刘勇教授团队实现高耐折金属薄膜及可折叠锂离子电池

       刘勇教授研究组最近在高耐折金属薄膜及可折叠锂离子电池研究中取得重要进展,相关成果发表在ELSEVIER出版的Energy Storage Materials(CiteScore: 13.31

       具有轻薄化、柔性、可折叠性能的可穿戴设备将是一个潜力巨大的新兴高科技市场。将电源、电路、功能电子元器件(如传感器、通讯设备和智能芯片等)植入到衣服中制成智能衣服,被认为是未来可穿戴设备最重要的发展方向。同时,开发可折叠谷歌眼镜、可折叠手机、可折叠射频识别标签、电子报纸、可变型电子产品等将有利于方便携带。这要求上述可穿戴便携式设备必须承受相当次数的折叠。因此针对上述可穿戴设备应用,迫切需要开发高耐折金属薄膜和可折叠锂离子电池用于连接电路、功能薄膜导电基底、电池集流体及供电电源。

       最近,刘勇教授研究组的于肖副研究员以制绒单晶硅片上的金字塔结构为模板,还原生长了内嵌倒金字塔结构的高耐折镍膜。制备的5 μm厚镍膜电导率高达1.25×105 S/cm(相当于体镍的88%)。通过倒金字塔的锥面和棱边切向分散折叠时产生的应力,极大提高了镍膜的耐折性能,在分别22000次完全向外对折(180°)和18000次完全向内对折(180°)后,镍膜折痕处的方块电阻相对于初始值的变化率仅为0.19%和0.72%。以高耐折镍膜为集流体制备的可折叠锂离子电池在20 C倍率充放电过程中,经5000次完全对折(180°)后容量保持率为98.4%。同时,还展示了可折叠锂离子电池集成在谷歌眼镜模型上的应用,电池在9000次折叠(90°)过程中可以持续为LED灯供电。

       相关成果以“Synthesis of fully foldable nickel film with inverted pyramids towards Li-ion batteries with high folding endurance”为题发表在Energy Storage Materials(DOI: 10.1016/j.ensm.2018.10.009),于肖副研究员为第一作者,刘勇教授为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金和光电材料与技术国家重点实验室的大力支持。

 

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.10.009

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