根据权利要求8所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，所述短肽自组装超分子水凝胶为Fmoc-FF短肽超分子水凝胶。
10.权利要求1～9任一所述可穿戴柔性锌离子电池的制备方法，其特征在于，在制备过程中分为在锌阳极层涂覆绝缘层或阴极层涂覆绝缘层，所述在阴极层涂覆绝缘层的制备方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可穿戴柔性锌离子电池，包括电解质层和位于电解质层两侧的锌阳极层和阴极层，其特征在于，所述阴极层包括阴极集流体层，阴极集流体层贴靠所述电解质层的一侧涂覆有阴极材料，
2.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，所述非堆叠区位于重叠结构的边缘，所述条状堆叠区位于非堆叠区的一侧，每个条状堆叠区单独堆叠。
3.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，所述非堆叠区位于重叠结构的中部，所述条状堆叠区位于非堆叠区的两侧，每个条状堆叠区单独堆叠，或者位于非堆叠区相对两侧的两个条状堆叠区一起堆叠。
4.根据权利要求1所述可穿戴柔性锌离子电池，其特征在于，堆叠方式为卷绕，条状堆叠区以非堆叠区为轴进行卷绕，或者条状堆叠区以远离非堆叠区一端为起点进行卷绕；
5.根据权利要求4所述可穿戴柔性锌离子电池，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶凯，马康，曾然，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：
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