仿生结构设计提供了灵活的锂离子电池发展优势,和发表的一项研究能源存储材料欧洲杯足球竞彩表明设备的新颖的设计灵感来自鳄鱼皮。
研究:鳄鱼皮启发rigid-supple集成柔性锂离子电池能量密度高和双向可变形性。图片来源:PhotoSky / Shutterstock.com
灵活的电池关键技术领域的灵活和可穿戴电子产品。这些设备的设计已经进行了广泛的调查,一些研究人员在过去的十年中,用不同的设备结构和材料开发和探索。欧洲杯足球竞彩
设计高效灵活的锂离子电池
世界正在经历被广泛称之为第四次工业革命。在承诺扰乱社会的技术进步,灵活、可穿戴设备,如传感器、生物医学设备,显示器,和电信设备近年来热门的研究主题。
可穿戴设备必须具备良好的机械变形和电化学和材料特性。出于这个原因,他们的每一个部分必须充分灵活和能够承受很大的机械应力,同时保持优越的电化学性能。
锂离子电池显示伟大的承诺作为储能组件由于轻量级的,灵活的设备具有长循环寿命和更高的功率输出。然而,大多数现有的锂离子电池在市场上没有所需的灵活性和能力承受机械变形而保持满意的电化学性能。
同时有几个完全灵活的锂离子电池的研究和发展阶段和新材料被广泛研究,设备存在的问题阻碍其广泛的商业应用。欧洲杯足球竞彩重复这些电池可以加速变形机械故障。
例如,集电器之间的界面分层可以发生和活动层。这可能会导致输出功率的波动,导致短路和其他安全和退化问题。
策略来提高锂离子电池的灵活性
为了克服这些问题,提出了若干策略开发健壮的灵活的锂离子电池。欧洲杯足球竞彩材料具有弹性、柔软和可伸缩的属性了。这些包括固体电解质、超薄型电极和碳基电流收集器。
此外,研究专注于发展与小说的电池体系结构能够承受变形,如波浪的二维结构,折纸,micro-honeycomb,软蛇形结构。尽管能够处理机械变形而不破坏,他们受到能量密度下降。
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最新进展领域的柔性电池发展旨在设计设备分别由两部分组成的结构变形和能量储存功能。研究人员已经开发出折叠-就像zigzag-shaped,膝关节模仿结构。
虽然这些设备拥有优越的灵活性和能量密度,他们无法实现双向可变形性,它发生在现实世界中由于折叠,弯曲,伸展。可穿戴设备需要高能量密度和multi-direction灵活性。
设计一个完全灵活的锂离子电池,可以承受多向变形同时保留高能量密度等优越的电化学性能是一个关键问题在当前研究领域的可穿戴电子产品。
这项研究
写在储能材料,欧洲杯足球竞彩作者在新的研究提出了一种方法,可以克服这些问题。他们已经提出了一种新颖的设计灵感来自于鳄鱼皮。鳄鱼已经进化成为顶级食肉动物在数百万年。这部分是由于他们的盔甲。
鳄鱼皮是艰难但灵活。鳞甲是骨脊板(尺度),这个艰难的皮肤和骨基地。阵列连接的刚性的鳞甲,柔软的真皮发生在身体,包括点接受大量的机械变形,如肩膀和关节。
拟议中的rigid-supple集成柔性锂离子电池的研究可以直接从堆叠和定制盘绕电极表使用绕线机。两个相邻行方向的电活性部分对角线连接的关节,和相邻的部分之间有空隙。设计允许更大的双向弯曲相比传统高密度灵活的锂离子电池。
提供的优越的能源存储容量是厚,绕组电活性的部分。研究结果显示出优越的能量密度是400.2 Wh L1。设计的能量密度达到91.76%的常规non-flexible锂离子电池体积相同的几何和材料。欧洲杯足球竞彩性能超过二百充电/放电循环还好,电池容量92.3%保留多个变形下,30000双向弯曲/折叠。
13000年之后动态弯曲试验周期,电池的放电容量超过151.9 mAh g1。有限元分析显示设备的电极保护机制。结果表明,大部分的机械应力是由柔软的相互连接的关节,和该设备的最大主应力明显小于传统的移动的锂离子电池在同样的弯曲状态。
此外,作者指出,该设计是高度可定制的由于调整多个几何参数的能力。鳄鱼skin-inspired灵活的锂离子电池的研究显示巨大的潜力等技术的使用可穿戴设备,灵活的显示和柔软的机器人。
源
刘,G et al。(2022)鳄鱼皮启发rigid-supple集成柔性锂离子电池能量密度高和双向可变形性(在线)能源存储材料欧洲杯足球竞彩[pre-proof] 欧洲杯线上买球sciencedirect.com。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829722000691
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