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2017年1月,松下在CES2017展会上展出他们的最新柔性电池研究成果,该柔性电池可以承受一定的弯曲和扭曲,满足日本JIS标准(JISX6305-1),相当于可以满足弯曲半径R40mm,扭曲角度±15°/85.6mm,电池厚度仅为0.55mm,主要应用领域是卡片式设备或者穿戴设备。该电池最引人注目的特点是在弯曲到25mm半径和扭曲25度之后还能保持其性能。截至2016年9月,松下为该柔性电池技术申请了25项日本专利和15项海外专利。其柔性电池外观和主要参数如图1所示。
图1松下柔性电池主要参数和外观
通常,电池经过弯曲或扭曲之后,对于循环寿命会有很大的影响。但是松下新开发的柔性电池克服了这一缺点,这主要得益于松下重新设计了柔性电池的叠片式电极结构(图2是基本结构),其中,电极electrode和外层outerlayer设计得到了优化,使其能够抵御弯曲/扭曲,但是具体如何优化目前还不清楚。例如,反复弯曲1000次、或者扭曲1000次(扭曲角度±25°/100mm)后的放电容量能够保持初始容量的99%(图3)。并且在经过1000次的充放电循环测试之后(图4),充放电循环寿命几乎与没有弯曲/扭曲的电池保持一致,容量保持率达到80%。
图2叠片式电极结构
图3弯曲/扭曲1000此后的容量保持率
图4柔性电池循环寿命对比
目前,随着智能穿戴设备的兴起,柔性电池的研究正在受到越来越多的关注。尽管松下发布的三款柔性电池看起来性能相当不错,但是可以看到,这三款电池的容量还是很小的,最大的也才只有60mAh,无法满足稍微大一点的智能便携式或者穿戴设备的运行时间,该研究领域目前还处于发展成长阶段。随着现代便携式智能设备或穿戴设备的功能不断增强,电池耗电量问题一直是需要面对的挑战,例如现在智能手机的电池容量都不得不增加到1000mAh、2000mAh、3000mAh、甚至4000mAh或者更高了。因此,要真正实现这种新型柔性锂离子电池技术,最基本的一条就是必须具备几千mAh的容量,以确保只能设备的运行时间。更重要的是,性能在电池受到机械形变时不能有所衰减。只有这样才能满足如今众多的便携式/穿戴式智能电子设备。
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