В связи с быстрым развитием носимых электронных устройств люди остро нуждаются в устройствах хранения энергии, обладающих хорошей гибкостью, масштабируемостью, высокой производительностью, комфортом и долговечностью. Волоконные устройства хранения энергии, легкие по весу, небольшие по размеру и разнообразные по структуре, стали предметом научных исследований и считаются эффективным методом решения проблемы разницы в сроке службы аккумуляторов носимых электронных устройств.

В настоящее время достигнут большой прогресс в разработке одномерных линейных источников энергии, таких как литий-ионные батареи, литий-серные батареи, гальванические батареи и суперконденсаторы. Среди них AZB обладают такими преимуществами, как высокая удельная емкость (825 мА/г), богатое сырье, низкая стоимость, высокая безопасность и хорошая гибкость, а также могут использоваться в качестве накопителя энергии для носимых электронных устройств. Однако волокнистым цинковым батареям на водной основе не хватает высокой емкости и стабильных катодных материалов, а нынешнее производство волокнистых батарей редко обеспечивает механические свойства, необходимые для обработки текстиля, что затрудняет их массовое производство.

Недавно исследователи из Института химических материалов Китайской академии инженерной физики, вдохновленные сильной адгезией и REDOX-активностью полидофамина (PDA), разработали волокна, накапливающие энергию, которые можно сшивать, ткать и стирать, используя PDA в качестве активного материала. и нано-связующее. Волокно для хранения энергии также демонстрирует высокую гибкость и высокую прочность и может быть непосредственно использовано для изготовления носимых тканей для хранения энергии, что открывает новый путь для разработки носимых электронных устройств. Результаты были опубликованы в журнале Advanced Functioned Materials под заголовком «Биоинспирированный дизайн интерфейса для производства цинкового волокна, пригодного для шитья, ткачества и стирки, для носимого энергетического текстиля».

Принципиальная схема изготовления энергоаккумулирующего текстиля на основе гибких AZB и характеристика характеристик PCNF

Исследователи выбрали волокна углеродных нанотрубок (УНВ) в качестве углеродного субстрата и поместили УНВ в раствор дофамина, так что дофамин образовывал полидофамин (ПДА) на поверхности УНВ, а УНВ, покрытые ПДА, служили катодом ( ПКНФ). Подготовленные PCNF и цинковую проволоку вплетают в ткань на ткацких станках для изготовления тканей, аккумулирующих энергию. Ткань, покрытая гелевым электролитом из поливинилового спирта (ПВА), может использоваться для питания различных электронных устройств.

Сравнение электролитной стойкости и электрохимических характеристик электрода из PCNF при различных температурах термообработки.

С целью удаления остаточного дофамина и увеличения доли хинонов, обладающих окислительной активностью в ПХНФ, полимеризованные образцы ПХНФ подвергались термообработке при различных температурах. Результаты показывают, что электрод PCNF обладает хорошей электролитной стойкостью и электрохимическими характеристиками при температуре термообработки 300 ℃.

Электрохимические характеристики и характеристики FT-IR и XPS электрода PCNF при температуре термообработки 300 ℃.

Исследователи сшили волокна, аккумулирующие энергию, в специальный текстильный материал, аккумулирующий энергию, с помощью швейной машины, которая может обеспечить стабильное электропитание для различных электронных изделий как в условиях сгибания, так и в условиях стирки.

Принципиальная схема и характеристики применения накопителя энергии Текстиль на основе гибких АЗБ шитья и ткачества