【摘 要】
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近年来,得益于柔性可穿戴及可植入设备的飞速发展,先进柔性储能器件如锂电池的研发极为迫切。在众多性能需求中,小型化、轻量化、应变适应性与无害是可穿戴/植入式柔性锂离子电池研究的重中之重,设计新型柔性纤维状锂离子电池具有重要的研究意义。本文通过将海藻酸钠、Li2SO4、丙烯酰胺通过光引发聚合交联形成海藻酸钠/Li2SO4/聚丙烯酰胺（SA/Li2SO4/PAM）水凝胶电解质。研究各组分对该水凝胶力学性
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近年来,得益于柔性可穿戴及可植入设备的飞速发展,先进柔性储能器件如锂电池的研发极为迫切。在众多性能需求中,小型化、轻量化、应变适应性与无害是可穿戴/植入式柔性锂离子电池研究的重中之重,设计新型柔性纤维状锂离子电池具有重要的研究意义。本文通过将海藻酸钠、Li2SO4、丙烯酰胺通过光引发聚合交联形成海藻酸钠/Li2SO4/聚丙烯酰胺（SA/Li2SO4/PAM）水凝胶电解质。研究各组分对该水凝胶力学性能的影响,通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、热重分析（TG）、X射线衍射（XRD）对其进行表征,并通过线性伏安法（LSV）和电化学阻抗法（EIS）分别对电化学稳定窗口和电导率进行表征。结果表明,海藻酸钠能作为半互穿网络能够有效增强聚丙烯酰胺的拉伸强度,随着海藻酸钠的加入,断裂伸长率先增加而后减少;丙烯酰胺加入越多,断裂伸长率越低,拉伸强度越高;交联密度会影响断裂伸长率,但对拉伸强度的提升并不明显;Li2SO4的加入会导致海藻酸钠趋于结晶,对拉伸强度起到增强的效果,对断裂伸长率具有先增后减的作用。测得离子电导率为35.4ms·cm-1,电化学稳定窗口为2.08 V。制备得到扣式水系准固态锂离子电池,在0.1C下最大放电比容量80.4 m Ah·g-1。通过以Kevlar、304不锈钢为编织线和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）为轴编织得到Kevlar/sus304/SEBS包芯集流体绳,具备拉伸特性。通过将SEBS数目设置为3、编织总锭数为12、预伸长幅度178%编织得到可预伸长80%的较优方案,电阻0.53Ω·cm-1。改变浆料配方,当活性质量、乙炔黑、聚偏氟乙烯（PVDF）质量比为6:1:2及7:1:2时表现出较优性能。通过研究SA/Li2SO4/PAM体系中水凝胶预聚液粘度对涂覆于纤维电极表面原位聚合交联的影响,当海藻酸钠浓度大于等于0.5 wt%以上可在纤维电极表面附着,1 wt%附着较为完全,但1.5 wt%会产生水凝胶与电极间的空隙。将涂覆7:1:2配方的负极纤维电极与涂覆6:1:2配方的正极纤维电极组装成全电池,放电最大比容量20.1 m Ah·g-1,为纤维状电池的制备提供了可行思路。
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