崔屹AEM：粘弹性隔膜助力波浪状可拉伸锂离子电池

【引言】

高能量密度和良好循环性能的锂离子电池的出现，促进了智能可穿戴电子器件的发展。虽然关于柔性锂离子电池的研究有所进展，但是并未满足驱动可拉伸电子器件所需的优异的弯曲功能。同时，寻找能够实现大范围工业化生产且技术生产成本较低的可拉伸锂离子电池仍是一个巨大的挑战。

【成果简介】

近日，来自斯坦福大学的崔屹教授(通讯作者)在著名期刊Advanced Energy Materials上发表题为”Stretchable Lithium-Ion Batteries Enabled by Device-Scaled Wavy Structure and Elastic-Sticky Separator”的文章。该文章报道了一种简单的构造全波浪状可拉伸锂离子电池的方法(值得注意的是，锂离子电池是宏观上的波浪状结构)。该电池的所有组成部分包括阴极、阳极、隔膜、集流体甚至是封装材料都可以同时被拉伸，最终组装得到的波浪状可拉伸锂离子电池展示了高能量密度和良好的循环稳定性。

【图文导读】

图一：可拉伸波浪状锂离子电池的结构示意图。

图二：PU/PVdF隔膜的形貌表征及其与Celgard（商业化隔膜）组装LCO/石墨全电池的电化学性能对比。

图三：阴极和阳极可以牢固地依附在粘性PU/PVdF隔膜两面。

图四：不同条件下PU/PVdF隔膜组装波浪状锂离子全电池(LCO/石墨)的电化学性能。

图五：动态波浪状电池的电化学性能。

【小结】

通过制备具有粘弹性的可拉伸多孔PU/PVdF隔膜，并首次将其应用于锂离子电池中，成功组装得到了宏观尺度的波浪状可拉伸锂离子电池，在电池中的所有组分包括阴极、隔膜、阳极、集流体和密封材料都具有良好的可拉伸性。该隔膜可以在动态运动中粘合电极，确保电池内部离子接触良好，在重复的释放/拉伸循环中，能保持优异电化学性能和长循环稳定性，达到3.6 mAh cm^-2的高面积容量和172 Wh L^-1高能量密度。最重要的是，隔膜的简单制备方法能够直接应用于商业化LCO/石墨全电池中从而实现低成本、高效率的大范围商业化生产。

文献链接：Stretchable Lithium-Ion Batteries Enabled by Device-Scaled

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

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