基于新型微蜂窝结构的可伸缩锂离子电池
时间:2020-05-01 16:34来源:科技报告与资讯 作者:综合报道
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KIST光电混合动力研究中心的Jeong Gon Son博士的研究小组宣布，他们已经建造了一个高容量，可拉伸的锂离子电池。通过制造仅由电极材料组成的结构上可拉伸的电极，然后与可拉伸的凝胶电解质和可拉伸的包装组装，来开发电池。
电子行业中技术的飞速发展导致了高性能可穿戴设备（如智能手环）和可植入人体的电子设备（如起搏器）的快速增长。这些进步大大增加了将能量存储装置设计成模仿人类皮肤和器官的柔性和可伸展形式的需求。
但是，由于固体无机电极材料占据了大部分体积，因此很难赋予电池以可拉伸性，并且还必须使其他组件（例如集电器和隔板）可拉伸。此外，变形带来的电解质泄漏问题还必须解决。
为了解决这些问题，KIST的Jeong Gon Son博士的研究团队专注于创建类似手风琴的微结构，该结构使不可拉伸的材料具有结构可拉伸性，因此在蜂窝结构中构建了一个向内微弯的电极框架形状。向内突出的蜂窝状框架由用作幕帘的原子厚石墨烯和形成纳米级绳的碳纳米管组成。由活性材料，石墨烯和碳纳米管制成的蜂窝状复合框架通过径向压缩过程像手风琴一样向内突出，类似于韩国紫菜包饭样的滚动，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拉伸的材料（例如橡胶），这些材料不会促进能量存储。研究团队在其新开发的电池中使用的所有材料均已完全用于能量存储和电荷传输。实际上，该团队开发的可拉伸电池的储能容量（5.05 mAh / cm 2）与现有的不可拉伸电池一样高。
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湿气并防止电解质泄漏。所得的可拉伸电池显示出5.05mAh / cm 2的高面积容量，在重复（高达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95.7％的长期稳定性。
KIST的Jeong Gon Son博士说：“ 通过这项研究开发的可伸缩锂离子电池，有望在可伸缩能量存储系统方面呈现出新的范例，以进一步开发可穿戴和可植入人体的电子设备。”
论文标题为《Stretchable Lithium-Ion Battery Based on Re-entrant Micro-honeycomb Electrodes and Cross-Linked Gel Electrolyte》，发表在《ACS Nano》杂志上。
(责任编辑：子蕊)
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