[发明专利]一种利用丝网印刷技术制备织物状水系锂离子电池的方法

说明书

本发明公开了一种利用丝网印刷技术制备织物状水系锂离子电池的方法，涉及柔性可穿戴器件技术领域，包括如下步骤：(1)织物电极的制备，(2)织物电极活性物质负载，(3)水系电解液制备，(4)织物状水系锂离子电池组装。本发明基于丝网印刷技术和水系凝胶电解质开发了织物状锂离子电池制备工艺，为低成本、高性能且安全性高的柔性储能织物的规模化制备及应用提供了新思路。

技术领域：

本发明涉及柔性可穿戴器件技术领域，具体涉及一种利用丝网印刷技术制备织物状水系锂离子电池的方法。

背景技术：

可穿戴设备被广泛认为将引发下一次的科技革命，面对新型可穿戴电子产品如苹果手表，谷歌眼镜，卓棒手环等产品的不断涌现，人们对于同样柔性、轻质和高性能储能器件的需求将更加强烈。但传统能源器件柔性不足，在折叠或者弯曲过程中会导致电极材料的断裂，这将不能满足可穿戴的功能。智能衣物被认为是可穿戴领域未来发展的重要方向，美国科技媒体预测，未来的服装将成为真正的“多功能便携式高科技产品”，一件衣服能同时播放音乐、视频、调节温度，甚至实现信息交互功能。然而可穿戴设备电池续航能力不足始终是一个突出的技术瓶颈。

织物状锂离子电池为解决上述问题提供了可能途径，但是实现这一目的仍存在一系列问题：(1)传统锂离子电池使用有机溶液电解液，其离子电导率通常比含水电解质低大约两个数量级，且需要严格的封装条件，不利于实际使用；(2)制备电极原料成本较高；(3)制备大面积织物状电极时限制活性物质大量且均匀地负载，使得较大面积的织物状电极难以大规模化实现。

针对以上问题，本发明开发了一种高性能高安全性的柔性可穿戴水系锂离子电池体系。这一电池体系使用含有锂离子的水凝胶作为电解液，以柔性织物为集流体，将正负极导电碳材料通过传统的低成本的丝网印刷工艺涂覆在柔性集流体上增加活性物质和集流体的结合力。使用多孔隔膜将正负极隔开，最后封装，得到织物状锂离子电池。据此组装成的柔性锂离子电池包装了很高的活性物质负载量和电池体系的高安全性，具有良好的倍率性能和高功率密度以及优异的弯曲性能和柔韧性，且质量轻、成本低、安全性高、环境友好，特别适合应用在可穿戴电子设备领域。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用丝网印刷技术制备的高安全性、比能量高、质量轻、成本低廉且具有良好的弯曲性能的织物状水系锂离子电池。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种利用丝网印刷技术制备织物状水系锂离子电池的方法，包括如下步骤：

(1)织物电极的制备：以碳基导电添加剂、粘结剂、增稠剂、分散剂和水作为原料，制备水系导电浆料，然后以蘸涂-干燥的方式涂覆于织物表面，得到柔性、高导电的织物电极；

(2)织物电极活性物质负载：将聚酯丝网平放在织物电极上，分别滴加阴极活性物质LiFePO4溶液和阳极活性物质LiTi2(PO4)3溶液于丝网表面进行印刷，然后固化，清洁，得到LiFePO4复合织物阳极和LiTi2(PO4)3复合织物阴极；

(3)水系电解液制备：以Li2SO4、水溶性高分子和水作为原料，配制水系凝胶电解质；