阅读说明：本技术 一种可与人体皮肤直接接触水激活电池 (Water activated battery capable of directly contacting human skin ) 是由 肖伟 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明要求保护一种可与人体皮肤直接接触的水激活电池,其包括：无纺布基材,设在所述无纺布基材一侧表面上的集流体,设在所述集流体上正极和负极,且所述正极和负极互不接触,覆盖在上层的无纺布包装层。本发明还公开了上述水激活电池的制备方法和使用方法。(The invention claims a water activated battery that can be in direct contact with human skin, comprising: the non-woven fabrics substrate is established the mass flow body on the non-woven fabrics substrate side surface establishes anodal and negative pole on the mass flow body, just anodal and negative pole non-contact cover the non-woven fabrics packaging layer on the upper strata. The invention also discloses a preparation method and a using method of the water-activated battery.)

一种可与人体皮肤直接接触水激活电池

技术领域

本发明涉及光电能源技术领域，特别涉及一种一种可与人体皮肤直接接触水激活电池。

背景技术

常见锂离子电池的成本较高，尤其是其中钴酸锂的价格；与普通电池的相容性较差，这是由于锂离子电池单个电压通常达到3.6V，对于一些设备来说电压过高；而锂离子电池常常有漏液的风险，对人体及自然环境造成危害。此外，因为锂离子电池通常使用有机电解液作溶剂，使用不当时甚至会发生燃烧及爆炸。

由于纽扣电池通常采用金属外壳，存在柔性差，不可弯折的特点。伴随柔性显示屏、柔性生物传感器等柔性电子器件的出现，人们开始对电池有了柔性的需求，本发明由此而来。

发明内容

本发明旨在提供一种对人体无害；并可长期存放，使用时加入水或常见电解液即可激活的柔性电池及其制备方法。

本发明第一方面提供一种可与人体皮肤直接接触的水激活电池，其包括：无纺布基材，

设在所述无纺布基材一侧表面上的集流体，

设在所述集流体上正极和负极，且所述正极和负极互不接触，

覆盖在上层的无纺布包装层。

所述无纺布基材或无纺布包装层为预先浸泡在浓度为1％～40％含有NaCl、KCl或NH₄Cl一种或多种溶质的溶液中，最后取出并烘干。

所述正极的敷料，其组成及质量百分比为：二氧化锰催化剂/铂碳催化剂10％～50％，导电炭黑/碳纳米管/石墨烯5％～40％，活性炭0％～40％，PTFE 5％～40％和CMC1％～5％；

所述负极的为选自Al、Mg、Zn中的一种金属薄片或含有Al、Mg、Zn的合金薄片，厚度为0.05～0.5mm。所述负极的敷料，使用含有Al、Mg、Zn一种或多种的金属粉末，与CMC、PTFE、水搅拌混合，通过丝网印刷、喷涂或涂布在集流体上干燥得到，金属粉末含量为40％～90％，PTFE为5％～55％，CMC为0.2％～5％。

所述集流体为导电碳胶或银胶材料，通过丝网印刷、喷涂或涂布在无纺布基材上获得。

本发明第二方面提供可与人体皮肤直接接触的水激活电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)将无纺布浸泡在浓度为1％～40％含有NaCl、KCl或NH₄Cl一种或多种溶质的溶液中，最后取出并烘干备用，

(2)将上述无纺布裁切成合适大小，在一侧面上涂覆集流体，

(3)在集流体上分别制备正极和负极，

(4)在外层覆盖步骤(1)制备的无纺布，包装完成。

所述正极的敷料，其组成及质量百分比为：二氧化锰催化剂/铂碳催化剂10％～50％，导电炭黑/碳纳米管/石墨烯5％～40％，活性炭0％～40％，PTFE 5％～40％和CMC1％～5％；

所述负极为选自Al、Mg、Zn中的一种金属薄片或含有Al、Mg、Zn的合金薄片，厚度为0.05～0.5mm。所述负极的敷料，使用含有Al、Mg、Zn一种或多种的金属粉末，与CMC、PTFE、水搅拌混合，通过丝网印刷、喷涂或涂布在集流体上干燥得到，金属粉末含量为40％～90％，PTFE为5％～55％，CMC为0.2％～5％。

所述集流体为导电碳胶或银胶材料，通过丝网印刷、喷涂或涂布在无纺布基材上获得。

本发明第三方面提供可与人体皮肤直接接触的水激活柔性电池的使用方法，使用时通过在柔性电池表面滴加液体激活电池。

所述液体选自水、含水溶液、汗液、尿液、血液。

与现有柔性电池相比，本发明的优点为：本发明的柔性电池以无纺布为载体，可以充分保证电池的柔性，以满足对电池可弯曲、可折叠的需求，电池通过加入自来水/蒸馏水/汗液/尿液/血液做电解液激活，原料易得并具有多种应用场景，制备方法简单，原材料成本低廉，与人体肌肤接触完全无毒无害，电池可降解，无环境污染。

附图说明

图1为本发明的可与人体皮肤直接接触水激活电池的一实施例示意图；

图2为一种可与人体皮肤直接接触水激活电池的使用方法；加入自来水/蒸馏水/汗液/尿液/血液激活电池；

图3为一种可与人体皮肤直接接触水激活电池的制备流程图。

图1中：1为无纺布，2为正极，3为集流体，4为负极。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明优选方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

图1是本发明可与人体皮肤直接接触的水激活柔性电池的基本结构示意图，如图所示，本发明可与人体皮肤直接接触的水激活柔性电池，其结构包括：

无纺布1预先浸泡在浓度为1％至40％含有NaCl、KCl、NH4Cl一种或多种的溶液，取出并烘干得到；导电碳胶/银胶集流体3设在所述无纺布1基材一侧表面上；导电碳胶/银胶集流体通过丝网印刷、喷涂或涂布的方法，涂抹在无纺布上获得所需形状；在本实施例中，正极2涂料通过丝网印刷、喷涂或涂布的方法，均匀涂抹在集流体上获得；负极4为活泼金属Al、Mg、Zn中的一种或含有Al、Mg、Zn的合金粉末或薄片做负极，通过丝网印刷、喷涂或胶粘的方法固定在无纺布上；无纺布盖在上述材料表面，得到该可与人体皮肤直接接触的水激活柔性电池。

实施例：可与人体皮肤直接接触的水激活电池的制备方法

A.使用20％氯化钾溶液浸泡无纺布，然后烘干；

B.将银胶通过涂布的方法均匀涂抹在无纺布上，形成集流体；

C.将无纺布裁成需要大小；

D.分别取10克二氧化锰，10克导电炭黑，5克PTFE粘结剂，加入100mL蒸馏水，搅拌使其充分分散；

E.加入2克CMC，并继续搅拌形成二氧化锰催化剂涂料；

F.通过涂布的方法将二氧化锰催化剂涂料涂在银胶集流体上；

G.使用0.2mm厚Mg做负极，通过胶粘的方法固定在无纺布上；

H.将无纺布盖在上述材料表面，得到该可与人体皮肤直接接触的水激活柔性电池。

往无纺布上滴加0.6mL蒸馏水溶液，3-5s后电池可以1mA放电，电压平台在0.9V以上，单个电池容量可以达到30mAh以上。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。