[发明专利]一种全织物供电与发光器件的集成方法

说明书

本发明涉及一种全织物供电与发光器件的集成方法，该方法是将电致发光纤维与纤维电池进行一体化编织，然后将纤维电池与电致发光纤维进行连接，利用纤维电池为电致发光纤维供电。与现有技术相比，本发明中的织物可以实现反复充放电和持续发光，兼具良好的柔性，因此在可穿戴电子器件领域具有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于柔性可穿戴电子器件技术领域，涉及一种全织物供电与发光器件的集成方法。

背景技术

近年来，柔性电子器件以其独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广阔的应用前景，如柔性电子显示器、薄膜太阳能电池等。随着可穿戴设备的日益普及，便携、柔性和可穿戴的智能电子织物成为未来发展的主流方向。国内外很多高校和企业综合体都先后建立了智能纤维和织物研究中心，对织物电子器件的材料、器件结构和系统集成等方面开展深入研究。目前的多数电子织物产品主要是针对功能器件进行柔性设计，例如将其加工成薄膜状，然后将不同功能的薄膜状电子器件以贴合的方式集成在织物表面，从而实现多功能化和智能化。由于集成方式的局限性导致电子织物器件容易失效，使用寿命有限。同时薄膜器件的透气性差严重影响了穿戴舒适感。

专利申请CN201810441210.2公开了一种发光变色织物及其制备方法：在柔性纤维导体外负载发光活性材料，得到导电发光活性纤维；通过缠绕或并线的方法，在导电发光活性纤维外部组装一根或多根柔性纤维导体作为对电极；在其外部构建透明封装层或半透明滤光层或荧光转换层，得到可用于编织的柔性发光纤维，单根发光纤维的发光亮度最高可以达到157.9cd/m²，发光纤维具有极佳的柔性，编织出的发光织物质感与布料相同，具有优良的柔性和透气性，并且功耗低，可以通过干电池直接驱动。器件的亮度在1000次弯折与10次水洗后依然几乎保持稳定。该专利技术解决了薄膜器件的透气性差的问题，而且提高了电子织物器件的寿命，但是该柔性可穿戴电子织物中的电源设备还是使用了传统的块状或柱状电池，比如干电池、锂电池和聚合物电池，其硬度较大，也使得电子织物的柔性大打折扣。

发明内容

本发明的目的就是，针对现有柔性可穿戴产品中电源装置是非柔性器件，而功能器件大多是薄膜状，导致电源与功能器件之间不能实现较好地集成，从而影响可穿戴舒适性与便携性问题，提供一种全织物供电与发光器件的集成方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种全织物供电与发光器件的集成方法，该方法是将电致发光纤维与纤维电池进行一体化编织，然后将纤维电池与电致发光纤维进行连接，利用纤维电池为电致发光纤维供电。

所述电致发光纤维包括两个纤维电极、发光层、以及绝缘层。所述电致发光纤维为基于无机活性材料发光的器件或基于有机材料发光的器件。在本发明中选用的电致发光纤维的直径在0.2-0.5mm，发光亮度为20-150cd/m²。

进一步地，所述的电致发光纤维的发光颜色包括红色、橙色、绿色、蓝色、或紫色。

进一步地，所述纤维电池包括纤维正极、纤维负极、电解液、电池隔膜及封装层。纤维电池可以为纤维锂离子电池、纤维锌离子电池、纤维钠离子电池、纤维锂空气电池。作为本发明的进一步改进，所述纤维电池采用的电极材料包括但不限于商用铝丝、商用铜丝、商用钛丝。所述纤维电极的直径在0.5-1.0mm之间。和/或，所述纤维电极的电阻为3-8Ω/m。

作为本发明的进一步改进，所述纤维电池电极表面浸涂导电剂，包括但不限于钴酸锂、导电石墨、石墨烯、炭黑、碳纳米管等，以增加电极导电性和电解质溶液的浸润性。

作为本发明的进一步改进，所述电解液为常规纤维电池电解液，电解液的密度为0.8-3g/cm³。和/或，电导率为10-20mS/cm。

作为本发明的进一步改进，所述电池隔膜包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。和/或，所述电池隔膜的孔径在10-50nm。