科研员成功开发高容量柔性电池

2019-12-12 16:20

随着可折叠手机和5G手机等要求高电量的可穿戴设备和智能手机的推出，电池变得越来越日门，各种电池类型应运而生。例如，嵌入在手机表带中的柔性电池或从无线充电发展而来的无线功率共享电池。然而，目前还没有容量可达数千毫安时的可折叠电池问世。最近，韩国的一个研究小组开发了一种单片电极以代替笨重的铜集电器，从而可以开发出高容量的柔性电池。

浦项工科大学的朴秀金教授和高级材料科学系的博士后研究员柳家永及其博士生与韩国材料科学研究所合作，成功开发了一种带有薄层和三维有机电极的柔性电池。

研究人员通过使用三维铜集电器，使电池的重量比传统的铜集电器减轻了10倍。此外，他们采用有机材料来代替石墨阳极，将电池的能量密度提高了4倍之多。他们的研究成果发表在最新一期的ACS Nano杂志上。

有机材料的电导率低，并且没有解决方案来集成集电体和有机材料。由于这个原因，在研究之前不可能用有机材料证明整体电极。研究小组研究了一种新的方法来替代使电池重的集流器和低能量密度的石墨阳极，从而创新地降低电池的重量。

该团队通过使用单壁碳纳米管（SWCNT）气凝胶生产了具有高电导率的三维结构，并且通过涂覆纳米级的基于酰亚胺的网络（IBN）2）有机材料来构造薄的整体有机电极。覆有8nm薄且可调节厚度的有机IBN层的三维单片电极提供的容量高达1550 mA h g－1，可以再充电800次以上。电极涂有有机材料，尽管它们固有的电导率很差，但它们具有很高的导电性，并且它们还证明了通过丰富的氧化还原活性位点帮助锂实现快速转移，能够改善可充电电池的电化学性能。

新开发的电极可以替代金属基的集电极，从而开发出轻便灵活的可充电电池，可用于可穿戴电子设备、柔性设备、通信和下一代电动交通工具。

负责这项研究的朴秀金教授评论说：“通过使用这种新开发的带有SWCNT有机材料的整体式电极，我们可以大大降低可充电电池的重量。这可以克服常规可再充电电池的限制，并且可以实现有机电池的柔性和轻量化。