新型超級電容器在可穿戴電子產品領域的應用
發布時間:2020-10-21 責任編輯:wenwei
【導讀】近期,研究人員展示了他們設計的一種新型超級電容器,為可穿戴電子產品提供了潛在的電源解決方案。
脊形設計
可(ke)穿(chuan)戴(dai)電(dian)子(zi)產(chan)業(ye)目(mu)前(qian)還(hai)處(chu)於(yu)初(chu)級(ji)階(jie)段(duan),這(zhe)一(yi)領(ling)域(yu)的(de)產(chan)品(pin)往(wang)往(wang)是(shi)新(xin)奇(qi)的(de)。雖(sui)然(ran)智(zhi)能(neng)手(shou)表(biao)和(he)健(jian)康(kang)監(jian)視(shi)器(qi)確(que)實(shi)存(cun)在(zai),但(dan)它(ta)們(men)幾(ji)乎(hu)不(bu)可(ke)穿(chuan)戴(dai),而(er)且(qie)體(ti)積(ji)龐(pang)大(da),難(nan)看(kan)。如(ru)果(guo)一(yi)項(xiang)技(ji)術(shu)要(yao)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)真(zhen)正(zheng)可(ke)穿(chuan)戴(dai)的(de),那(na)麼(me)它(ta)應(ying)該(gai)像(xiang)衣(yi)服(fu)一(yi)樣(yang)穿(chuan)著(zhe),並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)起(qi)來(lai)很(hen)舒(shu)服(fu)。手(shou)表(biao)經(jing)常(chang)會(hui)用(yong)表(biao)帶(dai)給(gei)皮(pi)膚(fu)帶(dai)來(lai)不(bu)適(shi),而(er)戴(dai)臂(bi)的(de)手(shou)機(ji)很(hen)重(zhong),會(hui)造(zao)成(cheng)明(ming)顯(xian)的(de)勞(lao)損(sun)。現(xian)代(dai)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)可(ke)穿(chuan)戴(dai)技(ji)術(shu)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)它(ta)們(men)天(tian)生(sheng)就(jiu)有(you)脊(ji)線(xian)。支(zhi)撐(cheng)微(wei)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)的(de)芯(xin)片(pian)是(shi)一(yi)塊(kuai)實(shi)心(xin)矽(gui),而(er)芯(xin)片(pian)安(an)裝(zhuang)到(dao)PCB上(shang)需(xu)要(yao)被(bei)封(feng)裝(zhuang)好(hao),以(yi)防(fang)止(zhi)對(dui)焊(han)接(jie)焊(han)盤(pan)造(zao)成(cheng)損(sun)壞(huai)。因(yin)此(ci),為(wei)了(le)使(shi)可(ke)穿(chuan)戴(dai)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi),需(xu)要(yao)能(neng)夠(gou)隨(sui)身(shen)體(ti)彎(wan)曲(qu)的(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin),它(ta)們(men)不(bu)會(hui)引(yin)起(qi)刺(ci)激(ji),並(bing)且(qie)足(zu)夠(gou)輕(qing),不(bu)會(hui)成(cheng)為(wei)負(fu)擔(dan)。
一yi個ge可ke以yi被bei認ren為wei是shi真zhen正zheng可ke穿chuan的de產chan品pin的de一yi個ge例li子zi是shi由you一yi個ge工gong程cheng師shi團tuan隊dui開kai發fa的de智zhi能neng襪wa子zi,它ta允yun許xu糖tang尿niao病bing患huan者zhe記ji錄lu他ta們men足zu部bu多duo個ge點dian的de溫wen度du。傳chuan感gan器qi被bei編bian織zhi到dao材cai料liao中zhong,這zhe種zhong襪wa子zi,當dang穿chuan上shang它ta時shi,它ta與yu普pu通tong襪wa子zi沒mei有you區qu別bie。然ran而er,記ji錄lu感gan官guan信xin息xi隻zhi需xu要yao很hen少shao的de電dian力li,處chu理li信xin息xi的de電dian路lu安an裝zhuang在zai一yi個ge嵌qian入ru式shi的de容rong器qi中zhong。這zhe樣yang處chu理li電dian路lu得de以yi變bian得de靈ling活huo,但dan是shi電dian源yuan仍reng然ran是shi脊ji形xing的de。因yin此ci,不bu僅jin電dian子zi產chan品pin需xu要yao靈ling活huo,電dian源yuan也ye需xu要yao靈ling活huo!
柔性超級電容器
來自阿爾托大學和麻省理工學院的一組研究人員開發了一種超級電容器,它具有高性能、製造成本低、環(huan)境(jing)友(you)好(hao)和(he)靈(ling)活(huo)的(de)特(te)點(dian)。一(yi)般(ban)的(de)電(dian)池(chi)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)或(huo)強(qiang)酸(suan)化(hua)合(he)物(wu),它(ta)們(men)既(ji)危(wei)險(xian)又(you)不(bu)環(huan)保(bao)。研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)開(kai)發(fa)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)設(she)計(ji)利(li)用(yong)了(le)石(shi)墨(mo)烯(xi)、鹽和氮,這些都是環保化合物。這種電容器分為兩層,頂層由摻氮石墨烯薄片組成,然後懸浮在水凝膠中。底層有NaCl(鹽)懸浮在氫氣中,兩層之間用一層薄薄的絕緣層隔開。然後將整個結構進一步夾在單壁碳納米管集電器(即單壁碳納米管)中,以形成柔性超級電容器。

這種超級電容器的優點是充電/放fang電dian速su度du快kuai,壽shou命ming長chang,這zhe是shi大da多duo數shu電dian池chi技ji術shu所suo麵mian臨lin的de兩liang大da優you勢shi。這zhe使shi得de設she備bei可ke以yi快kuai速su充chong電dian,同tong時shi還hai具ju有you與yu身shen體ti一yi起qi彎wan曲qu的de能neng力li,使shi其qi成cheng為wei可ke穿chuan戴dai電dian子zi產chan品pin的de理li想xiang電dian源yuan解jie決jue方fang案an。環huan境jing因yin素su也ye為wei一yi次ci性xing電dian子zi產chan品pin提ti供gong了le機ji會hui,對dui環huan境jing的de影ying響xiang最zui小xiao,同tong時shi也ye為wei電dian力li提ti供gong了le無wu毒du的de解jie決jue方fang案an。
“我們製造了一個原型,在1000次拉伸循環後,在50%的應變下性能不衰減。為了確保低成本和更好的環境性能,我們使用了基於NaCl的電解液。然而,通過3D打印或其他先進製造技術的實施,製造成本可以進一步降低。”
結論
超chao級ji電dian容rong器qi提ti供gong大da的de能neng量liang密mi度du,在zai低di功gong率lv應ying用yong中zhong非fei常chang有you用yong。其qi靈ling活huo的de能neng力li為wei設she計ji師shi提ti供gong了le靈ling活huo的de儲chu能neng設she計ji,而er擁yong有you一yi個ge環huan保bao的de超chao級ji電dian容rong器qi有you助zhu於yu創chuang造zao安an全quan的de產chan品pin。然ran而er,超chao級ji電dian容rong器qi,盡jin管guan有you其qi優you點dian,但dan由you於yu其qi高gao能neng量liang密mi度du和he快kuai速su放fang電dian能neng力li,可ke能neng是shi危wei險xian的de。因yin此ci,對dui於yu用yong於yu可ke穿chuan戴dai電dian子zi產chan品pin的de超chao級ji電dian容rong器qi,需xu要yao考kao慮lv安an全quan措cuo施shi。
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