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有读书笔记Transparent lithium-ion batteries

唐唐 添加于 2011-7-29 05:00 | 1895 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Yang Y, Jeong S, Hu L, Wu H, Lee SW, Cui Y

  •  摘 要

    Transparent devices have recently attracted substantial attention. Various applications have been demonstrated, includingdisplays, touch screens, and solar cells; however, transparent batteries, a key component in fully integrated transparentdevices, have not yet been reported. As battery electrode materials are not transparent and have to be thick enough to storeenergy, the traditional approach of using thin films for transparent devices is not suitable. Here we demonstrate a grid-structuredelectrode to solve this dilemma, which is fabricated by a microfluidics-assisted method. The feature dimension in the electrodeis below the resolution limit of human eyes, and, thus, the electrode appears transparent. Moreover, by aligning multipleelectrodes together, the amount of energy stored increases readily without sacrificing the transparency. This results in abattery with energy density of 10 Wh/L at a transparency of 60%. The device is also flexible, further broadening their potentialapplications. The transparent device configuration also allows in situ Raman study of fundamental electrochemical reactionsin batteries.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • 期刊缩写: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • ISBN: 0027-8424

  • 学科领域 工程技术 » 动力与电气工程

  •  所属群组

    工程学综合  

  • 相关链接 DOI URL 

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    低成本透明锂离子电池研发成功
    据美国物理学家组织网7月25日报道，美国科学家在最新一期美国《国家科学院院刊》（PNAS）上指出，他们研发出了一种透明的锂离子电池，其柔韧性非常好，而且，成本与常规电池相当，有望在消费电子领域“大展拳脚”。
     
    此前，已有几家公司成功制造出部分透明的电子产品，比如数字相框和具有透明键盘的手机。然 而，由于电池中关键的活跃材料迄今还无法制造成透明状或用透明材料替代，全透明的电子书阅读器或手机还没问世。现在，斯坦福大学材料与工程系副教授崔艺 （音译）和其研究生杨远（音译）研发出了一款“透明的锂离子电池”，让全透明手机离人们更近了一步。
     
    该透明电池的电极为网格状架构，网格中每条线的宽度约为35微米(人眼的分辨能力介于50到100微米之间，如果材料小于50微米，人眼看来它就是透明的)，因为单条线如此细小，光会穿过网络线之间的透明缝隙，整个网眼区域看起来就是透明的。
     
    为制造该透明电池，崔艺和杨远设计出精巧独特的三步过程。首先，他们选定了透明而有弹性的 化合物聚二甲硅氧烷（PDMS），替代铜或铝等不透明的常规材料。PDMS非常便宜，但它不导电，为此，他们将PDMS倒进硅模型中制造出了网格状的沟 槽，然后让金属薄膜产生的蒸汽飘在沟槽上方，制造出了一个导电层。随后，他们将包含有纳米级有效电极材料的溶液倒入沟槽中制造出了电极。接下来，杨远对一 种凝胶电解液进行了改变，使其既做电解液又做分离器。因为普通电池中被用来做分离器的材料都不透明，因此，这是关键的一步。
     
    通过将新的透明的电解液精确地放置在两个电极之间，崔艺和杨远制造出了一块功能性的透明电池，而且，可以通过添加多层让透明电池体型更大、功能更强。
     
    只要网线能精确地匹配，透明性就能一直保持。光传输测试显示，该电池在可见光中的透明性为62%；三个电池层叠在一起的透明性为60%，而且，整个电池非常柔软。更重要的是，其成本同常规电池一样。
     
    杨远说：“唯一的限制是，这种透明电池的能量密度比普通锂电池低，同镍镉电池差不多。”大多数手提电脑和手机都由锂电池提供电力；镍镉电池主要用于数码相机和其他能量密度较小的设备上。不过，该透明电池的能量密度可以通过改进材料性能而不断完善。
     
    崔艺已为该电池申请了专利，并乐观地表示，透明电池对基础研究非常重要；我们也希望同苹果公司合作，让人们在未来能拥有透明的苹果手机。（来源：科学时报 刘霞）
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