Hvor let kan et foldbart og langtidsholdbart batteri være?

Med lanceringen af ​​bærbare enheder og smartphones, der kræver en høj kapacitet af elektricitet, såsom foldbare telefoner og 5G-telefoner, interessen for batterier er stigende, og forskellige batterityper er under udvikling. For eksempel, fleksible batterier indlejret i et mobilt urbånd eller trådløse strømdelingsbatterier, der er udviklet fra trådløs opladning. Imidlertid, der er i øjeblikket ingen fremstillingsproces for et batteri, der producerer tusindvis af milliamp Hour (mAh) med kapacitet til at kunne foldes. For nylig, et forskerhold fra Korea udviklede en monolitisk elektrode, der kan erstatte tunge kobbersamlere og muliggjorde udvikling af et så fleksibelt batteri med høj kapacitet.

Professor Soojin Park fra afdelingen for kemi og avanceret materialevidenskab med sin postdoktorale forsker, Jaegeon Ryu og hans ph.d. studerende, Jieun Kang udviklede med succes et fleksibelt batteri med tynde og tredimensionelle organiske elektroder i samarbejde med Korea Institute of Materials Science.

Desuden, de var i stand til at sænke vægten af ​​et batteri med 10 gange mere end den konventionelle kobbersamler ved at bruge en tredimensionel kobbersamler. I stedet for at bruge en grafitanode, de brugte organiske materialer og var i stand til at øge energitætheden af ​​et batteri med fire gange og mere. Deres forskning blev offentliggjort i det seneste nummer af ACS Nano .

Et organisk materiales elektriske ledningsevne er lav, og der var ingen løsning til at integrere en opsamler og organisk materiale. Af denne grund, det havde ikke været muligt at påvise en monolitisk elektrode med organiske materialer før deres undersøgelse. Forskerholdet undersøgte en ny måde at erstatte en strømaftager, der gør et batteri tungt, og en grafitanode med lav energitæthed for innovativt at sænke batteriets vægt.

Holdet producerede en tredimensionel struktur med høj elektrisk ledningsevne ved at bruge enkeltvæggede carbon nanorør (SWCNT) aerogeler. Her, de konstruerede tynde monolitiske organiske elektroder ved at belægge et imidbaseret netværk (IBN)2) organisk materiale i nanometerskala.

De tredimensionelle monolitiske elektroder belagt med 8 nm tynde og justerbare tykke organiske IBN-lag leverede en kapacitet på op til 1550 mA h g ^-1 og havde kapacitet til at genoplade mere end 800 gange. Disse elektroder var belagt med organiske materialer. På trods af deres dårlige iboende elektriske ledningsevne, de havde høj elektrisk ledningsevne, og de viste også forbedret elektrokemisk ydeevne af det genopladelige batteri ved at hjælpe med hurtig overførsel af lithium gennem rigelige redox-aktive steder. I øvrigt, tykkelsen af ​​de belagte organiske materialer kan nemt kontrolleres, og de var i stand til at forbedre strømtætheden af ​​den organiske elektrode meget.

Den nyudviklede elektrode kan erstatte metalbaserede samlere, og dette muliggør udvikling af et let og fleksibelt genopladeligt batteri, som senere kan anvendes til bærbare elektroniske enheder, fleksible enheder, telekommunikation og elektroniske køretøjer af næste generation.

Professor Soojin Park, der ledede forskningen, kommenterede, "Vi kan sænke vægten af ​​et genopladeligt batteri enormt ved at bruge denne nyudviklede monolitiske elektrode med organiske SWCNT-materialer. Dette kan overvinde begrænsningerne ved det konventionelle genopladelige batteri og kan realisere fleksibiliteten og vægten af ​​et organisk batteri."