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2016-2021近五年柔性/可拉伸电池综述汇总及发展前景

2021年06月10日 12:33  点击:[]

【背景简介】

随着诸如可植入电子器件,可拉伸传感器、柔性显示屏和电子皮肤等柔性可穿戴电子设备的快速发展,柔性/可拉伸电池已成为这一新兴领域的关键组件,引起了全世界的关注。与传统的刚性电池不同,柔性电池中所有的功能组分(包括正极、负极、电解液/隔膜、集流体、封装材料等)均需要满足在柔韧性、电化学性能、安全性、耐温性等方面的高标准和良好兼容性。因此,对于柔性/可拉伸电池研究和产业化的落地仍然是一个巨大的挑战。根据MarketsandMarkets公布的有关2020年全球柔性电池市场预测研究报告显示,2015到2020年期间,以53.68%的复合年上升率上升,未来五年,柔性电池市场预计从2020年的9800万美元增长到2025年的2.96亿美元,预计复合年增长率为24.7%。


近日,新华网授权发布了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,其中明确指出了新能源、物联网和人工智能等领域作为未来五年的发展方向;在这样的背景下,柔性可穿戴电子在未来将会飞速发展。柔性/可拉伸电池作为柔性可穿戴电子的核心之一,了解近几年柔性储能器件的综述有助于大家对柔性/可拉伸电池的发展现状和趋势有较全面的认知。



21篇柔性/可拉伸电池汇总

(1)Enabling Deformable and Stretchable Batteries;DOI:10.1002/aenm.202001424

在这篇论文中,回顾了成功用于制造可拉伸电池的组件和设备级别的主要策略。还讨论了可变形能量存储所面临的严峻挑战,即能量密度,封装,分层,设备集成和制造。这篇论文将为对可变形电池的开发感兴趣的研究人员粗略地了解迄今为止最成功的策略,并提供对柔性电池未来最重要方向的见识。


(2)Stretchable electrochemical energy storage devices;DOI: 10.1039/d0cs00035c

这篇综述概述了电池和超级电容器的一般工作原理以及使这些设备可拉伸的要求,即讨论了应变工程,刚性岛几何形状,类纤维几何形状和固有拉伸性的策略。每种策略涵盖了广泛的材料,包括聚合物,金属和陶瓷。通过比较这些不同材料策略的电化学性能和应变能力,并排比较最有希望的策略以实现可伸缩的电化学能量存储。最后一部分包括对可伸缩超级电容器和电池的未来发展和挑战的展望。


(3)Stretchable Aqueous Batteries: Progress and Prospects;DOI: 10.1021/acsenergylett.8b02053

这篇综述介绍了可拉伸水性电池,特别是水性锂离子电池和锌基电池的研究现状和最新进展。此外,还简要提供了可拉伸水性电池的可拉伸材料和电池系统的设计。最后概述了其发展过程中遇到的一般技术问题,并简要介绍了该领域的未来前景。


(4)An Overview of Fiber-Shaped Batteries with a Focus onMultifunctionality, Scalability, and Technical Difficulties;DOI: 10.1002/adma.201902151

本文介绍纤维状电池设计原理(例如,电极制备和电池组装)和装置性能(例如,电化学和机械性能);包括锂基电池,锌基电池和一些其他代表性的纤维状电池。 其次,系统阐述了具有环境适应性,刺激响应特性和可伸缩性的多功能设备,甚至可以扩展到能源纺织品,以期启发未来的研究方向。最后,还讨论了这些电池在实际可穿戴应用中的技术挑战,旨在为进一步改进提供可能的解决方案和新见识。


(5)Recent Advances in Flexible Zinc-Based Rechargeable Batteries;DOI: 10.1002/aenm.201802605

本文对柔性锌基电池的发展中存在的挑战和要点进行了简短的讨论,还研究了一些研究人员忽略的问题,这些问题在未来基于Zn的柔性电池开发中应予以充分考虑。


(6)Recent advances in flexible aqueous zinc-based rechargeable batteries;DOI:10.1039/c9nr06721c

本文首先介绍了负极、正极和固态电解质的研究进展,在此基础上,重点讨论了各种柔性集流体或基底的区别,并对电极制备技术和柔性电池组装技术进行了比较和讨论。最后,对高容量、高柔性、高循环稳定性的柔性锌电池的进一步发展提出了挑战,提出了今后的研究方向和重点。


(7)Device Configurations and Future Prospects of Flexible/ Stretchable Lithium-Ion Batteries;DOI: 10.1002/adfm.201805596

本文从设备结构设计的角度回顾了柔性/可拉伸LIB的最新进展,因为器件配置对于柔性/可拉伸LIB的实际应用至关重要。 最后,从实际应用的角度,也突出了这个新兴领域的剩余挑战和未来机遇。


(8)Recent Advances in 1D Stretchable Electrodes and Devices for Textile and Wearable Electronics: Materials, Fabrications, and Applications;DOI: 10.1002/adma.201902532

本文中,描述了用于穿戴式和纺织电子的一维可拉伸电极的最新工艺,重点是代表性的导电材料,具有高性能的一维可拉伸电极的制造技术以及各种一维可拉伸电子设备的设计和应用。总而言之,就性能和科学理解而言,对当前材料和设备的局限性和前景进行了讨论,应进一步加以考虑。


(9)Flexible and Stretchable Energy Storage: Recent Advances

and Future Perspectives;DOI: 10.1002/adma.201603436

在本文中,对旨在实现柔性和可拉伸锂离子电池和超级电容器的研究的最新进展和完善的策略进行了综述。考虑了开发具有定制特征的新颖材料和配置以及设计可广泛利用的简单且大规模的制造方法的挑战。此外,还讨论了材料科学与工程这一新兴领域的观点和机遇。


(10)Recent advances in flexible fiber-shaped metal-air batteries;DOI:10.1016/j.ensm.2020.03.015

本文简要概述了纤维状金属空气电池的最新进展,尤其着重于柔性电极的制造,电解质的开发和封装材料的优化。突出了剩余的挑战和有希望的方向,为纤维形金属空气电池的实际实施提供了线索。


(11)Recent progress in aqueous based flexible energy storage devices;DOI:10.1016/j.ensm.2020.05.006

在这篇综述中,专注于用于柔性电子设备的柔性水储能设备的开创性工作,涵盖了储能设备基本组件的材料设计,例如活性材料,集电器,水性电解质和隔膜。此外,还接触具有各种配置的柔性水能设备,例如薄膜能量设备,纤维能量设备和多孔基质能量设备。另外,介绍了具有柔性之外的透明和可拉伸特征的最新先进水能。最后,提出了柔性水储能装置的实际应用所面临的挑战以及当前障碍的观点。


(12)Recent advances in flexible/stretchable batteries and integrated devices;DOI:10.1016/j.ensm.2020.07.003

在本文中,我们对柔性/可拉伸电池及相关集成设备的最新发展提出了关键而及时的评论。我们首先提供有关柔性或可拉伸电池要求的概述。其次是用于独立式柔性/可拉伸电极的设计和开发策略。然后,我们总结了作为关键电池组件的柔性/可拉伸电解质和隔膜以及各种柔性/可拉伸电池及其集成设备的最新发展。最后,还讨论了在柔性/可拉伸电池这一新兴领域中的当前挑战和未来前景。


(13)Energy density issues of flexible energy storage devices;DOI:10.1016/j.ensm.2020.03.006

本文首先简要介绍了能量密度的测量方法。然后总结并详细比较了高能柔性锂离子电池,钠离子电池和锌离子电池的最新发展。阐明了在保持高柔韧性的同时实现高能量密度的策略,包括选择具有高比容量或高电压的活性材料,最小化无活性成分的比例,电极和电池的结构工程,开发固态电解质等。最后。指出关键挑战,并展望了未来研究的重要方向。这篇综述旨在为提高柔性储能设备的能量密度提供潜在的指导。


(14)Flexible fiber-shaped energy storage devices: principles, progresses, applications and challenges;DOI:10.1088/2058-8585/aaaa79

在这篇综述中,首先描述了纤维状SC和LIB的设计原理(例如材料和结构)和最新进展(例如多功能和集成)。然后,重点介绍了它们在智能纺织品,生物医学和植入式电子系统中的潜在应用。最后,总结了对它们未来发展的观点和挑战,以期对未来的研究有所启发。


(15)A review of flexible lithium–sulfur and analogous alkali metal–chalcogenrechargeable batteries;DOI: 10.1039/C7CS00139H

在本篇综述中,清华大学张强等人总结了柔性 Li-S 电池和类似碱金属-硫族元素电池的最新研究进展,也对用于柔性 Li-S 电池的柔性材料的进展情况进行了综述,最后总结了柔性 Li-S 和类似碱金属-硫族元素电池的现有挑战,展望了其未来发展。


(16)Fibrous Materials for Flexible Li–S Battery;DOI: 10.1002/aenm.20200258

本文综述了纤维材料在柔性锂硫电池中的最新应用进展,重点讨论了材料的合成与制备、纤维结构与功能的设计、电池单元的布局,以实现高库仑效率、长循环寿命和良好的柔性。


(17)Carbon nanotubes for flexible batteries: recent progress and future perspective;DOI:10.1093/nsr/nwaa261

该论文综述了近年来CNT在柔性电池开发中的应用进展,从封闭式电池体系到开放式电池体系,重点介绍了CNT基材料的结构设计及其在各种柔性电池中的作用。同时,作者也对CNT基柔性电池在商业化过程中所面临的挑战和未来研究方向提出了展望。


(18)Development of flexible Li-ion batteries for flexible electronics;DOI: 10.1002/inf2.12117

在这篇综述中,从结构设计、电极和电解质的材料、评价和表征方法等方面重点介绍FLIBs研究和开发的最新进展,同时还将讨论FLIBs未来的研究方向。讨论了可弯曲和可拉伸薄膜电池结构的创新设计、活性材料的选择和薄膜的评价方法。同时指出,最大挑战是提高能量密度和放大制造。此外,指出制定FLIBs性能的定量评估方法和探测机械退化的无损工具,可能严重阻碍FLIB技术的发展。


(19)Recent Progress in Flexible-Wearable Solar Cells for Self-Powered Electronic Devices;DOI:10.1039/C9QM00716D

在本文中,作者总结了近年来柔性可穿戴太阳能电池作为能源供应自供电可穿戴设备的最新方法。首先介绍了透明柔性电极及其多样性的最新进展,然后总结了近年来发展起来的柔性太阳能电池及其平台设计的重要因素。随后,将柔性太阳能电池分为五大类(钙钛矿型、染料敏化型、有机型、纤维型和纺织型太阳能电池),介绍了它们的机理、工作原理和设计准则,以及它们的最新进展。最后,总结并报告了可穿戴传感器/设备的新应用,以突出此类实用平台的功能。


(20)Advanced energy materials for flexible batteries in energy storage: A review. DOI:10.1002/smm2.1007

这篇综述总结了挠性电池在构造和配置方面的最新进展,并讨论了使用不同材料和化学成分对各种挠性电池进行基准测试的一般指标。此外,我们介绍了一些公司开发的先进原型软性电池,以大致了解技术状况。最后,在柔性电池的开发中总结了关键点,并从实用的角度提出了未来柔性电池设计的剩余挑战。


(21)Textile Composite Electrodes for Flexible Batteries and Supercapacitors: Opportunities and Challenges;DOI:10.1002/aenm.202002838

本论文总结了纺织复合电极与传统金属箔支撑电极相比的优势,并讨论了将纺织复合电极集成到基于纺织的电化学能量存储设备中,例如柔性锂离子电池和超级电容器用于可穿戴应用。最后,在讨论可能的解决方案的同时,还讨论了与纺织品复合电极和基于纺织品的电化学储能装置相关的挑战。


文章出处:近五年柔性/可拉伸电池:综述汇总 (qq.com)


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