Универсальные волокна предлагают улучшенную емкость для хранения энергии для носимых устройств

Углеродные нанотрубки волокна, изготовленные в волоконноподобные суперконденсаторы (FSSC), демонстрируют свои возможности для хранения энергии и носимые свойства в коммерчески доступных цифровых часах.Кредит: Корейский институт науки и техники

Совместная исследовательская группа, возглавляемая доктором Хейонсу Чжоном и Намдонгом Ким из Центра функциональных композитных материалов, филиала Jeonbuk и доктора Сеунгмин Ким из Центра углеродных материалов, разработал волоконноподобный электродный материал, который может хранить энергию.Исследование опубликовано в журнале Advanced Energy Materials.

Волокна являются сильными, легкими и очень гибкими, что обеспечивает большую свободу в форм -факторах для носимых устройств и способностью превращаться в различные формы и приложения.

Углеродные нанотрубки волокна являются гибкими, легкими и обладают отличными механическими и электрическими свойствами, что делает их многообещающим материалом для носимых устройств.Однако из -за их небольшой конкретной площади поверхности и отсутствия электрохимической активности предыдущие исследования в основном использовали их в качестве коллекционера тока и покрывали их поверхность активными материалами.

Однако этот подход не только неэкономичен из-за высокой стоимости дополнительных материалов и процессов, но также имеет высокую вероятность отделения активного материала от волокна во время долгосрочного использования или физической деформации.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа Корейского института науки и техники (KIST) разработала материал волокнистых электродов с высокой емкостью для хранения энергии без необходимости в активных материалах.Команда разработала волокна углеродных нанотрубков с электрохимической активностью и превосходными физическими свойствами путем обработки кислоты и модификации порошковой формы углеродных нанотрубок, а затем вращение их в волокна.

Модифицированное волокно углеродного нанотрубка имеет в 33 раза больше емкости для накопления энергии, в 3,3 раза больше механической прочности и более чем в 1,3 раза больше электрической проводимости, чем обычные волокна углеродных нанотрубок.Более того, поскольку материал электрода для хранения энергии был разработан с использованием только чистых углеродных нанотрубок, его можно массово производить с использованием технологии влажного вращения.

При тестировании с помощью клетчатки суперконденсаторов они сохранили почти 100% своей производительности при завязке и 95% их эффективности после 5000 тестов изгиба.Они также работали хорошо, когда вплетали в запястье ряд цифровых часов, используя комбинацию регулярных и углеродных волокон, после того, как они согнуты, сложены и промыты.

Доктор Ким Сейнг-Мин из Киста сказал: «Мы подтвердили, что углеродные нанотрубки, которые недавно начали привлекать внимание в качестве проводящего материала для вторичных батарей, могут использоваться в гораздо более широком диапазоне полей».

«Углеродное нанотрубное волокно-это конкурентная область, потому что у нас есть оригинальная технология, и не так много технологического разрыва с передовыми странами,-сказал доктор Хеон Су-Йонг, соавтор, добавив:« Мы продолжим наше исследование, чтобы применить применениеэто как основной материал для атипичного накопления энергии ».

Другой соавтор, доктор Нам Донг Ким, сказал: «В настоящее время мы проводим исследования для применения этой технологии к батареям оптоволоконного типа с более высокой плотностью энергии, выходящим за рамки суперконденсаторов».

Больше информации: Hayoung Yu et al., Активные непрерывные волокна с непрерывными углеродными нанотрубками с беспрецедентным улучшением физико -химических свойств для суперконденсаторов с твердыми государствами волокон, передовые энергетические материалы (2023).Doi: 10.1002/aenm.202303003