隨著新型電子設(shè)備對整體柔性要求的不斷新增，常規(guī)的剛性鋰離子電池已經(jīng)難以滿足下一代便攜式電子設(shè)備的設(shè)計需求，全柔性鋰離子電池成為科研人員關(guān)注的重點。那么，如何提高柔性鋰離子電池的能量密度和功率密度呢？解決這一難點和熱點，才是真正實現(xiàn)柔性鋰離子電池商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

已經(jīng)被報道的柔性鋰離子電池的正負極通常是在低表面積、低容量的高質(zhì)量占比柔性基底上生長活性材料（過渡金屬化合物、氮化物、硫化物等）制得的，它們的質(zhì)量能量密度和質(zhì)量功率密度往往都很低。而使用常規(guī)輕質(zhì)柔性基底（如碳納米管、石墨烯等）進行替換的策略又會破壞電池整體的力學(xué)穩(wěn)定性。所以，想要在全柔性鋰離子電池領(lǐng)域進行突破，必由之路就是設(shè)計輕質(zhì)、高性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的柔性正負極材料。

基于之前的工作基礎(chǔ)，中山大學(xué)的童葉翔教授和廣州大學(xué)的劉兆清研究員在具有剝離碳殼（EC）的核殼結(jié)構(gòu)碳布（CC@EC）表面上水熱生長NiCo2O4納米線（NCONWs），設(shè)計得到了具有柔性核-雙殼復(fù)合結(jié)構(gòu)的柔性鋰離子電池負極（表示為CC@EC@NCOCDS）。

其結(jié)構(gòu)表征和結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1CC@EC（a）和CC@EC@NCO（b-k）的形貌表征

性能測試表明，這種柔性核-雙殼復(fù)合結(jié)構(gòu)負極（CC@EC@NCOCDS）表現(xiàn)出遠優(yōu)于常規(guī)碳布基底的核殼負極（即CC@NCO）的儲鋰性能。

圖3兩種負極的儲鋰性能比較

圖5理論計算和原位拉曼分析

使用商業(yè)化的LiNiCoMnO2（表示為CC@EC@LNCMO）和CC@EC@NCOCDS分別作為柔性鋰離子電池的正負極，他們設(shè)計制備了一個39.0cm2全柔性的鋰離子電池。這種全柔性鋰離子電池的最大能量密度和功率密度能夠達到314Wh/kg和205W/kg，且具有出色的柔性和良好的充放性能。

圖6全柔性鋰離子電池CC@EC@NCO//CC@EC@LNCMO的結(jié)構(gòu)示意圖及性能測試結(jié)果

圖7全柔性鋰離子電池CC@EC@NCO//CC@EC@LNCMO的儲鋰性能及潛在應(yīng)用展示