一種全固態(tài)平面集成化的鋰離子微型電池

摘要

中國(guó)科學(xué)院大連有關(guān)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)出一種具有多方向傳質(zhì)、優(yōu)異柔性和高溫穩(wěn)定性的平面集成化全固態(tài)鋰離子微型電池。

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)與中科院院士包信和團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)出一種具有多方向傳質(zhì)、優(yōu)異柔性和高溫穩(wěn)定性的平面集成化全固態(tài)鋰離子微型電池。相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米能源》(Nano Energy)上。

隨著柔性可穿戴化、微型化、集成化電子器件的快速發(fā)展，迫切需要開(kāi)發(fā)高性能、輕量化、穿戴式及結(jié)構(gòu)功能一體化柔性電源及其技術(shù)。鋰電池是目前社會(huì)上應(yīng)用最廣泛、最為流行的一種電源，但存在著體積大、形狀固定、柔性差、電解液泄漏和可燃等安全問(wèn)題，因此難以滿足柔性化、小型化電子器件的需求。

最近，該研究團(tuán)隊(duì)率先開(kāi)發(fā)出一種全固態(tài)平面集成化的鋰離子微型電池。該鋰離子微型電池以納米鈦酸鋰納米球?yàn)樨?fù)極，磷酸鐵鋰微米球?yàn)檎龢O，高導(dǎo)電石墨烯為非金屬集流體，離子凝膠為電解液，具有平面十指交叉構(gòu)型且無(wú)需使用傳統(tǒng)隔膜和金屬集流體。

獲得的鋰離子微型電池具有多方向傳質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出高體積能量密度125.5mWh/cm3，優(yōu)異的倍率性能；超長(zhǎng)的循環(huán)穩(wěn)定性，3300次循環(huán)后容量基本沒(méi)有衰減；以及良好的機(jī)械柔性，在反復(fù)彎曲或扭曲下其電極結(jié)構(gòu)無(wú)損壞以及電化學(xué)性能無(wú)明顯變化。

同時(shí)，該微型儲(chǔ)能器件能在100°C的高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作且具有長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性(1000次循環(huán))。此外，該鋰離子電池無(wú)需金屬連接體便能實(shí)現(xiàn)模塊化自集成，實(shí)現(xiàn)輸出電壓和容量的有效調(diào)控。因此，該鋰離子微型電池在柔性化、微型化電子器件的應(yīng)用中具有很大潛力。