1.一种双螺旋结构纤维状锂离子电池,其特征是:包括管状电池外封装层及其内部的复合纤维状材料,复合纤维状材料沿管的长度方向排列;
复合纤维状材料包括相互缠绕形成双螺旋结构的纤维状正极材料和纤维状负极材料;
纤维状正极材料和纤维状负极材料都为皮芯结构;
纤维状正极材料的芯层为licoo2、皮层为聚合物i;纤维状负极材料的芯层为纳米硅粉、皮层为聚合物ii;
聚合物i和聚合物ii都为凝胶聚合物电解质。
2.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池,其特征在于,纤维状正极材料和纤维状负极材料的横截面都呈扁平状;复合纤维状材料由多束双螺旋结构的纤维状正极材料和纤维状负极材料组成,且多束纤维状正极材料和纤维状负极材料具有取向。
3.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池,其特征在于,纤维状正极材料的芯层与皮层的质量比为1:1~3:1;纤维状负极材料的芯层与皮层的质量比为1:1~3:1。
4.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池,其特征在于,聚合物i为pva和pc的混合物或者peg与pc的混合物,聚合物ii为pan或者pvp;
管状电池外封装层为有机硅脂管或者聚氯乙烯管。
5.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池,其特征在于,pva和pc的混合物中pva和pc的质量比为3:1~5:1;peg与pc的混合物中peg和pc的质量比为3:1~5:1。
6.根据权利要求1所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池,其特征在于,将双螺旋结构纤维状锂离子电池设计成全电池三电极体系,进行恒流充放电测试,电池的首圈库伦效率为80.13~81.9%;
双螺旋结构纤维状锂离子电池在循环100圈后,容量为1400~1580mahg-1,容量保持率为80~81.8%。
7.制备如权利要求1~6中任一项所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)以含有正极材料和聚合物i的纺丝液a和含有负极材料和聚合物ii的纺丝液b为原料,采用设有双通道且双喷丝口相连的偏芯注射装置进行静电纺丝,并依次经过集束、后处理,制得双螺旋纳米纤维纱线;
其中,纺丝液a与纺丝液b不会形成均相溶液,纺丝时偏芯注射装置的转速为55~60r/min;
(2)将双螺旋纳米纤维纱线经过加热,得到复合纤维状材料;
(3)将复合纤维状材料沿着管状电池外封装层的长度方向置于其中,制得双螺旋结构纤维状锂离子电池。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,喷丝口的形状为扁平状;纺丝液a中,聚合物i的质量浓度为1.5~3g/10ml;纺丝液b中,聚合物ii的质量百分比为8~12wt%;纺丝工艺为:供液速度为0.8~1.2ml/h,喷丝口处的正高压22~25kv,集束点处的负高压为7~15kv,喷丝口与集束点的距离为5~10cm;
步骤(2)中加热的温度为100~150℃;
集束采用空心锥头金属管,集束点为空心锥头金属管的锥头所在位置;
后处理的具体过程为:卷绕——热处理——加捻。
9.用于如权利要求7或8所述的一种双螺旋结构纤维状锂离子电池的制备方法的装置,其特征是:包括纺丝组件、空心锥头金属管(2)和后处理装置;
纺丝组件包括供液装置和偏芯注射装置(1)。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,供液装置包括双通道输液管(22);
偏芯注射装置(1)包括依次相接的中空圆柱i、中空圆台和中空圆柱ii,中空圆柱i的底面直径大于中空圆柱ii的底面直径;偏芯注射装置(1)内部设置与双通道输液管(22)相应且连通的两个独立的通道,两个独立的通道分别与双喷丝口连通,偏芯注射装置(1)可被电机v(23)带动旋转;
中空圆柱ii的中心轴与双喷丝口的对称中心的距离为0.35~0.5cm;
空心锥头金属管的上端为空心锥头,下端为中空圆柱iii;
后处理装置包括卷绕装置、加热装置和导纱装置;
卷绕装置(3)包括加热辊,卷绕速度30~50r/min;
加热装置包括封闭式加热槽(5)和加热对辊(11),封闭式加热槽内设浸没辊(6)、压力对辊(7)、加热棒(8)和温度传感器(9);
导纱装置包括导纱钩(13)、成品纱筒纱锭(18)、钢领板(15)、钢领(16)、钢丝圈(17)和纱筒(14)。