法国圣太田国立高等矿业学校EnSM综述: 柔性锂离子电池以外的可穿戴系统

可穿戴设备是消费电子领域最具创新性的技术突破之一，有望在不久的将来得到更多发展。在储能设备领域，锂离子电池（LIB）系统一直是黄金标准，因为它具有出色的能量和功率密度，并且是一项已经成熟的技术。

然而，毒性、易燃性、环境问题和有限的自然丰度往往会抵消上述优势，因此必须研究替代方案。非锂化学物质，如 Na、K、Ca、Al、Mg、Zn离子电池系统由于其丰富的地球资源、有利的经济性和低毒性可以发挥主导作用。

在此，法国圣太田国立高等矿业学校Thierry Djenizian等人综述了除锂离子电池以外的柔性器件的最新进展，为在柔性系统中实施这些用于储能的除锂电池以外的器件提供了强有力的理论基础，并进行了简要的经济分析。

此外，作者还详细介绍了最先进的电极、电池设计原则以及性能参数等，然后深入回顾了单价和多价金属离子可充电电池系统，包括使用的电极类型及其新颖的合成过程、电化学性能和其他性能优化的关键方面。最后，作者简短讨论介绍了一些需要进一步改进的关键领域。

图2. 可穿戴电子应用的技术经济评估和市场细分

从经济角度来看，这些系统与 LIB 系统相比往往具有可比性，甚至具有优势。因此，目前的主要研究旨在提高这些设备的性能，例如，为了提高功率和能量密度，必须研究新的电极和电解液材料以及纳微级的新颖设计和3D结构。

考虑到这些因素，随着在这个高度发展的领域的深入研究，作者预计设计更好的柔性电池将能够集成到柔性设备中，并进一步形成一个成熟的领域。

图2. 柔性电池系统的各种设计机制

Beyond flexible-Li-ion battery systems for soft electronics, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.020

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