CN110444821A - 基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法 - Google Patents

基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，包括有以下步骤：S1包括分级异质结构钴基正极材料和多孔锌纳米片阵列负极材料的制备；S2柔性电极槽的构筑；S3微电极的加工及转移、电解质的导入及电池的封装；本发明的有益效果是：1、本发明采用平面叉指型电池构造，相较于刚性扣式电池，尺寸更为微小，结构更为紧凑，从而更易集成，使用更加便捷；2、本发明采用采用三维碳布作为集流体，相较于平面金属基或碳基集流体，不仅提供了更大的比表面积，可负载更多的活性材料；3、本发明采用核壳结构式电极，该电极可提供更大的比表面积；4、采用了以激光切割技术为核心的微电极加工技术，该技术可将块体电极任意图案化。

Description

基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法
技术领域
本发明属于柔性微型储能器件技术领域，具体涉及一种基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，所制得的柔性微型碱性锌电池可以作为高性能可穿戴装置的储能单元。
背景技术
随着微型可穿戴电子设备的快速发展，高效柔性可穿戴式微型储能装置受到广泛关注。在过去的几十年中，微型超级电容器和微型锂离子电池被视为极具潜力的能量存储装置。然而不如人意的是，微型超级电容器受限于较低的能量密度，而微型锂离子电池又因其安全问题而无法大规模使用。相较于微型超级电容器及微型锂离子电池，可充电的碱性锌电池凭借其高安全性，高容量以及丰富的原材料储量备受关注。然而，一方面，目前大部分报道的碱性锌电池仍然受低能量密度，较差的循环稳定性等问题的困扰；另一方面，碱性锌电池的微型化及柔性化也是亟待解决的难题，因而限制了其广泛发展。
当前，限制锌基碱性电池发展的主要瓶颈是其容量低且可逆性差的正极所导致的较低能量密度及循环稳定性。因而，许多研究尝试通过构筑不同形貌的纳米复合结构去解决这一问题。许多钴基纳米复合材料如：镍钴铝层状氢氧化物/碳纳米管复合材料，多孔四氧化三钴纳米片及分支结构的碱式碳酸钴@锰酸钴等复合材料被研究用作锌基碱性电池的正极材料，并提高了其容量以及循环稳定性。在这些纳米结构中，构筑异质结构被视为一种有效的解决方案，这一结构能提供大的比表面积，快速的电子/离子传输速度及较高的结构稳定性。
此外，构筑柔性微型碱性锌电池仍面临着许多挑战。一方面，传统的平面金属集流体严重限制了活性材料的负载量及电子在纵向的传输速率；另一方面，由于微型器件尺寸微小，使得大部分可适用于块体材料的加工工艺不再适用于微型器件。因此，寻求一种有效构筑三维微电极的制作工艺成为研究工作的重点。
发明内容
本发明针对上述的现有技术问题，提供了一种基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，制备工艺简单可控，制备出的微型碱性锌电池具有优异的柔性及储能特性，在柔性微型储能器件领域具有广阔的发展前景。
本发明针对上述技术问题采用的解决方案为：基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，包括有以下步骤：
S1三维柔性电极的制备，包括分级异质结构钴基正极材料和多孔锌纳米片阵列负极材料的制备；
S2柔性电极槽的构筑；
S3微电极的加工及转移、电解质的导入及电池的封装；
其中所述的分级异质结构钴基正极材料的制备步骤如下：
1)称取一定量的Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和C6H12N4，溶解在去离子水和无水乙醇的混合液中，并搅拌均匀；
2)将上述混合溶液转移至反应容器中，加入柔性碳布，超声后进行水热反应，待反应完成后，取出并放至室温后，反复洗涤并烘干，得到镍钴层状氢氧化物包覆碳布的核壳结构电极；
3)配制一定量的Co(NO3)2水溶液，并将上述样品作为工作电极，采用恒压电沉积工艺，制备生长在碳布上的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极材料；
其中所述的多孔锌纳米片阵列负极材料的制备步骤如下：
a)称取一定量的ZnSO4·7H2O和Na2SO4并溶于去离子水中，搅拌均匀并得到澄清混合溶液；
b)取一定尺寸的柔性碳布作为工作电极并浸没于上述溶液中，采用恒流电沉积工艺，制备得到多孔锌纳米片阵列负极。
按上述方案，所述的柔性电极槽的构筑步骤如下：
1)借助光刻工艺制备出叉指状光刻胶模具；
2)配制聚二甲基硅氧烷主剂与固化剂的混合液，经均匀搅拌后真空除泡；
3)将上述混合液均匀涂抹在叉指状光刻胶基模具上，然后将其转移并加热，待其固化后，将其从模具上剥离，得到聚二甲基硅氧烷基柔性电极槽。
按上述方案，所述的微型电极的加工及转移和电解质的导入及电池的封装工艺，包括有以下步骤：
1)采用激光切割工艺将分级异质结构钴基正极材料和多孔锌纳米片阵列负极材料切割成一定尺寸的微电极；所述的微电极形状为叉指状，其宽度为1.5mm，叉指的间距为0.5mm；
2)将上述微电极转移至柔性电极槽中；
3)配制含有氢氧化钾的饱和氧化锌的凝胶电解质，并将其均匀涂敷在电极表面进行封装。
按上述方案，步骤1)所述的Ni(NO3)2·6H2O摩尔数为1-2mmol，Co(NO3)2·6H2O摩尔数为2-4mmol，C6H12N4摩尔数为4.4-8.8mmol，去离子水用量为40mL，无水乙醇用量为20mL。
按上述方案，步骤2)所述的柔性碳布面积为10-12cm2，水热反应温度为90-120℃，反应时间为8-12h。
按上述方案，步骤3)所述的Co(NO3)2摩尔数为2.5-5mmol，电沉积电位为-1.0Vvs.Hg/HgO，电沉积时间为10-20min。
按上述方案，步骤a)所述的ZnSO4·7H2O的质量为12.4g，Na2SO4的质量为7.5g，去离子水用量为100mL。
按上述方案，步骤b)所述的电沉积的电流密度为10-20mA cm-2，电沉积时间为0.5-1h。
按上述方案，叉指状光刻胶模具的形状为单个、串联或并联的叉指状，所述柔性电极槽的宽度为1.6mm，槽间隔为0.4mm，柔性电极槽的叉指的数量为1-3个。
按上述方案，所述的配制含有氢氧化钾的饱和氧化锌的凝胶电解质采用下述方法：称取3g聚乙烯醇溶于30mL的去离子水中，并于85℃下搅拌3h，然后逐滴滴入含有8.415gKOH及饱和ZnO的20mL水溶液中，然后继续加热搅拌1h，待其冷却后制得凝胶电解质。
本发明首先利用前期水热合成工艺和后期恒压电沉积过程的两步法，得到生长在柔性碳布表面的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物正极材料。利用恒流电沉积工艺在柔性碳布表面沉积多孔锌金属纳米片阵列。其次，通过微模具工艺制备出带有叉指图案的聚二甲基硅氧烷基凹槽；然后借助激光切割工艺将制得的块体电极切割成叉指状微电极；最后滴入含有KOH的凝胶电解质并封装。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用平面叉指型电池构造，相较于刚性扣式电池，尺寸更为微小，结构更为紧凑，从而更易集成，使用更加便捷。不仅如此，采用柔性基底取代原有的硅基底，使得器件整体可以弯折，拉伸，因此可作为可穿戴电子设备中不可或缺的储能元件；
2、本发明采用采用三维碳布作为集流体，相较于平面金属基或碳基集流体，不仅提供了更大的比表面积，可负载更多的活性材料，而且提升了电子/离子在轴向的传输速率，从而提升电池的容量及倍率性能；
3、本发明采用核壳结构式电极，该电极可提供更大的比表面积，从而暴露更多的活性位点，进而提升电池整体的容量；
4、本发明采用了以激光切割技术为核心的微电极加工技术，该技术可将块体电极任意图案化，且简单便捷，绿色廉价及可商业化应用。
附图说明
图1为本发明中单个柔性微型碱性锌电池的结构示意图；
图2为本发明中柔性微型碱性锌电池的加工流程示意图；
图3为本发明中分级异质结构钴基正极的扫描电镜图像；
图4为本发明中锌纳米片阵列负极的扫描电镜图像；
图5为本发明中单个柔性微型碱性锌电池的横流充放电曲线图；
图6为本发明中单个柔性微型碱性锌电池的循环寿命图；
图7为本发明中两组及三组柔性微型碱性锌电池串联的结构示意图；
图8为本发明中两组及三组柔性微型碱性锌电池并联的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实例阐述本发明内容，但本发明内容并不仅仅局限于下面的实例。
实施例1
如图2所示，一种基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法包括：
1)分级异质结构钴基正极材料的制备：称取1mmol Ni(NO3)2·6H2O、2mmol Co(NO3)2·6H2O和4.4mmol C6H12N4溶解在40mL去离子水和20mL无水乙醇的混合液中，并搅拌均匀；然后将上述混合溶液转移至反应釜中，加入面积为12cm2的柔性碳布，超声后转移至90℃的烘箱中进行时长8h的水热反应，待反应完成后，取出放至室温后用无水乙醇和去离子水反复清洗并烘干，得到镍钴层状氢氧化物包覆碳布的核壳结构电极；最后配置含有2.5mmol Co(NO3)2的100mL水溶液，并将上述样品作为工作电极，采用恒压电沉积工艺(施加电压为-1.0V，沉积时间为10min)，制备生长在碳布上的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极。如图3所示，制得的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极由大小均一的纳米片组装而成，且形貌比较均一；
2)多孔锌纳米片阵列负极材料的制备：首先称取12.4g ZnSO4·7H2O和7.5gNa2SO4溶于100mL去离子水中，搅拌均匀并得到澄清混合溶液；然后取面积为12cm2的柔性碳布作为工作电极并浸没于上述溶液中，持续施加0.12A的恒定电流0.5h，制得锌纳米片阵列负极。如图4所示，制得的锌纳米片阵列负极由大小均一的纳米片组装而成，且纳米片间有清晰可见的孔隙；
3)借助光刻工艺制备出图1所示的单个叉指状光刻胶基模具，其中所设定的柔性电极槽的宽度为1.6mm，槽间隔为0.4mm；然后配制聚二甲基硅氧烷主剂与固化剂的混合液，经均匀搅拌后真空除泡；最后将上述聚二甲基硅氧烷混合液均匀涂抹在叉指状光刻胶基模具上，然后将其转移并加热，待其固化后，将其从模具上剥离，得到聚二甲基硅氧烷基柔性电极槽；
4)采用激光切割工艺将步骤1)得到的正负极切割成单一叉指状的微电极，其中所设定的微电极宽度为1.5mm，叉指的间距为0.5mm；然后将上述微电极转移至制得的柔性电极槽中；最后称取3g聚乙烯醇溶于30mL的去离子水中，并于85℃下搅拌3h，然后逐滴滴入含有8.415g KOH及饱和ZnO的20mL水溶液中，然后继续加热搅拌1h，待其冷却后制得凝胶电解质，并将其均匀涂敷在电极表面进行封装。
最后，通过电化学工作站对上述微电池进行电化学性能测试：如图5所示当电流密度为5mA cm-2时，该微电池的容量为0.46mAh cm-2，循环2000圈后容量为初始容量的89.3％，库伦效率保持100％左右(图6)。
实施例2
一种基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法包括：
1)分级异质结构钴基正极材料的制备：称取2mmol Ni(NO3)2·6H2O、4mmol Co(NO3)2·6H2O和8.8mmol C6H12N4溶解在40mL去离子水和20mL无水乙醇的混合液中，并搅拌均匀；然后将上述混合溶液转移至反应釜中，加入面积为12cm2的柔性碳布，超声后转移至120℃的烘箱中进行时长8h的水热反应，待反应完成后，取出放至室温后用无水乙醇和去离子水反复清洗并烘干，得到镍钴层状氢氧化物包覆碳布的核壳结构电极；最后配置含有2.5mmol Co(NO3)2的100mL水溶液，并将上述样品作为工作电极，采用恒压电沉积工艺(施加电压为-1.0V，沉积时间为10min)，制备生长在碳布上的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极；
2)多孔锌纳米片阵列负极材料的制备：首先称取12.4g ZnSO4·7H2O和7.5gNa2SO4溶于100mL去离子水中，搅拌均匀并得到澄清混合溶液；然后取面积为12cm2的柔性碳布作为工作电极并浸没于上述溶液中，持续施加0.12A的恒定电流0.5h后制得锌纳米片阵列负极；
3)借助光刻工艺制备出图1样式的单个叉指状光刻胶基模具，其中所设定的柔性电极槽的宽度为1.6mm，槽间隔为0.4mm；然后配制聚二甲基硅氧烷主剂与固化剂的混合液，经均匀搅拌后真空除泡；最后将上述聚二甲基硅氧烷混合液均匀涂抹在叉指状光刻胶基模具上，然后将其转移并加热，待其固化后，将其从模具上剥离，得到聚二甲基硅氧烷基柔性电极槽；
4)采用激光切割工艺将步骤1)得到的正负极切割成单一叉指状的微电极，其中所设定的微电极宽度为1.5mm，叉指的间距为0.5mm；然后将上述微电极转移至制得的柔性电极槽中；最后称取3g聚乙烯醇溶于30mL的去离子水中，并于85℃下搅拌3h，然后逐滴滴入含有8.415g KOH及饱和ZnO的20mL水溶液中，然后继续加热搅拌1h，待其冷却后制得凝胶电解质，并将其均匀涂敷在电极表面进行封装；
最后，通过电化学工作站对上述微电池进行电化学性能测试：当电流密度为5mAcm-2时，该微电池的容量为0.42mAh cm-2，循环2000圈后容量为初始容量的83.3％，库伦效率保持100％左右。
实施例3
1)分级异质结构钴基正极材料的制备：称取2mmol Ni(NO3)2·6H2O、4mmol Co(NO3)2·6H2O和8.8mmol C6H12N4溶解在40mL去离子水和20mL无水乙醇的混合液中，并搅拌均匀；然后将上述混合溶液转移至反应釜中，加入面积为12cm2的柔性碳布，超声后转移至120℃的烘箱中进行时长8h的水热反应，待反应完成后，取出放至室温后用无水乙醇和去离子水反复清洗并烘干，得到镍钴层状氢氧化物包覆碳布的核壳结构电极；最后配置含有5mmol Co(NO3)2的100mL水溶液，并将上述样品作为工作电极，采用恒压电沉积工艺(施加电压为-1.0V，沉积时间为10min)，制备生长在碳布上的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极；
2)多孔锌纳米片阵列负极材料的制备：首先称取12.4g ZnSO4·7H2O和7.5gNa2SO4溶于100mL去离子水中，搅拌均匀并得到澄清混合溶液；然后取面积为12cm2的柔性碳布作为工作电极并浸没于上述溶液中，持续施加0.12A的恒定电流1h后制得锌纳米片阵列负极；
3)借助光刻工艺制备出图1所示的单个叉指状光刻胶基模具，其中所设定的柔性电极槽的宽度为1.6mm，槽间隔为0.4mm；然后配制聚二甲基硅氧烷主剂与固化剂的混合液，经均匀搅拌后真空除泡；最后将上述聚二甲基硅氧烷混合液均匀涂抹在叉指状光刻胶基模具上，然后将其转移并加热，待其固化后，将其从模具上剥离，得到聚二甲基硅氧烷基柔性电极槽；
4)采用激光切割工艺将步骤1)得到的正负极切割成单一叉指状的微电极，其中所设定的微电极宽度为1.5mm，叉指的间距为0.5mm；然后将上述微电极转移至制得的柔性电极槽中；最后称取3g聚乙烯醇溶于30mL的去离子水中，并于85℃下搅拌3h，然后逐滴滴入含有8.415g KOH及饱和ZnO的20mL水溶液中，然后继续加热搅拌1h，待其冷却后制得凝胶电解质，并将其均匀涂敷在电极表面并进行封装；
最后，通过电化学工作站对上述微电池进行电化学性能测试：当电流密度为5mAcm-2时，该微电池的容量为0.38mAh cm-2，循环2000圈后容量为初始容量的81.4％，库伦效率保持100％左右。
实施例4
1)分级异质结构钴基正极材料的制备：称取2mmol Ni(NO3)2·6H2O、4mmol Co(NO3)2·6H2O和8.8mmol C6H12N4溶解在40mL去离子水和20mL无水乙醇的混合液中，并搅拌均匀；然后将上述混合溶液转移至反应釜中，加入面积为12cm2的柔性碳布，超声后转移至120℃的烘箱中进行时长8h的水热反应，待反应完成后，取出放至室温后用无水乙醇和去离子水反复清洗并烘干，得到镍钴层状氢氧化物包覆碳布的核壳结构电极；最后配置含有5mmol Co(NO3)2的100mL水溶液，并将上述样品作为工作电极，采用恒压电沉积工艺(施加电压为-1.0V，沉积时间为10min)，制备生长在碳布上的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极；
2)多孔锌纳米片阵列负极材料的制备：首先称取12.4g ZnSO4·7H2O和7.5gNa2SO4溶于100mL去离子水中，搅拌均匀并得到澄清混合溶液；然后取面积为12cm2的柔性碳布作为工作电极并浸没于上述溶液中，持续施加0.12A的恒定电流1h后制得锌纳米片阵列负极；
3)借助光刻工艺制备出两组串联样式(如图7)的叉指状光刻胶基模具，其中所设定的柔性电极槽的宽度为1.6mm，槽间隔为0.4mm；然后配制聚二甲基硅氧烷主剂与固化剂的混合液，经均匀搅拌后真空除泡；最后将上述聚二甲基硅氧烷混合液均匀涂抹在叉指状光刻胶基模具上，然后将其转移并加热，待其固化后，将其从模具上剥离，得到聚二甲基硅氧烷基柔性电极槽。
4)采用激光切割工艺将步骤1)得到的正负极切割成两组串联样式的微电极，其中所设定的微电极宽度为1.5mm，叉指的间距为0.5mm；然后将上述微电极转移至制得的柔性电极槽中；最后配称取3g聚乙烯醇溶于30mL的去离子水中，并于85℃下搅拌3h，然后逐滴滴入含有8.415g KOH及饱和ZnO的20mL水溶液中，然后继续加热搅拌1h，待其冷却后制得凝胶电解质，并将其均匀涂敷在电极表面并进行封装；
最后，通过电化学工作站对上述微电池进行电化学性能测试：当电流密度为5mAcm-2时，该微电池的容量为0.39mAh cm-2，循环2000圈后容量为初始容量的80.5％，库伦效率保持100％左右。
实施例5
1)分级异质结构钴基正极材料的制备：称取2mmol Ni(NO3)2·6H2O、4mmol Co(NO3)2·6H2O和8.8mmol C6H12N4溶解在40mL去离子水和20mL无水乙醇的混合液中，并搅拌均匀；然后将上述混合溶液转移至反应釜中，加入面积为12cm2的柔性碳布，超声后转移至120℃的烘箱中进行时长8h的水热反应，待反应完成后，取出放至室温后用无水乙醇和去离子水反复清洗并烘干，得到镍钴层状氢氧化物包覆碳布的核壳结构电极；最后配置含有5mmol Co(NO3)2的100mL水溶液，并将上述样品作为工作电极，采用恒压电沉积工艺(施加电压为-1.0V，沉积时间为10min)，制备生长在碳布上的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极；
2)多孔锌纳米片阵列负极材料的制备：首先称取12.4g ZnSO4·7H2O和7.5gNa2SO4溶于100mL去离子水中，搅拌均匀并得到澄清混合溶液；然后取面积为12cm2的柔性碳布作为工作电极并浸没于上述溶液中，持续施加0.12A的恒定电流1h后制得锌纳米片阵列负极；
3)借助光刻工艺制备出三组并联样式(如图8)的叉指状光刻胶基模具，其中所设定的柔性电极槽的宽度为1.6mm，槽间隔为0.4mm；然后配制聚二甲基硅氧烷主剂与固化剂的混合液，经均匀搅拌后真空除泡；最后将上述聚二甲基硅氧烷混合液均匀涂抹在叉指状光刻胶基模具上，然后将其转移并加热，待其固化后，将其从模具上剥离，得到聚二甲基硅氧烷基柔性电极槽；
4)采用激光切割工艺将步骤1)得到的正负极切割成三组并联样式的微电极，其中所设定的微电极宽度为1.5mm，叉指的间距为0.5mm；然后将上述微电极转移至制得的柔性电极槽中；最后称取3g聚乙烯醇溶于30mL的去离子水中，并于85℃下搅拌3h，然后逐滴滴入含有8.415g KOH及饱和ZnO的20mL水溶液中，然后继续加热搅拌1h，待其冷却后制得凝胶电解质，并将其均匀涂敷在电极表面进行封装。
最后，通过电化学工作站对上述微电池进行电化学性能测试：当电流密度为5mAcm-2时，该微电池的容量为1.17mAh cm-2，循环2000圈后容量为初始容量的75.6％，库伦效率保持100％左右。
上面结合附图对本发明所提出的一种基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的实施例进行了详细的描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，包括有以下步骤：
S1三维柔性电极的制备，包括分级异质结构钴基正极材料和多孔锌纳米片阵列负极材料的制备；
S2柔性电极槽的构筑；
S3微电极的加工及转移、电解质的导入及电池的封装；
其中所述的分级异质结构钴基正极材料的制备步骤如下：
1)称取一定量的Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和C6H12N4，溶解在去离子水和无水乙醇的混合液中，并搅拌均匀；
2)将上述混合溶液转移至反应容器中，加入柔性碳布，超声后进行水热反应，待反应完成后，取出并放至室温后，反复洗涤并烘干，得到镍钴层状氢氧化物包覆碳布的核壳结构电极；
3)配制一定量的Co(NO3)2水溶液，并将上述样品作为工作电极，采用恒压电沉积工艺，制备生长在碳布上的氢氧化钴包覆镍钴层状氢氧化物的分级异质结构钴基正极材料；
其中所述的多孔锌纳米片阵列负极材料的制备步骤如下：
a)称取一定量的ZnSO4·7H2O和Na2SO4并溶于去离子水中，搅拌均匀并得到澄清混合溶液；
b)取一定尺寸的柔性碳布作为工作电极并浸没于上述溶液中，采用恒流电沉积工艺，制备得到多孔锌纳米片阵列负极。
2.按权利要求1所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于所述的柔性电极槽的构筑步骤如下：
1)借助光刻工艺制备出叉指状光刻胶模具；
2)配制聚二甲基硅氧烷主剂与固化剂的混合液，经均匀搅拌后真空除泡；
3)将上述混合液均匀涂抹在叉指状光刻胶基模具上，然后将其转移并加热，待其固化后，将其从模具上剥离，得到聚二甲基硅氧烷基柔性电极槽。
3.按权利要求1所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于所述的微型电极的加工及转移和电解质的导入及电池的封装工艺，包括有以下步骤：
1)采用激光切割工艺将分级异质结构钴基正极材料和多孔锌纳米片阵列负极材料切割成一定尺寸的微电极；所述的微电极形状为叉指状，其宽度为1.5mm，叉指的间距为0.5mm；
2)将上述微电极转移至柔性电极槽中；
3)配制含有氢氧化钾的饱和氧化锌的凝胶电解质，并将其均匀涂敷在电极表面进行封装。
4.按权利要求1所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于步骤1)所述的Ni(NO3)2·6H2O摩尔数为1-2mmol，Co(NO3)2·6H2O摩尔数为2-4mmol，C6H12N4摩尔数为4.4-8.8mmol，去离子水用量为40mL，无水乙醇用量为20mL。
5.按权利要求1所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于步骤2)所述的柔性碳布面积为10-12cm2，水热反应温度为90-120℃，反应时间为8-12h。
6.按权利要求1所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于步骤3)所述的Co(NO3)2摩尔数为2.5-5mmol，电沉积电位为-1.0V vs.Hg/HgO，电沉积时间为10-20min。
7.按权利要求1所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于步骤a)所述的ZnSO4·7H2O的质量为12.4g，Na2SO4的质量为7.5g，去离子水用量为100mL。
8.按权利要求1所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于步骤b)所述的电沉积的电流密度为10-20mA cm-2，电沉积时间为0.5-1h。
9.按权利要求2所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于叉指状光刻胶模具的形状为单个、串联或并联的叉指状，所述柔性电极槽的宽度为1.6mm，槽间隔为0.4mm，柔性电极槽的叉指的数量为1-3个。
10.按权利要求3所述的基于三维电极的柔性微型碱性锌电池的制备方法，其特征在于所述的配制含有氢氧化钾的饱和氧化锌的凝胶电解质采用下述方法：称取3g聚乙烯醇溶于30mL的去离子水中，并于85℃下搅拌3h，然后逐滴滴入含有8.415g KOH及饱和ZnO的20mL水溶液中，然后继续加热搅拌1h，待其冷却后制得凝胶电解质。
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