目前为可穿戴和可拉伸的健康监测和诊断设备供电的电池和超级电容版本有许多缺点,包括低能量密度和有限的可拉伸性。

电池的替代品,微超级电容器是能量存储装置,可以在可穿戴设备中补充或更换锂离子电池。微型超级电容器具有较小的占地面积,高功率密度,以及快速充电和放电的能力;然而,当为可穿戴装置制造时,传统的微型超级电容器具有“夹心状”堆叠几何形状,可在与可穿戴电子设备组合时显示出较差的柔韧性,长离子扩散距离和复杂的集成过程。

研究人员开发了替代设备架构和集成流程,以推进使用可穿戴设备中的微型电容器。他们发现,在蛇形桥上布置微型超级普及细胞,岛桥布局允许配置在桥梁处伸展和弯曲,同时减少微型超级电容器的变形 - 岛屿。结合时,该结构成为研究人员称为微超级电容器阵列。通过使用岛式桥梁设计连接电池时,微超级电容器阵列显示出增加的可拉伸性并允许可调节电压输出,使系统可逆地拉伸高达100%。

通过使用非分层、超薄的锌磷纳米片和3D激光诱导石墨烯泡沫(一种高多孔、自热的纳米材料)来构建细胞的岛桥设计,研究小组发现电导率和吸收的带电离子数量有了显著改善。这证明了这些微型超级电容器阵列可以有效地充电和放电,并存储为可穿戴设备供电所需的能量。

研究人员还将系统与摩擦纳米电磁炉集成 - 一种新兴技术,将机械运动转化为电能。这种组合创建了一个自动系统。利用基于摩擦纳米电磁炉的无线充电模块,可以基于弯曲弯头,呼吸和说话的运动来收获能量。

通过将这个集成系统与基于石墨烯的应变传感器相结合,储能微超级电容器阵列——由摩擦电纳米发电机充电——能够为传感器供电。

有关更多信息,请联系Megan Lakatos此电子邮件地址受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用Javascript来查看它。;814-865-5544


电池技术杂志

本文首先出现在2月,2021年问题电池技术杂志。

阅读此问题的更多文章这里

阅读更多的档案文章这里