浅谈柔性自充电电源技术

一、研究背景： 蓬勃发展的柔性电子器件、柔性机器人和物联网等领域对无线电源的依赖日益增长，给数量不断增加的集成式单元供电也成为了其中一个发展瓶颈。为了满足可穿戴和柔性电子产品日益增长的能源需求，一种直接的策略是增加柔性储能设备的体积容量，包括它们的能量和功率密度。然而，创建具有越来越多功能的集成小型化平台的趋势对可持续供电提出了相当大的挑战。多个单元的高功耗不可避免地导致提前更换电池或频繁充电，造成不便。相比之下，将这些柔性设备的能量密度提高到非常高的水平会带来安全问题，尤其是在可穿戴应用中，这些应用通常会承受重复的机械应力。一个柔性的自充电系统可以从周围环境中获取能量，同时为储能设备充电，而无需外部电源，将是一个很有前景的解决方案。

二、文章简介： 近日，苏州大学刘瑞远教授课题组发表了关于柔性自充电电源的综述论文。相关论文发表在Nature Reviews Materials上，论文第一单位为苏州大学能源学院。刘瑞远教授为论文的第一作者和共同通讯作者，中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士为论文的共同作者，Kenjiro Fukuda和Takao Someya教授为论文的共同通讯作者。    

三、研究内容： 本文系统介绍了以柔性太阳能电池、机械能量收集器、热电、生物燃料电池为代表的能量收集器件和柔性储能器件的复合设备在单个平台上的集成，重点讨论了能量收集器和能量存储单元之间有效能量传输的电源管理策略以及这些自充电电源在柔性电子器件中的应用，最后概述了与提高性能相关的科学挑战，并在材料工程和设备设计中提出解决这些问题的策略。

图1. 各种可用于收集环境能量的柔性器件工作机制，包括太阳能电池，摩擦纳米发电机，压电发纳米电机，热电发电机，生物燃料电池和它们之间的复合能量器件。

图2. (a-d) 各种柔性超级电容器和电池的工作机理和 (e) 储能器件的柔性化制备方案。

图3. 各种一体化能量转化和存储器件的集成原理示意图。

Authors: Ruiyuan Liu *, Zhong Lin Wang , Kenjiro Fukuda*, and Takao Someya* Title: Flexible self-charging power sources Published in: Nature Reviews Materials, doi: 10.1038/s41578-022-00441-0  

编辑：黄飞