一种医疗设备的制作方法

文档序号:15314067发布日期:2018-08-31 22:33阅读:176来源:国知局

本发明涉及医疗设备领域,特别是涉及一种具有血脂检测配件的医疗设备。



背景技术:

随着人们生活水平的提高,健康逐渐成为人们关注的重点,而健康消费也成为消费市场的主流之一。随着收入的增加,家用医疗设备,特别是便携式医疗设备也被更多的家庭所接受,而家居医疗设备的使用寿命和安全性则成为了研究者迫切需要解决的问题。



技术实现要素:

本发明提供了一种便携式医疗设备,其包括血脂检测配件,与现有的血脂检测设备相比,其使用寿命、稳定性和安全性得到显著的提高。

具体的方案如下:

一种便携式医疗设备,其包括血脂检测配件,所述血脂检测配件包括血脂测量组件以及供电设备,其特征在于:所述供电设备包含供电极。

进一步的,所述便携式医疗设备成型为套指式。

进一步的,所述供电极为负极,所述负极包括集流体以及形成于所述集流体上的负极活性材料层,所述集流体具有铜/石墨烯/镍多层复合结构;所述负极活性材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料,该复合材料具有多柄链锤形的颗粒形状,球形或近似球形的相邻的锂钛氧化物颗粒成形为多柄链锤形的尾端的端颗粒,包覆在锂钛氧化物颗粒表面的石墨烯形成薄层石墨烯导电网络,位于上述相邻的锂钛氧化物颗粒之间的石墨烯成形为连接上述锂钛氧化物端颗粒的多柄链锤的多柄交叉柄状连接段,该柄状连接段的截面最大尺寸小于两端的锂钛氧化物端颗粒的粒径,所述锂钛氧化物颗粒的粒径为200-900nm,所述薄层的厚度为10-50nm,所述多柄交叉柄状连接段的非交叉结合部的截面最大尺寸为120-600nm。

进一步的,提供了上述负极用胶的制备方法,其包括以下步骤:其包括以下步骤:1)制备集流体;2)制备负极活性材料;3)将负极活性材料、导电剂以及粘结剂溶解于nmp中配制负极浆料,将负极浆料涂敷于集流体上,控制涂敷层厚度,干燥,获得负极。

进一步的,提供了上述负极活性材料的制备方法,其包括以下步骤:

a)制备锂钛氧化物颗粒,该锂钛氧化物具有球形或近似球形的颗粒形状;

b)在反应容器中加入浓硫酸,之后加入浓硫酸质量的30%-50%的质量的人造鳞片石墨,在低于冰点的温度条件下搅拌均匀后缓慢滴入双氧水,双氧水以质量计的加入量为浓硫酸质量的0.2-0.3倍,继续搅拌1-3小时,之后采用水浴加热,温度升至50-60℃后继续搅拌1小时,缓慢滴加去离子水进行稀释,直至混合液的体积成为未稀释前的1.5-2倍,充分搅拌,之后加入浓硫酸质量的0.05-0.1倍的高锰酸钾,充分搅拌均匀,过滤、干燥,得到氧化石墨烯粉末,将上述氧化石墨烯粉末加入到丙酮中超声分散均匀,得到氧化石墨烯分散液;

c)将步骤a)得到的锂钛氧化物颗粒加入到步骤b)得到的氧化石墨烯分散液中,充分搅拌均匀,得到混合浆料,其中,混合浆料中锂钛氧化物和氧化石墨烯的质量比为85-95:5-15,过滤、干燥,在烘干箱中以50-80℃的温度进行烘干,得到锂钛氧化物/氧化石墨烯复合材料前驱体,将上述前驱体加入质量浓度为15-25%的氢氟酸水溶液,进行一次刻蚀,时间为2-6小时,将所得刻蚀产物进行清洗,去除产物表面的氢氟酸,过滤、干燥,得到一次刻蚀后的复合材料前驱体产物;

d)将步骤c)所得的前驱体产物加入乙醇中进行超声分散处理,超声处理的时间为3-8小时,超声频率为30khz-80khz,过滤、干燥,得到粉末状前驱体;

e)将步骤d)得到的粉末状前驱体加入该前驱体粉末质量的2.5-3.5倍的n-甲基吡咯烷酮中,搅拌使之混合均匀,得到负极浆料;

f)将步骤e)得到的负极浆料涂敷在作为负极集流体的铝箔上,以50-60℃的温度烘干3-8小时,之后在真空条件以180-360℃的温度热处理6-18小时,将氧化石墨还原为具有多孔交联结构的石墨烯,使该石墨烯包覆在锂钛氧化物颗粒表面,采用模板法使石墨烯形成为相邻的锂钛氧化物颗粒之间的多柄交叉连接结构,从而得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料的负极前驱体;

g)将步骤f)得到的负极前驱体浸渍在质量浓度为25-35%的氢氟酸水溶液中,进行二次刻蚀,时间为5-8小时,将负极前驱体取出,清洗去除负极前驱体表面的氢氟酸,在真空条件下以60-80℃的温度烘干5-8小时,得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料层的薄膜负极,其中,所述负极活性材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料,该复合材料具有多柄链锤形的颗粒形状,球形或近似球形的相邻的锂钛氧化物颗粒成形为多柄链锤形的两端的端颗粒,包覆在锂钛氧化物颗粒表面的石墨烯经刻蚀后形成薄层石墨烯导电网络,位于上述相邻的锂钛氧化物颗粒之间的石墨烯成形为连接上述锂钛氧化物端颗粒的多柄链锤的柄状连接段。

进一步的,所述锂钛氧化物颗粒的粒径为800nm。

进一步的,所述薄层的厚度为18nm。

进一步的,所述涂敷方式为刮涂。

进一步的,所述干燥温度为80-120℃。

进一步的,本发明中的锂钛氧化物选自li2ti3o7。

进一步的,本发明中的供电设备可以为可再充供电设备,如锂二次电池。

本发明还提供了一种血脂检测配件在便携式医疗设备中的应用,所述血脂检测配件为前述血脂检测配件。

本发明具有如下有益效果:

1、本发明步骤b)中使人造鳞片石墨按先后顺序与浓硫酸、双氧水、高锰酸钾接触的逐步、分段的递进式多重氧化方式,制备得到具有分层结构、活性高的氧化石墨,有利于后续工艺中的一次刻蚀及在集流体上的还原,形成高导电性的石墨烯。

2、采用了由铜/石墨烯/镍构成的具有多层结构的复合集流体,其中,铜能够提供优异的电传导性能,降低与负极活性物质层的接触电阻;石墨烯具有良好的导电性,且质地柔软,韧性较好,可以为集流体提供增强的韧性,使集流体在温度变化较大的条件下不易破裂,提高供电设备的循环寿命和安全性;镍具有良好的结合性,有利于集流体和外部的电连接,可以降低和外部导电部件的接触电阻,提高电传导性能。

2、本发明步骤c)中将锂钛氧化物/氧化石墨烯复合材料进行一次刻蚀,通过控制刻蚀条件,可以在步骤b)制备得到的高活性分层氧化石墨的表面的特定位置形成刻蚀诱导位,提高了后续工艺中二次刻蚀的刻蚀产物形态的可控性,增强了产品的可靠性和稳定性。

3、本发明步骤d)中通过超声分散,瓦解了前驱体粉末的团聚结构,将团聚形成的大颗粒聚集体重新分散为独立的小颗粒前驱体粉末。

4、本发明步骤f)中通过将锂钛氧化物和氧化石墨的负极浆料涂覆在负极集流体上并在真空条件下热处理,将氧化石墨还原为具有高导电性和粘合性的石墨烯,该石墨烯包覆在锂钛氧化物颗粒表面并填充于相邻的锂钛氧化物颗粒之间,将相邻的锂钛氧化物颗粒连结在一起,形成相邻的锂钛氧化物颗粒之间的连接体,提高了负极活性材料的导电性,增强了倍率性能,使得供电设备能够以高倍率(大功率)运行,同时,还原后的石墨烯将锂钛氧化物颗粒牢固地粘结在集流体上,由于浆料中不含有粘结剂成分等其它非活性成分,因而增加了电极的比能量。通过采用模板法,可以使石墨烯形成为连接锂钛氧化物颗粒的多柄交叉柄状连接段,并由此带来石墨烯连接结构的各向同性属性,使得电极中的电传导不受电子或离子传导方向的限制,从而获得稳定的电传导和电输出性能。

本发明通过上述方案,提供了一种使用寿命、稳定性和安全性得到显著提高的血脂检测配件及其医疗设备。

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述,但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

图1中是本发明的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的颗粒形状的结构示意图。

图2为本发明实施例1制备的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料放大倍数较低的大范围多颗粒相对宏观sem照片。

图3为本发明实施例1制备的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料放大倍数较高的部分颗粒微观sem照片。

对本发明中的供电设备的性能进行测试的实施例如下:

锂离子供电设备,所述供电设备包含正极、负极以及置于正极、负极之间的隔膜,所述负极为以下实施例制备的负极,所述正极包含负极活性物质、导电剂、粘结剂。隔膜包括聚丙烯/聚乙烯复合膜;正极活性材料为锰酸锂;电解质包括ec:pc:dmc:dec=2:1:2:2,锂盐为0.8m六氟磷酸锂。

实施例1

1)、集流体的制备:

配制石墨烯溶液,将石墨烯溶液涂敷于剖光后的铜箔上,烘干除去溶剂,从而在铜箔上形成石墨烯层,利用电镀、等离子溅射等本领域中常用工艺在石墨烯层表面形成镍层,获得铜/石墨烯/镍多层复合集流体,其中,可以根据需要通过控制工艺参数选择合适的铜层、石墨烯层以及镍层的厚度

2)、制备负极活性材料:

a)制备锂钛氧化物颗粒,该锂钛氧化物具有球形或近似球形的颗粒形状;

b)在反应容器中加入浓硫酸,之后加入浓硫酸质量的30%的质量的人造鳞片石墨,在低于冰点的温度条件下搅拌均匀后缓慢滴入双氧水,双氧水以质量计的加入量为浓硫酸质量的0.2倍,继续搅拌1-3小时,之后采用水浴加热,温度升至50℃后继续搅拌1小时,缓慢滴加去离子水进行稀释,直至混合液的体积成为未稀释前的1.5倍,充分搅拌,之后加入浓硫酸质量的0.1倍的高锰酸钾,充分搅拌均匀,过滤、干燥,得到氧化石墨烯粉末,将上述氧化石墨烯粉末加入到丙酮中超声分散均匀,得到氧化石墨烯分散液;

c)将步骤a)得到的锂钛氧化物颗粒加入到步骤b)得到的氧化石墨烯分散液中,充分搅拌均匀,得到混合浆料,其中,混合浆料中锂钛氧化物和氧化石墨烯的质量比为85:15,过滤、干燥,在烘干箱中以60℃的温度进行烘干,得到锂钛氧化物/氧化石墨烯复合材料前驱体,将上述前驱体加入质量浓度为15%的氢氟酸水溶液,进行一次刻蚀,时间为2小时,将所得刻蚀产物进行清洗,去除产物表面的氢氟酸,过滤、干燥,得到一次刻蚀后的复合材料前驱体产物;

d)将步骤c)所得的前驱体产物加入乙醇中进行超声分散处理,超声处理的时间为3小时,超声频率为80khz,过滤、干燥,得到粉末状前驱体;

e)将步骤d)得到的粉末状前驱体加入该前驱体粉末质量的2.5倍的n-甲基吡咯烷酮中,搅拌使之混合均匀,得到负极浆料;

f)将步骤e)得到的负极浆料涂敷在作为负极集流体的铝箔上,以50℃的温度烘干5小时,之后在真空条件以200℃的温度热处理18小时,将氧化石墨还原为具有多孔交联结构的石墨烯,使该石墨烯包覆在锂钛氧化物颗粒表面,采用模板法使石墨烯形成为相邻的锂钛氧化物颗粒之间的多柄交叉连接结构,从而得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料的负极前驱体;

g)将步骤f)得到的负极前驱体浸渍在质量浓度为25%的氢氟酸水溶液中,进行二次刻蚀,时间为5小时,将负极前驱体取出,清洗去除负极前驱体表面的氢氟酸,在真空条件下以60℃的温度烘干6小时,得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料层的薄膜负极,其中,所述负极活性材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料。

3)、负极的制备:

将负极活性材料、导电剂以及粘结剂溶解于nmp中配制负极浆料,将负极浆料涂敷于集流体上,控制涂敷层厚度,干燥,获得负极。

实施例2

1)、集流体的制备:

配制石墨烯溶液,将石墨烯溶液涂敷于剖光后的铜箔上,烘干除去溶剂,从而在铜箔上形成石墨烯层,利用电镀、等离子溅射等本领域中常用工艺在石墨烯层表面形成镍层,获得铜/石墨烯/镍多层复合集流体,其中,可以根据需要通过控制工艺参数选择合适的铜层、石墨烯层以及镍层的厚度

2)、制备负极活性材料:

a)制备锂钛氧化物颗粒,该锂钛氧化物具有球形或近似球形的颗粒形状;

b)在反应容器中加入浓硫酸,之后加入浓硫酸质量的50%的质量的人造鳞片石墨,在低于冰点的温度条件下搅拌均匀后缓慢滴入双氧水,双氧水以质量计的加入量为浓硫酸质量的0.3倍,继续搅拌3小时,之后采用水浴加热,温度升至60℃后继续搅拌1小时,缓慢滴加去离子水进行稀释,直至混合液的体积成为未稀释前的2倍,充分搅拌,之后加入浓硫酸质量的0.1倍的高锰酸钾,充分搅拌均匀,过滤、干燥,得到氧化石墨烯粉末,将上述氧化石墨烯粉末加入到丙酮中超声分散均匀,得到氧化石墨烯分散液;

c)将步骤a)得到的锂钛氧化物颗粒加入到步骤b)得到的氧化石墨烯分散液中,充分搅拌均匀,得到混合浆料,其中,混合浆料中锂钛氧化物和氧化石墨烯的质量比为90:10,过滤、干燥,在烘干箱中以80℃的温度进行烘干,得到锂钛氧化物/氧化石墨烯复合材料前驱体,将上述前驱体加入质量浓度为20%的氢氟酸水溶液,进行一次刻蚀,时间为3小时,将所得刻蚀产物进行清洗,去除产物表面的氢氟酸,过滤、干燥,得到一次刻蚀后的复合材料前驱体产物;

d)将步骤c)所得的前驱体产物加入乙醇中进行超声分散处理,超声处理的时间为8小时,超声频率为60khz,过滤、干燥,得到粉末状前驱体;

e)将步骤d)得到的粉末状前驱体加入该前驱体粉末质量的3.5倍的n-甲基吡咯烷酮中,搅拌使之混合均匀,得到负极浆料;

f)将步骤e)得到的负极浆料涂敷在作为负极集流体的铝箔上,以60℃的温度烘干8小时,之后在真空条件以280℃的温度热处理8小时,将氧化石墨还原为具有多孔交联结构的石墨烯,使该石墨烯包覆在锂钛氧化物颗粒表面,采用模板法使石墨烯形成为相邻的锂钛氧化物颗粒之间的多柄交叉连接结构,从而得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料的负极前驱体;

g)将步骤f)得到的负极前驱体浸渍在质量浓度为30%的氢氟酸水溶液中,进行二次刻蚀,时间为6小时,将负极前驱体取出,清洗去除负极前驱体表面的氢氟酸,在真空条件下以80℃的温度烘干5小时,得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料层的薄膜负极,其中,所述负极活性材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料。

3)、负极的制备:

将负极活性材料、导电剂以及粘结剂溶解于nmp中配制负极浆料,将负极浆料涂敷于集流体上,控制涂敷层厚度,干燥,获得负极。

实施例3

1)、集流体的制备:

配制石墨烯溶液,将石墨烯溶液涂敷于剖光后的铜箔上,烘干除去溶剂,从而在铜箔上形成石墨烯层,利用电镀、等离子溅射等本领域中常用工艺在石墨烯层表面形成镍层,获得铜/石墨烯/镍多层复合集流体,其中,可以根据需要通过控制工艺参数选择合适的铜层、石墨烯层以及镍层的厚度

2)、制备负极活性材料:

a)制备锂钛氧化物颗粒,该锂钛氧化物具有球形或近似球形的颗粒形状;

b)在反应容器中加入浓硫酸,之后加入浓硫酸质量的36%的质量的人造鳞片石墨,在低于冰点的温度条件下搅拌均匀后缓慢滴入双氧水,双氧水以质量计的加入量为浓硫酸质量的0.35倍,继续搅拌5小时,之后采用水浴加热,温度升至75℃后继续搅拌1小时,缓慢滴加去离子水进行稀释,直至混合液的体积成为未稀释前的3倍,充分搅拌,之后加入浓硫酸质量的0.3倍的高锰酸钾,充分搅拌均匀,过滤、干燥,得到氧化石墨烯粉末,将上述氧化石墨烯粉末加入到丙酮中超声分散均匀,得到氧化石墨烯分散液;

c)将步骤a)得到的锂钛氧化物颗粒加入到步骤b)得到的氧化石墨烯分散液中,充分搅拌均匀,得到混合浆料,其中,混合浆料中锂钛氧化物和氧化石墨烯的质量比为65:35,过滤、干燥,在烘干箱中以70℃的温度进行烘干,得到锂钛氧化物/氧化石墨烯复合材料前驱体,将上述前驱体加入质量浓度为28%的氢氟酸水溶液,进行一次刻蚀,时间为6小时,将所得刻蚀产物进行清洗,去除产物表面的氢氟酸,过滤、干燥,得到一次刻蚀后的复合材料前驱体产物;

d)将步骤c)所得的前驱体产物加入乙醇中进行超声分散处理,超声处理的时间为6小时,超声频率为80khz,过滤、干燥,得到粉末状前驱体;

e)将步骤d)得到的粉末状前驱体加入该前驱体粉末质量的2.5倍的n-甲基吡咯烷酮中,搅拌使之混合均匀,得到负极浆料;

f)将步骤e)得到的负极浆料涂敷在作为负极集流体的铝箔上,以75℃的温度烘干6小时,之后在真空条件以380℃的温度热处理16小时,将氧化石墨还原为具有多孔交联结构的石墨烯,使该石墨烯包覆在锂钛氧化物颗粒表面,采用模板法使石墨烯形成为相邻的锂钛氧化物颗粒之间的多柄交叉连接结构,从而得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料的负极前驱体;

g)将步骤f)得到的负极前驱体浸渍在质量浓度为35%的氢氟酸水溶液中,进行二次刻蚀,时间为8小时,将负极前驱体取出,清洗去除负极前驱体表面的氢氟酸,在真空条件下以75℃的温度烘干8小时,得到负极集流体表面涂敷有负极活性材料层的薄膜负极,其中,所述负极活性材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料。

3)、负极的制备:

将负极活性材料、导电剂以及粘结剂溶解于nmp中配制负极浆料,将负极浆料涂敷于集流体上,控制涂敷层厚度,干燥,获得负极。

对比例1;

以人造石墨作为负极活性材料、pvdf作为粘结剂制备负极,其中,铜箔作为负极集流体,以锰酸锂为正极活性材料制备正极,与前述实施例1相同的方式装配供电设备。

下表为实施例与对比例的测试数据,循环电流为0.1-0.5c,工作温度为常温(25℃)或高温(60℃),充电截止电压4.5v,放电截止电压2.5v。可见,与采用人造石墨的对比例相比,本发明的供电设备长期使用后仍维持较高容量保持率,并在高温环境下不起火、不爆炸,其使用寿命、稳定性和安全性得到显著的提高。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

表1

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