??　　近期，Huawei和Samsung陸續(xù)發(fā)布了折疊屏手機(jī)Mate X和Galaxy Fold，而作為折疊屏手機(jī)的下一代產(chǎn)品，全柔性手機(jī)的實(shí)現(xiàn)很大程度上依賴柔性鋰電池的商業(yè)化。

　　日前，新材料學(xué)院潘鋒團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國哥倫比亞大學(xué)楊遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)和陳曦團(tuán)隊(duì)，在著名期刊ACS Energy Letters (IF=12.28)上發(fā)表了一篇《Designing Flexible Lithium-Ion Batteries by Structural Engineering》綜述文章，向我們介紹了學(xué)術(shù)界柔性鋰電池研究的最新動(dòng)態(tài)。柔性鋰電池開發(fā)作為目前學(xué)術(shù)界與企業(yè)界共同關(guān)注的熱點(diǎn)，在該成果發(fā)布之后，引起了廣泛的社會(huì)反響。

　　3月5日，該成果被ACS Energy Letters雜志社評(píng)為本月閱讀量最高文章(Most read article for the past month)。

成果簡介

　　理想的柔性電池應(yīng)同時(shí)具有較高的柔性、能量密度和功率密度，然而，這幾個(gè)因素往往在柔性電池中相互掣肘。在該篇綜述中，作者基于電池元件和整體器件層面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了細(xì)致的分析，并綜述了柔性鋰電池的最新進(jìn)展，把目前學(xué)術(shù)界的開發(fā)思路歸納為以下四種策略：

學(xué)術(shù)界四種柔性鋰電池開發(fā)策略示意圖

　　a）研制多孔結(jié)構(gòu)可變形的電池組件，如多孔集流體、多孔電極、柔性固態(tài)電解質(zhì)等；柔性的多孔結(jié)構(gòu)目前已廣泛用于電池組件中，以緩沖當(dāng)電池裝置經(jīng)受彎曲和扭曲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)變。

　　b）超薄電池設(shè)計(jì)，如單對(duì)片（或雙對(duì)片）的正極/隔膜/負(fù)極結(jié)構(gòu)；相比于策略a，策略b（超薄電池設(shè)計(jì)）需要從整體的器件層面進(jìn)行電池設(shè)計(jì)。

　　c）幾何拓?fù)涞碾姵卦O(shè)計(jì)，如線形結(jié)構(gòu)、Origami、Kirigami結(jié)構(gòu)等；除了提高電池組件材料本身的柔性，利用幾何拓?fù)湓碓O(shè)計(jì)的電池結(jié)構(gòu)，可以降低形變過程中電池內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力變化。

　　d）解耦電池的柔性和儲(chǔ)能部分，如脊柱狀電池、Zigzag電池等；對(duì)于上述的柔性電池設(shè)計(jì)，在復(fù)雜變形過程中仍然會(huì)發(fā)生活性材料和集流體之間的錯(cuò)位、剝離、脫落。 由于接觸不良而增加的過電位與電池內(nèi)阻，將降低全電池的容量保持率和庫侖效率，不利于電池的循環(huán)性能。 潛在的解決方案是重新設(shè)計(jì)電池架構(gòu)，分離能量存儲(chǔ)和提供柔性的部分。

　　該項(xiàng)工作是在潘鋒、楊遠(yuǎn)、陳曦教授指導(dǎo)下，新材料學(xué)院博士后錢果裕、美國哥倫比亞大學(xué)博士生廖湘標(biāo)、碩士生朱宇翔合作完成。該項(xiàng)工作得到了美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室、Yonghong Zhang家族基金會(huì)、（中國）國家留學(xué)基金委、國家科技支撐計(jì)劃、廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的支持。