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3、制备工艺
可以通过打印、涂覆与喷涂工艺来制备柔性电池。这几种工艺都是利用液态的浆料把活性物质复合到自支撑基底上,经干燥得到复合材料。
第一类工艺:打印。对于该工艺,首先是需要配制含有活性物质的墨水(比如石墨烯/碳纳米管,正负极材料粉末),然后在纸张等材料上进行打印,就可以制备纸基柔性电池。在基底材料中,纸张和织物无疑比起塑料、金属材料更为适合打印等工艺的需求。
喷涂制备锂离子电池的过程示意图
第二大类技术:化学/物理沉积,可以制备大多具有薄膜状构型的复合材料。该方法的优点是活性物质与基底可以形成牢固的化学结合,对于一些理化性质特殊的材料如LiPON电解质,以及锂负极,一些固态电解质的制备,具有特别重要的意义。这类技术特别适合薄膜型锂离子电池的制备,在超薄电池、传感器、微型化方面最有前景,但是其主要问题在于效率低,成本高,大规模生产有一定困难。
第三类:纺织工艺。该工艺特别适合把原材料制备成1D纤维(纺丝)或将纤维型原料制成2D织物(编织)。如果原料为纤维状电池,可以得到2D的多功能能量存储柔性织物,如光电转换与储能的集成器件,在可穿戴设备、智能织物等领域中具有极大的发展前景。
4、具有不同结构、功能的典型柔性电池
(1)叠层型电池——电极结构像三明治一样层层堆叠而成,实际上这种电池也是结构上最为传统的——与我们常用的电池区别不大。
具有三明治叠层结构的柔性电池
(2)电线/电缆/纤维型电池。柔性电子器件大多是在平面基底上实现的。与薄膜结构电池相比,线状结构美观、质轻,易于纺成2D的织物或扭成不同用途所需的形状。基于该结构制备的能量存储器件可以作为零件整合到各种电子元件中去发挥供能作用。金属线、碳系材料纤维都可以做成这一类的电池。
MWCNT纤维型电池/电容器的结构示意图
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