3D-printed topological-structured electrodes with exceptional mechanical properties for high-performance flexible Li-ion batteries

材料科学 电极 变形(气象学) 有限元法 制作 纳米技术 结构工程 复合材料 机械工程 物理化学 工程类 医学 病理 化学 替代医学
作者
Xin Hu,Yi Zhu,Yun-Fei Fu,Ye Fan,Yimin Chen,Donggun Kim,Xuequan Lu,Baozhi Yu,Ying Chen
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:70: 103560-103560 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103560
摘要

A vital aspect in advancing flexible batteries is the development of flexible electrodes capable of enduring repeated stretching while upholding satisfactory electrochemical performance. Thus, adopting a systematic and efficient approach to structural design and fabrication becomes imperative. In this study, we introduce an optimal structural design achieved through topology optimization and fabricate flexible electrodes via 3D printing, representing a departure from traditional design and manufacture methodologies in the development of flexible electrodes for batteries. Our research underscores the impressive mechanical strength of these topologically-structured electrodes (TSEs), validated through rigorous finite element analysis (FEA) and tensile strength testing. The results of both the stretch deformation and twist deformation analysis on the TSEs and the conventional mesh-structured electrodes (MSEs) show that the peak strain and stress of TSEs are much lower than those of MSEs. Notably, even under 50 % stretching, the TSEs maintain structural integrity, contrasting sharply with conventional mesh-structured electrodes (MSEs) and flat film electrodes which often crack under similar conditions. Moreover, after enduring 50 cycles of stretching, the TSEs retain an outstanding 98 % of their original capacity, surpassing MSEs which retain only 80 % of their capacity. These findings highlight the significant potential of topologically designed flexible electrodes, offering promising avenues for the development of stretchable and flexible energy storage devices such as wearable tech and bio-integrated electronics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
wuyan204完成签到 ,获得积分10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
我很好完成签到 ,获得积分10
7秒前
jason完成签到 ,获得积分10
9秒前
略略略爱完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
大汤圆圆完成签到 ,获得积分10
15秒前
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
22秒前
guzhenyang完成签到,获得积分10
22秒前
碧蓝可仁完成签到 ,获得积分10
25秒前
yaomax完成签到 ,获得积分10
28秒前
熊雅完成签到,获得积分10
29秒前
lyu完成签到,获得积分10
29秒前
shenmeijing完成签到 ,获得积分10
34秒前
花样年华完成签到,获得积分10
36秒前
Xiaoyisheng完成签到,获得积分10
36秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
38秒前
无幻完成签到 ,获得积分10
38秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
39秒前
lanxinge完成签到 ,获得积分10
39秒前
ssk完成签到,获得积分10
40秒前
41秒前
Yina完成签到 ,获得积分10
41秒前
42秒前
无情丹秋发布了新的文献求助10
47秒前
49秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
52秒前
Colo发布了新的文献求助10
54秒前
简爱完成签到 ,获得积分10
55秒前
56秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
58秒前
小莫完成签到 ,获得积分10
1分钟前
推土机爱学习完成签到 ,获得积分10
1分钟前
拉长的诗蕊完成签到,获得积分10
1分钟前
千玺的小粉丝儿完成签到,获得积分10
1分钟前
从容的水壶完成签到 ,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
达尔文1完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Digitizing Enlightenment: Digital Humanities and the Transformation of Eighteenth-Century Studies 1000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Real World Research, 5th Edition 680
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 660
Handbook of Migration, International Relations and Security in Asia 555
Between high and low : a chronology of the early Hellenistic period 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5671500
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4918822
关于积分的说明 15134852
捐赠科研通 4830227
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2586973
邀请新用户注册赠送积分活动 1540582
关于科研通互助平台的介绍 1498856