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        碳納米管(CNT)墨水制備可折疊紙基鋰離子電池


        來源:科技日報

        中國粉體網10月10日訊  據報道,美國亞利桑那大學科學家開發(fā)出一種紙基鋰離子電池,能做多次對折或折成Miura-ori型(類似地圖折法),由于折疊后變得更小,表面能量密度和電容可增加14倍。這種折疊紙基電池柔韌靈活,成本低,可輥軸制造,有望進一步開發(fā)為多用途的高性能電池。相關論文發(fā)表在最近出版的《納米快報》上。

          傳統(tǒng)鋰離子電池是用鋰基粉末作電極,而這種折疊鋰離子電池是用碳納米管(CNT)墨水作電極,用纖薄透氣的Kimwipes紙巾(一種實驗室用薄紙巾)作基底,并涂上一層PVDF(聚偏二氟乙烯)涂層增強CNT墨水和紙基間的粘附力。最后,電池顯示出優(yōu)良的導電性和相對穩(wěn)定的電容。

          研究人員對電池進行了折疊實驗,先簡單對折,然后用更復雜的Miura-ori折疊型。簡單對折一次、兩次和三次后,其表面能量密度和電容分別比未折疊的平面電池提高1.9、4.7和10.6倍;Miura-ori折疊型效率更高:把一張6厘米×7厘米的紙電池折成25層后,整體面積只有1.68平方厘米,而表面能量密度和電容均增加到14倍。

          “我們用‘面’密度來表示每英寸打印面積上能量密度的增加,”論文合著者、該校材料科學與工程副教授坎迪斯·詹解釋說,“這與重量的能量密度不同。因為電池在折疊和展開時質量不會變,所以‘面’密度能更清楚地表明我們指的是哪種密度!

          隨著幾何折疊算法、計算機工具和機器人操作的發(fā)展,更復雜的折疊型將會開發(fā)出來大規(guī)模制造,并用于商業(yè)用途。詹說,將折紙概念與紙基能源存儲設備結合,會帶來形狀、幾何設計以及功能上的更新,這方面有著無窮的可能性。未來將開發(fā)出電源及其他組件集成為一體的可折疊設備。

          點評

          電池技術可以稱得上是新能源革命甚至新工業(yè)革命的核心,其中可折疊紙基或塑料基的高能量密度電池是距離日常生活最近的,有了它,電池不光供電會更加持久,其形狀性能也更靈活,這樣電子設備將更小巧輕便,可穿戴設備也更舒適,工業(yè)產品將更人性化。近年來,研究者已陸續(xù)公布了多種可折疊電池的新奇技術方案,本成果只是眾多開拓性方案之一,并不一定是終極解決方法,但可折疊電池的商用時代正在到來。
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