基于新型微蜂窝结构的可伸缩锂离子电池

导读 一个韩国研究团队开发了一种锂离子电池,这种电池足够灵活,可以拉伸。韩国科学技术研究院 (KIST) 光电混合动力研究中心的 Jeong Gon

一个韩国研究团队开发了一种锂离子电池,这种电池足够灵活,可以拉伸。韩国科学技术研究院 (KIST) 光电混合动力研究中心的 Jeong Gon Son 博士的研究团队宣布,他们已经构建了一种高容量、可拉伸的锂离子电池。该电池是通过制造仅由电极材料组成的结构可拉伸电极,然后与可拉伸凝胶电解质和可拉伸包装组装而成的。

电子行业的快速技术进步导致高性能可穿戴设备市场快速增长,例如智能手环和可植入人体的电子设备,例如心脏起搏器。这些进步大大增加了对以模仿人体皮肤和器官的柔性和可拉伸形式设计的能量存储设备的需求。

然而,由于固体无机电极材料占据了大部分体积,因此很难赋予电池可拉伸性,并且其他组件如集电体和隔膜也必须具有可拉伸性。另外,变形下电解液漏液的问题也必须解决,还有电解液漏液的问题。

为了解决这些问题,KIST的Jeong Gon Son博士的研究团队专注于创造一种类似手风琴的微结构,使不可拉伸的材料具有结构可拉伸性,从而在蜂窝中构建了一个微向内弯曲的电极框架形状。向内突出的蜂窝状框架由原子厚度的石墨烯(用作窗帘)和碳纳米管(形成纳米尺寸的绳索)组成。蜂窝状复合框架由活性材料、石墨烯和碳纳米管制成,使用径向压缩工艺像手风琴一样向内突出,类似于韩国米卷(gimbap)的滚动,从而产生了可拉伸的特性。

研究团队开发的电极不包含任何通常用于可拉伸性的材料(例如橡胶),这些材料不利于能量存储。研究团队在他们新开发的电池中使用的所有材料都充分用于能量存储和电荷传输。事实上,该团队创造的可拉伸电池显示出与现有不可拉伸电池一样高的储能容量(5.05 mAh/cm 2)。

新推出的可拉伸凝胶电解质和可拉伸包装材料,可阻挡空气和水分,防止电解质泄漏。所得可拉伸电池显示出 5.05 mAh/cm 2的高面积容量,在重复(最多 500 次)拉伸-释放循环下高达 50% 应变的优异电化学性能以及在空气条件下 100 次循环后的长期稳定性为 95.7%。

KIST 的 Jeong Gon Son 博士说:“通过这项研究开发的可拉伸锂离子电池有望在可拉伸储能系统方面呈现一种新范式,以进一步开发可穿戴和可植入身体的电子设备。”

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