韩国一个研究小组开发出了一种柔软的、可机械变形和拉伸的锂电池,它可以“打印”在几乎任何表面上,例如衣服等不规则物体。未来完全可以适用于电动车的各种造型和空间,甚至是车身上。
韩国科学技术院(KIST)混合软材料中心的研究小组宣布开发出一种锂电池,其中所有组件,包括阳极,负极,集流体,电解质和胶囊材料,都是可拉伸和可印刷的,具有柔性机械变形特性,还具有作为电池的高能量密度。
对智能手环、植入式电子设备、心脏起搏器或软性可穿戴设备等高性能复杂电子设备的需求日益增加,推动了电池向像人体皮肤一样柔软有弹性的方向发展。电池传统的硬质无机电极占据了大部分体积,不易变形,其他部件如吸引和转移电荷的隔膜、集流体等也难以拉伸。
此外,由于必须防止锂离子循环通过的电极之间的液体电解质的泄漏,因此必须保持结构的完整性和稳定性。为了提高变形能力,该研究所Jeong Gon博士领导的研究小组避免使用不必要的材料来储存能量,就像其他研究一样,例如橡胶。
在现有粘合材料的基础上,他们开发并应用了一种新型可拉伸的柔软有机凝胶材料。这种材料将活性电极材料牢固地固定在适当的位置,并促进离子转移。此外,由拉伸性能优异的材料制成的导电油墨作为集流体材料和密封剂,即使在高电压和各种变形状态下也能稳定工作,不会因吸收电解液而膨胀。通过结合现有锂离子电池中使用的材料,开发的原型可以在3.3伏或更高的电压下工作。它在储能密度方面提供了理想的结果,达到约2.8mWh/cm,与市面上的硬锂离子电池相似。
柔性锂离子电池所有组件均具有机械稳定性,即使经过1000次以上的反复拉伸,仍能保持其性能,延伸率可达50%以上。