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3D 打印柔性可穿戴锂离子电池

2018-03-21王一博赵九蓬

材料工程 2018年3期

王一博,赵九蓬

(哈尔滨工业大学 化工与化学学院,哈尔滨 150001)

近些年来,柔性/可穿戴器件因其越来越广泛的应用而受到了学术界和工业界的热烈关注。此类器件已经在多个领域发挥了不可替代的作用,如智能服装[1]、生物监测器[2]、电子纸[3]、表皮电子学[4]、柔性显示屏[5]等。但是,可穿戴电子产品的迅猛发展对于其能源供应系统提出了越来越高的要求,因器件本身要求可以任意形变,且可随身穿戴,所以要求与之适配的电源具有重量轻、体积小、可任意形变、制造过程简单快捷并且成本低廉等特点。锂离子电池不但具有较高的能量密度,同时还具有优良的循环性能[6],而且材料成本及制造过程成本相对较低、环境友好[7],因此成为目前最具前景和应用最为广泛的电化学能量存储系统,并已在众多领域得到应用,尤其在便携式电子产品中应用最为普遍,由此,锂离子电池是柔性可穿戴电子器件的最佳备选的能量存储系统。

传统锂离子电池是将正极片、负极片及隔膜等堆叠或蜷曲在一起后利用具有固定形状及大小的金属壳封装,最后注入电解液,这样就使得传统锂离子电池在形状可变电子器件,尤其是柔性可穿戴电子器件的应用中存在障碍,因此柔性锂离子电极和电池的研发成为当前能源及材料领域的研究热点。众所周知,纺织结构是柔性电极的最好形式之一,而且纺织结构电极柔性优异且易与服装集成于一体,最适合用于动态及长时间监测等器件[8-10],因此,纺织结构锂离子电池对可穿戴电极器件的发展十分重要。……

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