限制柔性可穿戴电子设备发展的关键在于可变形柔性电池的制备。常用的解决方案有两个,一个是将锂离子电池做成极微小的电池,再使用柔性材料进行串并联;另一种是直接将活性材料涂覆于柔性衬底上做成可变性的柔性电极,但是此两法均会造成一定程度的能量损失。
为了制备具有高容量的可伸展收缩的锂离子电池柔性负极,斯坦福大学崔屹教授课题组通过化学气 相沉积(CVD)法先制备出负载有高容量晶体硅的碳骨架负极,再通过聚合反应在骨架表面包覆一层具有高弹性的聚合物以大大提高电极的机械应变性能。结果发现,当涂覆了聚合物后,尽管电极阻抗有一定程度的增大,但是没有大大限制硅碳复合负极的容量发挥,以100mA/g的电流密度恒流充放电测试,涂覆质量分数为2%的柔性电极循环100次克容量仍有722mAh/g,能量密度远远高于先前报道的Li4Ti5O12@PDMS柔性负极。由于涂覆有高弹性聚合物,该电极具有良好的弹性应变性能和自我修复功能,最大可以承受400%的形变,在25%的形变量内做拉伸-释放实验,可以达到1000次循环后无损害。该电极有望应用于未来高比能量的柔性锂离子电池的负极上。
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