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法國圣太田國立高等礦業(yè)學(xué)校EnSM綜述: 柔性鋰離子電池以外的可穿戴系統(tǒng)

可穿戴設(shè)備是消費(fèi)電子領(lǐng)域最具創(chuàng)新性的技術(shù)突破之一，有望在不久的將來得到更多發(fā)展。在儲(chǔ)能設(shè)備領(lǐng)域，鋰離子電池（LIB）系統(tǒng)一直是黃金標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗哂谐錾哪芰亢凸β拭芏龋⑶沂且豁?xiàng)已經(jīng)成熟的技術(shù)。

然而，毒性、易燃性、環(huán)境問題和有限的自然豐度往往會(huì)抵消上述優(yōu)勢(shì)，因此必須研究替代方案。非鋰化學(xué)物質(zhì)，如 Na、K、Ca、Al、Mg、Zn離子電池系統(tǒng)由于其豐富的地球資源、有利的經(jīng)濟(jì)性和低毒性可以發(fā)揮主導(dǎo)作用。

在此，法國圣太田國立高等礦業(yè)學(xué)校Thierry Djenizian等人綜述了除鋰離子電池以外的柔性器件的最新進(jìn)展，為在柔性系統(tǒng)中實(shí)施這些用于儲(chǔ)能的除鋰電池以外的器件提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)，并進(jìn)行了簡(jiǎn)要的經(jīng)濟(jì)分析。

此外，作者還詳細(xì)介紹了最先進(jìn)的電極、電池設(shè)計(jì)原則以及性能參數(shù)等，然后深入回顧了單價(jià)和多價(jià)金屬離子可充電電池系統(tǒng)，包括使用的電極類型及其新穎的合成過程、電化學(xué)性能和其他性能優(yōu)化的關(guān)鍵方面。最后，作者簡(jiǎn)短討論介紹了一些需要進(jìn)一步改進(jìn)的關(guān)鍵領(lǐng)域。

圖2. 可穿戴電子應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估和市場(chǎng)細(xì)分

從經(jīng)濟(jì)角度來看，這些系統(tǒng)與 LIB 系統(tǒng)相比往往具有可比性，甚至具有優(yōu)勢(shì)。因此，目前的主要研究旨在提高這些設(shè)備的性能，例如，為了提高功率和能量密度，必須研究新的電極和電解液材料以及納微級(jí)的新穎設(shè)計(jì)和3D結(jié)構(gòu)。

考慮到這些因素，隨著在這個(gè)高度發(fā)展的領(lǐng)域的深入研究，作者預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)更好的柔性電池將能夠集成到柔性設(shè)備中，并進(jìn)一步形成一個(gè)成熟的領(lǐng)域。

圖2. 柔性電池系統(tǒng)的各種設(shè)計(jì)機(jī)制

Beyond flexible-Li-ion battery systems for soft electronics, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.020

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法國圣太田國立高等礦業(yè)學(xué)校EnSM綜述: 柔性鋰離子電池以外的可穿戴系統(tǒng)

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