隨著可穿戴電子設備的興起,具有柔性的超薄印(yìn)刷薄(báo)膜電池日漸成為科(kē)學家(jiā)們研究(jiū)的熱點。包括有機半導體(tǐ)薄膜晶體管在內的新技術紛紛湧(yǒng)現,但由於穩定性等局限性還無(wú)法應用於實際產品之上。據物理學家組織網報道,近日發表在《應用物理(lǐ)學快報》上的一篇研究,提出了一種新的方案??鋅二氧化錳電池。
目前有許多研究都在(zài)致力於提高有機半導(dǎo)體薄膜晶體管的(de)可用性,但經過努力後人們發(fā)現,這類(lèi)設備靈(líng)活性低,化學鍵長,介質層(céng)厚,無法滿足實際應用的需要(yào)。因此,類似於鋅二氧化錳的堿性化學電池獲得了更(gèng)多(duō)的關注。
發展薄膜印刷電池的一大(dà)動力(lì)是其可以通過(guò)製造(zào)柔(róu)性電子設備的其餘部(bù)件的生產線(xiàn)來生產,從而(ér)提高集成度,降低生產成本。堿性電(diàn)池與鋰離子電池相比,原料更為環保,無需密封,成本更(gèng)低。堿性化學電池的製造,采用模板印刷到纖維基材之上,可彎曲、能驅動柔印印刷電路,並滿足其(qí)所需要的性能特征。
新研究中,通過使用一種特殊(shū)的製造工藝,研究人員能將10個單元的電池串聯起(qǐ)來組成串聯電路,峰值電壓(yā)可達(dá)14伏(fú),容量為0.8毫安時。這種新型薄膜(mó)電池可采用目前商業上通用的聚乙烯醇或聚乙烯纖維素薄膜(mó)為原材料,使用100微米厚的薄膜(mó)隔(gé)離鋅和二氧化錳電極(jí)並成為其基板。疏水性氟聚合物溶液(特氟隆AF)被印刷(shuā)在兩個電極之間,以減少電解質的遷移以及與相鄰的(de)其他電池中電(diàn)極的接觸(chù)。不同單元電池用(yòng)含銀的印刷油墨連接。
研究人員用100千歐電阻對這(zhè)種電池進行了放(fàng)電測試。0.8毫(háo)安時的電池經過7.5個小時的放電,電壓從14伏下降到了10伏。為(wéi)了確定其在真實的印刷電(diàn)路中的性能,他們還對該電池進行了與現實使用環境類似的測試。研(yán)究人員(yuán)用由5個反相器首尾相連組成的(de)簡單(dān)電路進行測試,該電路的輸出端對供(gòng)電電壓和(hé)電路的延(yán)遲十分敏(mǐn)感。結果顯示,該電路的電壓波形在以10毫秒為單位的(de)測量中(zhōng)均保持在13伏左右。20分鍾後,沒有檢測到超過該幅度的變化,這表明新電池有著較(jiào)為(wéi)穩定(dìng)的(de)供電能力。研究人員稱,更(gèng)複雜的電路或許需(xū)要更大的能量來推動,但新的鋅二氧化錳電池至少為人們在現有的印刷電池之外提供(gòng)了另外一個選擇。
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