Understanding the Effects of Electrode Formulation on the Mechanical Strength of Composite Electrodes for Flexible Batteries

材料科学 电极 电池(电) 储能 复合材料 复合数 集电器 锂离子电池 纳米技术 灵活性(工程) 电化学 电解质 物理化学 化学 功率(物理) 物理 统计 量子力学 数学
作者
Abhinav M. Gaikwad,Ana Claudia Arias
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (7): 6390-6400 被引量:67
标识
DOI:10.1021/acsami.6b14719
摘要

Flexible lithium-ion batteries are necessary for powering the next generation of wearable electronic devices. In most designs, the mechanical flexibility of the battery is improved by reducing the thickness of the active layers, which in turn reduces the areal capacity and energy density of the battery. The performance of a battery depends on the electrode composition, and in most flexible batteries, standard electrode formulation is used, which is not suitable for flexing. Even with considerable efforts made toward the development of flexible lithium-ion batteries, the formulation of the electrodes has received very little attention. In this study, we investigate the relation between the electrode formulation and the mechanical strength of the electrodes. Peel and drag tests are used to compare the adhesion and cohesion strength of the electrodes. The strength of an electrode is sensitive to the particle size and the choice of polymeric binder. By optimizing the electrode composition, we were able to fabricate a high areal capacity (∼2 mAh/cm2) flexible lithium-ion battery with conventional metal-based current collectors that shows superior electrochemical and mechanical performance in comparison to that of batteries with standard composition.

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