利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024113008132
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种双功能电极纤维,其特征在于该双功能电极纤维是由如下方法制得:以直径为0.3‑2.0mm的锌丝为芯线,采用纺丝液在锌丝表面静电纺丝使形成纳米纤维层,制备得到双功能电极纤维;

纺丝液含有以重量百分比计的热塑性聚氨酯15‑25%,硫化锌铜5‑20%,PDMS 2‑10%,余量为N‑N二甲基甲酰胺和四氢呋喃组成的溶剂,溶剂中N‑N二甲基甲酰胺与四氢呋喃的质量比为100:0‑50:50,热塑性聚氨酯的分子量为10000‑50000,通过调节卷绕装置速度、漏斗状收集器旋转速度、注射器流速和正负电压来控制锌丝表面附着的纤维。

2.根据权利要求1所述的双功能电极纤维,其特征在于:

静电纺丝的参数设置为:针尖与收集器的角度60°,针头与收集器的距离为8cm,注射泵以1.2mL/h的速度推进纺丝液,纺丝过程中以12‑17KV直流高压电,漏斗型收集器转速120‑

240rpm、卷绕装置速度0.06m/min。

3.根据权利要求1所述的双功能电极纤维,其特征在于:纺丝液含有以重量百分比计的热塑性聚氨酯18‑20%,硫化锌铜18‑20%,PDMS 7‑8%,余量为N‑N二甲基甲酰胺和四氢呋喃组成的溶剂,溶剂中N‑N二甲基甲酰胺与四氢呋喃的质量比为50:50。

4.一种采用权利要求1所述的双功能电极纤维制得的纤维状水系锌离子电池,其特征在于该纤维状锌离子电池由如下方法制得:S1制备电解液

将丙烯酰胺和七水硫酸锌依次加入水中混匀,再依次加入N‑N亚甲基双丙烯酰胺和光引发剂,混匀得到中性电解液;所述中性电解液含有以下质量百分含量计的组分:丙烯酰胺

10‑20%,七水硫酸锌45‑55%,N‑N亚甲基双丙烯酰胺0.05‑0.5%,光引发剂0.05‑0.5%,余量为水;

将丙烯酰胺、七水硫酸锌和硫酸锰加入pH值为2‑3的弱酸性溶液中混匀,再依次加入N‑N亚甲基双丙烯酰胺和光引发剂,混匀得到弱酸性电解液;所述弱酸性电解液含有以下质量百分含量计的组分:丙烯酰胺10‑20%,七水硫酸锌40‑50%,硫酸锰5‑10%,N‑N亚甲基双丙烯酰胺0.05‑0.5%,光引发剂0.05‑0.5%,余量为弱酸性溶液,溶液pH值为3‑5;

S2纤维状水系锌离子电池的制备

以所述的双功能电极纤维为负极,将其塞入聚四氟乙烯管状模具中,将S1制得的中性电解液注射入模具中,进行光引发,得到双功能电极纤维/光引发剂凝胶电解质纱线;

将所述的双功能电极纤维与导电碳丝作为正极集流体,将两个双功能电极纤维/光引发剂凝胶电解质纱线平行塞入热缩管中,使用注射器将S1制得的弱酸性电解液注射进热缩管中,光引发,得到无正极的纱线状水系锌离子电池;

S3活性物质负载

以S2制备的无正极的纱线状水系锌离子电池为器件,通过电化学工作站或蓝电工作站进行在恒压条件下计时电流法或恒压充电数分钟将电解液中的锰离子氧化为锰氧化物并沉积到正极集流体表面得到纱线状水系锌离子电池。

5.根据权利要求4所述的纤维状水系锌离子电池,其特征在于:所述光引发剂为2‑羟基‑2‑甲基苯丙酮,2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦,2‑甲基‑2‑(4‑吗啉基)‑1‑[4‑(甲硫基)苯基]‑1‑丙酮,1‑羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种;

弱酸性溶液是将适量酸溶于水中搅拌1‑5h得到的pH值为2‑3的弱酸性溶液;所述酸选自柠檬酸、浓硫酸、碳酸、盐酸、苹果酸、草酸或硝酸中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的纤维状水系锌离子电池,其特征在于:

光引发采用波长为250‑400nm的UV灯照射,引发时间为2‑30min;

导电碳丝规格为1K、3K、12K、24K中的一种或几种;

聚四氟乙烯管状模具的直径为0.5‑3mm;

热缩管直径为1‑10mm。

7.根据权利要求4所述的纤维状水系锌离子电池,其特征在于:

S3中恒压充电电压为1.6‑2.4V,充电时间为1‑120min。

8.一种采用权利要求1所述的双功能电极纤维制得的纤维状电致发光器件,其特征在于该纤维状电致发光器件由如下方法制得:将丙烯酰胺、七水硫酸锌与水混匀,加入N‑N亚甲基双丙烯酰胺,混匀得到电致发光电解液;所述电致发光电解液含有以下质量百分含量计的组分:丙烯酰胺10‑20%,七水硫酸锌45‑55%,N‑N亚甲基双丙烯酰胺0.05‑0.5%,余量为水;

将热引发剂和水混匀,得到质量百分含量为5‑10%的热引发剂溶液;热引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中的一种或二种;

取两根所述双功能电极纤维,将其塞入热缩管中,将电致发光电解液和热引发剂溶液快速混合后注满热缩管,使电致发光电解液与热引发剂的重量比为400:1‑200:1,室温引发凝胶,得到纤维状电致发光器件。

9.一种权利要求1所述的双功能电极纤维在制备电致发光器件中的应用。