鉅大LARGE | 點擊量:1138次 | 2019年09月07日
柔性鋰離子電池儲能設(shè)備綜合解析
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,越來越多的電子設(shè)備正在向著輕薄化和柔性化的方向進行發(fā)展,例如三星和LG都推出了自家的柔性可折疊的屏幕,并且正在計劃推出可折疊的手機等產(chǎn)品,目前顯示組件和電路都可實現(xiàn)柔性和可折疊,目前最大的挑戰(zhàn)就是可以折疊的儲能電源產(chǎn)品,傳統(tǒng)的鋰離子電池、超級電容器等產(chǎn)品,不但體積笨重,而且還無法折疊,在體積變化過大時,甚至會導致正負極之間發(fā)生短路,引發(fā)熱失控,導致嚴重的安全問題。因此為了適應(yīng)下一代柔性電子設(shè)備的發(fā)展,鋰離子電池的發(fā)展方向也應(yīng)向著柔性、可折疊的方向進行發(fā)展。
對于鋰離子電池和超級電容器等化學電源來說,實現(xiàn)柔性最大的阻礙是集流體的柔性化設(shè)計,不但要保證柔性電極具有良好的機械性能,還要具有良好的電化學性能。從今天開始,我們將分兩篇為大家介紹柔性儲能電源設(shè)計的最新發(fā)展情況,包含柔性鋰離子電池和柔性超級電容器兩個部分。
為了實現(xiàn)鋰離子電池的柔性化設(shè)計,人們對多種路線進行了嘗試,例如聚合物電池、纖維素基電池和紙基電池,研究顯示對鋰離子電池折疊性能影響最大的是電極和集流體的設(shè)計,下面我們就按照技術(shù)方向?qū)δ壳叭嵝凿囯x子電池設(shè)計發(fā)展狀況進行介紹。
柔性紙電池
說起紙張大家都不陌生,造紙術(shù)是我國四大發(fā)明之一,雖然不清楚為什么我們什么都喜歡湊四個,像什么四大名著、四大才子、四大家族了,但是造紙術(shù)的發(fā)明確實對人類文明發(fā)展的進程產(chǎn)生了重大的影響。紙張表面粗糙,孔隙率高,十分適合離子的擴散,而且紙張具有柔性可折疊的特點,因此十分適合用于生產(chǎn)柔性鋰離子電池。在鋰離子電池中,紙張既可以用作集流體,也可以用作隔膜,當然這需要對傳統(tǒng)的紙張進行改性處理,例如在紙張的表面涂布一層多壁碳納米管SWCNTs以增強紙張的導電性,以碳納米管CNT與纖維素復合制成具有良好導電性的柔性電極,當然紙也可以作為隔膜,在最近的一項報道中,以多壁碳納米管薄膜為集流體,并分別涂布正、負極活性物質(zhì),以紙張作為隔膜和支撐結(jié)構(gòu),電池不僅具有良好的可折疊特性,還具有優(yōu)異的電化學性能,特別是該電池的自放電性能,存儲350h,電壓僅下降5.4mV。