高性能リチウムイオン繊維電池のスケーラブルな生産

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 繊維工学

背景:

• ファイバーリチウムイオン電池は,ウェアラブルエレクトロニクスの可能性を秘めていますが,短い長さと高い内部抵抗によって制限されています.
• 以前の研究では 長い繊維は 抵抗性の増加により 電気化学的性能を損なうことが示唆されていました

研究 の 目的:

• ファイバーリチウムイオン電池のファイバー長と内部抵抗の関係を調査する.
• 高性能なリチウムイオンファイバー電池を 生産するためのスケーラブルなプロセスを開発する.
• 繊維やウェアラブルデバイスにおけるこれらの電池の実用的な応用を実証する.

主な方法:

• 繊維の長さの関数としてリチウムイオン電池の内部抵抗を調査した.
• 長いファイバーの電池を製造するための工業的なプロセスを開発し,最適化しました.
• 繊維の電池を産業用織機で織り,繊維を織った.

主要な成果:

• 内部抵抗と繊維の長さの間にある 超ボリックコタンジェント関係を発見し 抵抗が減って平らになった.
• 高いエネルギー密度 (85.69 Wh/kg) と優れた容量保持率 (90.5% 500サイクル後に) を有する1メートルの長さのリチウムイオン電池を成功裏に製造した.
• バッテリーの耐久性を証明しました 10万回曲げても80%以上の容量を維持します
• ワイヤレス充電装置や スマートジャケットに電力を供給する 洗える繊維にこれらの電池を組み込む方法を紹介しました

結論:

• ファイバーリチウムイオン電池の内部抵抗は長さに伴い継続的に増加しないため,長くて高性能な電池の生産が可能になります.
• 拡張可能な製造プロセスにより,商用用途に適した1メートルの長さのファイバーバッテリーを作成できます.
• 繊維のリチウムイオン電池は 未来のウェアラブル・エレクトロニクスやスマート・テキサスの 柔軟な電源ソリューションの 重要な進歩を意味します