中國儲能網(wǎng)訊：近日，中科院蘇州納米所輕量化實驗室張其沖等與南京大學(xué)姚亞剛團隊合作在國際材料科學(xué)領(lǐng)域頂尖期刊Materials Science and Engineering: R: Reports發(fā)表題為Roadmap for Flexible Solid-State Aqueous Batteries: From Materials Engineering and Architectures Design to Mechanical Characterizations的綜述文章。
隨著科技的進步，高柔性、便捷和輕薄的柔性可穿戴電子設(shè)備是電子產(chǎn)品發(fā)展的主流方向。為了實現(xiàn)整個設(shè)備的可穿戴性，需要開發(fā)相匹配的高柔性、輕質(zhì)量及小體積的供能器件。水系電池，顧名思義采用水作為電解質(zhì)溶劑，可從根本上解決易燃有機電解質(zhì)引起的安全問題，避免有機體系嚴格的制造條件、昂貴的電解質(zhì)成本，并且從根本上改善了電池體系的快充特性。柔性固態(tài)水系電池以其能量密度高、安全性好、成本低等獨特的優(yōu)點，是柔性可穿戴電子設(shè)備的理想供能器件。如圖1所示，國內(nèi)外科研工作者對在柔性電極材料的制備、器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計和柔性表征進行了大量的研究，促進了柔性固態(tài)水系電池的快速發(fā)展。
圖1 柔性儲能器件的表征儀器及方法
該綜述從電極的柔性化、電解質(zhì)的固態(tài)化、器件結(jié)構(gòu)和機械柔性的表征等方面系統(tǒng)的介紹和分析了柔性固態(tài)水系電池。如圖2所示，首先分析了柔性固態(tài)水系電池的器件結(jié)構(gòu)（平面三明治結(jié)構(gòu)、平面插齒結(jié)構(gòu)和纖維狀結(jié)構(gòu)）及設(shè)計原則，詳細介紹了機械柔性的表征儀器和測試參數(shù)。隨后，重點介紹不同離子柔性固態(tài)水系電池的最新研究進展。最后，對柔性固態(tài)水系電池目前存在的挑戰(zhàn)進行了闡述，并從能量密度、穩(wěn)定性、儲能機理、導(dǎo)電性、多功能性、測試標準、可穿戴性和大規(guī)模制備等方向?qū)ξ磥淼陌l(fā)展進行展望。
圖2 柔性儲能器件的研究內(nèi)容及展望
安陽師范學(xué)院的青年教師李朝威博士和東南大學(xué)-蘇州納米所聯(lián)合培養(yǎng)博士后李雷博士是該綜述的第一作者，中科院蘇州納米所的張其沖項目研究員和南京大學(xué)的姚亞剛教授為通訊作者。
