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基于新型微蜂窩結(jié)構(gòu)的可伸縮鋰離子電池

時(shí)間:2020-05-01 16:34來(lái)源:科技報(bào)告與資訊 作者:綜合報(bào)道
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      韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)出一種鋰離子電池，該電池具有足夠的柔韌性，可以拉伸。
 
      KIST光電混合動(dòng)力研究中心的Jeong Gon Son博士的研究小組宣布，他們已經(jīng)建造了一個(gè)高容量，可拉伸的鋰離子電池。通過(guò)制造僅由電極材料組成的結(jié)構(gòu)上可拉伸的電極，然后與可拉伸的凝膠電解質(zhì)和可拉伸的包裝組裝，來(lái)開(kāi)發(fā)電池。
 
      電子行業(yè)中技術(shù)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了高性能可穿戴設(shè)備（如智能手環(huán)）和可植入人體的電子設(shè)備（如起搏器）的快速增長(zhǎng)。這些進(jìn)步大大增加了將能量存儲(chǔ)裝置設(shè)計(jì)成模仿人類(lèi)皮膚和器官的柔性和可伸展形式的需求。
 
      但是，由于固體無(wú)機(jī)電極材料占據(jù)了大部分體積，因此很難賦予電池以可拉伸性，并且還必須使其他組件（例如集電器和隔板）可拉伸。此外，變形帶來(lái)的電解質(zhì)泄漏問(wèn)題還必須解決。
      為了解決這些問(wèn)題，KIST的Jeong Gon Son博士的研究團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于創(chuàng)建類(lèi)似手風(fēng)琴的微結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使不可拉伸的材料具有結(jié)構(gòu)可拉伸性，因此在蜂窩結(jié)構(gòu)中構(gòu)建了一個(gè)向內(nèi)微彎的電極框架形狀。向內(nèi)突出的蜂窩狀框架由用作幕簾的原子厚石墨烯和形成納米級(jí)繩的碳納米管組成。由活性材料，石墨烯和碳納米管制成的蜂窩狀復(fù)合框架通過(guò)徑向壓縮過(guò)程像手風(fēng)琴一樣向內(nèi)突出，類(lèi)似于韓國(guó)紫菜包飯樣的滾動(dòng)，從而產(chǎn)生了可拉伸的特性。
 
      研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的電極不包含任何通常用于拉伸的材料（例如橡膠），這些材料不會(huì)促進(jìn)能量存儲(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)在其新開(kāi)發(fā)的電池中使用的所有材料均已完全用于能量存儲(chǔ)和電荷傳輸。實(shí)際上，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的可拉伸電池的儲(chǔ)能容量（5.05 mAh / cm 2）與現(xiàn)有的不可拉伸電池一樣高。
 
      新推出的可拉伸凝膠電解質(zhì)和可拉伸包裝材料可阻擋空氣和濕氣并防止電解質(zhì)泄漏。所得的可拉伸電池顯示出5.05mAh / cm 2的高面積容量，在重復(fù)（高達(dá)500次）拉伸-釋放循環(huán)下高達(dá)50％應(yīng)變的優(yōu)異電化學(xué)性能以及在空氣條件下100次循環(huán)后95.7％的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
 
      KIST的Jeong Gon Son博士說(shuō)：“ 通過(guò)這項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)的可伸縮鋰離子電池，有望在可伸縮能量存儲(chǔ)系統(tǒng)方面呈現(xiàn)出新的范例，以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)可穿戴和可植入人體的電子設(shè)備。”
 
      論文標(biāo)題為《Stretchable Lithium-Ion Battery Based on Re-entrant Micro-honeycomb Electrodes and Cross-Linked Gel Electrolyte》，發(fā)表在《ACS Nano》雜志上。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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