隨著可折疊手機(jī)和5G手機(jī)等需要高電量的可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)的推出，人們對電池的興趣與日俱增，各種電池類型也在開發(fā)中。例如，嵌入在手機(jī)表帶中的柔性電池或從無線充電發(fā)展而來的無線功率共享電池。但是，目前尚沒有生產(chǎn)可折疊容量達(dá)數(shù)千毫安時(mAh)的電池的制造工藝。最近，韓國的一個研究小組開發(fā)了一種單片電極，可以代替笨重的集電極，從而可以開發(fā)出這種高容量的柔性電池。

　　化學(xué)和先進(jìn)材料科學(xué)系的樸秀珍教授及其博士后研究員Jaegeon Ryu和博士。作為學(xué)生，Jieun Kang 與韓國材料科學(xué)研究所合作成功開發(fā)了一種帶有薄層和三維有機(jī)電極的柔性電池。此外，通過使用三維銅集電器，它們能夠使電池的重量比傳統(tǒng)的銅集電器減輕10倍。他們沒有使用石墨陽極，而是使用有機(jī)材料，能夠?qū)㈦姵氐哪芰棵芏忍岣咚谋渡踔粮啾?。他們的研究發(fā)表在最近一期的ACS Nano上。

　　有機(jī)材料的電導(dǎo)率低，并且沒有解決方案來集成集電體和有機(jī)材料。由于這個原因，在研究之前不可能用有機(jī)材料證明整體電極。研究小組研究了一種新方法來替代集電器，該集電器會使電池變重，而石墨陽極的能量密度較低，從而創(chuàng)新地減輕了電池的重量。

　　使用單塊有機(jī)電極的柔性電池的演示圖片來源：Soojin Park(POSTECH)該團(tuán)隊通過使用單壁碳納米管(SWCNT)氣凝膠生產(chǎn)了具有高電導(dǎo)率的三維結(jié)構(gòu)。在這里，他們通過涂覆納米級基于酰亞胺的網(wǎng)絡(luò)(IBN)2)有機(jī)材料來構(gòu)造薄的整體有機(jī)電極。

　　涂覆有8 nm薄且可調(diào)節(jié)厚度的有機(jī)IBN層的三維單片電極提供的容量高達(dá)1550 mA hg -1，并且具有超過800倍的充電能力。這些電極涂有有機(jī)材料。盡管它們固有的電導(dǎo)率很差，但它們具有高的電導(dǎo)率，并且還通過幫助鋰通過大量的氧化還原活性位點快速轉(zhuǎn)移，證明了可充電電池的電化學(xué)性能得到改善。此外，可以容易地控制涂覆的有機(jī)材料的厚度，并且它們可以極大地提高有機(jī)電極的電流密度。

　　新開發(fā)的電極可以代替金屬基集電體，從而可以開發(fā)出輕便靈活的可再充電電池，隨后可將其應(yīng)用于下一代可穿戴電子設(shè)備，柔性設(shè)備，電信和電子車輛。負(fù)責(zé)這項研究的樸秀金教授評論說：“通過使用這種新開發(fā)的帶有SWCNT有機(jī)材料的單片電極，我們可以大大降低可充電電池的重量。這可以克服常規(guī)可充電電池的局限性，并可以實現(xiàn)柔性和輕量化。有機(jī)電池。”