钜大LARGE | 点击量：879次 | 2021年09月22日
透明锂离子电池带来新潮产品
把一种电极材料溶液滴到刻有网状细槽的聚二甲基硅氧烷表面，毛细管用途吸引这种溶液进入，直到它们充满所有的细槽，形成网格，这就制成透明电极，斯坦福大学（StanfordUniversity）的研究人员制成了完全透明的电池，这是最后缺少的组件，要用它来制备透明显示器和其他电子设备。透明电源：透明的锂离子电池就像这一块，最终能够驱动透明的便携式电子产品。来源：麻省理工科技创业
斯坦福大学材料科学教授崔毅（YiCui）领导这项工作，他说，大量的研究都是让电池储存更多能量，使用更长时间，但很少有人注意到让它们更漂亮，更别致。
科学家此前曾制成透明的产品，属于其他重要类别的电子产品，包括晶体管和用于控制显示器的组件，但尚未制成电池。假如不能使电池透明，你就不能让这些装置透明，崔毅说。
有些电池组件比其他组件更容易使用透明材料制备。电极是最棘手的部分，崔毅说。有一种方法可以制作透明电极，那就是使它非常薄，大约接近100纳米厚。但是，很薄的电极通常无法存储足够的能量以供使用。
另一种方法，是制作电极时采用一种形式的模式，它具有的特点更小，肉眼看不见。只要电池内总体上有足够的电极材料，这种类型的电极仍可以存储大量能量。崔毅设计了一种网状电极，网格的所有行距大约50微米，可以有效隐形，网格内的方块不包含电池材料。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
制造也非常棘手，因为用通常的方法制备组件，这种分辨率就要求苛刻的化学工艺，会损坏电池材料。相反，斯坦福大学的小组采用了一种相对简单的方法，制成这种透明的网状电极，这些电极被结合在一起，处于一种透明、湿软的聚合物内，这种聚合物称为聚二甲基硅氧烷（PDMS：Polydimethylsiloxane）。
他们开始是采用光刻技术，在硅晶片上做出模具。然后，他们把液态聚二甲基硅氧烷倾倒在模具上，加工硫化聚合物，使它凝固，并使它剥离模具。然后，这种聚二甲基硅氧烷片被刻上一种网格状细槽。接着，他们把一种电极材料溶液滴到聚二甲基硅氧烷表面。毛细管用途（Capillaryaction）牵引这种材料进入，直到它们充满所有的细槽，形成网格。研究人员使用标准锂离子电池材料，制作他们的电极。
为了制成完整的电池，他们把一块透明的胶体电解质夹在两个电极之间，把它们一起放入一个保护性塑料包装内。斯坦福大学的研究人员创造了原型，并使用它们驱动LED，LED的光可以透过电池本身看到。
崔毅说，从理论上讲，这些电池应该能够存储一半左右的能量，这是比较同等大小的不透明电池而言，因为能量密度和透明度之间有一种权衡。他们可以放上一块较厚的网状电极材料，以储存较多的能量，但是这就意味着较少光线可以透过。
到目前为止，他的实验室原型每公升可存储20瓦时，蓄电量大约相当于一块镍镉电池（nickel-cadmiumbattery），但崔毅希望提高一个量级，这在某种程度上要降低聚合物基板的厚度，也要使容纳电极材料的细槽更深。
另一种方式可以存储更多的能量，又不牺牲透明度，那就是堆叠多个单元格，彼此重叠，要采取这样一种方式，让电极的网格对准，使光线可以透过。到目前为止，这个小组已制成的电极直径有一英寸，但崔毅表示，它们可以做得更大，这种材料可以简单地被切成所需的尺寸。
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