Dehnbare und selbstheilende Lithium-Ionen-Batterie

Vielversprechend für den Einsatz in dehnbarer und tragbarer Elektronik

02.12.2024

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Dehnbare Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) sind als Energiequellen für dehnbare und tragbare elektronische Geräte wie elektronische Haut, Soft-Robotik und tragbare Mobiltelefone äußerst wünschenswert. Darüber hinaus kann die Ausstattung dehnbarer LIBs mit selbstheilenden Eigenschaften ihre Lebensdauer verlängern und ihre Zuverlässigkeit erhöhen.

In einer Studie, die in der KeAi-Fachzeitschrift Supramolecular Materials veröffentlicht wurde, stellt eine Gruppe von Forschern aus China eine neuartige Strategie vor, mit der sich sowohl dehnbare als auch selbstheilende LIBs in einer einzigen Konfiguration herstellen lassen.

"Wir haben dies erreicht, indem wir dynamische kovalente Polymere, die durch dynamische Iminbindungen vernetzt sind, sowohl als Elektrolyt als auch als Bindemittel für die Elektroden verwendet haben", sagt der leitende und korrespondierende Autor Prof. Xiaokong Liu von der Universität Jilin.

Bisherige selbstheilende LIBs waren eher flexibel als dehnbar, während die dehnbaren LIBs sich nicht selbst heilen konnten.

"Unsere Errungenschaft liegt in der Konstruktion eines LIB mit einer All-in-One-Konfiguration, bei der der Elektrolyt und die Elektroden an der Grenzfläche durch den Austausch der dynamischen Iminbindungen, die sowohl im Elektrolyten als auch in den Elektroden vorhanden sind, miteinander verschmolzen werden können", erklärt Liu. "Ein solches Design verleiht der Batterie nicht nur Dehnbarkeit und Selbstheilungsfähigkeit, sondern überwindet auch das Problem der Delaminierung der LIB beim Dehnen."

Der LIB mit All-in-One-Konfiguration besitzt eine Bruchdehnung von 220 ± 20 % und kann während des Dehnens und Loslassens kontinuierlich als Stromquelle für einen Timer dienen. Darüber hinaus kann die durchgeschnittene und dann geheilte Batterie immer noch kontinuierlich Strom liefern, um eine LED zum Leuchten zu bringen.

"Unsere Arbeit bietet eine neuartige und praktikable Strategie für die Entwicklung von dehnbaren und selbstheilenden Energiespeichern, die vielversprechend für die Anwendung in dehnbarer und tragbarer Elektronik ist", fügt Liu hinzu.

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Originalveröffentlichung

Zhen Li, Yue Guo, Xiaokong Liu; "Stretchable and self-healable lithium-ion batteries with all-in-one configuration"; Supramolecular Materials, Volume 3

https://www.chemie.de/news/1185034/dehnbare-und-selbstheilende-lithium-ionen-batterie.html

Originalveröffentlichung

Zhen Li, Yue Guo, Xiaokong Liu; "Stretchable and self-healable lithium-ion batteries with all-in-one configuration"; Supramolecular Materials, Volume 3

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