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折成Miura-ori型的可折叠电池,这种折叠方式使得电池的表面能量密度和电容均提高14倍 。
美国亚利桑那大学科学家开发出一种纸基锂离子电池,能做多次对折或折成Miura-ori型(类似地图折法),由于折叠后变得更?。砻婺芰棵芏群偷缛菘稍黾?4倍 。这种折叠纸基电池柔韧灵活 , 成本低 , 可辊轴制造,有望进一步开发为多用途的高性能电池 。相关论文发表在最近出版的《纳米快报》上 。
传统锂离子电池是用锂基粉末作电极,而这种折叠锂离子电池是用碳纳米管(CNT)墨水作电极,用纤薄透气的Kimwipes纸巾(一种实验室用薄纸巾)作基底 , 并涂上一层PVDF(聚偏二氟乙烯)涂层增强CNT墨水和纸基间的粘附力 。最后,电池显示出优良的导电性和相对稳定的电容 。
研究人员对电池进行了折叠实验,先简单对折,然后用更复杂的Miura-ori折叠型 。简单对折一次、两次和三次后,其表面能量密度和电容分别比未折叠的平面电池提高1.9、4.7和10.6倍;Miura-ori折叠型效率更高:把一张6厘米×7厘米的纸电池折成25层后,整体面积只有1.68平方厘米,而表面能量密度和电容均增加到14倍 。
“我们用‘面’密度来表示每英寸打印面积上能量密度的增加,”论文合著者、该校材料科学与工程副教授坎迪斯·詹解释说,“这与重量的能量密度不同 。因为电池在折叠和展开时质量不会变,所以‘面’密度能更清楚地表明我们指的是哪种密度 。”
随着几何折叠算法、计算机工具和机器人操作的发展,更复杂的折叠型将会开发出来大规模制造,并用于商业用途 。詹说,将折纸概念与纸基能源存储设备结合,会带来形状、几何设计以及功能上的更新,这方面有着无穷的可能性 。未来将开发出电源及其他组件集成为一体的可折叠设备 。
总编辑圈点
【纸基锂离子电池可折叠 能量密度提高14倍】电池技术可以称得上是新能源革命甚至新工业革命的核心 , 其中可折叠纸基或塑料基的高能量密度电池是距离日常生活最近的,有了它 , 电池不光供电会更加持久,其形状性能也更灵活,这样电子设备将更小巧轻便,可穿戴设备也更舒适,工业产品将更人性化 。近年来 , 研究者已陆续公布了多种可折叠电池的新奇技术方案,本成果只是众多开拓性方案之一,并不一定是终极解决方法,但可折叠电池的商用时代正在到来 。
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