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柔性电子研究人员开发出完全可拉伸的锂离子电池上海碳材料展

发布时间：2024-07-19 02:07 体坛最新次作者：小编

　　这款锂离子电池具有完全可拉伸的组件，并且随着时间的推移具有稳定的充电和放电能力。　　当你想到电池时，你可能不会想到弹性材料。但电池需要这种可...

　　这款锂离子电池具有完全可拉伸的组件，并且随着时间的推移具有稳定的充电和放电能力。

　　当你想到电池时，你可能不会想到弹性材料。但电池需要这种可变形的特性才能融入柔性电子产品中，而柔性电子产品在可穿戴健康监测器中越来越受欢迎。现在，ACS Energy Letters的研究人员报告了一种锂离子电池，其组件完全可拉伸，包括可膨胀 5,000% 的电解质层，并且在近 70 次充电/放电循环后仍能保持其电荷存储容量。

　　可弯曲和拉伸的电子产品需要具有类似特性的电池。大多数尝试制造此类电池的研究人员都使用编织导电织物或折叠成可扩展形状的刚性组件来制造它们，类似于折纸。但对于真正可塑的电池，每个部分——收集电荷的电极和平衡电荷的中间电解质层——都必须具有弹性。到目前为止，真正可拉伸的电池原型具有中等弹性、复杂的组装过程或有限的能量存储容量，尤其是随着时间的推移反复充电和放电。

　　后者可能是由于电解质层和电极之间的连接薄弱或液体电解质不稳定，当电池变形时，电解质会四处移动。因此，Wen-Yong Lai 和同事们没有使用液体，而是希望将电解质融入融合在两个柔性电极膜之间的聚合物层中，以制造出完全固体、可拉伸的电池。

　　为了制作全弹性电池的电极，研究小组在一块板上铺了一层导电糊状物薄膜，该薄膜包含银纳米线、炭黑和锂基阴极或阳极材料。然后在糊状物顶部涂上一层聚二甲基硅氧烷，这是一种常用于隐形眼镜的柔性材料。研究人员直接在这层薄膜的顶部添加了锂盐、高导电性液体和制作弹性聚合物的成分。

　　当被光激活时，这些成分会结合在一起形成一个坚固的橡胶层，能够拉伸至其原始长度的 5,000%，并能够传输锂离子。最后，在堆栈顶部再覆盖一层电极膜，整个装置被密封在保护涂层中。

　　与采用传统液体电解质的类似设备相比，新版固体可拉伸电池在快速充电速率下的平均充电容量大约高出六倍。同样，固体电池在 67 次充电和放电循环中保持更稳定的容量。在其他采用固体电极制成的原型中，聚合物电解质在 1,000 次循环中保持稳定运行，容量在前 30 次循环中下降 1%，而液体电解质下降 16%。

　　虽然仍有改进空间，但这种制造完全可拉伸固体电池的新方法可能为可随身体弯曲和移动的可穿戴或植入设备迈出有希望的一步。