介绍一种新研发出来的锂电池：“折叠式锂电池”！
来源：宝鄂实业
2019-06-16 19:30
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大众创业、万众创新”已然成为了当今社会的写照。要说创新，恐怕没有那个行业能和电子产品行业相提并论。电子产品的发展，超乎想象，比如，屏幕折叠手机，自出现之日起，可谓是吊足了消费者的眼球。
近年来，大家似乎都比较热衷于折叠式产品的研发和使用。比如，市面上比较流行的穿戴式电子产品，如发热外套、鞋垫，手环等，都是可以折叠的。说到电子产品，我们就不能不说锂电池。以上所说的穿戴式电子产品，都离不开锂电池的服务。我们今天重点要讨论的，就是一种新研发出来的锂电池，即“折叠式锂电池”。
以往我们在电子产品上所使用的锂电池，一般质地都比较硬，使用起来，会让人有种不舒服的感觉。针对锂电池的这一短板，近日香港理工大学纺织及服装学系，研发出了一款超柔软的“织物锂电池”。
据了解，理大研发出的这种“织物锂电池”，可折叠弯曲至直径约1毫米，能量密度高达超过450瓦时／公升，柔软度极佳，重复折叠1000次仍无损性能。一般的可弯曲锂电池只能弯曲至半径约25毫米，而且效能只有200瓦时／公升。据研发团队介绍，这款“织物锂电池”将来可应用于智能手表表带、发热衣物等，产品穿戴舒适之余，也更耐用。
研究团队采用理大专利的聚合物辅助金属沉积法新技术，将高导电金属铜和镍均匀地沉积于经处理的织物上，例如棉质和碳布，制成导电织物，取代一般锂电池表面的金属箔，以充当集流体及提高柔软度。
团队进行的变形测试证明，织物锂电池有极高的机械稳定性、耐用性和安全性。电池经反复对折、以不同角度扭曲、不规则地揉皱后，均无损其电压效能；连续锤击、剪削和钢针穿刺等安全测试，也证明电池可为电子元件提供稳定电源，而且不存在着火或着爆裂的风险。
据香港理工大学纺织及服装学系教授郑子剑介绍，研发这款织物锂电池，团队花了整整3年的时间才完成。其原理是利用聚合物辅助金属沉积法，将高导电金属均匀地沉积在经处理的织物上，如棉质及碳布，“使物料导电化”，取代一般锂电池表面的金属箔，以充当集流体并提高柔软度。
郑子剑教授还介绍，织物锂电池相比传统锂电池，既小又薄，厚度小于0．5毫米。以往智能手表表带、发热衣物等这些智能产品充满电只够用1天，但要是用织物锂电池，充电后可达2天。
除了能为可穿戴的电子产品提供稳定、耐用和安全的能源供应外，织物锂电池还可应用于医疗健康监测、智能纺织品等多个范畴和领域。照此趋势，今后“织物锂电池”的日常普遍化，也许只不过是时间问题。
电池是最受欢迎的便携式能源，由三个基本部件组成 – 阳极、阴极和电解液，该三部分相互发生化学反应，阳极产生额外的电子（氧化），电子被阴极吸收（还原），从而产生氧化还原反应。由于电解液抑制了阳极和阴极之间的电子流动，电子会优先在外部电路流动，从而导致电流或“电”流动。当阴极／阳极中的材料不能再吸收／脱落电子时，电池就“死了”。
但是，有些材料利用反向运行的外部电力，能够逆转此类化学反应，从而使材料回到原来的状态，此类可充电电池即手机、平板电脑和电动汽车等设备中的电池。
东京理科大学的Idemoto教授及其同事合成了取代钴的MgNiO2材料，有潜力成为新型阴极材料。Idemoto教授表示：“我们专注于使用多价镁离子作为可移动离子的可充电镁电池，有望实现能量密度高的下一代可充电电池。”最近，由于镁电池毒性低、容易实现逆转反应，使人们对利用镁作为高能量密度可充电电池的阳极材料产生了极大的兴趣。但是，由于缺乏合适的互补型阴极和电解液，很难实现。
在标准实验室技术的基础上，研究人员利用“反向共沉淀法”合成了此种新型盐，而且可从水溶液中提取此种新型岩盐。为了研究萃取盐的结构和晶格成像，研究人员采用了中子和同步X射线光谱学，换句话说，他们研究了粉末样品在中子或x射线照射下产生的衍射图样，同时，对岩盐种类进行理论计算和模拟，此类岩盐具有正极材料所需的“充放电行为”，使得他们能够根据生成的100个对称不同候选结构中能量最稳定的结构，来确定镁、镍和钴正离子在岩盐结构中的排列。
除了结构分析，研究人员还用三极电池和已知的参考电极在各种条件下进行充放电测试,以了解岩盐作为镁充电电池正极材料的电化学性能，发现可以根据镁的成分和镍／钴的比例来控制电池的特性。进行的结构和电化学分析使研究人员能够展示岩盐可作为正极材料，以及在不同环境下具有可靠性。
目前，二次电池行业主要以锂离子电池为主，在汽车和便携式设备中用于电力存储。但是，此类电池的能量密度和电力存储能力有限。然而，Idemoto教授表示，新型二次镁电池作为高能量密度的二次电池，有能力替代锂离子电池。
