柔性纤维状锂离子电池材料研究进展

针对当前可穿戴电子产品不断发展对柔性供能器件提出的小型化、灵活化以及可弯曲、折叠的要求，介绍了柔性纤维状锂离子电池的结构，总结了近年来柔性纤维状锂离子电池材料及固态电解质材料的研究进展，指出发展安全可靠、适应性强且性能稳定的柔性纤维状锂离子电池材料是未来可穿戴供能器件的发展重点。     

锂硫电池柔性正极材料研究进展

随着化石能源的日渐枯竭、能源危机和环境问题的日益突出,开发环境友好的二次电池能源体系迫在眉睫。锂硫电池作为一种新型的储能电池,其理论比容量高达1 675 mAh/g,质量密度可达2 600 Wh/kg,且原材料来源广、成本低等优点,使得其有望代替锂离子电池成为下一代理想的能源电池。近年来,可穿戴电子设备、智能纺织品的出现,对储能电池提出了更高的要求—柔性,因此开发柔性锂硫电池已经成为研究热点。作为锂硫电池的重要组成部分,柔性正极材料的研究和制备对柔性锂硫电池系统的开发至关重要。从锂硫电池柔性正极基体材料入手,对碳材料、导电聚合物材料和新兴的MOF材料等3个方面进行了分类总结,详细阐述了各自制备方法及对柔性正极性能影响。碳材料高的导电性和多孔结构设计、导电聚合物和MOF材料对多硫化物优异的化学吸附作用,均有助于抑制多硫化物的"穿梭效应",提升柔性锂硫电池的长循环电化学稳定性能。最后分析了现有锂硫电池柔性正极材料存在的缺陷与问题,对未来发展方向做出了展望。这将为开发新型的锂硫电池用柔性正极材料提供指导,同时为其它二次电池柔性正极材料开发过程中的共性问题提供实验和理论依据。     

苏州纳米所柔性超级电容器研究获进展

正随着柔性电子学的发展,可穿戴电子设备正在飞速进入人们的生活。为了实现可穿戴器件的产品化,其供能部件也需要柔性化和高性能化,因此,高性能的柔性储能器件将越来越显示出其潜在的市场价值。超级电容器作为一种新型的电能存储器件,能量密度高于传统的平行板电容器,功率密度和使用寿命优于锂离子电池,因而被广泛研究。然     

深圳先进院研发出基于MoS_2/C纳米复合材料的钠型双离子电池

正近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队,成功研发出一种基于MoS_2/C纳米复合负极材料的钠型双离子电池。锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能设备等领域。但由于锂离子电池的大规模应用加之锂资源的匮乏和分布不均,使锂离子电池成本日益攀升,难以满足未来能源存储的低成本、长循环寿命、安     

苏州纳米所:柔性与力量碰撞出的导电载体

<正>近日,中科院苏州纳米所李清文团队在柔性可穿戴器件研究方向取得了新进展。他们采用柔性的碳纳米管纤维作为导电电极,将整个电池采用透明聚合物封装,使得电池稳定性有了大幅提升。该研究成果发表在《先进材料》上,并被国际著名科学新闻杂志New Scientist报道。未来将成为穿戴器件重要发展方向"从纤维角度看,碳纳米管纤维是一种崭新的纤维材料,具有传统纤维不可比拟     

纤维状碳纳米管电池可织成“能源衣”

正从最近谷歌眼镜的新品发布和苹果智能腕表即将上市的种种迹象来看,可穿戴电子产品将可能掀起下一个新科技浪潮。为了解决这类产品的电力供应问题,中国上海复旦大学的研究人员首次制备出基于碳纳米管(CNT)的纤维状全锂离子电池,可被灵活地编织成具有高性能的柔性能源纺织品。该研究成果发表在最新一期的《纳米快报》上。     

柔性及纺织基钙钛矿太阳能电池的研究进展

传统的能源器件大多为平面刚性结构,虽然坚固耐用,但对于实现器件的可穿戴来说,较难满足微型化、轻量化、柔性化、集成化的要求,这正是目前的应用瓶颈。纺织材料作为天然的穿戴材料,具有无可比拟的柔性和穿戴舒适性,且能适应人体曲面,因此,基于纺织材料构建能源器件是可穿戴技术发展的重要方向。本文介绍了钙钛矿太阳能电池的器件结构和工作原理,从电子传输层材料、空穴传输层材料、基底材料这三方面介绍了柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展,并对纺织基柔性钙钛矿太阳能电池的最新研究进展进行了评述,最后对包括纺织基在内的柔性钙钛矿太阳能电池的未来发展进行了展望。     

柔性钠离子电池研究进展

随着柔性电子产品需求的日益增长,柔性电池得到越来越多的研究和关注。目前,柔性锂离子电池由于高功率密度和高能量密度的特点,在柔性屏、可穿戴设备应用上取得了实质性的进展。然而,锂矿资源储量有限、分布不均的问题限制了电池的可持续发展。在寻求新型电池的道路上,钠离子电池引起了人们的关注。钠在地球中的存储量比锂更多,价格更低,这使得钠离子电池有望满足未来的市场需求。柔性钠离子电池的关键材料包括电极活性材料、电极集流体、电解质和隔膜。电极不仅需要高容量和优异的电导率,还要具有良好的机械柔韧性,保证柔性电池在各种形变(弯曲、拉伸、折叠等)下正常工作。柔性电解质和隔膜在保证电池安全的同时,还要保持与正负极之间具有稳定的界面结合。但这些关键材料不成熟、不完善的问题阻碍了柔性钠离子电池的发展。此外,普通袋式的柔性电池无法满足未来电子设备小型化和可穿戴的要求。创新实用的结构设计和适合大规模生产的制备技术也亟待发展。本文介绍了柔性钠离子电池电极材料(正负极活性材料和导电基底材料)、电解质、电池结构和制备工艺等方面的研究进展,对柔性电池现存的问题(比如成本高、安全性差、制备工艺复杂等)进行了分析探讨,最后展望了柔性钠离子电池未来的发展方向。     

纤维状碳纳米管电池可织成“能源衣”

正若从最近谷歌眼镜(Google Glass)的新品发布和苹果iWatch智能腕表即将上市的种种迹象来看,可穿戴电子产品将可能掀起下一个新科技浪潮。为了解决这类产品的电力供应问题,中国上海复旦大学的研究人员首次制备出基于碳纳米管(CNT)的纤维状全锂离子电池,可被灵活地编织成具有高性能的柔性能源纺织品。该研究成果发表在最新一期的《纳米快报》上。从头部显示到生物医学监测,可穿戴式电子产品可以提供许多先进的功能,对电池的要求很高,不仅体积小、重量轻,还必须具备满足设备运行诸多功能所需的强大能     

美发明新碳纤维锂空气电池 能量密度大幅改进

据美国物理学家组织网报道,美国科学家研制出一种新式碳纤维锂空气电池,其能量密度是现在广泛应用于手机、汽车中可充电锂离子电池的4倍,该研究发表在最新一期《能源和环境科学》杂志上。去年由麻省理工学院(MIT)机械工程和材料科学与工程系教授杨绍红领导的科研团队,通过使用稀有金属晶体,改进了锂空气     

新能源材料

<正>日产新技术,可直接观察锂离子电池的电子运动日产汽车与日产ARC于3月13日宣布,开发出了一种分析方法,可直接观察锂离子电池充放电时正极材料中的电子运动作并定量化。采用此方法,"使得高容量锂离子电池的开发成为可能,从而有助于延长纯电动汽车(EV)的续航距离"。要开发容量高、寿命长的锂离子电池,必须在电极活性物质中尽量多储存锂,进行可产生大量电子的材料设计。为此,掌握电池中的电子运动十分重要,而     

韩国研究团队成功开发第二代钙钛矿型光伏电池

<正>近日,韩国淑明女子大学化工生命工学部的崔京民(音译)教授和朴民宇(音译)教授的研究团队采用低温工艺开发出高效柔性光伏电池。研究团队表示,此项研究利用了钛基金属有机骨架材料,开发出的钙钛矿型柔性光伏电池具有新型的金属氧化物电子传输层。钙钛矿型光伏电池是第二代光伏电池,光能转化效     

柔性锂硫电池材料:综述

近年来,随着可穿戴和便携式产品的快速发展,对柔性电子设备的需求日益增加。柔性电池作为其关键部件,得到了越来越多的研究和关注,开发具有高能量密度的柔性电池,对柔性电子设备的未来发展意义重大。锂硫电池具有较高的理论容量和能量密度,且成本低廉,是未来储能领域发展的重要前沿方向。因此,开发高性能的柔性锂硫电池更能满足未来柔性可穿戴电子器件的需求。但是,传统锂硫电池很难实现较高的柔韧性,因为其电极材料多为刚性材料,不易或不能弯曲;电解液为液态,弯曲过程中,容易发生泄漏;电池结构多为传统物理组装,材料界面结合较差。电池弯曲变形后,将丧失原有性能,或发生性能的快速衰退。鉴于此,适用于柔性锂硫电池的电极材料、固态电解质的开发及电池结构设计创新成为国内外学者研究的热点。目前,柔性电极主要采用碳纳米管、石墨烯、碳布、碳纸等碳基材料或高分子材料,在此基础上的改性材料也被广泛应用。这些材料不仅可满足设备对于机械柔性的要求,同时其多孔及大比表面积等性质有助于离子快速的迁移及界面阻抗的降低等,提高了电池整体性能。固态电解质则多采用凝胶电解质、聚合物固态电解质及无机固态电解质,其化学稳定性优良,安全性高,具有较好的柔性和可塑性。同时,根据拓扑原理,可以设计新的电池结构,如纸张叠层型、线缆型、可编织型等,降低形变过程中电池内部结构的应力变化,以满足电池的柔性要求。本文从电极材料、固态电解质及电池结构设计三方面阐述了锂硫电池柔性化研究的相关成果,分析探讨了面临的问题及未来发展方向。     

化工新型材料

<正>美国研制出新型可拉伸塑料电极据报道,美国斯坦福大学华人教授鲍哲南领导的研究团队在新一期美国《科学进展》杂志上报告说,他们开发出一种导电性和拉伸性俱佳的高分子材料,可用于可拉伸塑料电极。这种柔性电极可用于可穿戴电子器件。鲍哲南团队长期以来致力于研     

我国下一代锂离子动力电池正极材料研究取得重要进展

<正>在国家重点研发计划的支持下,北京大学夏定国教授团队开展新型高比能锰基正极材料研究,突破了掺杂、包覆、纳米形貌等传统改性方法的限制,氥将LiMO2相与单层Li2MnO3相复合制备出了一种O2构型的锰基富锂动力电池正极材料。这种正极材料具有400mAh/g以上的放电比容量和1380Wh/kg以上的比能量密度,为开发比能量大于500Wh/kg的新型锂离子电池提供了可能,是目前国内外已报道的具有最高比能量密度的锂离子电池锰基富锂正极材料。该研究为新型高比能量锂离子电池正极材料的设计思     

复合锂离子电池隔膜国内外主要研究成果纵览

锂离子电池是一种有潜力的电动汽车和混合电动车用能源[1],具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全、可靠且能快速充放电等优点,因而成为近年来新型电源技术研究的热点。隔膜作为锂离子电池的核心组成部件,其性能对电池的安全性能及电     

华中科大研制出新型耐高温锂离子电池隔膜

正中科院上海硅酸盐研究所朱英杰团队与华中科技大学胡先罗团队合作,成功研发出一种新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温锂离子电池隔膜。相关研究成果日前发表于《先进材料》,并申请一项发明专利。据介绍,该电池隔膜具有诸多优点,例如柔韧性高、力学强度好、孔隙率高、电解液润湿和吸附性能优良、热     

导电基质纳米复合电极材料的研究进展

在各种能源储存设备中,锂离子电池成为重要的首选储能器件,在便携电子设备、电动车、混合电动车及其它能源存储设备等方面都有广泛应用。如何提高锂离子电池用电极材料的锂离子储存性能,已经成为材料科学与工程领域的热点之一。利用导电基质构建纳米结构复合材料是提高锂离子储存性能的有效途径。简要介绍了碳基和金属基质纳米复合电极材料的研究进展,主要包括材料制备新方法、新工艺、锂离子电池改性及其发展趋势等内容。     

北大研发出具有高温稳定性的锂电池固态聚电解质膜

正近日,北京大学化学与分子工程学院高分子科学与工程系范星河教授、沈志豪副教授及其研究团队成功研发出了一种新型、具有高温稳定性的锂电池固态聚电解质膜,有望打破现有锂离子电池固态电解质研究、产业格局。随着能源危机与环境保护的双重压力的逐步加大,锂离子电池应用市场规模得到了迅猛扩张,但也存在着一些安全     

商用锂离子电池层状正极材料制造工艺发展趋势

<正>锂离子电池具有体积小、质量轻、工作电压高、循环寿命长、自放电率低、环境友好等诸多优势,被广泛应用于3C(消费电子产品)数码、智能穿戴、电动工具、无人机、电动汽车、储能电站等应用领域。嵌锂的负极活性很高,在空气中不稳定,安全性较差,因此商用锂离子电池中的可脱嵌锂离子都源自正极活性物质,这使得正极材料成为锂离子电池的最核心部件,它直接影响到电池的能量密度、功率密