中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著可穿戴電子設(shè)備的興起，電池一直是影響可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)、智能硬件等消費(fèi)類電子產(chǎn)品性能的關(guān)鍵瓶頸,具有柔性的超薄印刷薄膜電池早已成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。
近日，曼徹斯特大學(xué)的一項(xiàng)新研究展示了使用簡(jiǎn)單的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，可以直接將柔性電池印刷到紡織品上。研究人員使用導(dǎo)電氧化石墨烯墨水把一種固態(tài)柔性超級(jí)電容器打印到棉織物上。這項(xiàng)研究在近日的《2D材料》雜志上刊登了報(bào)道，由于油墨和紡織基質(zhì)之間的強(qiáng)烈相互作用，印刷電極表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。
研究人員介紹，柔性紡織電池基于低成本的石墨烯材料制成，外部采用簡(jiǎn)單的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，電極會(huì)因?yàn)橛湍图徔椘分g的強(qiáng)烈相互作用而表現(xiàn)得非常穩(wěn)定，并具有良好的操作安全性和很長(zhǎng)的循環(huán)壽命，電池本身還支持快速充電，柔性材料允許水洗。
氧化石墨烯印刷超級(jí)電容器的進(jìn)一步發(fā)展有希望把可穿戴技術(shù)的巨大潛力和市場(chǎng)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。高性能的運(yùn)動(dòng)服的監(jiān)測(cè)功能、嵌入式健康監(jiān)測(cè)設(shè)備、輕量化的軍用裝備、新型移動(dòng)通信設(shè)備甚至可穿戴計(jì)算機(jī)，這些都是石墨烯印刷超級(jí)電容器在進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)之后潛在的一些應(yīng)用方向。
作為這些新型的可穿戴設(shè)備的供電電源，除了要具備較高的能量和功率密度、良好的操作安全性、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命和低成本之外，還要具備合理的機(jī)械柔性。
該論文的共同作者，英國(guó)國(guó)家石墨烯研究院研究員NazmulKarim說(shuō)：“基于可擴(kuò)展的印刷技術(shù)發(fā)展石墨烯基柔性紡織品超級(jí)電容器是實(shí)現(xiàn)多功能的下一代可穿戴電子紡織品的重要一步。它將開(kāi)辟一種可以在存儲(chǔ)能量的同時(shí)，監(jiān)測(cè)人類活動(dòng)和生理狀況，并且具備環(huán)保和成本效益的智能電子紡織品的可能性?！?
氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯目前可以以較低的成本制備成溶液的形式。該溶液可以應(yīng)用于紡織品，以創(chuàng)建成為織物本身的一部分的超級(jí)電容器。
“可穿戴設(shè)備大致分為三個(gè)技術(shù)塊——柔性顯示器、柔性電路以及可形變電池。這三部分發(fā)展的技術(shù)難度是逐漸增加的。安全的、柔性的、可穿戴的電池是目前產(chǎn)業(yè)界遇到的瓶頸。”北京石墨烯研究院執(zhí)行院長(zhǎng)魏迪告訴記者，“可穿戴電池器件的技術(shù)需求主要包括柔性、可拉伸性、紡織物結(jié)合性、輕質(zhì)性、低功耗性、材料耐用性和持久性、生物兼容性、肌膚接觸的舒適性以及相匹配的能量系統(tǒng)。”
在業(yè)內(nèi)看來(lái)，未來(lái)能源需求的發(fā)展方向是可穿戴性，石墨烯在可穿戴電子設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。魏迪表示，石墨烯優(yōu)異的物理機(jī)械性能，高散熱性及高導(dǎo)電性使其成為可穿戴能源器件的良好載體。
