中山大學實現高耐折金屬薄膜及可摺疊鋰離子電池


中山大學實現高耐折金屬薄膜及可摺疊鋰離子電池


中山大學材料科學與工程學院劉勇教授研究組最近在高耐折金屬薄膜及可摺疊鋰離子電池研究中取得重要進展,相關成果發表在ELSEVIER出版的 Energy Storage Materials (CiteScore: 13.31 )。

具有輕薄化、柔性、可摺疊性能的可穿戴設備將是一個潛力巨大的新興高科技市場。將電源、電路、功能電子元器件(如傳感器、通訊設備和智能芯片等)植入到衣服中製成智能衣服,被認為是未來可穿戴設備最重要的發展方向。同時,開發可摺疊谷歌眼鏡、可摺疊手機、可摺疊射頻識別標籤、電子報紙、可變型電子產品等將有利於方便攜帶。這要求上述可穿戴便攜式設備必須承受相當次數的摺疊。因此針對上述可穿戴設備應用,迫切需要開發高耐折金屬薄膜和可摺疊鋰離子電池用於連接電路、功能薄膜導電基底、電池集流體及供電電源。

最近,劉勇教授研究組的於肖副研究員以制絨單晶硅片上的金字塔結構為模板,還原生長了內嵌倒金字塔結構的高耐折鎳膜。製備的5 μm厚鎳膜電導率高達1.25×10 5 S/cm(相當於體鎳的88%)。通過倒金字塔的錐面和稜邊切向分散摺疊時產生的應力,極大提高了鎳膜的耐折性能,在分別22000次完全向外對摺(180°)和18000次完全向內對摺(180°)後,鎳膜摺痕處的方塊電阻相對於初始值的變化率僅為0.19%和0.72%。以高耐折鎳膜為集流體制備的可摺疊鋰離子電池在20 C倍率充放電過程中,經5000次完全對摺(180°)後容量保持率為98.4%。同時,還展示了可摺疊鋰離子電池集成在谷歌眼鏡模型上的應用,電池在9000次摺疊(90°)過程中可以持續為LED燈供電。


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