隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的電子設(shè)備正在向著輕薄化和柔性化的方向進(jìn)行發(fā)展，例如三星和LG都推出了自家的柔性可折疊的屏幕，并且正在計(jì)劃推出可折疊的手機(jī)等產(chǎn)品，目前顯示組件和電路都可實(shí)現(xiàn)柔性和可折疊，目前最大的挑戰(zhàn)就是可以折疊的儲(chǔ)能電源產(chǎn)品，傳統(tǒng)的鋰離子電池、超級(jí)電容器等產(chǎn)品，不但體積笨重，而且還無(wú)法折疊，在體積變化過(guò)大時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致正負(fù)極之間發(fā)生短路，引發(fā)熱失控，導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問(wèn)題。因此為了適應(yīng)下一代柔性電子設(shè)備的發(fā)展，鋰離子電池的發(fā)展方向也應(yīng)向著柔性、可折疊的方向進(jìn)行發(fā)展。

對(duì)于鋰離子電池和超級(jí)電容器等化學(xué)電源來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)柔性最大的阻礙是集流體的柔性化設(shè)計(jì)，不但要保證柔性電極具有良好的機(jī)械性能，還要具有良好的電化學(xué)性能。從今天開(kāi)始，我們將分兩篇為大家介紹柔性儲(chǔ)能電源設(shè)計(jì)的最新發(fā)展情況，包含柔性鋰離子電池和柔性超級(jí)電容器兩個(gè)部分。

為了實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的柔性化設(shè)計(jì)，人們對(duì)多種路線進(jìn)行了嘗試，例如聚合物電池、纖維素基電池和紙基電池，研究顯示對(duì)鋰離子電池折疊性能影響最大的是電極和集流體的設(shè)計(jì)，下面我們就按照技術(shù)方向?qū)δ壳叭嵝凿囯x子電池設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行介紹。

柔性紙電池

說(shuō)起紙張大家都不陌生，造紙術(shù)是我國(guó)四大發(fā)明之一，雖然不清楚為什么我們什么都喜歡湊四個(gè)，像什么四大名著、四大才子、四大家族了，但是造紙術(shù)的發(fā)明確實(shí)對(duì)人類(lèi)文明發(fā)展的進(jìn)程產(chǎn)生了重大的影響。紙張表面粗糙，孔隙率高，十分適合離子的擴(kuò)散，而且紙張具有柔性可折疊的特點(diǎn)，因此十分適合用于生產(chǎn)柔性鋰離子電池。在鋰離子電池中，紙張既可以用作集流體，也可以用作隔膜，當(dāng)然這需要對(duì)傳統(tǒng)的紙張進(jìn)行改性處理，例如在紙張的表面涂布一層多壁碳納米管SWCNTs以增強(qiáng)紙張的導(dǎo)電性，以碳納米管CNT與纖維素復(fù)合制成具有良好導(dǎo)電性的柔性電極，當(dāng)然紙也可以作為隔膜，在最近的一項(xiàng)報(bào)道中，以多壁碳納米管薄膜為集流體，并分別涂布正、負(fù)極活性物質(zhì)，以紙張作為隔膜和支撐結(jié)構(gòu)，電池不僅具有良好的可折疊特性，還具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，特別是該電池的自放電性能，存儲(chǔ)350h，電壓僅下降5.4mV。