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柔性储能器件及可伸缩储能器件的发展情况总结

导读: 近年来,随着电子技术的快速进步,越来越多的电子设备正在向着轻薄化、柔性化和可穿戴的方向发展,例如三星和LG等公司都推出了曲面屏手机,并且正在计划研制可折叠、可弯曲的新一代产品。

可伸缩超级电容器

同样地,详细地说完可伸缩型锂电池,我们再简单的看看可伸缩超级电容器的研究。相对于锂电池,超级电容器的制备相对容易,因此新颖的电极结构迅速应用于其中,主要包括波浪/块体结构、线型结构、织物结构等。

柔性储能器件及可伸缩储能器件的发展情况总结

两种纱线组成的网状编织结构电池,图片来源:Adv. Mater.

总结与展望

锂离子电池和超级电容器已经广泛的应用于实际中,同时,近年来在柔性和可伸缩储能器件的材料探索、结构设计、制造方法和集成组装方面也取得很大的进展。实现柔性和可伸缩性储能器件主要可以从新结构的设计和柔性材料的探索两个方向着手。目前,碳基材料,包括CNF、CNT、石墨烯、石墨烯及其复合材料,正在取代传统的铜箔和铝箔作为集流体,并负载活性物质,用来制备可弯折的柔性锂离子电池和超级电容器。同时,“纸电极”、海绵状、多孔框架、螺旋弹簧等多种多样有趣的电极结构设计,也促进了柔性储能器件的发展。

当然,要实现柔性储能器件的实际应用还有很多问题和挑战。例如探索低成本、大规模的工业生产技术,提高柔性装置的循环稳定性等等。未来柔性储能器件的发展可能会集中在以下几个方面:

1)电极材料研究。通过开发新材料或者复合材料,来进一步提高电极的电导率和电化学稳定性,同时增加比容量和能量密度;

2)固态电解质的开发。寻找离子迁移数高、电导率高、与电极材料相容性好的固态电解质,增强固态电解质的导电率,提高电池安全性能和机械性能;

3)减少集流体、粘结剂及导电剂。不但能够提高储能器件的能量密度,还能促进柔性电极的发展;

4)电极结构的设计。从简单的纸张型、织物型到复杂的弹簧型、波浪型电极,新颖的设计层出不穷;

5)新的生产工艺。从传统的涂布卷绕工艺到沉积、刻蚀、喷墨打印等技术的应用,柔性储能器件正在向精细化发展。

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