韓國(guó)研發(fā)可拉伸鋰離子電池用于可穿戴或可植入人體電子設(shè)備中

韓國(guó)的科學(xué)家已經(jīng)與石墨烯和碳納米管合作開發(fā)了一種可以工作的鋰離子電池，該電池可以拉伸多達(dá)50％，而不會(huì)損壞任何組件。根據(jù)科學(xué)家的說(shuō)法，電池代表了可穿戴或可植入人體電子設(shè)備開發(fā)的重要一步。

可穿戴設(shè)備不僅尺寸很受限制，而且由于需要長(zhǎng)期穿戴，舒適性也很重要，因此它們還必須非常輕，所以電池就必須盡可能小。鋰離子電池體積小、重量輕、容量大，可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師滿足尺寸限制，同時(shí)提供使消費(fèi)者滿意的長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。其較高工作電壓意味著需要的電芯更少，從而可以進(jìn)一步減小系統(tǒng)尺寸和提高設(shè)計(jì)靈活性。

將電子產(chǎn)品以及由此產(chǎn)生或儲(chǔ)存的能量整合到各種設(shè)備中是一個(gè)快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，它對(duì)電子材料提出了新的的要求，例如，通過(guò)設(shè)計(jì)可用于服裝或其它織物的電池。

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）的科學(xué)家在開發(fā)此類鋰離子電池時(shí)考慮到了此類應(yīng)用，其組件可拉伸至多50％，而不會(huì)影響安全性或性能。

該小組沒有試圖在電池組件中添加橡膠等固有可拉伸材料，而是致力于創(chuàng)建“手風(fēng)琴狀”結(jié)構(gòu)，為固有不可拉伸的材料增加了可拉伸性。利用石墨烯和碳納米管，科學(xué)家們能夠構(gòu)建出蜂窩狀的復(fù)合框架，然后像手風(fēng)琴一樣向內(nèi)壓縮以賦予其可拉伸的性能。

然后，他們將電極與凝膠電解質(zhì)和可拉伸的包裝材料結(jié)合起來(lái)，制成了可工作的鋰離子電池。在ACS納米上發(fā)表的一篇論文中描述了基于可再入式微蜂窩電極和交聯(lián)凝膠電解質(zhì)的可拉伸鋰離子電池的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)證明了其容量為每平方厘米5.05毫安時(shí)，在100次充放電循環(huán)后仍能保持95.7%的性能。根據(jù)KIST的說(shuō)法，當(dāng)材料拉伸至50%時(shí)，電池在500次拉伸釋放循環(huán)后，還表現(xiàn)出了“優(yōu)越的電化學(xué)性能”。

該大學(xué)指出，電池中的所有材料在電池中都是活性的，額外的好處是增加了可拉伸性能。在KIST領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Jeong Gon Son說(shuō)，他希望這種可拉伸的設(shè)計(jì)能夠“在可拉伸能量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)方面為可穿戴和可植入式電子設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展提供一種新的范例?！?/p>

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