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国内锌电池研究接连取得突破,柔性可穿戴电子设备离我们又近一步

作者:admin 发布时间:2020-06-21 02:43点击:

随着智能腕表、智能腕带等可穿戴电子设备的流行,用户对可穿戴电子设备提出了更高的要求,如果可以更好的贴合身体,随心所欲变化形状就再好不过了,这就是柔性可穿戴电子设备。顾名思义,柔性可穿戴电子设备是一种柔性很好并且能够直接或间接与皮肤紧密贴合的电子设备、,它们在人体表面或人体内工作。在2000年的时候,《Science》杂志更是将柔性电子技术列为2000年世界十大科技成果之一,与人类基因组草图、生物克隆技术等重大发现并列。

柔性可穿戴电子可以应用在人类生活的很多方面,比如电子皮肤、可穿戴生理监测治疗装置、柔性导电织物等。柔性电子技术的研究已经在如火如荼地进行,国内外对于柔性电子行业的研究热度一直居高不下。试想一下,手机像信用卡那样纤薄,还能随意弯曲折叠,甚至直接贴在手臂上,这是一件多么难以置信外加拉风的事情。

柔性可穿戴电子设备一个非常重要且必要的组成部分是电池,现代电子设备发展出现疲软,电子设备设计无法满足用户要求,有至少一半是电池的锅。虽然有很多报道说太阳能电池等可作为柔性可穿戴电子设备的电源,但是目前公认水系锌电池是柔性电子设备的最好的电源。传统的电池,如锂电池等,又大又硬,多多少少含有有毒或对环境不友好的成分,具有安全隐患(最近全国经常出现电动车电池爆炸事件)。而水系锌电池,特别是柔性的水系锌电池能够完美地解决传统电池地体积和硬度问题,而且由于使用了水系材料,极大地降低了安全风险,同时又具有高能量密度、环境友好、成本低廉等优势,因此柔性水系锌电池一直是国内外电池研究备受关注且极具竞争力地热点。

就在10月底,复旦大学王永刚教授研究团队在柔性电池研究方面取得了新突破,发展了一种基于有机物电极材料的柔性水系锌电池。组装的二维表带状柔性电池具有很好的机械性能和可弯曲性能,可以在不同角度下弯曲多次,电池容量几乎不发生衰减,并且可用于点亮30盏LED灯,驱动小风扇工作,具有稳定的电压输出。这个水系锌电池具有出色的电化学性能,且成分低毒、环境友好,不仅可以用于大型储能,还可为柔性可穿戴电子器件供能,为未来电池的设计和发展提供了借鉴作用。

紧接着,王永刚教授与夏永姚教授合作,制备了聚苯胺(PANI)插层MnO2用于高性能的水系锌离子电池正极材料,使材料在高容量利用率下能够实现稳定循环。制备的锌离子电池具有优异的倍率性能和循环寿命,为高性能水系锌离子电池正极材料的发展提供了新的思路。

就在近日,北京理工大学的曲良体团队又利用电池型锌负极和电容器型碳纳米管(CNT)正极结合,使用安全环保的水性电解质,制备出同时具备高能量密度和高功率密度的锌离子微型超级电容器,同时开发一种电镀法可使数千次充放电循环的锌离子微超电能瞬间“再生”,快速恢复其容量并进一步延长循环寿命。这种锌离子微超电具有广泛的应用前景,尤其在微电子行业具有良好的发展潜力。

目前,水系锌电池接二连三取得进展,柔性可穿戴设备离我们更近一步,相信经过科学家们的努力,柔性可穿戴电子设备会早日来到我们身边!

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