综合

可折叠纸基锂离子电池能量密度提高14倍

2019-08-15 16:21:13来源:励志吧0次阅读

  折成Miura-ori型的可折叠,这种折叠方式使得电池的表面能量密度和电容均提高14倍。

  美国亚利桑那大学科学家开发出一种纸基锂离子电池,能做多次对折或折成Miura-ori型(类似地图折法),由于折叠后变得更小,表面能量密度和电容可增加14倍。这种折叠纸基电池柔韧灵活,成本低,可辊轴制造,有望进一步开发为多用途的高性能电池。相关论文发表在最近出版的《纳米快报》上。

  传统锂离子电池是用锂基粉末作电极,而这种折叠锂离子电池是用碳纳米管(CNT)墨水作电极,用纤薄透气的Kimwipes纸巾(一种实验室用薄纸巾)作基底,并涂上一层PVDF(聚偏二氟乙烯)涂层增强CNT墨水和纸基间的粘附力。最后,电池显示出优良的导电性和相对稳定的电容。

  研究人员对电池进行了折叠实验,先简单对折,然后用更复杂的Miura-ori折叠型。简单对折一次、两次和三次后,其表面能量密度和电容分别比未折叠的平面电池提高1.9、4.7和10.6倍;Miura-ori折叠型效率更高:把一张6厘米 7厘米的纸电池折成25层后,整体面积只有1.68平方厘米,而表面能量密度和电容均增加到14倍。

  我们用 面 密度来表示每英寸打印面积上能量密度的增加, 论文合著者、该校材料科学与工程副教授坎迪斯 詹解释说, 这与重量的能量密度不同。因为电池在折叠和展开时质量不会变,所以 面 密度能更清楚地表明我们指的是哪种密度。

  随着几何折叠算法、计算机工具和机器人操作的发展,更复杂的折叠型将会开发出来大规模制造,并用于商业用途。詹说,将折纸概念与纸基能源存储设备结合,会带来形状、几何设计以及功能上的更新,这方面有着无穷的可能性。未来将开发出及其他组件集成为一体的可折叠设备。

  总结

  电池技术可以称得上是新能源革命甚至新工业革命的核心,其中可折叠纸基或塑料基的高能量密度电池是距离日常生活最近的,有了它,电池不光供电会更加持久,其形状性能也更灵活,这样电子设备将更小巧轻便,可穿戴设备也更舒适,工业产品将更人性化。近年来,研究者已陆续公布了多种可折叠电池的新奇技术方案,本成果只是众多开拓性方案之一,并不一定是终极解决方法,但可折叠电池的商用时代正在到来。

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