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可折疊持久的電池在醫療設備上的應用

2020-01-08
來源:電子發燒友

  隨著可折疊手機和5G手機等需要高電量的可穿戴設備和智能手機的推出,人們對電池的興趣與日俱增,各種電池類型也在開發中。例如,嵌入在手機表帶中的柔性電池或從無線充電發展而來的無線功率共享電池。但是,目前尚沒有生產可折疊容量達數千毫安時(mAh)的電池的制造工藝。最近,韓國的一個研究小組開發了一種單片電極,可以代替笨重的集電極,從而可以開發出這種高容量的柔性電池。

  化學和先進材料科學系的樸秀珍教授及其博士后研究員Jaegeon Ryu和博士。作為學生,Jieun Kang 與韓國材料科學研究所合作成功開發了一種帶有薄層和三維有機電極的柔性電池。此外,通過使用三維銅集電器,它們能夠使電池的重量比傳統的銅集電器減輕10倍。他們沒有使用石墨陽極,而是使用有機材料,能夠將電池的能量密度提高四倍甚至更多倍。他們的研究發表在最近一期的ACS Nano上。

  有機材料的電導率低,并且沒有解決方案來集成集電體和有機材料。由于這個原因,在研究之前不可能用有機材料證明整體電極。研究小組研究了一種新方法來替代集電器,該集電器會使電池變重,而石墨陽極的能量密度較低,從而創新地減輕了電池的重量。

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  使用單塊有機電極的柔性電池的演示圖片來源:Soojin Park(POSTECH)該團隊通過使用單壁碳納米管(SWCNT)氣凝膠生產了具有高電導率的三維結構。在這里,他們通過涂覆納米級基于酰亞胺的網絡(IBN)2)有機材料來構造薄的整體有機電極。

  涂覆有8 nm薄且可調節厚度的有機IBN層的三維單片電極提供的容量高達1550 mA hg -1,并且具有超過800倍的充電能力。這些電極涂有有機材料。盡管它們固有的電導率很差,但它們具有高的電導率,并且還通過幫助鋰通過大量的氧化還原活性位點快速轉移,證明了可充電電池的電化學性能得到改善。此外,可以容易地控制涂覆的有機材料的厚度,并且它們可以極大地提高有機電極的電流密度。

  新開發的電極可以代替金屬基集電體,從而可以開發出輕便靈活的可再充電電池,隨后可將其應用于下一代可穿戴電子設備,柔性設備,電信和電子車輛。負責這項研究的樸秀金教授評論說:“通過使用這種新開發的帶有SWCNT有機材料的單片電極,我們可以大大降低可充電電池的重量。這可以克服常規可充電電池的局限性,并可以實現柔性和輕量化。有機電池?!?/p>


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