项目名称: 面向可穿戴电子的可拉伸弹性网格储能器件的研究

项目编号: No.51507090

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 电工技术

项目作者: 蒲娟

作者单位: 清华大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 可穿戴设备已成为电子行业的焦点。基于可穿戴电子设备的供电需要,非柔性、不具拉伸性的传统能源供应装置使得整个系统的可穿戴性受到极大挑战。因此,可拉伸储能单元成为可穿戴电子设备发展中的一个关键环节。.本项目旨在研究面向可穿戴电子的可拉伸储能器件的共性问题,重点研究微型超级电容器阵列的可拉伸结构及全固态微型超级电容器3D电极材料,同时研究储能器件与无线充电电路在可拉伸基底上的集成。首次提出基于弹性网格结构的可拉伸电子器件结构,通过电子器件及连线在网格上不同应变区域的设计,有望突破目前可穿戴电子器件拉伸性能的瓶颈;此外,提出将固体电解质通过物理混合或化学合成的方法嵌入到3D多孔碳电极中形成离子导通网络,以解决固体电解质在3D电极中的渗透问题,实现高储能密度的全固态超级电容器;本项目将最终实现可拉伸的具有无线充电功能的高性能储能系统。

中文关键词: 可拉伸储能器件;微型超级电容;固体电解质;三维电极;无线充电

英文摘要: Wearable electronic devices have become a new trend in the electronics field. They needs power supply, however conventional inflexible and unstretchable power supply devices have compromised the wearability of the whole system. Thus, stretchable energy storage unit becomes a key component of wearable electronic devices..This project aims to study the common problems in stretchable energy storage devices for the application in wearable electronic systems, will focus on the study of the stretchable structure of microsupercapacitor arrays and the 3D electrode material of all-solid-state microsupercapacitors. The integration of energy storage devices and wireless charging circuits on the same stretchable substrate will also be studied. We, for the first time, propose a stretchable structure for electronic devices based on elastic mesh structures, which has the potential to break the bottleneck of the stretchability of current wearable electronic devices. High stretchability will be obtained by designing the location of the electronic devices and the connection wires at different strain regions on elastic mesh substrates. Moreover, we propose to incorporate solid electrolyte into 3D porous carbon electrodes to form ionic conducting network by physical mixture or chemical polymerization, which will potentially solve the penetration of solid electrolyte into 3D electrodes, enabling high-density energy storage of all-solid-state supercapacitors. This project will ultimately realize a high-performance stretchable energy storage system with wireless charging capability.

英文关键词: stretchable energy storage devices;microsupercapacitor;solid electrolyte;3D electrode;wireless charging

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