Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo de dispositivos portáteis, a demanda do mercado para baterias flexíveis de iões de lítio também está em constante expansão. No entanto, devido às características estruturais das baterias de íon de lítio, a densidade de energia do lítio- No entanto, os dispositivos portáteis muitas vezes têm altas exigências sobre a vida da bateria, a fim de atender a demanda por conveniência de uso, de modo que as pessoas estão prestando mais atenção à densidade de energia do Li-O 2Bateria, Li-O 2A energia específica teórica da bateria até 3500Wh / kg, mas por causa do Li-O 2A bateria precisa de O no ar 2Como um cátodo, é necessário desenhar uma estrutura de cátodo poroso, Li-O 2Esta estrutura semi-aberta da bateria determina sua sensibilidade à umidade no ar. Li-O 2Outro desafio que as baterias enfrentam quando se trata de wearables é o design flexível que o Li-O tradicional 2A bateria geralmente é um projeto de estrutura rígida, não é adequado para uso direto em dispositivos flexíveis e wearable, então, nos últimos anos, pessoas em Li-O 2A flexibilidade da bateria também fez muito trabalho, por exemplo, o Instituto Changchun da estrutura de bambu Qingchao Liu no antigo inspirado pelo design de uma estrutura similar de Li-O suave 2Bateria, não só tem boa flexibilidade, mas também a função à prova de água, e pode até ser usado debaixo d'água.
Yan-Bin Yin da Universidade Jilin recentemente também desenvolveu um Li-O de alta segurança, flexível e dobrável 2Estrutura da bateria como mostrado abaixo, a bateria usa um projeto de estrutura oca tubular para garantir uma boa flexibilidade da bateria e o uso de copolímero de polimida PI e copolímero de poli (copolímero de vinilideno-hexafluoropropileno) PVDF-HFP Da membrana compósita (PIPV), a membrana tem boa estabilidade à prova d'água e térmica e pode ter uma alta condutividade iónica, com o outro design estrutural da bateria faz com que este Li-O macio 2A bateria não só tem excelente vida útil do ciclo e excelente desempenho da taxa, mais à prova d'água e à prova de fogo, a bateria pode até ser usada debaixo d'água.
Como uma tecnologia chave da invenção, o processo de preparação do separador PIPV é como mostrado no acima c, primeiro uma camada de película poliimida PI é revestida na superfície da folha metálica Li e, em seguida, a superfície da película PI é uniformemente revestida com uma camada de poli Copolímero de fluoreto de vinilideno - hexafluoropropileno) suspensão de PVDF-HFP e, finalmente, seco sob uma atmosfera de árgon.
A microestrutura do filme PI é mostrada na seguinte figura a, pode-se ver que o filme PI tem um número muito grande de micropores, a superfície torna-se muito suave após o revestimento PVDF-HFP (Figura B), quase todos os micropores desapareceram, O diafragma torna-se muito suave. A partir da medida do ângulo de contato da Figura c, o ângulo de contato da gota de água no diafragma PIPV é de 96, indicando a natureza hidrofóbica do diafragma. As duas propriedades descritas acima fazem com que o diafragma tenha propriedades de impermeabilização muito boas Para garantir a segurança do metal Li no ambiente aquático (Figura g).
A estabilidade térmica também está em Li-O 2Fatores importantes a considerar no projeto da bateria, filmes Yan-Bin Yin PP, GF e PIPV aquecidos a 200 ° C (Figura h abaixo), você pode ver a membrana PP ter se contraído completamente após o aquecimento, derretimento, mas o PIPV não ocorreu significativamente Os resultados mostram que o PIPV ainda possui boa estabilidade térmica sob alta temperatura de 200 ℃.
Como um dispositivo eletrônico que requer um contato próximo com o corpo humano, a segurança é uma prioridade para dispositivos portáteis, especialmente Li-O 2A bateria é muito vívida de metal Li, a segurança que precisamos tomar mais a sério. Para este Yan-Bin Yin deste Li-O 2Bateria em água, alta temperatura, flexão e outras condições sob a segurança da validação do teste, os resultados do teste mostrados abaixo, você pode ver este Li-O 2A bateria não só não tem medo da água, nem mesmo no trabalho normal na água, para não mencionar flexão mais, curvado 180 graus sob a água, ainda capaz de descarregar normalmente. Para verificar a estabilidade da bateria a altas temperaturas, Yan-Bin Yin usa chamas de alta temperatura que queima a bateria, você pode ver que a bateria não disparou o fenômeno da queima, indicando que a bateria também possui boa estabilidade térmica em altas temperaturas. Essas características tornam a bateria já disponível como eletrônica wearable Equipamento, poder químico as qualidades mais básicas, então você precisa ver suas propriedades eletroquímicas para atender às necessidades de dispositivos wearable.
A imagem abaixo mostra o Li-O 2Os resultados do teste de desempenho eletroquímico da bateria, podem ser vistos a partir da Figura a, a bateria a uma capacidade de descarga de corrente de 0,2mA pode atingir 115mAh (4259mAh / g), quando a corrente aumentou para 1.5mA, ainda capaz de liberar 52mAh (1926mAh / g ) A capacidade da bateria na melhor premissa de desempenho de taxa, mas também tem um desempenho de ciclo muito bom, pode ser visto a partir de d abaixo, após mais de 100 ciclos, a curva de descarga da bateria quase não altera.
Yan-Bin Yin almeja Li-O 2Vulnerabilidade de umidade sensível à bateria, desenvolveu esta membrana compósita PIPV, não só uma solução muito eficaz para o Li-O 2A degradação do desempenho da bateria nas características do ambiente aquático, mas também através do design da estrutura eletrolítica faz com que a bateria, mesmo sob a água, funcione, o que melhora consideravelmente a segurança e a conveniência do dispositivo wearable. A estabilidade térmica também é a bateria As vantagens, no diafragma PIPV de 200 ℃, ainda são capazes de manter uma boa estrutura mecânica, para garantir a segurança da bateria a altas temperaturas.
