成果介绍
智能可穿戴的柔性电子设备正悄然走进我们的生活,而与之适应的电源系统是实现该智能可穿戴设备功能的前提,全新的使用环境要求新的电源不但具有长续航能力和轻、薄、柔等特点,还需能对其进行压、弯、拉、卷甚至是折叠操作,以便于设备整体便携或穿戴。传统铜、铝等金属集流体,其与非金属活性物质界面结合差,电池难于进行压、弯、拉、卷等操作,更不用说折叠。本工作基于一种全新的碳纳米宏观超轻、超薄、透明宏观连续体,通过对连续体在二维约束下的连续收缩,实现了面积为50 cm*50 cm(目前最大面积为100 cm*180 cm,图1a)柔性CMF的半自动化、小批量制备,相对于传统的轻质碳膜材料,该膜具有面积大、表面多孔、柔性好、密度低、导电率高,可任意弯曲、折叠、压缩、裁剪,并能承受一定拉伸(常温常压拉伸强度80 MPa)。 由于该碳纳米膜较传统集流体更轻、更薄且柔性大幅提高,可使以其为集流体所得电池的弯曲半径无限小,实现对电池的可折叠操作;碳纳米膜表面大量孔结构及其内部导电网络可实现活性物质与集流体间界面高附着力、低接触电阻,使电池在折叠及释放后仍具有高比容量;另外,该碳纳米膜的低密度和较高强度特点,使其在较低重量下能承载更多活性物质,因而所得电池具有更高的能量密度。所得可折叠电池实物图如图1bi所示,从中可发现经折叠或释放或穿戴后其容量几乎没有改变。 目前,该可折叠电池1 C放电比容量150 mA h g1;电池能量密度(活性物质载量5 mg cm2)达170 Wh Kg1。现有实验室条件可实现小批量生产。 除此之外,该碳纳米膜还是一种超轻、宽频的高效电磁屏蔽材料,由于其较好的柔性可很好的适应特殊形状的屏蔽物。
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