固态电池和催化剂等方面的用途有哪些？

来源：宝鄂实业 2019-08-14 08:40 点击量：次

固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。

由于科学界认为锂离子电池已经到达极限，固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度。

想要用石墨烯气凝胶材料来制造复杂结构，3D打印是一个很有前途的方法。但实际操作起来也并不简单，因为石墨烯的粘度比较高，需要反复调节其粘度直到能够在3D打印机上成功打印。如图为不同密度的石墨烯气凝胶的3D打印的格子。

　　堪萨斯州立大学，布法罗州立大学和兰州大学三位研究员合作开发出轻巧，破纪录的石墨烯气凝胶。他们使用的方法将喷墨3D打印深入冻结。使用专门开发的3D打印喷墨方法制造石墨烯气凝胶的3D结构。通过将氧化石墨烯粉末与脱油水混合来制备油墨。这被装入两个注射器筒中，一次喷射墨滴。当油墨沉积时，脱油水冻结，将石墨烯固化成3D形状。打印后该结构进行两次冷冻处理以将颗粒粘结在一起。

　　将石墨烯氧化物与水混合，在-25℃的温度条件下将其3D打印到一个表面上。这样每打印出来的一层都会被冰冻住，然后在冰的支持下再打印下一层。而且，他们发现当沉积这些石墨烯氧化悬浮物到冷冻结构上时，未冻的材料会解冻已经结冰的表面，从而造成层与层之间自由混合并重新结冰，形成了氢键并使得气凝胶结构更完整。

　　另外，通过使用第二个注满纯水的3D打印机喷嘴，他们也可以创建复杂结构，因为水形成了冰支撑，在此基础上他们就能层积石墨烯氧化悬浮物。

　　3D打印作为一种增全固态电池可以经过进一步的优化，变成柔性电池，从而带来更多的功能和体验。

实际上，即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的，材料会变得有柔性。

相应的，全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高，通过使用适当的封装材料（不能是钢性的外壳），制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。

实际上，以各种可穿戴设备为代表的柔性电子器件是下一代电子产品发展的重要方向，而这就要求该产品中的元件同样需要具有柔性，因此柔性全固态电池是科研与工业界中，非常有前景的明日之星。

（韩国KAIST制备的典型叠层结构的柔性全固态电池）

不仅如此，功能化的全固态电池潜力远不只以上的柔性电池，经过电池材料结构优化可以制成透明电池，或者是拉伸幅度可达300%的可拉伸电池，或是可以和光伏器件集成化的发电-存储一体化器件等等--全固态电池所意味的功能上的创新应用前景还有很多，在这方面科研人员与工程师们的想像力会给我们带来越来越多的惊喜。

（拉伸变形度可达300%全固态电池的结构示意图）

（太阳能电池和超级电容器一体集成纤维状器件示意图）

优势之三：更安全

作为一种能量存储器件，实际上所有电池在热力学实质上都不可能是绝对安全的。

但是电池实际应用中的决定其真正安全性的因素是多方面的，影响因素包括电池的电极材料特性、电解液的性质，以及电子产品中的电池管理系统等。