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柔性储能十大技术突破:改变智能硬件的未来(下篇)

2018-02-21佚名

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这种充满未来科幻感的柔性电子产品频繁的出现在各种电子展会当中,满足大众对电子产品科技感的想象同时,也指引了电子产品的发展方向,柔性电子显然是未来发展趋势之一。
    科技的进步,智能化热潮的风靡,也让电子设备变得愈加丰富多彩。智能硬件、智能手机、智能可穿戴设备也是近年来的潮流,尤其是电子技术的快速进步,更是让这些电子设备朝着轻薄化、多样化、多元化、柔性化方向发展,例如2017年流行的全面屏手机。而在今年,像三星苹果等厂商更是计划研制可折叠、可弯曲的新一代柔性电子产品。
  
    这种充满未来科幻感的柔性电子产品频繁的出现在各种电子展会当中,满足大众对电子产品科技感的想象同时,也指引了电子产品的发展方向,柔性电子显然是未来发展趋势之一。
  
    值得一提的是,柔性电子曾被评为世界十大科技成果之一,更是预测其将带来一场电子技术革命。如今,这场电子技术革命在市场的推动下已经悄然来临,根据调研机构IDTechEx预测数据显示,2018年柔性电子市场为469.4亿美元,到2028年将达到3010亿美元,2011年至2028年间年复合增长率近30%。
 
    盘点柔性储能十大技术突破:改变智能硬件的未来(下篇)
  
    广阔的市场前景助推下,柔性电子技术发展也是日新月异,其中柔性电子发展最大的挑战就是与之相适应的柔性储能器件。传统的锂电池、超级电容器是刚性的,在弯曲、折叠时,容易造成电极材料和集流体分离,影响电化学性能,甚至导致短路,发生严重的安全问题。
  
    因此,为了适应下一代柔性电子设备的发展,柔性储能器件成为了近几年的研究热点。OFweek电子工程网小编盘点了近期柔性储能十大技术突破,帮助大家了解柔性储能的发展现状。在《盘点柔性储能十大技术突破:改变智能硬件的未来(上篇)》中介绍了柔性储能领域的五项重大技术突破,剩下的将在本篇中继续为你介绍。
  
    6.柔性钙钛矿太阳能电池效率超过17%
  
    2017年12月13日,西安交通大学电信学院吴朝新教授团队发现一种通过简单方法,就可以实现高质量的钙钛矿薄膜,得到了光电转换效率高达19.44%的反型平面异质结钙钛矿太阳能电池。
  
    据了解,研究人员通过旋涂制备好钙钛矿薄膜后,使用硫氰酸铵后处理,钙钛矿薄膜经过分解,再重新结晶的过程,形成了晶粒更大,结晶性更好,缺陷更少的钙钛矿薄膜。将该方法应用到柔性电池中,实现了光电转换效率为17.04%的高效率反型平面异质结钙钛矿柔性电池,位于国际最高柔性薄膜太阳能电池效率之列。
  
    编辑点评:技术的突破就是不断的寻找更加简洁有效的解决方案,西安交大吴朝新教授团队发现的这种方法,成功的将国内柔性钙钛矿太阳能电池效率推上了世界顶尖水平。
  
    7.可拉伸生物柔性电池
  
    2017年12月16日,宾厄姆顿大学的一个研究小组研发一种完全使用纺织物生产的细菌生物能源电池,通过创建一个完全由纺织物制作的生物电池,可以产生类似于使用这种电池之前的纸基微生物燃料电池产生的最大功率。
  
    研究人员表示称,柔性纺织电池基于低成本的石墨烯材料制成,外部采用简单的丝网印刷技术,电极会因为油墨和纺织品之间的强烈相互作用而表现得非常稳定,并具有良好的操作安全性和很长的循环寿命,电池本身还支持快速充电,柔性材料允许水洗。在重复拉伸和循环扭转作用下,这些完全依靠纺织物制成的生物材料具有稳定的发电能力。
  
    编辑点评:这种可伸缩、可弯曲的能源动力装置可以为纺织物制生物材料搭建标准化平台,未来有望应用于可穿戴电子产品。并且对比起柔性电池,可拉伸弯曲的生物柔性电池可以应用在各种不规则电子产品当中。
  
    8.柔性铝石墨烯电池
  
    2017年12月25日,浙江大学高分子科学与工程学系高超团队研制出新型铝石墨烯电池,研究人员提出石墨烯正极材料的“三高三连续”设计原则让铝石墨烯电池的性能向前迈出一大步。
  
    据了解,该铝石墨烯电池是柔性电池,将它弯折一万次后,也能完全保持容量,并且充电速度飞快,只需要几秒时间就可以完成充电。而其续航能力也非常强,可以循环充放25万次后依然电力十足。
  
    除此之外,这种电池既耐高温又抗严寒,可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作。在零下30摄氏度的环境中,这种新型电池能实现1000次充放电性能不减,而在100摄氏度的环境中,它能实现4.5万次稳定循环,显示出广泛的应用前景。
  
    编辑点评:耐寒、高续航、充电速度快,柔性等特点,注定了是未来智能手机或智能可穿戴深度完美“搭档”。最大挑战无疑就是解决技术上的难题,做到量产落地商用。
 
    9.“印刷术”突破钙钛矿柔性太阳能电池难题
  
    2018年1月5日,新年伊始,柔性储能科研领域就传来好的消息。中科院化学所绿色印刷重点实验室宋延林课题组利用“印刷术”突破了柔性钙钛矿太阳能电池难题,成功制备厚度和柔韧程度与一张杂志纸差不多的钙钛矿柔性太阳能电池,有望为柔性可穿戴电子设备提供可靠电源。
  
    难以想象,中国古老的四大发明之一的“印刷术”也开始在新时代焕发生机。该研究小组通过纳米组装印刷方式制备了钙钛矿的蜂巢状纳米支架,并在其内部搭建起“光学谐振腔”,这两项创新同时提高了柔性钙钛矿太阳能电池力学稳定性和光电转化率。
  
    编辑点评:据了解,该项技术研发的杂志纸大小的钙钛矿柔性太阳能电池可以运用在可穿戴设备,甚至衣服、汽车玻璃贴膜等地方,通过吸收太阳光转化的电量给其他设备充电,既环保又实用。
  
    10.新型柔性透明电极
  
    2018年1月12日,南京邮电大学赖文勇教授课题组与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏文明研究员课题组合作,创新性地提出导电聚合物网格电极的设计思路,研制出一种综合性能优异的新型柔性透明电极。并建立了简易的丝网印刷技术,克服了低成本大面积制备难题,用其作为阳极制备的有机电致发光器件与采用氧化铟锡(ITO)玻璃阳极的器件相比电流效率提高了1.56倍。
  
    该电极具有高柔性、高导电、高透光特征,并具有突出的化学稳定性,可低成本制作以及图案化制作,可以作为透明薄膜电极取代ITO透明电极广泛应用于构筑柔性有机电致发光器件、柔性有机太阳能电池器件、柔性有机场效应晶体管器件以及柔性储能器件等。
  
    编辑点评:全球发达国家都在柔性储能领域上发力,中国在该领域上也是站到了世界前列,在近期也是频繁传出技术上的突破的好消息。
  
    总结
  
    柔性电子是未来电子产品的重要发展方向之一,因此解决柔性储能器件问题刻不容缓,在资本和国家政策的支持下,新的一年势必会有所重大的技术突破。当然,现在想要实现柔性储能器件的实际应用还有很多问题和挑战,还离不开科研人员的努力。

      延伸阅读

      柔性储能十大技术突破:改变智能硬件的未来(上篇)
责任编辑:李欢
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