新型单片电极可制成高容量柔性电池
时间:2020-01-29 10:36来源:盖世汽车 作者:余秋云
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据外媒报道，随着需要高容量电力的可穿戴设备和智能手机（如可折叠手机和5G手机）的推出，人们对电池的兴趣日益浓厚，各种类型的电池也处于研发中，如，可嵌入移动手表表带的柔性电池，或者由无线充电发展而来的无线电力共享电池。但是，目前还没有一种电池制造工艺能让可折叠电池产生数千毫安时（mAh）的容量。不过，最近，韩国的一个研究团队研发了一种单片电极，能够取代沉重的铜集电极，使研发此种高容量柔性电池成为可能。
韩国浦项工科大学（Pohang University of Science & Technology，POSTECH）化学与先进材料科学系的Soojin Park教授与手下的博士后研究员Jaegeon Ryu以及博士生Jieun Kang与韩国材料科学研究所合作，成功研制出一款带有薄薄的三维有机电极的柔性电池。
此外，使用三维铜集电极的电池与使用传统铜集电极的电池相比，重量轻了10倍。研究人员不再使用石墨阳极，而是采用有机材料，能够将电池的能量密度提高4倍甚至更多。
有机材料的导电性很低，而且无法将集电极与有机材料结合在一起。为此，研究人员在进行研究之前，无法展示由有机材料制成的单片电极。研究小组研究了一种新方法，取代了现有让电池很重的集电极以及低能量密度的石墨烯阳极，以降低电池的重量。
该研究小组利用单壁碳纳米管（SWCNT）气凝胶制成了具有高导电性的三维结构，通过涂覆纳米大小的酰亚胺基网络（IBN）有机材料，制造出超薄的单片有机电极。
该三维单片电极涂覆了8纳米、可调节厚度的超薄有机IBN层，最高容量可达1550 mA h g-1，并反复充电逾800次。此类电极涂覆了有机材料，尽管有机材料本身导电性并不高，却也能够实现很高的导电性，而且还证明通过帮助锂快速移动穿过丰富的氧化还原活性位点，可以改善可充电电池的电化学性能。此外，涂层有机材料的厚度易于控制，能够大大提高有机电极的电流密度。
该最新研发的电极可以取代基于金属的集电极，使得研发轻便灵活的可充电电池成为可能，而此种电池可应用于可穿戴电子设备、柔性设备、电信设备和下一代电动交通工具等。（文中图片均来自韩国浦项工科大学）
(责任编辑：子蕊)
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