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Das Gebrauchsmuster betrifft eine intelligente Energiespeicherfaser, die vernäht werden kann, gewebt und waschbar

Zeit:2020-10-19 Treffer:

Mit der rasanten Entwicklung tragbarer elektronischer Produkte, Menschen brauchen dringend Energiespeicher mit guter Flexibilität, Skalierbarkeit, Hochleistung, Komfort und Haltbarkeit. Faserige Energiespeicher, die leicht sind, klein und vielfältig in der Struktur, sind in den Fokus der Volksforschung geraten, und gelten als wirksame Methode, um den Unterschied der Batterielebensdauer von tragbaren elektronischen Produkten zu beheben.




Derzeit, große Fortschritte wurden bei der Entwicklung eindimensionaler linearer Stromquellen wie Lithium-Ionen-Batterien gemacht, Lithium-Schwefel-Batterie, galvanische Batterie und Superkondensator. Unter ihnen, AZBs haben die Vorteile einer hohen spezifischen Kapazität (825 mA/g), reiche Rohstoffe, kostengünstig, hohe Sicherheit und gute Flexibilität, und kann als Energiespeicher für tragbare elektronische Produkte verwendet werden. Jedoch, faserigen Zinkbatterien auf Wasserbasis fehlt es an hoher Kapazität und stabilen Kathodenmaterialien, und die derzeitige Produktion von Faserbatterien bietet selten die mechanischen Eigenschaften, die für die Textilverarbeitung erforderlich sind, die Massenproduktion erschweren.




Vor kurzem, Forscher des Institute of Chemical Materials der Chinese Academy of Engineering Physics, inspiriert von der starken Haftung und REDOX-Aktivität von Polydopamin (PDA), die nähbaren Energiespeicherfasern entwickelt, gewebt und waschbar mit PDA als Aktivmaterial und Nano-Bindemittel. Die Energiespeicherfaser weist zudem eine hohe Flexibilität und hohe Festigkeit auf, und kann direkt zur Herstellung tragbarer Energiespeichertextilien verwendet werden, die einen neuen Weg für die Entwicklung tragbarer elektronischer Geräte bietet. Die Ergebnisse wurden in Advanced Functioned Materials mit dem Titel "Bioinspiriertes Interface-Design von Sewable, Webbar, und waschbare Faser-Zink-Produktion für Wearable Power Textiles."



Schematische Darstellung der Herstellung von Energiespeichertextilien basierend auf flexiblen AZBs und Leistungscharakterisierung von PCNF

Die Forscher wählten Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Fasern (CNF) als Kohlenstoffsubstrat und platzierte DIE CNFs in einer Lösung von Dopamin, so dass Dopamin ein Polydopamin bildete (PDA) auf der Oberfläche des CNF, und die PDA-beschichteten CNFs dienten als Kathode (PCNF). Die vorbereiteten PCNF- und Zinkdrähte werden durch Webstühle zu Stoffen verwoben, um Energiespeichertextilien herzustellen. Mit Polyvinylalkohol beschichtet (PVA) Gelelektrolyt, der Stoff kann verwendet werden, um eine Vielzahl von elektronischen Geräten mit Strom zu versorgen.



Vergleich der Elektrolytbeständigkeit und der elektrochemischen Leistung der PCNF-Elektrode bei unterschiedlichen Wärmebehandlungstemperaturen

Um restliches Dopamin zu entfernen und den Anteil an Chinonen mit oxidativer Aktivität in PCNF . zu erhöhen, die polymerisierten PCNF-Proben wurden bei verschiedenen Temperaturen wärmebehandelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die PCNF-Elektrode eine gute Elektrolytbeständigkeit und elektrochemische Leistung aufweist, wenn die Wärmebehandlungstemperatur 300 beträgt.



Die elektrochemische Leistung und FT-IR- und XPS-Charakterisierung der PCNF-Elektrode bei der Wärmebehandlungstemperatur von 300℃

Die Forscher nähten die Energiespeicherfasern mit einer Nähmaschine in ein bestimmtes Muster von Energiespeichertextilien ein, die eine stabile Stromversorgung für eine Vielzahl elektronischer Produkte sowohl unter Biege- als auch unter Waschbedingungen bieten kann.



Schematische Darstellung und Anwendungsleistung von Energiespeichern Textilien basierend auf flexiblen AZBs Nähen und Weben