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紙基鋰離子電池折疊后單位能量密度增加14倍
據(jù)世界科技新聞資訊網(wǎng)站Phys.org報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家最近研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將紙基鋰離子電池進(jìn)行Miura-ori式折疊，它們的單位面積能量密度和容量將增加14倍之多。
在最近一期《納米通訊》(Nano Letters)上，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)科學(xué)家錢程(Qian Cheng)及其他研究人員共同發(fā)表了一篇論文，介紹了他們?cè)谡郫B紙基鋰離子電池領(lǐng)域的這一最新研究成果。
“折疊式電池對(duì)供電板空間有限的設(shè)備可能很有幫助。”美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的助理教授、論文共同作者坎迪斯·陳(Candace Chan)表示。此外，其他研究小組在可折疊紙基電子器件方面的最新研究成果表明，要將動(dòng)力源和其他組件集成到一個(gè)單一、完全可折疊的移動(dòng)設(shè)備中，一個(gè)可折疊的電池組是很重要的。
在目前的研究中，科學(xué)家使用碳納米管(CNT )油墨制成的鋰離子電池作為集電器，用傳統(tǒng)的鋰粉作為電極，用薄而多孔的KimwipesTM作為紙基板。研究人員還為它添加了聚偏二氟乙烯( PVDF )涂層，以改善紙基板中CNT油墨的粘附性。最終制作出來(lái)的電池具有良好的導(dǎo)電性和相對(duì)穩(wěn)定的能量。
研究人員嘗試使用了簡(jiǎn)單的對(duì)半式折疊和更復(fù)雜的Miura-ori折疊法。研究人員發(fā)現(xiàn)，使用簡(jiǎn)單的對(duì)半式折疊法時(shí)，相比平面電池，折疊一次、兩次和三次可以使單位面積的能量密度和容量增加1.9 、4.7和10.6倍。而Miura-ori折疊法更有效：將一塊6厘米×7厘米的電池折疊成25層，能使單位面積能量密度和容量增加14倍，并使它的總面積下降至1.68平方厘米。
“我們用單位面積能量密度表示能量密度的增加情況，”陳解釋道， “這與單位重量能量密度不同，因?yàn)殡姵乇徽郫B和展開(kāi)時(shí)質(zhì)量不變。”