十倍能量密度!科学家开发氧化银锌材料电池,有可能会用上

2020-12-09 14:52   来源: 互联网    阅读次数:3999

电池的低能量密度一直是许多工业发展的障碍。最近一项新的研究可能会解决这个问题。

来自加州大学圣地亚哥分校和加州ZPower的研究人员最近宣布,他们已经开发出柔性可充电银氧化锌电池,其面积能量密度是现有技术的5到10倍。

这种电池更容易制造。大多数柔性电池需要在无菌条件下真空制造,但这种新型电池可以在正常的实验室条件下进行丝网印刷。该装置可用于柔性、可伸缩的电子设备和软性机器人。

这项研究发表在12月7日的《焦耳》杂志上。

这种创新电池在室温下的能量密度为每平方厘米50毫安,是传统锂离子电池面积容量的10-20倍。所以对于相同的表面积,焦耳描述的电池可以提供5到10倍的功率。

这种新电池的容量比目前市场上任何柔性电池的容量都要高。这是因为电池的阻抗要低得多。阻抗越低,抗大电流放电的能力越好。

“这一地区的产能是前所未有的,其生产工艺既经济又可扩展,”一位研究人员说

目前,电池已经充放电80多次,没有出现容量损失的迹象。尽管反复弯曲和扭转,电池仍能正常工作。

为了制造这种电池,研究人员使用了ZPower专有的阴极设计和化学物质。研究小组贡献了他们在可打印、可拉伸传感器和可拉伸电池方面的专业知识。


这种电池异常高的能量密度是由于银氧化锌(ago-Zn)造成的。商用柔性电池大多使用氧化银(Ag2O),其循环寿命和容量都不是很好,这限制了它们在低功耗、一次性电子产品中的应用。

传统观点认为ago是不稳定的。然而,ZAGO的电化学性能依赖于其专有的氧化铅涂层的导电性。低阻抗的原因是ago-Zn。电池的印刷集电极也有很好的导电性,这也有助于实现更低的阻抗。

然而,由于ago的高氧化性和快速的化学降解,ago以前从未用于丝网印刷电池。加州大学圣地亚哥分校的研究人员通过测试各种溶剂和粘合剂,找到了适合印刷的油墨配方。

一旦电池准备好打印,它可以在几秒钟内准备就绪。电池也可以按卷到卷的方式打印,这将提高速度和可扩展性。


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电池印在化学稳定、有弹性、高熔点(约200℃)的聚合物薄膜上,可以热封。收集器、锌阳极、ago阴极和它们相应的分离器形成一个堆叠的丝网印刷层。

有研究人员表示,电池的形状是灵活的,可以根据电子设备进行调整,这与传统的根据电池形状调整电子设备的方法不同。

“随着5g和物联网市场的快速增长,这种新型电池很可能与目前的商用电池竞争下一代消费电子产品,”该研究报告的主要作者乔纳森·沙尔夫(Jonathan Scharf)说,该团队已经在开发下一代电池,以开发更便宜、更快和更低阻抗的电池用于5g设备和软机器人的充电设备,这些设备需要高功率并且可以定制。

责任编辑:萤莹香草钟
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