韩国科学家开发可拉伸和可打印的自由形式锂离子电池

柔软,机械变形和可拉伸的锂电池,用于开发可穿戴设备。

图片来源:韩国科学技术研究所(KIST)

韩国研究团队已经开发了一种柔软的,机械的可变形且可拉伸的锂电池,可用于开发可穿戴设备,并通过在服装表面上打印电池来检查电池的可行性。由韩国科学技术学院(KIST)软混合材料研究中心的Jeong Gon Son博士领导的研究团队宣布,他们已经开发了锂电池,其中所有材料,包括阳极,阴极,阴极,当前的收集器,电解质和封装,可拉伸且可打印。团队开发的锂电池具有适用于机械变形的高容量和自由形式的特性。

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由于对高性能可穿戴设备的需求迅速增加,例如智能乐队,可植入的电子设备,例如速度制造商,以及可用于现实元的柔软可穿戴设备,因此像人类一样柔软而可拉伸的电池开发皮肤和器官引起了人们的兴趣。

常规电池的硬无机电极包括电池的大部分音量,因此很难拉伸。其他组件,例如分离器和用于绘图和转移电荷的当前收集器,也必须是可拉伸的,并且还必须解决液体电解质泄漏问题。

为了提高可伸展性,研究团队避免了使用其他研究中所做的材料,而这些研究是不需要的储能,例如橡胶。然后,根据现有的粘合剂材料开发和应用了一种新的柔软且可拉伸的有机凝胶材料。该材料牢固地将活性电极材料固定在适当的位置,并促进离子的转移。此外,使用具有出色的可伸缩性和气势屏障特性的材料制造导电墨水,作为传输电子和封装剂的当前收集器材料,即使在高压和各种变形状态下也可以稳定起作用,而无需膨胀。吸收电解质。

团队开发的电池还能够结合现有的锂离子电池材料,因为它们表现出极好的能量储能密度(〜2.8 MWH/cm2)类似于市售硬锂离子电池的水平,驱动电压为3.3 V或更高。团队可拉伸锂离子电池的所有组成部分都具有机械稳定性,即使在重复拉动电池1,000次或更多次,高可拉伸性50%或更高的高度可拉伸性和空气中的长期稳定性之后,也可以保持其性能。。

此外,研究团队直接打印了他们在用氨纶制成的手臂加热器的两侧开发的电极和电流收集材料,并将可拉伸的封装涂在材料上,表明能够直接在上面打印出可拉伸的高压有机电池衣服。使用最终的电池,研究团队即使戴上智能手表也能够不断为智能手表供电。

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Kist的Son博士说,他的团队已经开发了可拉伸的锂离子电池技术,这既可以通过电池的自由形式配置,从而提供结构自由,从而可以将其印刷在材料和材料自由等材料上由于能够使用现有的锂离子电池材料,除了拉伸稳定性,因此可以实现高能密度和机械变形。他还说,他的团队开发的可拉伸能源存储系统有望适用于各种可穿戴或可穿梭设备的开发。

研究结果发表在ACS Nano中。

JürgenThalmayer
2022年5月27日

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