可嵌入服装的电子产品是一种不断增长的趋势

2019-01-12 09:57:44
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可嵌入服装的电子产品是一种不断增长的趋势。但是,电源仍然是个问题。在Angewandte Chemie杂志上,科学家们现在推出了具有自我修复功能的薄而柔韧的锂离子电池,可以安全地佩戴在身体上。即使在完全分解之后,电池也可以一起生长,而不会对其电化学性质产生显着影响。

用于可穿戴电子设备的现有锂离子电池可以毫无问题地弯曲和卷起,但是当它们被扭得太远或意外踩踏时会断裂 - 这在佩戴时经常会发生。这种损坏不仅会导致电池故障,还会导致安全问题:易燃,有毒或腐蚀性气体或液体可能会泄漏。

由Yonggang Wang和Huisheng Peng领导的团队现已开发出一系列新型锂离子电池,凭借其惊人的自我修复能力,可以克服此类事故。为了使诸如电池之类的复杂物体能够自我修复,其所有单独的部件也必须是自我修复的。来自复旦大学(中国上海),三星高等技术学院(韩国)和三星研发中国的科学家现在已经能够实现这一目标。

这些电池中的电极由平行的碳纳米管层组成。在各层之间,科学家将必要的锂化合物纳入纳米颗粒形式(LiMn(2)O(4)用于一个电极,LiTi(2)(PO(4))(3)用于另一个电极。与传统的锂离子电池相比,锂化合物在使用时或断裂后都不会从电极中泄漏出来。薄层电极各自固定在自修复聚合物的基底上。在电极之间是由纤维素基凝胶制成的新型无溶剂电解质,其中嵌入有硫酸锂水溶液。该凝胶电解质还用作电极之间的分离层。

休息之后,只需将破碎的末端压在一起几秒钟,它们就能一起重新生长。自修复聚合物和碳纳米管都“完美地”粘在一起。纳米管的平行排列使得它们比无序碳纳米管层更好地聚集在一起。电解质也没有问题。传统的电解质在暴露于空气后立即分解,而新的凝胶是稳定的。不含有机溶剂,既不易燃也不有毒,使其适用于此应用。

即使在反复的断裂/自我修复循环之后,仍然保持放置在玩偶肘部周围的电池“臂带”的容量和充电/放电特性。

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