[发明专利]一种可拉伸的高性能Zn-MnO2电池的制备方法

说明书

本发明涉及能源储存领域，具体涉及一种可拉伸的高性能Zn‑MnO₂电池的制备方法，具体包括以下步骤，先对商业的海绵进行处理，然后对其进行PDDA表面包覆改性，改变其表面电性，然后再利用静电作用力，使得海绵表面包覆一层导电网络，之后对该包覆有导电网络的海绵进行功能化，使用浸泡和电沉积的方法制得电池的电极，最后对其封装后进行性能测试，这种方法具有成本低廉、工艺简单和产品性能优异的特点，使得该电池在可穿戴设备、智能设备、能量储存等领域具有广泛的应用前途。

技术领域

本发明涉及一种储能设备的制造领域，具体涉及一种可拉伸的高性能Zn-MnO₂电池的制备技术领域。

背景技术

目前，传统的化石原料的日益消耗、枯竭与社会的不断发展及人口的急剧增长造成的能源巨大需求之间构成了严重的矛盾，并且，化石燃料的使用对人类赖以生存的环境造成了极大的破坏，温室效应、土地荒漠化、冰川融化等环境灾难层出不穷，虽然目前在大力发展各类的清洁能源，但是各种清洁能源还是存在方方面面的问题，如风能的利用，还有很大一部分风能不能直接并网传输使用，还需要先储存在一定的电池中然后进行转换使用，这就对电池的性能，如容量等提出了更高的要求。

此外，随着电子技术的不断发展，当前研究较火热的领域如可穿戴智能设备，其要求构成该智能设备的零部件尽可能多的具有柔性可拉伸性能，如上，这同样对电池的性能提出了新的要求，这不但要求电池具有很好的容量，安全性，还需要电池在一定合适的范围内具有很好的拉伸性能，在拉伸的同时保持较好的能量供应稳定性，这些都是目前新型电池研究领域急需解决的问题。

对此，各国科学家都进行了广泛的研究，如中山大学卢锡洪课题组在中国专利（CN106571461A）上公开了一种长寿命、可充放的Zn-MnO₂电池及其应用，该Zn-MnO2电池的正极为MnO₂@PEDOT纳米材料，负极为Zn纳米材料；所述MnO₂@PEDOT纳米材料为先在基底上采用恒电压电沉积法制备得到MnO₂纳米膜，然后通过EDOT原位氧化，在MnO₂纳米膜上复合PEDOT得到MnO₂@PEDOT纳米材料；所述Zn纳米材料采用恒电流电沉积法制备得到，使用该方法制备的电池具有高能量密度，大电流充放电特性，长寿命且可重复充放电使用的优势，但是使用该方法制备的电池制备工艺复杂，成本较高，不易规模化使用。美国的Huilin Pan等人在《自然-能源》（Nature Energy）上发表了题为“Reversible aqueous zinc/manganeseoxide energy storage from conversion reactions”的文章，在该文章中，Huilin Pan等人使用α-MnO2纳米纤维做电池的负极材料，使用金属锌做正极材料，经过研究发现，该电池具有很好的循环性能，经过循环5000圈后其仍然可以保持92%的容量，这一性能远高于目前已知的现有技术，但是该方法需要先使用水热的方法制备出α-MnO2纳米纤维，由于水热反应的产量极低，这无疑是限制该技术大规模应用的巨大障碍。

发明内容

基于上述内容，在获得优异电池性能的前提下，本发明为解决目前制备工艺复杂、成本较高，不可大规模生产的问题，特提出如下技术方案，以获得一种可拉伸的高性能Zn-MnO₂电池。