崔屹AEM：粘彈性隔膜助力波浪狀可拉伸鋰離子電池

【引言】

高能量密度和良好循環性能的鋰離子電池的出現，促進了智能可穿戴電子器件的發展。雖然關于柔性鋰離子電池的研究有所進展，但是并未滿足驅動可拉伸電子器件所需的優異的彎曲功能。同時，尋找能夠實現大范圍工業化生產且技術生產成本較低的可拉伸鋰離子電池仍是一個巨大的挑戰。

【成果簡介】

近日，來自斯坦福大學的崔屹教授(通訊作者)在著名期刊Advanced Energy Materials上發表題為” Stretchable Lithium-Ion Batteries Enabled by Device-Scaled Wavy Structure and Elastic-Sticky Separator”的文章。該文章報道了一種簡單的構造全波浪狀可拉伸鋰離子電池的方法(值得注意的是，鋰離子電池是宏觀上的波浪狀結構)。該電池的所有組成部分包括陰極、陽極、隔膜、集流體甚至是封裝材料都可以同時被拉伸，最終組裝得到的波浪狀可拉伸鋰離子電池展示了高能量密度和良好的循環穩定性。

【圖文導讀】

圖一：可拉伸波浪狀鋰離子電池的結構示意圖。

圖二：PU/PVdF隔膜的形貌表征及其與Celgard（商業化隔膜）組裝LCO/石墨全電池的電化學性能對比。

圖三：陰極和陽極可以牢固地依附在粘性PU/PVdF隔膜兩面。

圖四：不同條件下PU/PVdF隔膜組裝波浪狀鋰離子全電池(LCO/石墨)的電化學性能。

圖五：動態波浪狀電池的電化學性能。

【小結】

通過制備具有粘彈性的可拉伸多孔PU/PVdF隔膜，并首次將其應用于鋰離子電池中，成功組裝得到了宏觀尺度的波浪狀可拉伸鋰離子電池，在電池中的所有組分包括陰極、隔膜、陽極、集流體和密封材料都具有良好的可拉伸性。該隔膜可以在動態運動中粘合電極，確保電池內部離子接觸良好，在重復的釋放/拉伸循環中，能保持優異電化學性能和長循環穩定性，達到3.6 mAh cm^-2的高面積容量和172 Wh L^-1高能量密度。最重要的是，隔膜的簡單制備方法能夠直接應用于商業化LCO/石墨全電池中從而實現低成本、高效率的大范圍商業化生產。

文獻鏈接：Stretchable Lithium-Ion Batteries Enabled by Device-Scaled

Wavy Structure and Elastic-Sticky Separator(Adv. Energy.Mater: 10.1002/aenm.201701076)

本文由材料人新能源組Jespen供稿，材料牛整理編輯。

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