浦项科技大学

导读

据韩国浦项科技大学官网近日报道，该校研究人员开发出一款整体式电极，它可以取代笨重的铜采集器，使开发高容量柔性电池成为可能。

背景

如今，随着需要大容量电力的可穿戴设备与智能手机（例如可折叠手机和5G手机）上市，科学家们对于电池的兴趣日益增长，并研制出各种类型的电池，例如嵌入到智能手表腕带中的柔性电池，或者为无线充电开发的无线电力分享电池等。下面为大家例举三款新型柔性电池：

模仿人体脊椎的柔性锂离子电池（图片来源：Yuan Yang / 哥伦比亚大学工学院）

像创可贴一样具有弹性的柔性太阳能电池（图片来源：J. Rogers，伊利诺伊大学）

利用汗水为可穿戴设备供电的柔性燃料电池（图片来源：加州大学圣地亚哥分校）

可是，目前还没有一家电池生产商可以制造出数千毫安时(mAh)容量的可折叠电池。

创新

近日，韩国的一支研究团队开发出一款整体式电极，它可以取代笨重的铜采集器，并使得开发高容量柔性电池成为可能。

韩国浦项科技大学化学与先进材料科学系教授 Soojin Park 和他的博士后研究员 Jaegeon Ryu、博士生 Jieun Kang 与韩国材料科学研究院展开合作，成功开发出一款具有超薄三维有机电极的柔性电池。

具有整体式电极的柔性电池的演示（图片来源：Soojin Park/浦项科技大学）

此外，他们采用一款三维铜集电器1)，能将电池的重量减轻到传统铜集电器的十分之一以下。他们用有机材料替代石墨阳极，能将电池的能量密度提高到四倍以上。他们的研究成果发表在最近一期的《ACS Nano》期刊上。

技术

有机材料的导电性较低，而且目前没有使集电器与有机材料合为一体的方案。因此，在这项研究之前，科学家们一直无法研制出一个具有有机材料的整体式电极。该研究团队研究出一种新方案，以取代使电池变笨重的集电器和低能量密度的石墨阳极，目的在于创新性地减轻电池重量。

团队采用单壁碳纳米管（SWCNT）气凝胶，制造出一种高导电性的三维结构。在这里，他们通过涂覆纳米级的“酰亚胺基网络(IBN)”2)有机材料，制造出超薄的整体式有机电极。

涂有单壁碳纳米管的有机电极的透射电子显微镜（TEM）图像。（图片来源：Soojin Park/浦项科技大学）

三维整体式电极涂有8纳米并可调节厚度的超薄有机 IBN 层，可达到 1550 mA h g-1的容量，并反复充电逾800次。这些电极涂上了有机材料。尽管它们的本征导电性差，但却具备了高导电率，并通过帮助锂快速转移通过大量氧化还原活性位点，提升了充电电池的电化学性能。此外，有机材料涂层的厚度可被简单控制，而且他们能够极大地提升有机电极的电流密度。

价值

新开发的电极可以取代金属基集电器，这使得开发轻质且柔性的充电电池变得可能。这种电池以后可应用于可穿戴电子设备、柔性设备、通信以及新一代电动车。

图片展示了整体式有机电极的柔性。（图片来源：Soojin Park/浦项科技大学）

这项研究的领导者 Soojin Park 教授评论道：“我们通过采用这款用 SWCNT 有机材料新开发的整体式电极，极大地减轻了充电电池的重量。这样就可以突破传统充电电池的极限，实现有机电池的柔性化和轻量化。”

术语

1）集电器

它在释放电能中扮演重要角色，将两个板上的化学材料产生的电能与电路连接起来。

2）酰亚胺基网络

它是一种有机材料，具有活性电化学和高分子物质组成的三维结构。

关键字

电池、有机材料、柔性电子、可穿戴设备

参考资料

【1】Jaegeon Ryu, Byeongho Park, Jieun Kang, Dongki Hong, Sung-Dae Kim, Jung-Keun Yoo, Jin Woo Yi, Soojin Park, Youngseok Oh. Three-Dimensional Monolithic Organic Battery Electrodes. ACS Nano, 2019; DOI: 10.1021/acsnano.9b07807

近日，韩国浦项科技大学一小组表示，其发现一种全新的电极材料制备工艺，这种材料制备工艺可以极大提升锂电池的充电速度，6分钟即可充入75%的电量。

多孔材料SEM显微图（示意）

具体而言，新技术使用了全新的多孔无机材料，提升了电极内电解质的渗透的输送能力，降低锂离子运动阻力。

另外，由于多孔材料极大提升了电极的比表面积，电池内部反应速度更快，这将会极大提升电池的充放电性能。

据研究人员表示，由于制备工艺复杂，所以目前这种材料尚且无法投入到实际应用中。

山东科技大学高度重视学生资助工作，认真贯彻落实国家有关家庭经济困难学生资助政策，从学生入学之前、在校期间到毕业前后，在“积极落实上级有关资助政策，建立资助工作机制，提升资助质量，助力脱贫攻坚”等方面采取了有效的资助措施，全方位推动资助工作，助力贫困学子圆梦青春。

一、积极落实政策，保障学生无忧入学

一是提前掌握情况，讲解政策，确保每一名家庭经济困难学生无忧入学。学校学生资助管理中心工作人员提前查阅相关信息系统，主动打电话联系，了解相关学生家庭情况，讲解资助政策。每年新生开学，学校会将资助政策手册送到每一位家庭经济困难学生手中，让他们充分了解国家、省和学校的学生资助政策。新生报到现场，学校设立绿色通道办理处，为家庭经济困难学生发放“爱心大礼包”，里面有辅导员写下的励志卡，鼓励同学们正确看待暂时的困难，相信学校会提供最基本的保障，让同学们顺利读完大学。二是设置“勤工助学”岗位，为学生课余时间提供工作机会。学校出台《学生勤工助学活动管理办法》，规范管理学生勤工助学工作；创新助学载体，丰富助学形式，每年设置本科生寒暑假勤工助学岗位，开展研究生三助一辅工作；完善资助体系，形成多元化的社会助学格局，通过生源地助学贷款、结对助学、勤工俭学等形式帮助家庭经济困难学生顺利完成学业。

二、全方位关爱，建立温情资助工作机制

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三、提升资助质量，携手社会为学子搭建进步桥梁

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四、结对帮扶，助力脱贫攻坚

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