鉅大LARGE | 點擊量:919次 | 2022年07月29日
穩(wěn)定實用的纖維鋰電池
近些年小型、便捷電子設(shè)備發(fā)展迅猛,而大體積、剛性的能源設(shè)備不能滿足這些設(shè)備的要求。為匹配這些微型設(shè)備,能源設(shè)備向著微型的方向發(fā)展。和平板夾層的電池相比,線性纖維鋰電池具有靈活多變的特點。纖維鋰電池體積小、適應(yīng)性強和可編織性強,然而制備適合的纖維電極要先進的技術(shù)。
圖1TiO2/rGO纖維簡明合成流程圖
蘇州大學耿鳳霞課題組的研究工作者,將TiO2加工成納米片,通過濕法紡織技術(shù)合成納米纖維。TiO2納米片和還原石墨烯(rGO)堆積共沉淀,成為高效集流體,同時TiO2/rGO纖維電極具有超高的機械強度和優(yōu)良的電化學性能。
圖2(a)半電池簡明示意圖(b)電壓容量圖(c)倍率圖(c)長循環(huán)
TiO2/rGO纖維電極金屬鋰線組裝成半電池,在電位窗為1-3V的條件下,檢測電化學性能。纖維電池長為3cm,在0.0085mA的電流下充放電,首次放電比容量高達168mAh/g(理論比容量為170mAh/g)。在0.0085、0.0170、0.0255、0.0340和0.0425mA的電流下檢測其倍率性,在最大電流0.0425mA時,容量保持為89mAh/g,當電流回到0.0085mA時,容量保持為150mAh/g。電池在電流為0.0170mA時,首次放電比容量126mAh/g,循環(huán)100次后容量保持為100mAh/g,容量保持率高達80%。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
圖3柔性全電池性能圖(a)一個LED燈時電池工作超過5h(b)電池彎折時的電壓(c)30cm的電池可以使6個LED燈工作
LiMn2O4為正極和TiO2/rGO組裝成全電池,10cm的混合纖維電池可以供應(yīng)一個LED(2V,60mW)持續(xù)工作5個小時以上。以TiO2納米片合成的TiO2/rGO納米纖維表現(xiàn)出如此良好的電化學性能,證明了材料設(shè)計的合理性和可行性,這有關(guān)先進的柔性電池儲能材料有著重大的意義。
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