CN108258322B - 一种可自愈合柔性电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可自愈合柔性电池及其制备方法，包括步骤：得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；得到同时掺入主客体分子的粘结剂；将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池；本发明依据主客体分子之间的分子识别包合作用，使得凝胶电解质内部和电极内部具有自愈合能力，将凝胶电解质和电极封装成三明治电池后，在正负电极与凝胶电解质之间形成自愈合界面，使得电池具有优良的抗弯折能力。

Description

一种可自愈合柔性电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及柔性储能电池技术领域，具体涉及一种可自愈合柔性电池及其制备方法。
背景技术
随着科技的进步，电子设备在我们生活中扮演着越来越重要的角色，已成为生活中不可或缺的部分，而越来越多的电子设备正在向轻薄化、柔性化和可穿戴的方向转型。储能器件的尺寸、抗拉伸和抗折叠能力将决定可穿戴电子设备发展，是柔性电子设备转型的第一大难关。目前，已商品化的储能器件中，锂离子电池凭借其高能量密度和高功率密度，占据着市场最大的份额。在储能器件的柔性化转型过程中，发展柔性锂离子电池必将成为主要方向之一，并且越来越多的科研人员和电子设备设计师已开始投入大量的时间和金钱研究柔性锂离子电池。锂离子电池的柔性化设计技术的突破，将会带动柔性储能器件的快速发展，掀起柔性电子设备的发展浪潮。
传统的锂离子电池、超级电容器等产品，不但体积笨重，而且还无法折叠，在体积变化过大时，甚至会使电极或凝胶电解质内部产生裂缝，导致电池性能严重下降，使用寿命大大缩短，更严重导致正负极之间发生短路，引发热失控，导致严重的安全问题。然而如今电子设备的柔性化已成为主流趋势，电子设备将会被应用到各种环境苛刻的情况下，比如应用到高性能运动服、嵌入式健康监测设备、轻量军事设备和新型移动通信设备中。这使得储能器件在能够承受剧烈的体积变化同时，还要保证能稳定的向柔性电子设备提供能量。从电池基本结构上出发，如何将柔性构建的思路与锂离子电池相结合使其具有高电池性能和优良弯折性的柔性电池，已成为柔性储能器件发展的关键问题。
目前广泛使用的液体电解质具有易泄漏、易燃和化学稳定性差等缺点，使柔性电池的可弯曲性受到了很大的限制。传统的柔性电极设计是将活性物质与柔性材料进行复合，工艺要求高，限制活性物质使用。本发明介绍的自愈合电池的设计通过主客体分子间的分子识别包合作用，在凝胶电解质和粘结剂的制备过程中掺入主客体分子识别包合对，得到可自愈合的柔性电极和凝胶电解质，并且使电极和凝胶电解质之间具有自愈合能力，大大增强电池的抗弯折能力。主客体分子间的分子识别包合作用主要使物理过程，对电池的性能影响小，生产工艺和条件容易满足，不限制电极活性材料的使用，应用广泛，是实现新型柔性电子设备产业化的最具潜力的技术。
未来新技术革命将发生在可穿戴设备领域，尤其是高度集成的可穿戴设备，柔性电池的应用会更加广泛，而柔性电极和凝胶电解质作为技术核心必将成为研究潮流。近年，实现柔性储能器件主要是从新结构的设计和柔性材料的两个方向进行探索，另外对于柔性储能设备的探索还有很多不可忽视的因素，例如低成本、可规模化的工业生产技术，提高柔性装置的循环稳定性等，为了弥补现有技术的空白，本发明提供了一种可自愈合柔性电池的制备方法。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可自愈合柔性电池及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种可自愈合柔性电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)在引发剂作用下先在载体凝胶电解质聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述主体为环糊精；
(2)然后在引发剂作用下在与步骤(1)相同的凝胶电解质聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述客体为金刚烷；
(3)将搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体、搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体和未接枝的凝胶电解质聚合物单体混合进行原位聚合反应，得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；
(4)在引发剂作用下先在载体粘结剂聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；所述主体为环糊精；
(5)然后在引发剂作用下在与步骤(4)相同的粘结剂聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；所述客体为金刚烷；
(6)将搭载主体分子的粘结剂聚合物单体、搭载客体分子的粘结剂聚合物单体和未接枝的粘结剂聚合物单体混合进行聚合反应，得到同时掺入主客体分子的粘结剂；
(7)将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池。
作为优选方式，所述凝胶电解质聚合物单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、六氟丙烯和乙烯醇缩醛中至少一种。
作为优选方式，所述粘结剂聚合物单体选自偏氟乙烯、乙烯醇和四氟乙烯至少一种。
作为优选方式，所选引发剂选自(NH4)2S2O8、Na2S2O8、K2S2O8、(NH4)2S2O8/NaHSO3、(NH4)2S2O8/Na2SO3、Na2S2O8/NaHSO3、Na2S2O8/Na2SO3、K2S2O8/NaHSO3、K2S2O8/Na2SO3、Ce(NH4)2(NO3)6、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或几种，并且/或者接枝反应使用引发剂的用量为单体总质量的0.01-6wt％。
作为优选方式，步骤(1)中凝胶电解质聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-5)；并且/或者步骤(2)凝胶电解质聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-3)。
作为优选方式，步骤(3)在原位聚合形成凝胶电解质的反应中，所使用的未接枝的凝胶电解质聚合物单体、搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体和搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体质量比例为1:(0.15-3.5):(0.15-3.5)。
作为优选方式，步骤(4)粘结剂聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-5)；并且/或者步骤(5)粘结剂聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-3)。
作为优选方式，步骤(6)在聚合反应形成粘结剂的反应中，所使用的未接枝的粘结剂聚合物单体、搭载主体分子的粘结剂聚合物单体和搭载客体分子的粘结剂聚合物单体质量比为1:(0.15-3.5):(0.15-3.5)。
作为优选方式，步骤(3)中原位聚合反应的聚合温度为25-75℃，聚合时间为2-9小时；并且/或者步骤(6)中聚合反应的聚合温度为25-75℃，聚合时间为2-9小时。
作为优选方式，步骤(3)和步骤(6)的聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为200-450转/分。
作为优选方式，电极上活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为100:(8-20):(8-20)。
作为优选方式，柔性电池的封装形状为方形、圆形和弧形。
作为优选方式，电极上的活性物质、导电剂和粘结剂混合浆料涂覆到集流体上后，采用在真空箱里进行烘干，温度为60-100度。
作为优选方式，凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.15-0.5wt％。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种上述制备方法得到的一种可自愈合柔性电池。
本发明通过化学接枝反应、共聚反应，在凝胶电解质和粘结剂中分别同时掺入主体和客体分子，得到含有主体和客体包合对的凝胶电解质和粘结剂，然后在电极的制备过程中，加入粘结剂，依据主客体分子之间的分子识别包合作用，使得凝胶电解质内部和电极内部具有自愈合能力，将凝胶电解质和电极封装成三明治电池后，在正负电极与凝胶电解质之间形成自愈合界面。这种凝胶电解质内部、电极内部和电极与凝胶电解质之间的自愈合能力使得电池具有优良的抗弯折能力。
本发明一种可自愈合柔性电池的制备方法，与现有的柔性储能器件相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明通过主客体分子之间的分子识别包合作用，在制备电极和凝胶电解质的过程中同时掺入主体和客体分子形成可自愈合的凝胶电解质的电极，然后将电极和凝胶电解质封装成具有优良抗弯折性的柔性三明治电池。这种柔性电池制备方法思路简单，而分子间的包合作用主要是物理作用，能极小程度地降低对电池能量密度和功率密度的影响，对比与现有的柔性电池，既提高柔性的同时，又延长了电池的使用寿命，弥补了现有柔性电池技术的短板。
2.本发明的制备原料来源广，制备方法简单，制备成本低，采用的原材料均来自于已工业化的产品，制备可实施性较强，有望应用于各种复杂特殊环境，如野外严苛的军事作战环境中。
附图说明
图(1)为本明的可自愈合柔性电池的流程框图。
图(2)为本发明的可自愈合柔性电池中电极内部、凝胶电解质内部和电极与凝胶电解质之间分子识别包合示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种可自愈合柔性电池及其制备方法，包括如下步骤：
(1)在引发剂作用下先在载体凝胶电解质聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述主体为环糊精；所述凝胶电解质聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯，所选引发剂为(NH4)2S2O8，接枝反应使用引发剂的用量为单体总质量的0.01wt％。凝胶电解质聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:0.1；
(2)然后在引发剂作用下在与步骤(1)相同的凝胶电解质聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述客体为金刚烷，凝胶电解质聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:0.1。
(3)将搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体、搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体和未接枝的凝胶电解质聚合物单体混合进行原位聚合反应，得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；所使用的未接枝的凝胶电解质聚合物单体、搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体和搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体质量比例为1:0.15:0.15。原位聚合反应的聚合温度为25℃，聚合时间为2小时；聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为200转/分。凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.15wt％。
(4)在引发剂作用下先在载体粘结剂聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；所述主体为环糊精；所述粘结剂聚合物单体为偏氟乙烯，粘结剂聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:0.1；
(5)然后在引发剂作用下在与步骤(4)相同的粘结剂聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；所述客体为金刚烷；粘结剂聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:0.1。
(6)将搭载主体分子的粘结剂聚合物单体、搭载客体分子的粘结剂聚合物单体和未接枝的粘结剂聚合物单体混合进行聚合反应，得到同时掺入主客体分子的粘结剂；所使用的未接枝的粘结剂聚合物单体、搭载主体分子的粘结剂聚合物单体和搭载客体分子的粘结剂聚合物单体质量比为1:0.15:0.15，聚合反应的聚合温度为25℃，聚合时间为2小时。聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为200转/分。凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.15wt％。
(7)将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池。
实施例2
一种可自愈合柔性电池及其制备方法，包括如下步骤：
(1)在引发剂作用下先在载体凝胶电解质聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述主体为环糊精；所述凝胶电解质聚合物单体为丙烯腈，所选引发剂为Na2S2O8。接枝反应使用引发剂的用量为单体总质量的6wt％。凝胶电解质聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:5；
(2)然后在引发剂作用下在与步骤(1)相同的凝胶电解质聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述客体为金刚烷；凝胶电解质聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:3。
(3)将搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体、搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体和未接枝的凝胶电解质聚合物单体混合进行原位聚合反应，得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；所使用的未接枝的凝胶电解质聚合物单体、搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体和搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体质量比例为1:3.5:3.5。原位聚合反应的聚合温度为75℃，聚合时间为9小时；聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为450转/分。凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.5wt％。
(4)在引发剂作用下先在载体粘结剂聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；所述主体为环糊精；所述粘结剂聚合物单体为乙烯醇，粘结剂聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:5；
(5)然后在引发剂作用下在与步骤(4)相同的粘结剂聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；所述客体为金刚烷；粘结剂聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:3。
(6)将搭载主体分子的粘结剂聚合物单体、搭载客体分子的粘结剂聚合物单体和未接枝的粘结剂聚合物单体混合进行聚合反应，得到同时掺入主客体分子的粘结剂；所使用的未接枝的粘结剂聚合物单体、搭载主体分子的粘结剂聚合物单体和搭载客体分子的粘结剂聚合物单体质量比为1:3.5:3.5，聚合反应的聚合温度为75℃，聚合时间为9小时；聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为450转/分。凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.5wt％。
(7)将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池。
电极上活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为100:20:20，电极上的活性物质、导电剂和粘结剂混合浆料涂覆到集流体上后，采用在真空箱里进行烘干，温度100度。柔性电池的封装形状为方形、圆形和弧形。
实施例3
一种可自愈合柔性电池及其制备方法，包括如下步骤：
(1)在引发剂作用下先在载体凝胶电解质聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述主体为环糊精；所述凝胶电解质聚合物单体为六氟丙烯，所选引发剂为K2S2O8、(NH4)2S2O8/NaHSO3，接枝反应使用引发剂的用量为单体总质量的0.1wt％。凝胶电解质聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:1；
(2)然后在引发剂作用下在与步骤(1)相同的凝胶电解质聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述客体为金刚烷；凝胶电解质聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:1。
(3)将搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体、搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体和未接枝的凝胶电解质聚合物单体混合进行原位聚合反应，得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；所使用的未接枝的凝胶电解质聚合物单体、搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体和搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体质量比例为1:1:1。原位聚合反应的聚合温度为50℃，聚合时间为5小时；聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为300转/分。凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.2wt％。
(4)在引发剂作用下先在载体粘结剂聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；所述主体为环糊精；所述粘结剂聚合物单体为四氟乙烯。粘结剂聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:1；
(5)然后在引发剂作用下在与步骤(4)相同的粘结剂聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；所述客体为金刚烷；粘结剂聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:1。
(6)将搭载主体分子的粘结剂聚合物单体、搭载客体分子的粘结剂聚合物单体和未接枝的粘结剂聚合物单体混合进行聚合反应，得到同时掺入主客体分子的粘结剂；所使用的未接枝的粘结剂聚合物单体、搭载主体分子的粘结剂聚合物单体和搭载客体分子的粘结剂聚合物单体质量比为1:1:1。聚合反应的聚合温度为35℃，聚合时间为4小时。聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为300转/分。凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.2wt％。
(7)将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池。
电极上活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为100:12:12，电极上的活性物质、导电剂和粘结剂混合浆料涂覆到集流体上后，采用在真空箱里进行烘干，温度为80度。柔性电池的封装形状为方形、圆形和弧形。
实施例4
一种可自愈合柔性电池及其制备方法，包括如下步骤：
(1)在引发剂作用下先在载体凝胶电解质聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述主体为环糊精；所述凝胶电解质聚合物单体为乙烯醇缩醛。所选引发剂为(NH4)2S2O8/Na2SO3、Na2S2O8/NaHSO3、Na2S2O8/Na2SO3，接枝反应使用引发剂的用量为单体总质量的2wt％。凝胶电解质聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:2；
(2)然后在引发剂作用下在与步骤(1)相同的凝胶电解质聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述客体为金刚烷；凝胶电解质聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:2。
(3)将搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体、搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体和未接枝的凝胶电解质聚合物单体混合进行原位聚合反应，得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；所使用的未接枝的凝胶电解质聚合物单体、搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体和搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体质量比例为1:2:2。原位聚合反应的聚合温度为60℃，聚合时间为6小时；聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为350转/分。
(4)在引发剂作用下先在载体粘结剂聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；所述主体为环糊精；所述粘结剂聚合物单体为偏氟乙烯、乙烯醇。粘结剂聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:2；
(5)然后在引发剂作用下在与步骤(4)相同的粘结剂聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；所述客体为金刚烷；粘结剂聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:2。
(6)将搭载主体分子的粘结剂聚合物单体、搭载客体分子的粘结剂聚合物单体和未接枝的粘结剂聚合物单体混合进行聚合反应，得到同时掺入主客体分子的粘结剂；所使用的未接枝的粘结剂聚合物单体、搭载主体分子的粘结剂聚合物单体和搭载客体分子的粘结剂聚合物单体质量比为1:0.25:0.25。聚合反应的聚合温度为60℃，聚合时间为7小时。
(7)将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池。
电极上活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为100:15:15，电极上的活性物质、导电剂和粘结剂混合浆料涂覆到集流体上后，采用在真空箱里进行烘干，温度为70度。柔性电池的封装形状为方形、圆形和弧形。
实施例5
一种可自愈合柔性电池及其制备方法，包括如下步骤：
(1)在引发剂作用下先在载体凝胶电解质聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述主体为环糊精；所述凝胶电解质聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈，所选引发剂为Na2S2O8/Na2SO3、K2S2O8/NaHSO3、K2S2O8/Na2SO3、Ce(NH4)2(NO3)6、偶氮二异丁基脒盐酸盐，接枝反应使用引发剂的用量为单体总质量的0.01-6wt％。凝胶电解质聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:4；
(2)然后在引发剂作用下在与步骤(1)相同的凝胶电解质聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述客体为金刚烷；步骤(2)凝胶电解质聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:2。
(3)将搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体、搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体和未接枝的凝胶电解质聚合物单体混合进行原位聚合反应，得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；所使用的未接枝的凝胶电解质聚合物单体、搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体和搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体质量比例为1:3:3。原位聚合反应的聚合温度为70℃，聚合时间为8小时；聚合反应过程在惰性气体条件下进行。共聚前溶液在保护性气体氮气和/或惰性气体的条件下进行混合，搅拌速度为400转/分。凝胶电解质的制备过程中，可添加增塑剂，用量为凝胶电解质单体总质量的0.4wt％。
(4)在引发剂作用下先在载体粘结剂聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；所述主体为环糊精；所述粘结剂聚合物单体为偏氟乙烯、乙烯醇。粘结剂聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:4；
(5)然后在引发剂作用下在与步骤(4)相同的粘结剂聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；所述客体为金刚烷；粘结剂聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:2.5。
(6)将搭载主体分子的粘结剂聚合物单体、搭载客体分子的粘结剂聚合物单体和未接枝的粘结剂聚合物单体混合进行聚合反应，得到同时掺入主客体分子的粘结剂；步骤(6)在聚合反应形成粘结剂的反应中，所使用的未接枝的粘结剂聚合物单体、搭载主体分子的粘结剂聚合物单体和搭载客体分子的粘结剂聚合物单体质量比为1:3:3。聚合反应的聚合温度为70℃，聚合时间为8小时。
(7)将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在引发剂作用下先在载体凝胶电解质聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述主体为环糊精；
(2)然后在引发剂作用下在与步骤(1)相同的凝胶电解质聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体；所述客体为金刚烷；
(3)将搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体、搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体和未接枝的凝胶电解质聚合物单体混合进行原位聚合反应，得到同时掺入主客体分子的凝胶电解质；
(4)在引发剂作用下先在载体粘结剂聚合物单体上接枝主体分子，得到搭载主体分子的粘结剂聚合物单体；所述主体为环糊精；
(5)然后在引发剂作用下在与步骤(4)相同的粘结剂聚合物单体上接枝客体分子，得到搭载客体分子的粘结剂聚合物单体；所述客体为金刚烷；
(6)将搭载主体分子的粘结剂聚合物单体、搭载客体分子的粘结剂聚合物单体和未接枝的粘结剂聚合物单体混合进行聚合反应，得到同时掺入主客体分子的粘结剂；
(7)将同时掺入主客体分子的粘结剂添加到正负极电极中，然后与同时掺入主客体分子的凝胶电解质进行封装成自愈合的三明治柔性电池。
2.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：所述凝胶电解质聚合物单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、六氟丙烯和乙烯醇缩醛中至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：所述粘结剂聚合物单体选自偏氟乙烯、乙烯醇和四氟乙烯至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：所选引发剂选自(NH4)2S2O8、Na2S2O8、K2S2O8、(NH4)2S2O8/NaHSO3、(NH4)2S2O8/Na2SO3、Na2S2O8/NaHSO3、Na2S2O8/Na2SO3、K2S2O8/NaHSO3、K2S2O8/Na2SO3、Ce(NH4)2(NO3)6、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中凝胶电解质聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-5)；并且/或者步骤(2)凝胶电解质聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-3)。
6.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)在原位聚合形成凝胶电解质的反应中，所使用的未接枝的凝胶电解质聚合物单体、搭载主体分子的凝胶电解质聚合物单体和搭载客体分子的凝胶电解质聚合物单体质量比例为1:(0.15-3.5):(0.15-3.5)。
7.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：步骤(4)粘结剂聚合物单体与主体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-5)；并且/或者步骤(5)粘结剂聚合物单体与客体分子在进行接枝反应时的质量比为1:(0.1-3)。
8.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：步骤(6)在聚合反应形成粘结剂的反应中，所使用的未接枝的粘结剂聚合物单体、搭载主体分子的粘结剂聚合物单体和搭载客体分子的粘结剂聚合物单体质量比为1:(0.15-3.5):(0.15-3.5)。
9.根据权利要求1所述的一种可自愈合柔性电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)中原位聚合反应的聚合温度为25-75℃，聚合时间为2-9小时；并且/或者步骤(6)中聚合反应的聚合温度为25-75℃，聚合时间为2-9小时。
10.权利要求1至9任意一项所述制备方法得到的一种可自愈合柔性电池。
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