柔性自充電電源

一、研究背景：

蓬勃發(fā)展的柔性電子器件、柔性機(jī)器人和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)o線電源的依賴日益增長，給數(shù)量不斷增加的集成式單元供電也成為了其中一個(gè)發(fā)展瓶頸。為了滿足可穿戴和柔性電子產(chǎn)品日益增長的能源需求，一種直接的策略是增加柔性儲能設(shè)備的體積容量，包括它們的能量和功率密度。然而，創(chuàng)建具有越來越多功能的集成小型化平臺的趨勢對可持續(xù)供電提出了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。多個(gè)單元的高功耗不可避免地導(dǎo)致提前更換電池或頻繁充電，造成不便。相比之下，將這些柔性設(shè)備的能量密度提高到非常高的水平會帶來安全問題，尤其是在可穿戴應(yīng)用中，這些應(yīng)用通常會承受重復(fù)的機(jī)械應(yīng)力。一個(gè)柔性的自充電系統(tǒng)可以從周圍環(huán)境中獲取能量，同時(shí)為儲能設(shè)備充電，而無需外部電源，將是一個(gè)很有前景的解決方案。

二、文章簡介：

近日，蘇州大學(xué)劉瑞遠(yuǎn)教授課題組發(fā)表了關(guān)于柔性自充電電源的綜述論文。相關(guān)論文發(fā)表在Nature Reviews Materials上，論文第一單位為蘇州大學(xué)能源學(xué)院。劉瑞遠(yuǎn)教授為論文的第一作者和共同通訊作者，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士為論文的共同作者，Kenjiro Fukuda和Takao Someya教授為論文的共同通訊作者。

三、研究內(nèi)容：

本文系統(tǒng)介紹了以柔性太陽能電池、機(jī)械能量收集器、熱電、生物燃料電池為代表的能量收集器件和柔性儲能器件的復(fù)合設(shè)備在單個(gè)平臺上的集成，重點(diǎn)討論了能量收集器和能量存儲單元之間有效能量傳輸?shù)?a target="_blank">電源管理策略以及這些自充電電源在柔性電子器件中的應(yīng)用，最后概述了與提高性能相關(guān)的科學(xué)挑戰(zhàn)，并在材料工程和設(shè)備設(shè)計(jì)中提出解決這些問題的策略。

圖1. 各種可用于收集環(huán)境能量的柔性器件工作機(jī)制，包括太陽能電池，摩擦納米發(fā)電機(jī)，壓電發(fā)納米電機(jī)，熱電發(fā)電機(jī)，生物燃料電池和它們之間的復(fù)合能量器件。

圖2. （a-d） 各種柔性超級電容器和電池的工作機(jī)理和 （e） 儲能器件的柔性化制備方案。

圖3. 各種一體化能量轉(zhuǎn)化和存儲器件的集成原理示意圖。

Authors： Ruiyuan Liu *， Zhong Lin Wang ， Kenjiro Fukuda*， and Takao Someya*

Title： Flexible self-charging power sources

Published in： Nature Reviews Materials， doi： 10.1038/s41578-022-00441-0

審核編輯 ：李倩