基于摩擦效應(yīng)的充電充電機(jī)充電鋰離子電池
2017-8-21 8:57:40??????點擊：
【引言】
能量的儲存和轉(zhuǎn)是當(dāng)今能源體系兩大關(guān)鍵性技術(shù)問題。充電機(jī)充電鋰離子電池是通過鋰離子在陰陽極之間移動實現(xiàn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的儲能器件。作為供能的源頭，太陽能，熱能，機(jī)械能都可以供能用以向電能的轉(zhuǎn)換。其中，基于壓電效應(yīng)或者摩擦效應(yīng)的納米發(fā)電機(jī)是一類高效能利用機(jī)械能的裝置。受容量所限，充電機(jī)充電鋰離子電池必須定期充電，而綜合了納米發(fā)電機(jī)和充電機(jī)充電鋰離子電池功能于一體的可自充充電機(jī)充電鋰離子電池，同時解決了能量的轉(zhuǎn)換和儲存問題，為下一代充電機(jī)充電鋰離子電池在自發(fā)電器件上的應(yīng)用提供了很好的借鑒。
【成果簡介】
在北京納米能源與系統(tǒng)研究所楊亞研究員和王中林院士（共同通訊作者）共同指導(dǎo)下，博士生趙坤等人以電紡制備的錳酸鋰?yán)w維為正極，碳納米纖維為負(fù)極，構(gòu)筑柔性充電機(jī)充電鋰離子電池，基于靜電感應(yīng)效應(yīng)，一個充電機(jī)充電蓄電池體系內(nèi)兩個充電機(jī)充電鋰離子電池相鄰電極能輸出高達(dá)200 V的電壓和25 uA的電流，在配備有變壓器和整流器的條件下，一個充電機(jī)充電蓄電池在3 min內(nèi)電壓能從1 V充至3.5 V。該研究為發(fā)展下一代自充電式充電機(jī)充電鋰離子電池提供了良好的思路。該成果以“ Triboelectrifcation-Enabled Self-Charging Lithium-Ion
Batteries ”為題發(fā)表在Advanced Energy Materials上。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1.充電機(jī)充電鋰離子電池電極材料的電鏡照片
a）錳酸鋰前驅(qū)體的電鏡照片。
b）碳納米線的電鏡照片。
c）自發(fā)電充電機(jī)充電鋰離子電池的原理圖。
d）制作成的充電機(jī)充電鋰離子電池。
e）扭曲和f）彎曲的充電機(jī)充電鋰離子電池點亮了LED燈。
充電機(jī)充電鋰離子電池充放電測試
充電機(jī)充電鋰離子電池在0.1 mA電流下從2.1V充電至4.2V時a）第1次和b）第2-50次充放電曲線。c）充電機(jī)充電鋰離子電池50次循環(huán)的充放電曲線。
充電機(jī)充電鋰離子電池輸出測試
兩個充電機(jī)充電鋰離子電池相鄰兩個電極之間的a）輸出電壓和b）電流信號。使用變壓器之后兩個充電機(jī)充電鋰離子電池相鄰電極之間的c）輸出電壓和d）電流信號。在使用變壓器e）之前和f）之后，在不同負(fù)載電阻和對應(yīng)的輸出功率時的輸出電流信號。使用變壓器和整流器之后兩個充電機(jī)充電蓄電池相鄰電極的g）輸出電壓和h）電流信號。
充電機(jī)充電鋰離子電池的示意圖
a）輸出端不加能量收集裝置的自充電充電機(jī)充電鋰離子電池示意圖。
b）自充電充電機(jī)充電鋰離子電池的示意圖，清晰地顯示了電子在回路中的流動。
鋰離子充放電行為
a）上側(cè)充電機(jī)充電鋰離子電池的自充電和放電曲線，
b）中所示為在0.1 mA放電電流條件下放大的曲線圖。
c）在前20次充放電過程中沒有折疊的充電機(jī)充電鋰離子電池50次充放電循環(huán)圖。
d）在前20次充放電過程中沒有折疊的充電機(jī)充電鋰離子電池50次充放電容量和庫倫效率圖。
【小結(jié)】
團(tuán)隊設(shè)計了一種能持續(xù)收集和儲存能量的自充電充電機(jī)充電鋰離子電池，以電紡錳酸鋰?yán)w維為正極，碳纖維為負(fù)極。這種柔性充電機(jī)充電鋰離子電池在50次循環(huán)之后庫倫效率的保有量高達(dá)90%。利用摩擦生電和靜電誘導(dǎo)效應(yīng)，兩個充電機(jī)充電鋰離子電池相鄰電極可以輸出高達(dá)200 V的電壓和25 uA的電流。在環(huán)境風(fēng)的摩擦作用下，充電機(jī)充電蓄電池能夠在1.3 min內(nèi)自充電到3.5 V。
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