超高效率智能变色柔性电池

导读 随着智能和可穿戴电子设备市场的快速增长,具有储能功能以及附加变色特性的下一代智能储能系统受到广泛关注。然而,现有的电致变色器件电导

随着智能和可穿戴电子设备市场的快速增长,具有储能功能以及附加变色特性的下一代智能储能系统受到广泛关注。然而,现有的电致变色器件电导率低,导致电子和离子迁移率低,存储容量低。因此,此类电池仅限于在柔性和可穿戴设备中使用。

8月21日,韩国科学技术院材料科学与工程系(DMSE)Il-DooKim教授和明知大学材料科学与工程系TaeGwangYun教授领导的联合研究小组宣布开发出智能电致变色Zn-离子电池,可以使用电致变色聚合物阳极与“π桥垫片”结合,直观地展示其充电和放电过程,从而提高电子和离子的迁移效率。

他们的研究成果于8月3日作为《AdvancedMaterials》的内封面文章发表,标题为“用于柔性电致变色锌离子电池的π桥间隔物嵌入式电子供体-受体聚合物”。

具有电致变色特性的电池是突破性的发明,可以用颜色直观地表示其充电和放电状态,并且可以用作显示设备,通过控制太阳能吸收率来减少室内冷却的能耗。研究团队成功构建了一种柔性电致变色智能锌离子电池,即使在长期暴露于大气和机械变形的情况下,也能保持其优异的电致变色和电化学性能。

为了最大限度地提高电子和离子迁移率的效率,该团队建模并合成了世界上第一个包含π桥间隔物的聚合物阳极。π键可以提高结构内电子的迁移率,从而加速离子运动并最大限度地提高离子吸附效率,从而提高其能量存储能力。

在带有π桥垫片的阳极电池中,垫片为更快的离子运动提供了空间。这使得快速充电成为可能,锌离子放电容量提高到110mAh/g,比之前报道的提高了40%,电致变色功能增加了30%,在设备充电/放电时从深蓝色切换到透明。

此外,如果透明柔性电池技术应用于智能窗户,它们在白天吸收太阳能时会显示出更深的颜色,并作为一种未来的储能技术,可以阻挡紫外线辐射并取代窗帘。

Il-DooKim教授表示:“我们开发了一种结合π桥间隔物的聚合物,并成功构建了具有优异电致变色效率和高储能容量的智能锌离子电池。”他补充道:“这项技术超越了现有的电池简单用作储能设备的概念,我们预计这项技术将被用作未来的储能系统,加速智能电池和可穿戴技术的创新。”