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极速赛车仿生可挠式锂离子电池研发成功更轻巧

发布时间:2018-02-18 18:04
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  可挠式与穿戴设备的快速发展,让厂商与消费者对高效率可挠性电池的要求越来越高,而可挠式锂离子电池并不是个新兴的概念,但它的发展仍处于研究阶段。日前哥伦比亚大学基于人体脊椎的概念,研发一款可挠式锂离子电池,且该电池的储存效率、能量密度与灵活度都比以往的电池还要高。

  该电池是由锂钴氧化物阴极、石墨阳极以及铜和铝收集器和聚乙烯支撑膜组成。其内部材质类似于脊椎的圆盘与韧带,无论是伸长还是曲折都可以保有稳定的电压,因此电池可用于穿戴式技术、可挠式设备与显示器。

  目前各大厂商也有类似的技术,像是日本松下、韩国 KAIST 与 LG 也有研发相关的锂离子电池。带领该团队的助理教授 Yuan Yang 表示,该电池的能量密度是目前最高的,达到 242 Wh/L,为标准电池的 86.1% 左右。

  这项电池的原型是利用脊椎模型来设计,将厚而坚硬电极缠绕在弹性的零件上,并借此来储存能量,概念有点类似将脊椎缠绕在骨髓上面,而这个设计让电池拥有更好的柔韧性。Yang 表示,由于这电池是仿生设计,目前已经通过严苛的机械负载测试。现在研究团队正在最佳化设计并改善性能,希望可以成为第一代的可挠式商业锂离子电池。

  研究团队将传统的阳极、阴极、隔离膜切成长条状,像多个从骨干延伸的分支,之后再将他们缠绕在骨干上,最后形成具有储存能量效果的电堆(Stack)。这项一体化的电池设计,让能量密度可以轻易达到 90%。

  研究团队表示,即使在弯曲的情况下,电池依然可以循环充放电,且在经过 100 次重复充放电后,电池的放电容量还可以保持在 94%。Yang 指出,极速赛车即使经过一万次的扭曲与扭转,电池的性能也不会发生衰变。可挠式电池可以用在智能手机与平板电脑,甚至是智能衣服与智能玻璃,但研究团队也指出,技术与应用的复杂性会将成本提高。

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