报告题目： 基于自修复电学材料的电子皮肤和高容量电池
报 告 人：
斯坦福大学化学工程系 王朝博士
报告时间： 2014年9月23日，星期二，下午2:00
报告地点： 清华大学高压实验室205
主办单位： 清华大学电机系
联 系 人： 何金良
报告内容
报告将介绍自修复功能引入制备高性能、长寿命的电学和能量存储器件方面的最新进展。
电子皮肤与人类皮肤相比最大的弱点之一是不能自修复，导致其使用寿命非常短暂。我们的工作首次将自修复概念引入电子皮肤，利用自修复高分子和具有纳米结构的无机微米粒子的复合物构筑了具有自修复功能的电子皮肤[1]。此电子皮肤可以和人的皮肤一样，对外界的压力及弯曲产生响应，并在被损坏后，能够在常温下实现自修复。
这一概念可以进一步推广到高容量的锂离子电池。基于硅的阴极材料理论容量比目前的石墨材料提高十倍。但是在电池循环过程中，硅电极会发生剧烈的体积变化，引起电极的碎裂，从而导致其循环寿命非常短暂。为了克服这一难题，我们将导电的自修复复合物引入到基于硅微米粒子的电池中[2]。电池循环过程中出现的电极裂纹等可以自动愈合，从而极大地延长锂离子电池的寿命。所制备的电池的容量最高可达3000 mAh/g（是现在常用的基于石墨的锂离子电池容量的7倍），而循环寿命比现有的硅微米颗粒电池提高了10倍。
自修复材料的力学性质和修复速度往往难以兼得，力学性质的提升往往会带来修复速度的下降。我们利用化学改性的石墨烯和氢键网络，成功构筑了具有良好力学性质和快速自修复能力的弹性复合材料。所得到的材料具有和商业普通软橡胶类似的力学性质，同时具有快速的自修复能力。材料被切开后，可以在仅1分钟内恢复其60%的力学性质[3]。这一材料将来有望被进一步用于密封材料、人工皮肤以及锂离子电池等领域。 |
