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柔性锂离子电池储能设备综合解析

导读: 对于锂离子电池和超级电容器等化学电源来说,实现柔性最大的阻碍是集流体的柔性化设计,不但要保证柔性电极具有良好的机械性能,还要具有良好的电化学性能。

随着电子技术的快速发展,越来越多的电子设备正在向着轻薄化和柔性化的方向进行发展,例如三星和LG都推出了自家的柔性可折叠的屏幕,并且正在计划推出可折叠的手机等产品,目前显示组件和电路都可实现柔性和可折叠,目前最大的挑战就是可以折叠的储能电源产品,传统的锂离子电池、超级电容器等产品,不但体积笨重,而且还无法折叠,在体积变化过大时,甚至会导致正负极之间发生短路,引发热失控,导致严重的安全问题。因此为了适应下一代柔性电子设备的发展,锂离子电池的发展方向也应向着柔性、可折叠的方向进行发展。

对于锂离子电池和超级电容器等化学电源来说,实现柔性最大的阻碍是集流体的柔性化设计,不但要保证柔性电极具有良好的机械性能,还要具有良好的电化学性能。从今天开始,我们将分两篇为大家介绍柔性储能电源设计的最新发展情况,包含柔性锂离子电池和柔性超级电容器两个部分。

为了实现锂离子电池的柔性化设计,人们对多种路线进行了尝试,例如聚合物电池、纤维素基电池和纸基电池,研究显示对锂离子电池折叠性能影响最大的是电极和集流体的设计,下面我们就按照技术方向对目前柔性锂离子电池设计发展状况进行介绍。

柔性纸电池

说起纸张大家都不陌生,造纸术是我国四大发明之一,虽然不清楚为什么我们什么都喜欢凑四个,像什么四大名著、四大才子、四大家族了,但是造纸术的发明确实对人类文明发展的进程产生了重大的影响。纸张表面粗糙,孔隙率高,十分适合离子的扩散,而且纸张具有柔性可折叠的特点,因此十分适合用于生产柔性锂离子电池。在锂离子电池中,纸张既可以用作集流体,也可以用作隔膜,当然这需要对传统的纸张进行改性处理,例如在纸张的表面涂布一层多壁碳纳米管SWCNTs以增强纸张的导电性,以碳纳米管CNT与纤维素复合制成具有良好导电性的柔性电极,当然纸也可以作为隔膜,在最近的一项报道中,以多壁碳纳米管薄膜为集流体,并分别涂布正、负极活性物质,以纸张作为隔膜和支撑结构,电池不仅具有良好的可折叠特性,还具有优异的电化学性能,特别是该电池的自放电性能,存储350h,电压仅下降5.4mV。

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