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南京邮电大学开发可拉伸电池助力可穿戴技术发展

盖世汽车 Elisha 2024-07-23 09:37:29

核心提示：经过近70次的充放电循环后，该电池还能保持电荷存储容量。

盖世汽车讯据外媒报道，南京邮电大学的研究人员开发出具有完全可拉伸部件的锂离子电池，其中包括可以扩展5000%的电解质层。电池具有改变形状的能力，才能用于柔性电子产品，而这些产品在可穿戴式健康监视器中越来越受欢迎。这项研究发表在《ACS能源快报（ACS Energy Letters）》上。经过近70次的充放电循环后，该电池还能保持电荷存储容量。

（图片来源：ACS）

可拉伸和弯曲的电子产品需要使用具有类似质量的电池。为了构建这种电池，研究人员大多采用可折叠成折纸形状或编织导电织物的刚性组件。然而，在真正的可延展电池中，每个组件都需要具有弹性，包括中间电解质层（平衡电荷）和电极（收集电荷）。

目前，真正可伸缩电池的可用原型储能能力有限、装配程序复杂，或者只有适度的弹性，尤其是在反复充放电的情况下。后者可能是由于液体电解质不稳定造成的。当电池改变形状，或者电解质层和电极之间连接薄弱，电解液会四处移动。因此，研究人员希望将电解质融合成夹在两个柔性电极薄膜之间的聚合物层（而不使用液体），从而制造完全固态的可拉伸电池。

该团队将一层薄薄的导电浆料（包含炭黑、银纳米线和锂基阴极或阳极材料）涂在一块板上，以构建全弹性电池的电极。糊状物顶部是一层聚二甲基硅氧烷，这是一种常见于隐形眼镜的柔性物质。然后，研究人员将弹性聚合物、锂盐和高导电性液体成分直接添加到该薄膜中。

这些元素聚集在一起形成坚固的橡胶层，可以运输锂离子，并在被光激活时拉伸到原长度的5000%。最后，研究人员将额外的电极薄膜置于堆栈顶部，并在整个设备上涂覆保护涂层。

新版本固态可拉伸电池在快速充电速率下的平均充电容量，大约比使用传统液体电解质的类似设备高六倍。这种固态电池还通过了67次充放电循环，并且容量更加稳定。

在其他使用固态电极的原型中，该聚合物电解质的容量在前30次循环中下降了1%，而液体电解质的容量经过1000次循环下降16%。尽管仍有改进空间，但这种新方法可用于生产完全可拉伸的固态电池，代表着可穿戴或可植入设备（这些设备可以随着身体弯曲和移动）领域的重大进步。