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韓國(guó)研發(fā)可穿戴式“蜂窩”鋰離子電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:831次  |  2020年05月13日  

導(dǎo)讀:韓國(guó)的科學(xué)家已經(jīng)與石墨烯和碳納米管合作開(kāi)發(fā)了一種可以工作的鋰離子電池,該電池可以拉伸多達(dá)50%,而不會(huì)損壞任何組件。根據(jù)科學(xué)家的說(shuō)法,電池代表了可穿戴或可植入人體電子設(shè)備開(kāi)發(fā)的重要一步。


(來(lái)源:公眾號(hào)“微鋰電”ID:V-lidian作者:微鋰電)


可穿戴設(shè)備不僅尺寸很受限制,而且由于要長(zhǎng)期穿戴,舒適性也很重要,因此它們還必須非常輕,所以電池就必須盡可能小。鋰離子電池體積小、重量輕、容量大,可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師滿足尺寸限制,同時(shí)供應(yīng)使消費(fèi)者滿意的長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。其較高工作電壓意味著要的電芯更少,從而可以進(jìn)一步減小系統(tǒng)尺寸和提高設(shè)計(jì)靈活性。


將電子產(chǎn)品以及由此出現(xiàn)或儲(chǔ)存的能量整合到各種設(shè)備中是一個(gè)快速發(fā)展的研究領(lǐng)域,它對(duì)電子材料提出了新的的要求,例如,通過(guò)設(shè)計(jì)可用于服裝或其它織物的電池。


韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)的科學(xué)家在開(kāi)發(fā)此類鋰離子電池時(shí)考慮到了此類應(yīng)用,其組件可拉伸至多50%,而不會(huì)影響安全性或性能。


該小組沒(méi)有試圖在電池組件中添加橡膠等固有可拉伸材料,而是致力于創(chuàng)建“手風(fēng)琴狀”結(jié)構(gòu),為固有不可拉伸的材料新增了可拉伸性。利用石墨烯和碳納米管,科學(xué)家們能夠構(gòu)建出蜂窩狀的復(fù)合框架,然后像手風(fēng)琴相同向內(nèi)壓縮以賦予其可拉伸的性能。


然后,他們將電極與凝膠電解質(zhì)和可拉伸的包裝材料結(jié)合起來(lái),制成了可工作的鋰離子電池。在ACS納米上發(fā)表的一篇論文中描述了基于可再入式微蜂窩電極和交聯(lián)凝膠電解質(zhì)的可拉伸鋰離子電池的設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)證明了其容量為每平方厘米5.05毫安時(shí),在100次充放電循環(huán)后仍能保持95.7%的性能。根據(jù)KIST的說(shuō)法,當(dāng)材料拉伸至50%時(shí),電池在500次拉伸釋放循環(huán)后,還表現(xiàn)出了“優(yōu)越的電化學(xué)性能”。


該大學(xué)指出,電池中的所有材料在電池中都是活性的,額外的好處是新增了可拉伸性能。在KIST領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的JeongGonSon說(shuō),他希望這種可拉伸的設(shè)計(jì)能夠“在可拉伸能量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)方面為可穿戴和可植入式電子設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展供應(yīng)一種新的范例。”


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