UNIST攜手能源與化學(xué)工程學(xué)院的研究小組已成功開(kāi)發(fā)了世界上第一個(gè)可拉伸水性鋰離子電池，可為下一代可穿戴設(shè)備提供動(dòng)力。

【圖注】示意圖展示了整個(gè)制造過(guò)程中的序列。

模仿自然功能的可伸縮電池材料，該研究領(lǐng)域當(dāng)前的發(fā)展非常有趣，對(duì)于下一代可穿戴電子設(shè)備來(lái)說(shuō)是必不可少的。UNIST最近的一項(xiàng)研究提出了一種生物發(fā)酵的Jabuticaba混合碳／聚合物（HCP）復(fù)合材料，該復(fù)合材料使用簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的溶解工藝開(kāi)發(fā)出了可拉伸的集流體。研究小組首次將HCP復(fù)合材料用作可拉伸集電器，開(kāi)發(fā)了一種基于水性電解質(zhì)的高度可拉伸的可充電鋰離子電池（ARLB）。

UNIST能源與化學(xué)工程學(xué)院的SoojinPark教授與KwedongSeo教授和SoYounKim教授共同領(lǐng)導(dǎo)了這一突破。可伸縮的電子設(shè)備由于其極大的靈活性而引起了科學(xué)界對(duì)下一代設(shè)備的極大關(guān)注。柔性電子產(chǎn)品的商業(yè)利潤(rùn)和需求日益增長(zhǎng)，促使人們?cè)诓牧系淖冃芜^(guò)程中尋求具有高力學(xué)耐用性和高導(dǎo)電性的高度可拉伸電極。盡管已經(jīng)提出了許多用于這些電極的方法，但是它們都無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)電極的高拉伸性并具有可擴(kuò)展性的制造工藝。

Park教授使用導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料解決了這些問(wèn)題，導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料由簡(jiǎn)單溶解過(guò)程中所含有碳納米管和炭黑的Jabuticaba類(lèi)混合碳填料所組成。這種結(jié)構(gòu)的形狀類(lèi)似巴西grapetreeJabuticaba樹(shù)。該研究小組發(fā)現(xiàn)，即便是在高應(yīng)變率下，HCP復(fù)合材料也能有效地保持其電導(dǎo)率，即表示其適用于高度拉伸的水性鋰離子電池。Seo教授負(fù)責(zé)制造可拉伸集電器，他說(shuō)：“我們的研究結(jié)果將增大具有電化學(xué)和力學(xué)性能的可拉伸納米復(fù)合材料數(shù)量，并且可將其用于各種應(yīng)用中。”

導(dǎo)電填料在復(fù)合材料內(nèi)的滲透行為詳細(xì)分析，可使用拉伸下的原位SAXS測(cè)量來(lái)完成，其揭示了填料中不同類(lèi)型的碳會(huì)形成高度互連的共支撐網(wǎng)絡(luò)。SoYounKim教授領(lǐng)導(dǎo)了原位SAXS實(shí)驗(yàn)。SAXS是測(cè)量聚合物基質(zhì)中納米填料行為的非常有用的技術(shù)。此外，該研究小組首次開(kāi)發(fā)了可拉伸的ARLB作為可拉伸的電源，使用HCP復(fù)合材料作為可拉伸的集電器，即使在100％應(yīng)變下也能向LED提供穩(wěn)定的電力。SoYounKim教授說(shuō)：“這項(xiàng)研究有望優(yōu)化電化學(xué)和力學(xué)性能的可拉伸納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，并可將其用于儲(chǔ)能裝置和可拉伸的電子器件。