钜大LARGE | 点击量：1142次 | 2021年12月03日
印在衣服上的石墨烯电池既可水洗又能快充
随着可穿戴电子设备的兴起，电池一直是影响可穿戴设备、智能手机、智能硬件等消费类电子产品性能的关键瓶颈,具有柔性的超薄印刷薄膜电池早已成为科学家们研究的热点。
近日，曼彻斯特大学的一项新研究展示了使用简单的丝网印刷技术，可以直接将柔性电池印刷到纺织品上。研究人员使用导电氧化石墨烯墨水把一种固态柔性超级电容器打印到棉织物上。这项研究在近日的《2D材料》杂志上刊登了报道，由于油墨和纺织基质之间的强烈相互用途，印刷电极表现出优异的机械稳定性。
研究人员介绍，柔性纺织电池基于低成本的石墨烯材料制成，外部采用简单的丝网印刷技术，电极会因为油墨和纺织品之间的强烈相互用途而表现得非常稳定，并具有良好的操作安全性和很长的循环寿命，电池本身还支持快速充电，柔性材料允许水洗。
氧化石墨烯印刷超级电容器的进一步发展有希望把可穿戴技术的巨大潜力和市场转化为现实。高性能的运动服的监测功能、嵌入式健康监测设备、轻量化的装备、新型移动通信设备甚至可穿戴计算机，这些都是石墨烯印刷超级电容器在进一步研究和开发之后潜在的一些应用方向。
作为这些新型的可穿戴设备的供电电源，除了要具备较高的能量和功率密度、良好的操作安全性、较长的循环寿命和低成本之外，还要具备合理的机械柔性。
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%
该论文的共同作者，英国国家石墨烯研究院研究员NazmulKarim说：“基于可扩展的印刷技术发展石墨烯基柔性纺织品超级电容器是实现多功能的下一代可穿戴电子纺织品的重要一步。它将开辟一种可以在存储能量的同时，监测人类活动和生理状况，并且具备环保和成本效益的智能电子纺织品的可能性。”
氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯目前可以以较低的成本制备成溶液的形式。该溶液可以应用于纺织品，以创建成为织物本身的一部分的超级电容器。
“可穿戴设备大致分为三个技术块——柔性显示器、柔性电路以及可形变电池。这三部分发展的技术难度是逐渐新增的。安全的、柔性的、可穿戴的电池是目前产业界遇到的瓶颈。”北京石墨烯研究院执行院长魏迪告诉记者，“可穿戴电池器件的技术需求重要包括柔性、可拉伸性、纺织物结合性、轻质性、低功耗性、材料耐用性和持久性、生物兼容性、肌肤接触的舒适性以及相匹配的能量系统。”
在业内看来，未来能源需求的发展方向是可穿戴性，石墨烯在可穿戴电子设备市场发展空间巨大。魏迪表示，石墨烯优异的物理机械性能，高散热性及高导电性使其成为可穿戴能源器件的良好载体。
