弹性电池是弹性/柔性电子器件的关键组分。然则由于现有电池活性物资的储锂容量很小,因而,方今进展的弹性电池的能量密度广大较低,无奈满意成效日趋巩固的多成效可穿着设置的行使。锂金属具备理论上最高的储锂容量(mAh/g),况且电势很低(比拟准则氢电极:-3.V),是做为锂电池负极的志愿材料。然则关键题目是,锂金属并不能被拉伸:在拉伸进程中,锂金属在经验了不行逆的塑性形变后,会很快断裂,这束缚了其在弹性电池中的运用。
近来,斯坦福大学的崔屹传授钻研组初度制备了弹性锂负极。他们将直径为微米的铜丝做成“一维”弹簧,再进一步将“一维”铜弹簧遵从“阿基米德”图案,绕成“二维”弹簧,如图一。进一步的,将聚(乙烯-异丁烯-苯乙烯)橡胶的溶液注入到弹簧的罗纹罅隙中,待溶剂蒸发干,便可获得“金属-橡胶”复合的二维电极。此中:铜线被浸入的橡胶隔离为铜金属的微区,进一步的电堆积锂金属,便可获得具备三维布局的锂金属微区,这些微区经过单根铜线邻接,即便在大的变形情景下,依然也许维持联通且为一个团体。在外力影响下,电极产生变形,橡胶也许吸取板滞攻击力,而维护了锂金属微区不受影响。同时,这些微区之间一向维持有极好的电化学连贯,这也许保证即便在激烈的拉伸变形情景下,锂金属的电化学活性仍也许很好的维持。其余,三维布局的锂金属微区显著增添了电极的有用表观面积,低沉了实践电流密度,制服了锂枝晶的成长,这使得电化学轮回稳固性和平安性均获得了改正。
弹性锂金属电池的进展是将保守的柔性/弹性储能体制从罕用的弹性“锂离子电池”向弹性“锂金属电池”进军的关键一步。这将希望抬高电池的能量密度,为柔性电子的进展注入新的生机!文章发布于动力范围顶级杂志《Joule》。
图文速递
图1弹性锂负极的创造进程
图2弹性锂金属负极的电化学功能和扫描电镜图象
图3弹性Li金属负极在拉伸形态下的板滞功能和电化学功能
图4拉伸/回缩板滞轮回下的电化学轮回稳固性
参考文件:
KaiLiu,BiaoKong,WeiLiu,YongmingSun,Min-SangSong,JunChen,YayuanLiu,DingchangLin,AllenPei,YiCui.StretchableLithiumMetalAnodewithImprovedMechanicalandElectrochemicalCyclingStability.Joule,,DOI:10./j.joule..06.
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