汗液激发的线状电池及可发电织物

1.本实用新型涉及功能纺织品加工技术领域，特别涉及汗液激发的线状电池及可发电织物。


背景技术：

2.纺织品被认为是第二种人类皮肤。随着信息时代的到来，纺织品应结合功能、智能、信息化，促进下一代可穿戴电子产品和面向人工智能系统的快速发展和广泛应用。其中，能源可以看作是流动的血液，使可穿戴系统中的每一个组件保持正常地运行。
3.目前，人机交互设备的供电主要研究集中在金属离子电池或碱性化学物质上，当用于可穿戴系统时会产生安全隐患，并且需要特殊包装以防止电解质泄漏。近来，从人类活动产生的废物中收集能量已经成为学术和工业关注的话题，基于汗水的可穿戴式发电机具有巨大的潜力，可以用作电池的替代电源。汗水组分(例如，na+，k+和cl
‑
)被吸收/扩散到工作电极的表面，从而参与电化学反应。这与当今广泛使用的腐蚀性和易燃的水性(酸性或碱性)或有机电解质形成鲜明对比。
4.理想的柔性汗液激发电池在弯曲或折叠的过程中，需要保持电化学性能和机械性能。到目前为止，已经有多种材料被用作汗液激发电池的基底，例如环氧树脂，纸张等。据我们所知，目前已经报道的汗液激活的电池设备主要是一次性或者拉伸强度较差的纸基，从而出现了资源浪费、器件难以重复利用等问题。


技术实现要素：

5.针对以上述背景技术的不足，本实用新型提供一种汗液激发的线状电池及可发电织物。
6.本实用新型采用的技术方案如下：汗液激发的线状电池，关键在于：包括吸水性线材、该吸水性线材上设有至少一个电池单元，所述电池单元包括依次设置于该吸水性线材上的碳正极段、电解质盐桥段及金属负极段。
7.优选的，所述正极段由导电材料采用喷涂、浸渍、气相沉积或原位聚合于所述吸水性线材上形成；所述导电材料为碳纳米材料、导电聚合物、金属纳米材料中的一种或多种。
8.优选的，所述吸水性线材为天然纤维、人造纤维。
9.优选的，所述金属负极段长度为3
‑
15mm。
10.优选的，所述金属负极段由金属箔片包裹于所述吸水性线材上形成。
11.优选的，所述电解质盐桥段长度为0.2
‑
3cm。
12.优选的，相邻的所述电池之间设置有电解质隔断段。
13.优选的，所述电解质隔断段由疏水材料附载在所述吸水性线材上形成。
14.优选的，所述电解质隔断段穿设有导线，所述导线的两端分别与相邻的所述电池的正极或负极连接。
15.可发电织物，关键在于：以上任一项的汗液激发的线状电池作为经线或纬线编织
而成。
16.有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的一种汗液激发的线状电池，以柔性纤维为电池的支撑基底，灵活构建分段式汗液激活的电池，制备方法简便，价格便宜，能清洗并重复利用，将纤维编织的方式实现电池的串并联阵列，可制备输出性能更高的柔性可穿戴能源织物，柔性纤维/织物能承受多种复杂的机械变形，具有良好的空气渗透性和保暖性，纺织原料类型多样，图案设计灵活本实用新型成本低廉，方便快捷、方法简单，利于大规模生产，在柔性可穿戴自供能方面具有很大的潜在应用。
附图说明
17.图1为实施例1的结构示意图；
18.图2为实施例2的结构示意图；
19.图3为实施例1在低浓度盐溶液的输出功率曲线图；
20.图4为实施例1进行多次清洗后的供电性能测试图；
21.图5为实施例2在不同弯折状态的供电性能测试图。
具体实施方式
22.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。
23.实施例1
24.汗液激发的线状电池，包括棉线1、该棉线1上一个电池单元，所述电池单元包括依次设置于该棉线1上的正极段2、电解质盐桥段3及金属负极段4；所述碳正极段2由碳墨水附载于所述棉线上形成；所述金属负极段4由锌箔包裹于所述棉线上形成。
25.实施例2
26.汗液激发的线状电池，包括丝线1、该丝线1上两个电池单元，相邻的所述电池单元之间设置有电解质隔断段5，所述电池单元包括依次设置于该丝线1上的碳正极段2、电解质盐桥段3及金属负极段4；所述碳正极段2由碳墨水附载于所述丝线上形成；所述金属负极段4由铝箔包裹于所述丝线上形成；所述金属负极段4长度为3
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15mm；所述电解质盐桥段3长度为0.2
‑
0.8cm；所述电解质隔断段5由石蜡滴加在所述丝线上形成；所述电解质隔断段5穿设有金属线，所述金属线的两端分别与相邻的所述电池单元的正极或负极连接。
27.对本实用新型进行供电性能测试：
28.(1)图3a
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3c中可以看到，在电池的负极滴加100μl 80mm氯化钠溶液后，电池产生了稳定的1v的开路电压，及电池启动时间为7.5s；
29.(2)图4中可以看到，电池在经过多次清洗20次清洗后，电池依然拥有稳定开路电压；
30.(3)图5中可以看到，弯曲与伸展对电池在放电过程中影响较小。
31.最后需要说明，上述描述仅为本实用新型的优选实施例，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.汗液激发的线状电池，其特征在于：包括吸水性线材(1)、该吸水性线材(1)上设有至少一个电池单元，所述电池单元包括依次设置于该吸水性线材(1)上的正极段(2)、电解质盐桥段(3)及金属负极段(4)。2.根据权利要求1所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：所述正极段(2)由导电材料附载于所述吸水性线材上形成。3.根据权利要求1所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：所述吸水性线材为天然纤维、人造纤维。4.根据权利要求2所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：所述金属负极段(4)长度为3
‑
15mm。5.根据权利要求1所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：所述金属负极段(4)由金属箔片包裹于所述吸水性线材上形成。6.根据权利要求2所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：所述电解质盐桥段(3)长度为0.2
‑
3cm。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：相邻的所述电池单元之间设置有电解质隔断段(5)。8.根据权利要求7所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：所述电解质隔断段(5)由疏水材料附载在所述吸水性线材上形成。9.根据权利要求8所述的汗液激发的线状电池，其特征在于：所述电解质隔断段(5)穿设有导线，所述导线的两端分别与相邻的所述电池单元的正极或负极连接。10.可发电织物，其特征在于：采用权利要求1
‑
9任一项所述的汗液激发的线状电池作为经线或纬线编织而成。

技术总结
本实用新型涉及功能纺织品加工技术领域，特别涉及汗液激发的线状电池及可发电织物，该电池包括吸水性线材、该吸水性线材上依次设置有碳正极、电解质盐桥及金属负极。与现有技术相比，本实用新型以柔性纤维为电池的支撑基底，灵活构建分段式汗液激活的电池，价格便宜，能清洗并重复利用，将纤维编织的方式实现电池的串并联阵列，可制备输出性能更高的柔性可穿戴能源织物，柔性纤维/织物能承受多种复杂的机械变形，具有良好的空气渗透性和保暖性，纺织原料类型多样，图案设计灵活，有利于大规模生产，在柔性可穿戴自供能方面具有很大的潜在应用。应用。应用。


技术研发人员：鲁志松 肖刚 乔琰
受保护的技术使用者：西南大学
技术研发日：2021.06.03
技术公布日：2021/12/14