[发明专利]一种可生物降解的二次纤维电池及其制备方法

说明书

本发明属于储能器件技术领域，具体为一种可生物降解的二次纤维电池及其制备方法。本发明首先制备可生物降解的导电纤维，然后以此导电纤维为基底，分别复合正负极电极材料得到纤维电极，再于某一纤维电极的外表面涂覆一层可生物降解的聚合物凝胶作为隔膜，最后将纤维正负极加捻得到一体化可生物降解的二次纤维电池。该纤维电池可以通过注射的方式植入体内，能够以体液作为电解液正常充放电。在完成要求的工作任务之后，该纤维电池能够在体液中逐渐降解而无需手术移除，有望为可生物降解医疗电子器件供能。

技术领域

本发明属于储能器件技术领域，具体涉及一种可生物降解的二次纤维电池及其制备方法。

背景技术

可生物降解电子器件在医疗健康领域有着巨大的应用前景，其吸引了研究人员极大的研究兴趣。然而，作为可生物降解电子器件能量供给的来源，可生物降解能源系统的开发至今仍是一个巨大的挑战。现有的可生物降解能源系统大多是刚性块状的金属原电池，其较高的模量及严重的副反应使其难以满足在体应用的需求，严重制约了可生物降解电子器件的临床应用。因此，开发一种新型的兼具微型化、柔性以及安全性的可生物降解电池无论在科学上还是技术上都是极其重要的，其有望为可生物降解电子器件提供一个合适的能源解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可生物降解的二次纤维电池及其制备方法。

本发明提供的可生物降解的二次纤维电池，由可生物降解的纤维电极和隔膜组成；纤维电极以可生物降解的导电纤维为基底，分别复合正负极电极材料得到。

本发明中，所述可生物降解的导电纤维为可降解导电聚合物（如聚膦腈、聚乳酸与苯胺齐聚物的嵌段共聚物等）、可降解聚合物与导电材料的复合物（如聚乳酸与纳米炭黑的共混物、丝素蛋白表面修饰聚吡咯、聚乳酸表面镀铁膜、聚乙醇酸表面镀金膜等）中的一种。

本发明中，所述正极材料为二氧化锰、二氧化钌、五氧化二钒、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物中的一种或几种的复合，负极材料为活性炭、三氧化钼、磷酸盐、聚酰亚胺、聚多巴胺、聚吡咯中的一种或几种的复合。

本发明中，所述可生物降解的隔膜为壳聚糖、透明质酸、海藻酸、肝素、明胶、纤维蛋白、多肽、聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物中的一种或几种的复合。

本发明提供的可以生物降解的二次纤维电池的制备方法，具体步骤为：

（1）可生物降解的导电纤维的制备。通过化学合成或者用离子溅射镀膜仪在可降解聚合物纤维的外表面镀一层厚度为80 nm-150 nm（优选100 nm）的金属薄膜得到可生物降解的导电纤维；

（2）可生物降解的纤维电极的制备。以可生物降解的导电纤维为基底，通过原位聚合、电沉积等方式分别复合正负极电极材料得到正负纤维电极；

（3）可生物降解的二次纤维电池的制备。通过浸涂等方式在某一纤维电极的外表面涂覆一层可生物降解的聚合物凝胶作为隔膜，然后将正负纤维电极加捻，即可得到一体化的可生物降解的二次纤维电池。

传统的可生物降解电池采用金属片作为电极，其较高的模量及严重的副反应使其难以满足在体应用的需求。本发明提供的可以生物降解的二次纤维电池由可生物降解的纤维电极和隔膜组成。得益于一维的构型及优异的柔性，该纤维电池可以通过注射的方式植入体内，并且能够以体液作为电解液正常充放电。在完成要求的工作任务之后，该纤维电池能够在体液中逐渐降解而无需手术移除，有望为可生物降解医疗电子器件供能。

附图说明

图1为实施例中可生物降解导电纤维的扫描电子显微镜照片。

图2为实施例中可生物降解纤维负极的结构表征。其中，a、b分别为负极在低倍和高倍下的扫描电子显微镜照片。

图3为实施例中可生物降解纤维正极的结构表征。其中，a、b分别为正极在低倍和高倍下的扫描电子显微镜照片。