[发明专利]一种纤维状空气电池

权利要求书

1.一种纤维状空气电池，其特征在于，所述纤维状空气电池是将阳极金属材料及溶液纺丝材料通过溶液纺丝方法成型构成阳极纤维；而后采用含有相应阳极金属材料离子的固态电解质包覆在阳极表面构成电解质层；在电解质层外表面使用石墨烯、多孔石墨或者碳纤维作为阴极；最后通过塑料包封得到纤维状空气电池；所述阳极金属材料为锌粉；所述溶液纺丝材料是由成纤材料、锌粉和导电碳粉组成，所述成纤材料为聚丙烯腈(PAN)粉体；所述锌粉的质量分数为60％-70％，碳粉的质量分数为5％-10％，PAN的质量分数为20-35％。

2.根据权利要求1所述的纤维状空气电池，其特征在于，所述阳极纤维的直径为0.5-1.0mm。

3.根据权利要求1所述的纤维状空气电池，其特征在于，所述电解质为经聚四氟乙烯(PTFE)改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)凝胶聚合物，其中加入醋酸锌作为离子供体；所述电解质层的厚度为0.5-1.5mm。

4.根据权利要求1所述的纤维状空气电池，其特征在于，阴极是由石墨烯以及粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)组成。

5.一种纤维状空气电池的制备方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：

(1)配制溶液纺丝材料：在二甲亚砜中以一定浓度加入PAN粉体、锌粉和导电碳粉；所述步骤(1)中的锌粉的质量分数为60％-70％，碳粉的质量分数为5％-10％，PAN的质量分数为20-35％；所述PAN粉体、锌粉和导电碳粉的整体浓度为0.15-0.2g/mL；

(2)阳极纤维成型：采用计量泵挤出进行纺丝，并以水作为凝固浴对制得纤维进行冷却和凝固，采用转筒收集阳极纤维；

(3)电解质层的制备：将经PTFE改性的PVDF、醋酸锌的N-甲基吡咯烷酮溶液通过定速注射器均匀的流延涂敷于阳极纤维表面，而后经过烘箱烘干处理使电解质包覆于阳极纤维表面；

(4)阴极的制备：采用步骤(3)所述的流延涂敷的方法，将含有石墨烯的PVDF的N-甲基吡咯烷酮溶液流延涂覆于电解质层表面，最终得到纤维状空气电池。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述纺丝的具体方法为：采用计量泵挤出方式，在温度55-65℃，喷嘴直径为1.5-2.5mm，入水距离为35-45cm，凝固浴长度为115-125cm，使用转筒接收纤维。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述PTFE改性的PVDF的浓度为0.1-0.2g/mL，醋酸锌的N-甲基吡咯烷酮溶液的浓度为0.02-0.05g/mL；所述改性的PVDF的制备方法为：通过乳液聚合法得到聚四氟乙烯同PVDF的无规共聚物，其中四氟乙烯重复单元所占比例为5-10％。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述烘箱烘干条件为：75-80℃鼓风；所述石墨烯的PVDF的N-甲基吡咯烷酮溶液中，PVDF的浓度为0.1-0.2g/mL，石墨烯的浓度为0.1-0.2g/mL，采用机械搅拌混合均匀。