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纤维状碳纳米管电池可织成"动力衣"
文章泉源:科技日报  点击数:5332  更新工夫:2014-05-29
 

纤维状碳纳米管电池可织成“动力衣”

        纤维状全锂离子电池可被织裁缝服为可穿着式电子产品供电。美国化学学会提供

  若从近来谷歌眼镜(Google Glass)的新品公布和苹果iWatch智能腕表行将上市的种种迹象来看,可穿着电子产品将大概掀起下一个新科技海潮。为理解决这类产品的电力供给题目,中国上海复旦大学的研讨职员初次制备出基于碳纳米管(CNT)的纤维状全锂离子电池,可被机动地编织成具有高功能的柔功能源纺织品。该研讨效果宣布在最新一期的《纳米快报》上。

  重新部表现到生物医学监测,可穿着式电子产品可以提供很多先辈的功效,对电池的要求很高,不但体积小、分量轻,还必需具有满意设置装备摆设运转诸多功效所需的壮大能量。因而,可穿着式电子产品最大的技能瓶颈便是电池。

  据物理学家构造网5月27日报道,新的研讨设计和体例的碳纳米管(CNT)复合纱线,可牢牢缠绕进棉纤维之中,创立出高功能的锂离子电池。该纤维的直径为1毫米左右,可以编织成柔性的织物或布料,而且与机动的可钦戴电子设置装备摆设兼容。

  到场这项研讨的翁伟(音译)说:“这种电源可以被间接无缝集成到可穿着式的电子产品黑白常须要的。由于它必要被机动地织裁缝物,纤维状的电源是最抱负的。固然这是首次完成碳纳米管纤维状锂离子电池,它却体现出十分好的电化学功能,包罗高能量密度达0.75兆瓦时/平方厘米,并在颠末100次利用周期后,电池保有容量达87%。”

  设计纤维状锂离子电池的最大应战之一,是广为人知的硅收缩题目。在充电/放电历程时期会产生化学反响,硅的体积担当宏大的变革可达300%。为顺应这种状况,研讨职员引入碳纳米控制成一个复合CNT/硅纱阳极。碳纳米管无效缓冲了硅的体积变革,并将其结实化。假如没有这种混淆布局,硅的收缩会使其剥落,招致电池破坏。

  关于制造阴极的质料,研讨职员接纳碳纳米管和锰酸锂,其利益是高波动性、事情电压高和本钱低。经过将由凝胶电解质分开的阳极和阴极基于CNT的纱线缠绕进棉纤维,这种锂离子电池就可编织成一个柔性织物。

  此前,研讨职员曾实验制造超等电容器纤维,但由于锂离子电池纤维难以制造,便没有把太多的存眷投入此中。但是,锂离子电池具有肯定的上风,比方更高的能量密度和较低的自放电丧失,相比超等电容器,它们为一样平常的可钦戴电子设置装备摆设提供了更好的选择。研讨职员表明说,在这方面,现在的事情是基于之前的研讨有所改进,但仍旧有进一步改良的余地。

  研讨职员说:“2012年的报道称,锂离子电池利用铜线作为骨架,具有相似电缆型的外形。其后果是很棒的,但由于这种电池具有大直径、利用液态电解质,而且很重,大概不合适织成动力纺织品。如今接纳碳纳米管纤维作为其骨架,密度靠近铜的1/9,而且利用凝胶电解质以确保宁静性。别的,复合纱线的阳极和阴极由碳纳米管纤维,以及直径为100μm,仅是电缆电池中阳极1/10的活性质料制成,因而这种纤维状电池与用于制衣的聚合物纤维兼容,完成了高功能的电池。”

  在将来,研讨职员方案在种种范畴进一步改进这种纤维电池。研讨职员说:“起首,进步功能,如容量和循环寿命;其次,范围化消费;第三,其他功效将被兼并,比方拉伸、变色和自供电。” (记者华凌)