【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构电池，尤其是涉及一种基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极、制备方法及结构电池。
技术介绍
1、结构储能电池是随着用电设备对自身减重、结构和使用时间等要求不断提高而发展出来的，用以实现在保持结构性能的同时达到减重和延长使用时间的双重目的。在工程结构中，结构电池既可作为结构元件，又可作为储能单元，从而降低整个系统的体积/质量，可以解决电池最基本的尺寸和重量问题，提高系统效率的潜力。
2、在民用领域，结构电池可以用在智能手机、笔记本电脑等消费电子产品和电动自行车等小型电动设备中，在结构更加紧凑的同时有可能实现减重。另外，结构电池在电动汽车和无人机等运输设备中的应用非常重要，当结构电池成为汽车和无人机结构的一部分，承受冲击和扭曲载荷时，可以减少使用传统动力电池组带来的紧固工序和额外增加结构件补强，从而减少占用空间、减轻重量、增加续航里程。
3、目前的结构电池主要有：外壳与结构部件复合的嵌入集成式结构电池、利用结构材料层和储能材料层复合的多功能复合材料结构电池等。但嵌入集成式结构电池采用的是传统电芯，传统电芯本身不具备任何承载能力，多功能复合材料结构电池在综合性能方面距实际应用还有很大差距，整体比能量处于很低的水平。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极、制备方法及结构电池，以解决
技术介绍
中的问题。
2、本专利技术的技术方案包括：一种基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其包括凯夫拉纤维增强集流体及
3、进一步的，所述改性凯夫拉纤维层由凯夫拉纤维经三甲基氯硅烷改性得到。
4、进一步的，所述导电金属为铜和铝中的至少一种。
5、进一步的，所述电极材料层为正极材料层或负极材料层，所述正极材料层包括纳米正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述纳米正极活性材料包括linixcoyal1-x-yo2、linixcoymn1-x-yo2、limpo4(m＝fe、mn)和licoo2中的至少一种，所述负极材料层为压渗锂带或蒸镀锂层。
6、本专利技术的技术方案还包括：制备如上所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极的方法，其包括步骤：
7、将凯夫拉纤维浸于含有三甲基氯硅烷的改性溶液中，改性后清洗、干燥，得到改性凯夫拉纤维层；
8、于改性凯夫拉纤维层上沉积导电金属，得到凯夫拉纤维增强集流体；
9、将电极材料层构置于凯夫拉纤维增强集流体上沉积有导电金属的部位，得到结构电极。
10、进一步的，沉积导电金属所采用的方法为电化学沉积法，电流密度为80～120ma/cm2，沉积时间为10～40min。
11、进一步的，将所述电极材料层构置于凯夫拉纤维增强集流体上的方法为浆料涂覆法、压渗法或蒸镀法。
12、本专利技术的技术方案还包括：一种结构电池，其包括封装壳、正极、负极及浸润有结构电解质的隔膜，所述正极和所述负极分别采用权利要求1-4所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极。
13、进一步的，所述正极中的凯夫拉纤维增强集流体包括正极材料区及围设于其外侧的第一环形区；所述负极中的凯夫拉纤维增强集流体包括负极材料区及围设于其外侧的第二环形区；所述隔膜包括结构电解质浸润区及围设于其外侧的第三环形区；所述第一环形区和所述第二环形区分别对应地固接于所述第三环形区的两侧；所述封装壳分别设置于所述正极和所述负极的相离侧，固接所述正极中的或所述负极中的凯夫拉纤维增强集流体。
14、进一步的，所述封装壳、所述正极、所述负极及所述隔膜通过环氧树脂-固化剂层固接，所述环氧树脂-固化剂层包括环氧树脂和固化剂，所述环氧树脂为ep-301、ep-360、ep-365、e-44、e-51、e-54、e-57、e-58、ep-1001、yd-128、er2221和ep828ab中的任一种，所述固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、亚油酸二聚体和桐油酸二聚体中的任一种。
15、本专利技术具有的有益效果至少包括：
16、(1)凯夫拉纤维增强集流体具有比传统金属箔集流体更高力学强度，从而实现采用该种集流体制备的结构电极的力学强度提升；
17、(2)基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极可以有效缓解体积膨胀和应力累积，保证电池具有高比能量的同时，提升循环稳定性；
18、(3)基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极应用于结构电池，并采用特殊的封装方式，可实现封装壳与结构电极的机械耦合，从而实现内部电芯与外部封装的载荷连续传递，从而提升结构电池力学性能。
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1.一种基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，包括凯夫拉纤维增强集流体及构置于其表面的电极材料层，所述凯夫拉纤维增强集流体为修饰有导电金属的改性凯夫拉纤维层。
2.根据权利要求1所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，所述改性凯夫拉纤维层由凯夫拉纤维经三甲基氯硅烷改性得到。
3.根据权利要求1或2所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，所述导电金属为铜和铝中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，所述电极材料层为正极材料层或负极材料层，所述正极材料层包括纳米正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述纳米正极活性材料包括LiNixCoyAl1-x-yO2、LiNixCoyMn1-x-yO2、LiMPO4(M＝Fe、Mn)和LiCoO2中的至少一种，所述负极材料层为压渗锂带或蒸镀锂层。
5.制备权利要求1-4任一所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极的方法，其特征在于，包括步骤：
6.根据权利要求5所述的制备基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极的方法
7.根据权利要求5所述的制备基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极的方法，其特征在于，将所述电极材料层构置于凯夫拉纤维增强集流体上的方法为浆料涂覆法、压渗法或蒸镀法。
8.一种结构电池，其特征在于，包括封装壳、正极、负极及浸润有结构电解质的隔膜，所述正极和所述负极分别采用权利要求1-4所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极。
9.根据权利要求8所述的结构电池，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的结构电池，其特征在于，所述封装壳、所述正极、所述负极及所述隔膜通过环氧树脂-固化剂层固接，所述环氧树脂-固化剂层包括环氧树脂和固化剂，所述环氧树脂为EP-301、EP-360、EP-365、E-44、E-51、E-54、E-57、E-58、EP-1001、YD-128、ER2221和EP828AB中的任一种，所述固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、亚油酸二聚体和桐油酸二聚体中的任一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，包括凯夫拉纤维增强集流体及构置于其表面的电极材料层，所述凯夫拉纤维增强集流体为修饰有导电金属的改性凯夫拉纤维层。
2.根据权利要求1所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，所述改性凯夫拉纤维层由凯夫拉纤维经三甲基氯硅烷改性得到。
3.根据权利要求1或2所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，所述导电金属为铜和铝中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极，其特征在于，所述电极材料层为正极材料层或负极材料层，所述正极材料层包括纳米正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述纳米正极活性材料包括linixcoyal1-x-yo2、linixcoymn1-x-yo2、limpo4(m＝fe、mn)和licoo2中的至少一种，所述负极材料层为压渗锂带或蒸镀锂层。
5.制备权利要求1-4任一所述的基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极的方法，其特征在于，包括步骤：
6.根据权利要求5所述的制备基于凯夫拉纤维增强集流体的结构电极的方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴江，单鑫宇，于智航，徐志彬，刘帅奇，李杨，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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