【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锌离子电池，具体涉及一种锌离子纤维电池及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，柔性电子产品的快速发展给人们的生活带来了巨大的便利，但是一些电子产品无法在弯曲、拉伸等变形条件下正常工作，限制了其在柔性电子领域的应用。纺织基材具有柔软、透气、低成本等优点，是柔性储能材料的理想选择。纺织材料的多孔结构有利于电解质和电极之间的离子交换，孔隙也可以作为能量耗散的通道。纳米材料制备的锌材料电池具有离子传导率高、电容量大、电池寿命长等优势，在医学、交通以及可穿戴电子织物等方面具有巨大优势。
2、中国专利cn117013101a公开了一种无芯同轴式锌离子纤维电池及其制备方法，采用涂层的方法在正极碳布涂覆有正极浆料，虽然碳布具有多孔结构可以很好地吸附电解液，但是纤维电池的韧性降低，对智能服装柔性穿戴手感造成一定影响，同时折叠弯曲次数过多，涂层容易脱落影响电池充放电性能。中国专利cn116207410a公开了一种中性锌空气纤维电池及其制备方法，由碳纳米管/锌粉复合纤维负极、双层凝胶电解质、铂/氧化钌修饰的碳纳米管薄膜正极以同轴的结构组装，此锌离子纤维电池工艺流程复杂，工业化操作难度大，虽有较好的弯曲性能，但是手感和柔韧性一般。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的首要目的是提供一种锌离子纤维电池的制备方法。
2、本专利技术的进一步目的是提供一种由上述方法制备得到的锌离子纤维电池。
3、本专利技术的上述目的是通过以下技术方案予以实现的：>
4、本专利技术第一方面提供了一种锌离子纤维电池的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子溶于有机溶剂中得到纺丝溶液，在19～25kv的纺丝电压下进行静电纺丝，得到静电纺纤维；
6、(2)将聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子溶于有机溶剂中得到喷气纺纱溶液，将步骤(1)中的静电纺纤维引入喷气纺纱装置中，在-25～-19kv的纺纱电压下采用所述喷气纺纱溶液进行喷气纺纱，在静电纺纤维上喷上纤维层，得到锌离子纤维电池阳极材料；步骤(2)中所述锌纳米粒子的粒径大于步骤(1)中所述锌纳米粒子的粒径；
7、(3)将步骤(2)中的锌离子纤维电池阳极材料与阴极材料组装得到所述锌离子纤维电池。
8、本专利技术采用静电纺和喷气纺的方法制备锌离子纤维电池阳极材料，把静电纺纺制的纤维牵伸到喷气装置内，在静电纺出的纤维外围包裹着喷气纺出的纤维层，制备得到锌离子纤维电池阳极材料，将锌离子纤维电池阳极材料与阴极材料组装得到锌离子纤维电池。
9、静电纺所得到的纤维包含着直径较小的锌纳米粒子，喷气纺所得到的纤维层中包含直径较大的纳米粒子，嵌在纤维外层的锌纳米粒子比嵌在内层的锌纳米粒子大，内外层锌纳米粒子的大小有差异，有利于离子传导，增加电池的反应效率，有效减少锌枝晶的产生。同时，石墨烯与锌纳米粒子组成的锌离子纤维电池阳极材料，可以增强电荷转移，具有更光滑的沉积动力学和无枝晶的沉积外貌。
10、静电纺和喷气纺所构建的纳米纤维具有可控的纳米结构、高导电性和比表面积大等特点，在构建具有优异电化学性能的锌离子电池方面具有相当大的潜力和广阔的应用前景。并且，喷气纺纱的过程中不受限制于溶剂的介电常数，扩展了前驱液的选择范围，降低了电极材料的制备成本，而且制备得到的电极材料可实现精确掺杂、形貌调控和规模化制备等优点。
11、本专利技术提供的制备方法简单便捷、成本低、安全性高、适用性强、可大规模生产，制备得到的锌离子纤维电池可一次成型，无需多次组装，锌粒子电池性能优异，手感和柔韧性能好，在智能穿戴发展前景广阔。
12、进一步地，步骤(1)中，所述锌纳米粒子的粒径为40～60nm；步骤(2)中，所述锌纳米粒子的粒径为70～90nm。
13、采用锌纳米粒子作为活性阳极材料，通过控制嵌入静电纺与喷气纺表面锌纳米粒子的粒径大小，实现电池材料稳定的运行。锌纳米粒子的粒径太小会产生电池副反应，锌纳米粒子粒径太大会影响静电纺与喷气纺的喷丝效果，使静电纺与喷气纺无法喷出连续的纤维。
14、进一步地，步骤(1)中，所述有机溶剂为甲苯。
15、进一步地，步骤(1)中，所述静电纺纤维的直径为1～2mm，与普通纱线直径相似，纺出的多根纱线可编织制成织物。
16、进一步地，步骤(1)中，制备静电纺丝溶液的温度为40～50℃，制备时间为70～80min。
17、进一步地，步骤(1)中，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子的质量比为；步骤(2)中，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子的质量比为。
18、进一步地，步骤(2)中，所述纤维层的厚度为1～2mm，喷气纺出的纤维层和静电纺出的纤维厚度相近，使得锌枝晶的沉积可以自外而内进行，保证锌离子纤维电池稳定运行。
19、在具体实施方式中，采用共轭静电纺方法将静电纺丝溶液纺成单根纤维，在纺丝前对共轭静电纺设备接通正电压，让纺出来的纤维带正电。
20、在具体实施方式中，静电纺与喷气纺装置分开，在静电纺纺出纱线之后，将纱线牵伸到喷气装置内，再打开喷气纺装置。
21、进一步地，步骤(1)中，所述静电纺丝的条件为纺丝距离为15～18cm，温度为40～45℃，湿度为45％～47％，纺丝速度为0.5～1ml/h。
22、在具体实施方式中，将静电纺纺出的静电纺纤维牵伸到喷气纺装置内，对喷气装置接通负电压，然后使喷气纺在静电纺纤维外层喷上一层致密纤维层，由于有加捻作用，纤维层不易脱落，得到锌离子纤维电池阳极材料。
23、进一步地，步骤(2)中，所述有机溶剂为甲苯。
24、进一步地，步骤(2)中，所述喷气纺纱的条件为纺纱气压为0.4～0.6mpa，纺纱距离为40～50cm，温度为40～45℃，供液速度为3～5ml/min，接收速度为30～50rpm。
25、进一步地，步骤(1)中静电纺丝的纺丝电压与步骤(2)中喷气纺纱的纺纱电压数值相同。
26、在具体实施方式中，采用凝胶电解质将步骤(2)中的锌离子纤维电池阳极材料与阴极材料组装在一起，外层用熔喷布固定住，得到所述锌离子纤维电池。
27、进一步地，所述凝胶电解质可以为硫酸锌水凝胶、聚乙二醇(peg)水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶等。
28、进一步地，所述阴极材料可以为钛(ti)丝、柔性碳纤维、钒基材料等。
29、进一步地，熔喷布的原料为聚丙烯(mfi)，熔喷参数为1680g/10min，熔喷得到熔喷布厚度为2～3mm。
30、在具体实施方式中，用凝胶电解质把锌离子纤维电池阳极材料和阴极材料分隔开，然后在外层喷一层熔喷布，用熔喷布将阳极、阴极和凝胶电解质包裹固定住，即可得到锌离子纤维电池。
31、本专利技术第二方面提供了第一方面所述方法制备得到的锌离子纤维电池。
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1.一种锌离子纤维电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锌纳米粒子的粒径为40～60nm；步骤(2)中，所述锌纳米粒子的粒径为70～90nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述静电纺纤维的直径为1～2mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子的质量比为；步骤(2)中，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子的质量比为。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纤维层的厚度为1～2mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述静电纺丝的条件为纺丝距离为15～18cm，温度为40～45℃，湿度为45％～47％，纺丝速度为0.5～1mL/h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述喷气纺纱的条件为纺纱气压为0.4～0.6MPa，纺纱距离为40～50cm，温
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述静电纺丝的纺丝电压与步骤(2)中所述喷气纺纱的纺纱电压数值相同。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述阴极材料为钛丝、柔性碳纤维或钒基材料。
10.权利要求1～9任意一项所述的方法制备得到的锌离子纤维电池。
...【技术特征摘要】
1.一种锌离子纤维电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锌纳米粒子的粒径为40～60nm；步骤(2)中，所述锌纳米粒子的粒径为70～90nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述静电纺纤维的直径为1～2mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子的质量比为；步骤(2)中，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、石墨烯和锌纳米粒子的质量比为。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纤维层的厚度为1～2mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征...
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