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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。
本文由“X一MOL平台”授权转载
目前发展柔性电子技术最大的挑战之一就是与之相适应的轻薄且柔性的电化学储能器件。传统的锂离子电池、超级电容器等产品是刚性的,在弯曲、折叠时,容易造成电极材料和集流体分离,影响电化学性能,甚至导致短路,发生严重的安全问题。因此为了适应下一代柔性电子设备的发展,柔性储能器件成为了近几年的研究热点。
可伸缩储能器件发展历程,图片来源:Adv.Mater.
近日,斯坦福大学的崔屹课题组在Adv.Mater.上发表综述,总结了近年来柔性储能器件和可伸缩储能器件的发展情况。
崔屹教授。图片来源:StanfordUniversity
锂离子电池能量密度高,具有良好的循环性能,稳定性好,是发展柔性储能器件最理想的候选。而超级电容器具有高功率密度,能实现大电流快速充放电,使用寿命长等优异性能,可以弥补锂电池的不足。目前,柔性锂离子电池和超级电容器面临三个问题:1)柔性电极的设计和制备;2)弯曲折叠过程中器件电化学性能的稳定性;3)高能量密度和高功率密度。本文着重介绍了锂离子电池和超级电容器在柔性化方面的最新进展和面临的挑战。
柔性锂离子电池
先来看一下商用锂离子电池的基本结构。如图,正负极由活性电极材料、导电剂(如碳黑)、粘结剂(如聚偏氟乙烯)和集流体(如铜箔、铝箔)组成。当电池弯曲时,电极材料和集流体易发生分离,轻则接触不良,重则造成短路。因此,怎么样才能防止电极材料和集流体分离是电池柔性化研究的第一步。
锂离子电池示意图。图片来自网络
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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
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