CN113178646B - 一种镁空气纤维电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源电池领域，更具体地说，涉及一种镁空气纤维电池及其制备方法。针对现有技术中存在的柔性不足，能量密度不高的问题，本发明提供了一种镁空气纤维电池及其制备方法，由从内到外依次设置的金属镁丝、有机凝胶层、水凝胶层和二氧化锰/碳纳米管复合薄膜以同轴结构组成。以有机凝胶/水凝胶双层凝胶作为电解液，采用凝胶态电解液取代了传统的液态电解液，从而实现了具有优良柔性的镁空气电池，且用时抑制了镁负极的化学腐蚀，改善了放电反应，保证电池的比容高且柔性好。

Description

一种镁空气纤维电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及新能源电池领域，更具体地说，涉及一种镁空气纤维电池及其制备方法。

背景技术

近年来，可穿戴及可植入的电子设备蓬勃发展，这些新型的电子设备因为具有更佳的便携性和功能性而被认为是下一代电子产品发展的方向。[1-3]为了这些新型的电子产品能够在较长时间内稳定工作，配套的可穿戴及可植入的高性能供能设备必不可少。[4-7]因此，发展出一些可穿戴或可植入的高性能能源器件成为了一个十分紧迫的任务。

柔性电池和超级电容器现阶段都已经被研究用于柔性可穿戴器件的功能，但是有限的能量密度在应用上收到了重重制约，现有技术中已经有采用了锌、铝等作为负极的柔性电池但是现阶段类型的电池性能依旧不是非常特色，且柔性度不足，如本发明人的在先的专利，中国专利申请，申请号201510700184.7，公开日2016年1月13日，公开了一种可弯曲拉伸的可充电线状锌空气电池及其制备方法。本发明通过制备水凝胶电解液，然后将电解液包覆于负极的锌弹簧并交联成固态后在RuO₂乙醇悬浮液中沾涂得到氧析出催化层，最后将交错的取向碳纳米管膜裹在最外层，得到一种线状的锌空气电池。该锌空气电池相比于传统电池具有全新的结构，特殊的空气电极结构不需要金属集流体和粘结剂，减轻了电池的重量和体积，从而提高了电池的能量密度和功率密度，是能源器件领域的重要创新；但是其金属负极的利用率仍然有限。

又如中国专利申请，申请号201811339778.X，公开日2019年3月19日，公开了一种可弯曲的柔性铝空气电池，所述的柔性铝空气电池从内往外依次包括铝合金阳极、碱性水凝胶电解质、使用复合催化剂的空气阴极和阴极集流体层叠而成；此发明首先将制作好的铝合金阳极夹在最中间，从内向外两侧依次放置碱性水凝胶电解质、使用复合催化剂的空气阴极、阴极集流体，并使用夹子将其固定，尽量避免因为界面接触影响电池总体性能；此发明一是将铝合金阳极夹在中间可以防止表面钝化，二是一个铝合金阳极与两个空气阴极相连，可以增大氧气吸附面积，从而提高氧吸附速率和氧化还原活性；但是该电池为平面式结构，其柔性有限，而且该电池的负极为合金负极，其电解液中添加了多种缓蚀剂，导致其总体成本较高。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的弯折性不足，能量密度不高的问题，本发明提供了一种镁空气纤维电池及其制备方法，它兼具高柔性和高能量密度的优点，在为柔性电子器件供能方面具有极大潜力。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种镁空气纤维电池，由从内到外依次设置的金属镁丝、有机凝胶层、水凝胶层和二氧化锰/碳纳米管复合薄膜以同轴结构组成。优选的，所述的金属镁丝由一根镁丝或多根镁丝绞合构成。所述的有机凝胶层为聚氧化乙烯和双三氟甲烷磺酰亚胺锂按照比例混合，并且混合入按照比例混合的二氯甲烷和丙酮溶液，晾干后制成。水凝胶层由按照比例混合的丙烯酰胺、氯化锂加入去离子水后，并按照比例加入N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵后，再加入四甲基乙二胺制成溶液，培养凝胶化制成。二氧化锰/碳纳米管复合薄膜由二氧化锰粉末分散于无水乙醇，滴在若干层堆叠的碳纳米管薄膜上制成。

对应的一种镁空气纤维电池的制备方法，具体步骤如下：

在镁丝上涂布粘流态有机凝胶电解液，之后等待有机凝胶电解液晾干固化；

选取水凝胶电解液，将其包裹在已经包裹有机凝胶电解液并固化后的镁丝上；

将二氧化锰/碳纳米管复合薄膜缠绕在经过包裹有水凝胶的镁丝上，完成整体空气纤维电池的制备。

优选的，所述的粘流态有机凝胶电解液的制备步骤如下：

将二氯甲烷和丙酮以质量比为(30-50):1的比例混合，得到溶液A；

将质量为0.5g-1.2g聚氧化乙烯和0.4g-1.0g双三氟甲烷磺酰亚胺锂与5mL-10mL溶液 A混合，充分搅拌，得到粘流态有机凝胶电解液。

优选的，所述的水凝胶电解液的制备步骤如下：

将质量为0.5g-1.5g丙烯酰胺和1.5g-2.5g氯化锂加入到体积为5mL-15mL的去离子水中，在冰水浴中搅拌溶解，形成溶液A；

将0.001g-0.003g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.01g-0.03g过硫酸铵加入到溶液A中，常温搅拌溶解，形成溶液B；

将2uL-10uL四甲基乙二胺加入到溶液B中，搅拌10s-40s，然后将溶液倒入底面积64 cm²-144 cm²的干净培养皿中；

等待20min-45min使水凝胶前驱体溶液凝胶化；制成水凝胶电解液。

优选的，所述的二氧化锰/碳纳米管复合薄膜制备步骤如下：

整块的碳纳米管薄膜制备方法如下：

由超顺排碳纳米管阵列拉出宽度为0.8cm-1.2cm，长度为7cm-8cm的碳纳米管薄膜，连续拉取若干次，具体的次数可以根据需求选择，如选择7或6次，也可以为其他次数，每次拉成一层薄膜，几次拉取的若干层碳纳米管薄膜相互完全重合，得到整块碳纳米管薄膜。

取5mg-15mg二氧化锰粉末分散于5mL-10mL无水乙醇中，形成混合物A；

将混合物A进行15min-25min超声处理，形成较为均匀的二氧化锰分散液B；

吸取50uL-100uL分散液B，将其均匀滴在整块的碳纳米管薄膜上，然后静置晾干；获得二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案采用镁作为负极，二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极，其中以有机凝胶/水凝胶双层凝胶作为电解液，采用凝胶态电解液取代了传统的液态电解液，从而实现了具有优良柔性的镁空气电池，且用时抑制了镁负极的化学腐蚀，改善了放电反应，保证电池的比容高且柔性好。

附图说明

图1为本发明高比容镁空气纤维电池结构图示；

图2为实施例中高比容镁空气纤维电池在空气中的放电曲线；

图3为实施例中高比容镁空气纤维电池在三种弯折角度下的放电曲线；

图4为实施例中高比容镁空气纤维电池与此前报导的镁空气电池的性能对比图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

本发明的目的在于提供一种高比容镁空气纤维电池以实现一种兼具高柔性和高能量密度的供能器件来满足下一代新型电子设备的能源需求。如图1所示，本电池由从内到外的金属镁负极、有机凝胶电解液制成的有机凝胶层、水凝胶制成的水凝胶层、二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极以同轴结构组成。具体的以镁丝为负极，此处的镁丝可以是一根较细的镁丝，也可以由若干根较细的镁丝集束的镁丝结构，根据需要弯折的程度来进行选择，越细的镁丝弯折度会更好，负载有二氧化锰的碳纳米管复合薄膜为正极，碳纳米管薄膜具有良好的柔性和优异的导电性，且具有化学稳定、热稳定等优点，在柔性电子领域展现了极大的应用潜力。本方案中碳纳米管薄膜负载二氧化锰所制得的复合正极，其优良的导电性和柔性，使其特别适用于柔性电池。本方案采用凝胶态电解液取代了传统的液态电解液，从而实现了具有优良柔性的镁空气电池。除此以外，凝胶态电解液包含了有机凝胶电解液及水凝胶电解液的两层结构，抑制了镁负极的化学腐蚀，改善了放电反应，从而实现了高达理论容量99.3％的实际容量(2190mAh/g)。这些优选的电池材料和独特的结构设计，使得该电池在各种弯曲状态下仍可表现出极高的放电性能，因而在可穿戴新能源领域具有巨大的应用潜力。

本发明提供的高比容镁空气纤维电池的制备方法，具体步骤如下：

在光洁的镁丝上涂布粘流态有机凝胶电解液，之后等待5min-30min使有机凝胶电解液晾干固化；具体的厚度根据需求进行选择，需要保证完整包裹镁丝；

裁取一块水凝胶电解液，将其包裹在已经包裹有机凝胶电解液并固化后的镁丝上；厚度根据需求选择，需要保证水凝胶包裹住有机凝胶；

将二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极缠绕在经过包裹有水凝胶的镁丝上，完成整体空气纤维电池的制备。

在金属空气电池领域，一直面临的重要问题就是金属负极利用率的问题，因为(1)金属空气电池的放电反应需要水的参与，而水会对金属负极产生化学腐蚀作用，从而导致整体负极的放电容量下降；(2)金属负极的放电产物往往是难溶物，这些产物附着在金属负极表面，会形成致密的钝化层，阻碍放电反应的发生，进一步导致负极的放电容量下降，也即负极利用率的下降。

为了解决这个问题，本发明对凝胶态电解液做出了改进，创造性地引入了一层额外的有机凝胶电解液，有机凝胶层(1)涂覆在镁丝的表面，减少了水对于镁负极的腐蚀；(2)选择性透过氯离子，改变了放电产物形貌，破坏了镁负极表面的放电产物钝化层，促进放电反应的发生，因而使得镁负极接近完全利用，从而将镁负极的利用率提升至99.3％，工作电压可以达到1.5V。

本发明中，所述粘流态有机凝胶电解液的制备步骤如下：

将二氯甲烷和丙酮以质量比为(30-50):1的比例混合，得到溶液A；

将质量为0.5g-1.2g聚氧化乙烯和0.4g-1.0g双三氟甲烷磺酰亚胺锂与5mL-10mL溶液 A混合，充分搅拌，得到粘流态有机凝胶电解液。

本发明中，所述的水凝胶电解液的制备步骤如下：

将质量为0.5g-1.5g丙烯酰胺和1.5g-2.5g氯化锂加入到体积为5mL-15mL的去离子水中，在冰水浴中搅拌溶解，形成溶液A；

将0.001g-0.003g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.01g-0.03g过硫酸铵加入到溶液A中，常温搅拌溶解，形成溶液B；

将2uL-10uL四甲基乙二胺加入到溶液B中，搅拌10s-40s，然后将溶液倒入底面积64 cm²-144 cm²的干净培养皿中；

等待20min-45min使水凝胶前驱体溶液凝胶化；制成水凝胶电解液。

本发明中，所述的二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极的制备步骤如下：

由超顺排碳纳米管阵列拉出宽度为0.8cm-1.2cm，长度为7cm-8cm的碳纳米管薄膜，连续拉取若干次，具体的次数可以根据需求选择，如选择7或6次，也可以为其他次数，每次拉去一层薄膜，几次拉取的碳纳米管薄膜相互完全重合，从而得到一整块碳纳米管薄膜；

取5mg-15mg二氧化锰粉末分散于5mL-10mL无水乙醇中，形成混合物A；

将混合物A进行15min-25min超声处理，形成较为均匀的二氧化锰分散液B；

吸取50uL-100uL分散液B，将其均匀滴在整块碳纳米管薄膜上，然后静置晾干；当然具体的碳纳米管薄膜层数可以根据需求进行选择，任意层数只要能满足其电特性和应用的需求即可，获得二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极。

如图2所述，本发明提出的高比容镁空气纤维电池具有极高的比容量，可以达到2190 mAh/g，为理论容量的99.3％；同时，由于其纤维状的结构，该电池在各种弯曲状态下均可以正常稳定的工作，如图3所示，为本方案的纤维电池分别在45°、90°、135°弯折状态下的放电曲线。如图4所示，对比现有的镁空气电池的技术，具体的序号表示的对应方案见最后表示的文献，本发明提出的高比容镁空气纤维电池与此前报导的镁空气电池的性能对比，可以看到，本发明的开路电压(2.35V)比以往的最高电压(1.77V)高出27％，放电容量(2190 mAh/g)比以往的最高容量(1667mAh/g)高出31％，证明了本发明优秀的电化学性能。总而言之，本发明兼具高柔性和高能量密度的优点，在为柔性电子器件供能方面具有极大潜力。

具体的二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极的制备和机凝胶/水凝胶双层凝胶电解液的制备具有不同的实施方式。以下列举了若干实施方式。

实施例1

制备粘流态有机凝胶电解液。将二氯甲烷和丙酮以质量比为40:1的比例混合，得到溶液 A；将0.7g聚氧化乙烯和0.5g双三氟甲烷磺酰亚胺锂与5mL溶液A混合，充分搅拌，得到粘流态有机凝胶电解液。

制备水凝胶电解液。量取10mL去离子水；将1.0g丙烯酰胺和2.1g氯化锂加入到去离子水中，在冰水浴中搅拌溶解，形成溶液A；将0.002g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.02g过硫酸铵加入到溶液A中，常温搅拌溶解，形成溶液B；将8uL四甲基乙二胺加入到溶液B 中，搅拌40s，然后将溶液倒入底面积100cm²的干净培养皿中；等待30min使水凝胶前驱体溶液凝胶化。

制备二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极。由超顺排碳纳米管阵列拉出宽度为1.0cm，长度为7.5cm的碳纳米管薄膜，连续拉取7次，7次拉取的碳纳米管薄膜相互完全重合，从而得到一整块碳纳米管薄膜；10mg二氧化锰粉末分散于5mL无水乙醇中，形成混合物A；将混合物A进行15min超声处理，形成较为均匀的二氧化锰分散液B；吸取50uL分散液B，将其均匀滴在7层碳纳米管薄膜上，然后静置晾干。

组装镁空气纤维电池。在光洁的镁丝上涂布粘流态有机凝胶电解液，之后等待30min使有机凝胶电解液晾干固化。裁取一块水凝胶电解液，将其包裹在涂覆了有机凝胶电解液的镁丝上。将二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极缠绕在双层凝胶包裹的镁丝上。

实施例2

制备粘流态有机凝胶电解液。制备粘流态有机凝胶电解液。将二氯甲烷和丙酮以质量比为35:1的比例混合，得到溶液A；将0.9g聚氧化乙烯和0.4g双三氟甲烷磺酰亚胺锂8mL 溶液A混合，充分搅拌，得到粘流态有机凝胶电解液。

制备水凝胶电解液。量取8mL去离子水；将1.2g丙烯酰胺和1.8g氯化锂加入到去离子水中，在冰水浴中搅拌溶解，形成溶液A；将0.001g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.01g过硫酸铵加入到溶液A中，常温搅拌溶解，形成溶液B；将6uL四甲基乙二胺加入到溶液B中，搅拌30s，然后将溶液倒入底面积121cm²的干净培养皿中；等待20min使水凝胶前驱体溶液凝胶化。

制备二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极。由超顺排碳纳米管阵列拉出宽度为0.8cm，长度为8.0cm的碳纳米管薄膜，连续拉取6次，6次拉取的碳纳米管薄膜相互完全重合，从而得到一整块碳纳米管薄膜；8mg二氧化锰粉末分散于7mL无水乙醇中，形成混合物A；将混合物A进行20min超声处理，形成较为均匀的二氧化锰分散液B；吸取70uL分散液B，将其均匀滴在6层碳纳米管薄膜上，然后静置晾干。

组装镁空气纤维电池。在光洁的镁丝上涂布粘流态有机凝胶电解液，之后等待20min使有机凝胶电解液晾干固化。裁取一块水凝胶电解液，将其包裹在涂覆了有机凝胶电解液的镁丝上。将二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极缠绕在双层凝胶包裹的镁丝上。

实施例3

制备粘流态有机凝胶电解液。制备粘流态有机凝胶电解液。制备粘流态有机凝胶电解液。将二氯甲烷和丙酮以质量比为50:1的比例混合，得到溶液A；将1.2g聚氧化乙烯和0.8g双三氟甲烷磺酰亚胺锂10mL溶液A混合，充分搅拌，得到粘流态有机凝胶电解液。

制备水凝胶电解液。量取5mL去离子水；将0.5g丙烯酰胺和1.5g氯化锂加入到去离子水中，在冰水浴中搅拌溶解，形成溶液A；将0.003g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.03g过硫酸铵加入到溶液A中，常温搅拌溶解，形成溶液B；将2uL四甲基乙二胺加入到溶液B中，搅拌10s，然后将溶液倒入底面积64cm²的干净培养皿中；等待20min使水凝胶前驱体溶液凝胶化。

制备二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极。由超顺排碳纳米管阵列拉出宽度为1.2cm，长度为7.0cm的碳纳米管薄膜，连续拉取8次，8次拉取的碳纳米管薄膜相互完全重合，从而得到一整块碳纳米管薄膜；5mg二氧化锰粉末分散于5mL无水乙醇中，形成混合物A；将混合物A进行25min超声处理，形成较为均匀的二氧化锰分散液B；吸取90uL分散液B，将其均匀滴在8层碳纳米管薄膜上，然后静置晾干。

组装镁空气纤维电池。在光洁的镁丝上涂布粘流态有机凝胶电解液，之后等待5min使有机凝胶电解液晾干固化。裁取一块水凝胶电解液，将其包裹在涂覆了有机凝胶电解液的镁丝上。将二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极缠绕在双层凝胶包裹的镁丝上。

实施例4

制备粘流态有机凝胶电解液。制备粘流态有机凝胶电解液。制备粘流态有机凝胶电解液。将二氯甲烷和丙酮以质量比为30:1的比例混合，得到溶液A；将0.5g聚氧化乙烯和1.0g双三氟甲烷磺酰亚胺锂8mL溶液A混合，充分搅拌，得到粘流态有机凝胶电解液。

制备水凝胶电解液。量取15mL去离子水；将1.5g丙烯酰胺和2.5g氯化锂加入到去离子水中，在冰水浴中搅拌溶解，形成溶液A；将0.003g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.03g过硫酸铵加入到溶液A中，常温搅拌溶解，形成溶液B；将10uL四甲基乙二胺加入到溶液B 中，搅拌40s，然后将溶液倒入底面积144cm²的干净培养皿中；等待45min使水凝胶前驱体溶液凝胶化。

制备二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极。由超顺排碳纳米管阵列拉出宽度为1.2cm，长度为8.0cm的碳纳米管薄膜，连续拉取5次，5次拉取的碳纳米管薄膜相互完全重合，从而得到一整块碳纳米管薄膜；15mg二氧化锰粉末分散于10mL无水乙醇中，形成混合物A；将混合物A进行20min超声处理，形成较为均匀的二氧化锰分散液B；吸取100uL分散液B，将其均匀滴在5层碳纳米管薄膜上，然后静置晾干。

组装镁空气纤维电池。在光洁的镁丝上涂布粘流态有机凝胶电解液，之后等待28min使有机凝胶电解液晾干固化。裁取一块水凝胶电解液，将其包裹在涂覆了有机凝胶电解液的镁丝上。将二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极缠绕在双层凝胶包裹的镁丝上。

综上所述，本方案采用的设置有复合结构的有机凝胶/水凝胶双层凝胶电解液，以及柔性和电特性好的二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极，配合柔性度好的镁丝，且双层凝胶电解液可以选择性透过氯离子，改变了放电产物形貌，破坏了镁负极表面的放电产物钝化层，促进放电反应的发生，保证镁丝的负极利用率好。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

图4中对应序号表示的文献，如下：

[1]鲍哲南等，《自然·生物技术》2020年，卷号38，页码1031-1036。

[2]雷比等，《自然·电子》2021年，卷号4，页码54-63。

[3]韩伟等，《先进功能材料》2021年，卷号31，电子版，页码2010533。

[4]支春义等，《德国应用化学》(国际版)2020年，卷号59，电子版，页码23836-23844。

[5]王兵等，《先进功能材料》2020年，卷号30，电子版，页码2004430。

[6]王丹等，《先进材料》2020年，卷号32，电子版，页码1906205。

[7]罗杰斯等，《自然·电子》2020年，卷号3，页码554-562。

[8]熊汗青等，《材料工程与性能》2019年，卷号28，页码2006-2016。

[9]安德烈等，《电化学报》2015年，卷号348，电子版，页码136315。

[10]黄新生等，《能源报》2015年，卷号297，页码449-456。

[11]安德烈等，《能源报》2020年，卷号451，电子版，页码227807。

[12]卡兰等，《能源报》2015年，卷号276，页码32-38。

[13]托马斯等，《离子》2018年，卷号25，页码1291-1301。

[14]姚燕等，《纳米能源》2016年，卷号27，页码8-16。

[15]杨静等，《能源报》2020年，卷号449，电子版，页码227482。

[16]程冲等，《先进材料》2018年，卷号30，电子版，页码1802669。

Claims (6)

1.一种镁空气纤维电池，其特征在于，由从内到外依次设置的金属镁丝、有机凝胶层、水凝胶层和二氧化锰/碳纳米管复合薄膜以同轴结构组成，所述的有机凝胶层为聚氧化乙烯和双三氟甲烷磺酰亚胺锂按照比例混合，并且混合入按照比例混合的二氯甲烷和丙酮溶液，晾干后制成；所述的水凝胶层由按照比例混合的聚丙烯酰胺、氯化锂加入去离子水后，并按照比例加入N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵后，再加入四甲基乙二胺制成溶液，等待溶液凝胶化而得。

2.根据权利要求1所述的镁空气纤维电池，其特征在于，所述的金属镁丝由一根镁丝或多根镁丝绞合构成。

3.根据权利要求1所述的镁空气纤维电池，其特征在于，所述的二氧化锰/碳纳米管复合薄膜由二氧化锰粉末分散于无水乙醇，滴在若干层堆叠的碳纳米管薄膜上制成。

4.一种镁空气纤维电池的制备方法，具体步骤如下：

在镁丝上涂布粘流态有机凝胶电解液，之后等待有机凝胶电解液晾干固化；

所述的粘流态有机凝胶电解液的制备步骤如下：

将二氯甲烷和丙酮以质量比为(30-50):1的比例混合，得到溶液A；

将质量为0.5g-1.2g聚氧化乙烯和0.4g-1.0g双三氟甲烷磺酰亚胺锂与5mL-10mL溶液A混合，充分搅拌，得到粘流态有机凝胶电解液；

选取水凝胶电解液，将其包裹在已经包裹有机凝胶电解液并固化后的镁丝上；

所述的水凝胶电解液的制备步骤如下：

将质量为0.5g-1.5g丙烯酰胺和1.5g-2.5g氯化锂加入到体积为5mL-15mL的去离子水中，在冰水浴中搅拌溶解，形成溶液A；

将0.001g-0.003g N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.01g-0.03g过硫酸铵加入到溶液A中，常温搅拌溶解，形成溶液B；

将2uL-10uL四甲基乙二胺加入到溶液B中，搅拌10s-40s，然后将溶液倒入底面积64cm²-144 cm²的干净培养皿中；

等待20min-45min使水凝胶前驱体溶液凝胶化；制成水凝胶电解液；

将二氧化锰/碳纳米管复合薄膜缠绕在经过包裹有水凝胶的镁丝上，完成整体空气纤维电池的制备。

5.根据权利要求4所述的镁空气纤维电池的制备方法，其特征在于，

所述的二氧化锰/碳纳米管复合薄膜制备步骤如下：

取5mg-15mg二氧化锰粉末分散于5mL-10mL无水乙醇中，形成混合物A；

将混合物A进行15min-25min超声处理，形成较为均匀的二氧化锰分散液B；

吸取50uL-100uL分散液B，将其均匀滴在整块的碳纳米管薄膜上，然后静置晾干；获得二氧化锰/碳纳米管薄膜复合正极。

6.根据权利要求5所述的镁空气纤维电池的制备方法，其特征在于，整块的碳纳米管薄膜制备方法如下：

由超顺排碳纳米管阵列拉出宽度为0.8cm-1.2cm，长度为7cm-8cm的碳纳米管薄膜，连续拉取若干次，每次拉成一层薄膜，几次拉取的若干层碳纳米管薄膜相互完全重合，得到整块碳纳米管薄膜。

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