探討美開發電容提升14倍的折疊鋰離子電池

據外媒報道，美國亞利桑那大學科學家開發出一種紙基鋰離子電池，能做多次對折或折成Miura-ori型（類似地圖折法），由于折疊后變得更小，表面能量密度和電容可增加14倍。這種折疊紙基電池柔韌靈活，成本低，可輥軸制造，有望進一步開發為多用途的高性能電池。相關論文發表在最近出版的《納米快報》上。

傳統鋰離子電池是用鋰基粉末作電極，而這種折疊鋰離子電池是用碳納米管（CNT）墨水作電極，用纖薄透氣的Kimwipes紙巾（一種實驗室用薄紙巾）作基底，并涂上一層PVDF（聚偏二氟乙烯）涂層增強CNT墨水和紙基間的粘附力。最后，電池顯示出優良的導電性和相對穩定的電容。

研究人員對電池進行了折疊實驗，先簡單對折，然后用更復雜的Miura-ori折疊型。簡單對折一次、兩次和三次后，其表面能量密度和電容分別比未折疊的平面電池提高1.9、4.7和10.6倍；Miura-ori折疊型效率更高：把一張6厘米×7厘米的紙電池折成25層后，整體面積只有1.68平方厘米，而表面能量密度和電容均增加到14倍。

“我們用‘面’密度來表示每英寸打印面積上能量密度的增加，”論文合著者、該校材料科學與工程副教授坎迪斯?詹解釋說，“這與重量的能量密度不同。因為電池在折疊和展開時質量不會變，所以‘面’密度能更清楚地表明我們指的是哪種密度?！?/p>

低溫高能量密度18650 3500mAh

比能量252Wh/kg，-40℃放電容量≥70%

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃支持最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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隨著幾何折疊算法、計算機工具和機器人操作的發展，更復雜的折疊型將會開發出來大規模制造，并用于商業用途。詹說，將折紙概念與紙基能源存儲設備結合，會帶來形狀、幾何設計以及功能上的更新，這方面有著無窮的可能性。未來將開發出電源及其他組件集成為一體的可折疊設備。