研究人员用高弹性材料让电池具有柔韧性
2024-07-23 11:35:49 - 媒体滚动
电池通常是一个难以穿透和弯曲的硬块。人们不会把电池与柔韧性联系在一起。然而，随着可卷曲手机、屏幕和可穿戴健康监测器等更加灵活的设备成为主流，电子产品的世界正在发生巨变，为这些设备提供动力的电池也需要彻底改变。
以往制造柔性电池的尝试包括使用导电织物或借助折纸等工艺，将刚性部件折叠成特定形状，并在一定限度内拉伸。
南京邮电大学赖文勇教授领导的研究小组希望制造出一种柔性电池，使电池的所有部件都具有弹性，从而使电池真正具有延展性——可以被压成任何形状而不会破裂。
研究人员首先在一块平板上涂抹了一层含有纳米银线、炭粉以及锂基阴极和阳极材料的导电膏薄膜。然后，他们在导电膏上涂上一层聚二甲基硅氧烷，这是一种用于制造隐形眼镜的高弹性材料。
然后，研究小组在这层薄膜上添加了高导电性液体、锂盐以及制造可广泛拉伸的聚合物所需的所有成分。然后用光固化这层薄膜，使其变成固体，不仅能传输锂离子，还能拉伸。在这层薄膜之上，研究人员又放置了一层电极薄膜，然后将整个装置包裹在一个保护壳中。
用这种方法制成的柔性电池可以拉伸到原长度的50倍。然而，研究人员还发现，在使用液态电解质的情况下，电池的平均充电容量比一般电池的平均充电容量提高了6倍之多。这种可拉伸电池在充放电循环过程中的容量也更加稳定。
研究人员还使用相同的电解质制作了其他原型，同时在电池中添加了固体电极。研究小组发现，聚合物电解质即使在1000次循环后也能更稳定地工作。
在最初的30个充放电循环中，液态电解质电池的电解质性能通常会下降16%，而固态聚合物电解质在相同的循环次数中仅下降1%。研究人员承认，这种电池仍不完善，需要进一步改进。不过，这一概念的成功实现为采用柔性设备电池铺平了道路。研究成果发表在《ACS》杂志上。（逸文）