隨著可折疊手機(jī)和5G手機(jī)等要求高電量的可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)的推出，電池變得越來(lái)越日門，各種電池類型應(yīng)運(yùn)而生。例如，嵌入在手機(jī)表帶中的柔性電池或從無(wú)線充電發(fā)展而來(lái)的無(wú)線功率共享電池。然而，目前還沒(méi)有容量可達(dá)數(shù)千毫安時(shí)的可折疊電池問(wèn)世。最近，韓國(guó)的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)了一種單片電極以代替笨重的銅集電器，從而可以開(kāi)發(fā)出高容量的柔性電池。

浦項(xiàng)工科大學(xué)的樸秀金教授和高級(jí)材料科學(xué)系的博士后研究員柳家永及其博士生與韓國(guó)材料科學(xué)研究所合作，成功開(kāi)發(fā)了一種帶有薄層和三維有機(jī)電極的柔性電池。

研究人員通過(guò)使用三維銅集電器，使電池的重量比傳統(tǒng)的銅集電器減輕了10倍。此外，他們采用有機(jī)材料來(lái)代替石墨陽(yáng)極，將電池的能量密度提高了4倍之多。他們的研究成果發(fā)表在最新一期的ACSNano雜志上。

有機(jī)材料的電導(dǎo)率低，并且沒(méi)有解決方案來(lái)集成集電體和有機(jī)材料。由于這個(gè)原因，在研究之前不可能用有機(jī)材料證明整體電極。研究小組研究了一種新的方法來(lái)替代使電池重的集流器和低能量密度的石墨陽(yáng)極，從而創(chuàng)新地降低電池的重量。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用單壁碳納米管（SWCNT）氣凝膠生產(chǎn)了具有高電導(dǎo)率的三維結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)涂覆納米級(jí)的基于酰亞胺的網(wǎng)絡(luò)（IBN）2）有機(jī)材料來(lái)構(gòu)造薄的整體有機(jī)電極。覆有8nm薄且可調(diào)節(jié)厚度的有機(jī)IBN層的三維單片電極提供的容量高達(dá)1550mAhg－1，可以再充電800次以上。電極涂有有機(jī)材料，盡管它們固有的電導(dǎo)率很差，但它們具有很高的導(dǎo)電性，并且它們還證明了通過(guò)豐富的氧化還原活性位點(diǎn)幫助鋰實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移，能夠改善可充電電池的電化學(xué)性能。

新開(kāi)發(fā)的電極可以替代金屬基的集電極，從而開(kāi)發(fā)出輕便靈活的可充電電池，可用于可穿戴電子設(shè)備、柔性設(shè)備、通信和下一代電動(dòng)交通工具。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的樸秀金教授評(píng)論說(shuō)：“通過(guò)使用這種新開(kāi)發(fā)的帶有SWCNT有機(jī)材料的整體式電極，我們可以大大降低可充電電池的重量。這可以克服常規(guī)可再充電電池的限制，并且可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)電池的柔性和輕量化。