电工所主页 /  ENGLISH /  旧站入口

高效柔性储能器件规模化制备技术问世

       本报讯(记者郑金武)中科院电工研究所研究员王凯团队在高性能柔性储能器件制备技术方面取得新进展,开发出一种高比能柔性固态锂离子电容器的规模化制备技术。此项研究工作由该研究团队联合国家纳米科学中心、大连清洁能源国家重点实验室、中科院化学研究所、武汉理工大学等机构共同完成。相关研究成果近日发表于《先进材料》。

       随着可穿戴智能设备在运动、医疗健康等领域的广泛应用,发展与之相适应的柔性可弯曲电化学储能器件成为一项重要需求。但柔性储能器件一般采用化学/物理沉积、组装、微钠加工等特殊工艺制备,限制了材料的选择和使用,导致柔性器件的比能量和力学柔性两者难以兼得。此外,这些特殊工艺无法与当前商业化电池/超级电容器的生产过程兼容,难以实现规模化制备。

       为了提高材料的电荷存储性能,研究团队采用自蔓延高温合成方法,快速(秒级)、低能耗、宏量制备出氮杂多级次碳。该多级次结构使得这种碳材料作为锂电负极时展现出优异的可逆比容量。经过进一步活化,氮杂多级次碳转变为富含介孔的氮杂碳正极,其导电率、对锂的比电容等指标都有显著提升。基于这些材料,研究者制备出的铝塑封装的锂离子电容器,展现出优异的能量密度和长循环稳定性。

       研究团队还开发出一种对辊压印技术,使得刚性铝塑锂离子电容器形成波浪状结构,提供了器件弯折/伸缩的空间,有效降低了器件弯折应力。经过数千次弯折,波浪状锂离子电容器的容量几乎无衰减,实现了铝塑电池/超级电容器的柔性化,并且与常规制备工艺兼容,提供了一种规模化制备柔性储能器件的方法。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1002/adma.202005531

《中国科学报》 (2020-11-05 第1版 要闻)