充電機充電可彎曲電池解析
2017-8-19 8:40:43??????點擊：
近日，復(fù)旦大學(xué)王永剛團隊和彭慧勝團隊研發(fā)出可彎曲的新型充電機充電電池，其設(shè)計重點放在了可穿戴電子設(shè)備的機械應(yīng)力要求和植入設(shè)備的安全要求上。相關(guān)研究刊登于細胞出版集團旗下《化學(xué)》期刊。
“目前的充電機充電電池，比如用于醫(yī)療植入的充電機充電鋰離子電池，通常都是剛性的。”王永剛說，“此外，大部分柔性充電機充電電池使用了易燃或腐蝕性電解質(zhì)，既有安全風(fēng)險，而且與可穿戴設(shè)備的生物兼容性差，更不必說植入充電機充電電池了。”
研究人員設(shè)計了兩種柔性充電機充電電池：一種2D帶狀充電機充電電池和1D纖維狀充電機充電電池。前者能將輕薄的電極薄膜黏附在一個鋼絞線網(wǎng)中，而后者能在一個碳納米管骨架周圍嵌入電極材料的納米粒子。除了測試了生物兼容性液體外，研究人員還測試了硫酸鈉作為液體電解質(zhì)用于可穿戴設(shè)備充電機充電電池的適用性。
結(jié)果顯示，在使用硫酸鈉溶液作為電解質(zhì)時，兩種新型充電機充電電池的容量和輸出功率等比目前報告的大多數(shù)用于可穿戴設(shè)備的充電機充電鋰離子電池更好。
此外，1D充電機充電電池使用的碳納米管能加速將溶解氧轉(zhuǎn)化成氫氧離子，這一過程如果不受控制會危害充電機充電電池的有效性，但卻具有治療癌癥和細菌感染的潛力。
“我們或能將這些纖維狀的電極植入人體以消耗基礎(chǔ)氧氣，特別是對那些注射藥物難以到達的位置。我們希望能與生物學(xué)家和醫(yī)學(xué)家進一步研究該假設(shè)。”王永剛說。
該充電機充電電池呈卡片狀,輕薄且可彎曲,厚度僅有0.55毫米,面積為40×65平方毫米。據(jù)悉,該充電機充電電池可實現(xiàn)最大半徑25毫米的彎曲和扭轉(zhuǎn),可扭轉(zhuǎn)或彎曲高達上千次,且不會產(chǎn)生泄漏和破損,其電量也不受影響。該充電機充電電池還具有壽命長、充放電性能優(yōu)異等特點。唯一不足的是,該充電機充電電池的電量僅為60毫安,無法用于高電耗的電子產(chǎn)品。
充電機充電超級電容器的困境
在研究之初，科研團隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了充電機充電鋰離子電池的最大的缺點就是蓄電性能不夠強，所以研究制備一個充電機充電超級電容器，來提高普通充電機充電電池的蓄電能力甚至是代替普通充電機充電鋰離子電池是一件非常有必要的事情。
目前一些主要的研究方法就是利用一種新型的納米材料，通過這種材料來提高、增強電子設(shè)備里的普通充電機充電電池的充電機充電電池性能。其中，一些研究團隊做了很多類似的研究，他們嘗試著使用石墨烯以及其他種類的二維材料來制備充電機充電超級電容器，但是成功的案例卻少之又少。
究其原因，制備充電機充電超級電容器最大的困難就是如何將這些二維材料與現(xiàn)有的普通充電機充電電池材料進行融合，這對于科學(xué)家們來說是最頭疼的事情，所以，大家的研究都遇到了瓶頸，很難繼續(xù)進行。
新型充電機充電超級電容器的原理
科學(xué)家們已經(jīng)證明，二維材料的使用，能夠極大程度的提高儲能元器件的性能，并且非常有希望能夠應(yīng)用到充電機充電電池體系中去。所以UCF團隊的科學(xué)家們已經(jīng)嘗試運用最新發(fā)現(xiàn)的二維材料，來制備充電機充電超級電容器，運用這種材料制備的超級充電機充電電池的厚度只有幾個原子的大小。
被納米科學(xué)技術(shù)中心和材料科學(xué)與工程中心聯(lián)合任命的助理教授Yeonwoong （Eric）Jung教授，作為主要的研究人員表示：“我們研究團隊目前開發(fā)了一種簡單的化學(xué)合成方法，利用這種方法能夠很好的將現(xiàn)有的材料和二維材料進行融合。”
Jung團隊開發(fā)的這種充電機充電超級電容器，主要是由數(shù)以百萬計的納米線組成，并且在充電機充電超級電容器的表面噴涂負(fù)載上了一層二維材料，制備出一種核殼型的充電機充電超級電容器。這種充電機充電超級電容器具有超高導(dǎo)電性能的芯，從而使得充電機充電電池體系能夠快速的進行電子轉(zhuǎn)移，從而能實現(xiàn)快速充放電的效果。具有二維材料殼的充電機充電超級電容器，能夠非常顯著的提高充電機充電電池體系的能量，增加其功率密度。
Jung說：“在我們實驗室開辟出這種新的制備方法之前，始終沒有人能夠?qū)崿F(xiàn)二維材料的潛力，而我們實驗室，首次將二維材料與普通充電機充電電池材料進行了融合。”
喬社里說：“對于小型電子設(shè)備而言，我們的制備出的材料在能量密度、功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性等方面的性能，在全世界范圍都處于領(lǐng)先地位，要遠遠強于那些傳統(tǒng)的充電機充電電池材料。”
循環(huán)穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)可以反應(yīng)出充電機充電電池到底在充電機充電多少次之后，充電機充電電池性能開始下降。我們可以舉例來說明情況，普通的充電機充電鋰離子電池基本上只能保證充電機充電1500次之內(nèi)充電機充電電池性能不會有所下降。而目前研發(fā)的具有二維材料的充電機充電超級電容器。可以充電機充電幾千次，而不會出現(xiàn)充電機充電電池性能下降的情況。UCF團隊目前正在測試的這種新型的充電機充電超級電容器，該充電機充電電容器在測試過程中，表現(xiàn)出非常優(yōu)異的性能，已經(jīng)充電機充電30000次了，卻并沒有出現(xiàn)充電機充電電池能量下降的現(xiàn)象。
目前Jung正在與UCF團隊，正在針對這項最新的技術(shù)申請發(fā)明專利。
總而言之，充電機充電超級電容器，使用了新的二維材料，可用于手機和其它電子設(shè)備，甚至是電動汽車，而這種充電機充電電池體系的高速度和高爆發(fā)力會帶來不可估量的商業(yè)價值。與此同時，新型充電機充電超級電容器的可彎曲性，更加增加了其應(yīng)用的范圍，因為具備可彎曲特性的充電機充電電池體系非常適合可穿戴設(shè)備的應(yīng)用。
Jung表示：“雖然目前這個充電機充電超級電容器還沒有做好完全市場化的準(zhǔn)備，但是這項技術(shù)的出現(xiàn)，證明了充電機充電超級電容器無限的可能性，而且，我們的研究將會對未來其他的研究，產(chǎn)生非常巨大的影響。”
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