可折叠纸基锂离子电池能量密度提高14倍
发布者:管理员 发布时间:2013-10-10

 折成Miura-ori型的可折叠电池，这种折叠方式使得电池的表面能量密度和电容均提高14倍。
 据物理学家组织网10月9日（北京时间）报道，美国亚利桑那大学科学家开发出一种纸基锂离子电池，能做多次对折或折成Miura-ori型（类似地图折法），由于折叠后变得更小，表面能量密度和电容可增加14倍。这种折叠纸基电池柔韧灵活，成本低，可辊轴制造，有望进一步开发为多用途的高性能电池。相关论文发表在最近出版的《纳米快报》上。
 传统锂离子电池是用锂基粉末作电极，而这种折叠锂离子电池是用碳纳米管（CNT）墨水作电极，用纤薄透气的Kimwipes纸巾（一种实验室用薄纸巾）作基底，并涂上一层PVDF（聚偏二氟乙烯）涂层增强CNT墨水和纸基间的粘附力。最后，电池显示出优良的导电性和相对稳定的电容。
 研究人员对电池进行了折叠实验，先简单对折，然后用更复杂的Miura-ori折叠型。简单对折一次、两次和三次后，其表面能量密度和电容分别比未折叠的平面电池提高1.9、4.7和10.6倍；Miura-ori折叠型效率更高：把一张6厘米×7厘米的纸电池折成25层后，整体面积只有1.68平方厘米，而表面能量密度和电容均增加到14倍。
 “我们用‘面’密度来表示每英寸打印面积上能量密度的增加，”论文合著者、该校材料科学与工程副教授坎迪斯·詹解释说，“这与重量的能量密度不同。因为电池在折叠和展开时质量不会变，所以‘面’密度能更清楚地表明我们指的是哪种密度。”
 随着几何折叠算法、计算机工具和机器人操作的发展，更复杂的折叠型将会开发出来大规模制造，并用于商业用途。詹说，将折纸概念与纸基能源存储设备结合，会带来形状、几何设计以及功能上的更新，这方面有着无穷的可能性。未来将开发出电源及其他组件集成为一体的可折叠设备。
 电池技术可以称得上是新能源革命甚至新工业革命的核心，其中可折叠纸基或塑料基的高能量密度电池是距离日常生活最近的，有了它，电池不光供电会更加持久，其形状性能也更灵活，这样电子设备将更小巧轻便，可穿戴设备也更舒适，工业产品将更人性化。近年来，研究者已陆续公布了多种可折叠电池的新奇技术方案，本成果只是众多开拓性方案之一，并不一定是终极解决方法，但可折叠电池的商用时代正在到来。