柔性電子技術(shù)的迅速發(fā)展已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，并有可能在未來引發(fā)一場巨大的產(chǎn)業(yè)革命。與傳統(tǒng)的剛性半導(dǎo)體器件相比，柔性電子器件不論材料還是器件結(jié)構(gòu)都必須做出相應(yīng)的改變。柔性儲能系統(tǒng)被認(rèn)為是柔性設(shè)備的關(guān)鍵部分。然而，就目前最先進(jìn)的柔性電力系統(tǒng)(柔性鋰離子電池、超級電容器等)而言，其理論能量密度較低，難以滿足目前柔性電子器件的續(xù)航要求。

近期，基于2Li++2e−+O2⇌Li2O2反應(yīng)的鋰氧(Li-O2)電池的理論能量密度高達(dá)3500whkg-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鋰離子電池和超級電容器。因而，鋰氧電池柔性化被認(rèn)為是一個解決柔性電子器件能源問題的潛在解決方法。

圖1鋰氧電池工作原理

典型的Li-O2電池中，氧作為陰極材料儲存在電池外面，這就要求其封裝時必須留有與外部環(huán)境進(jìn)行氣體交換的通道。Li-O2電池中的負(fù)極材料都采用金屬鋰材料。眾所周知，鋰金屬在遇到水分和熱的環(huán)境下會發(fā)生反應(yīng)，釋放大量的氣體和熱量，大大新增了電池爆炸的危險性。特別是Li-O2電池體系的半開放特性，使得設(shè)計和制造柔性Li-O2電池過程中必須克服許多前所未有的障礙。

近期，吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、汽車材料教育部重點實驗室鄢俊敏教授團隊在《AdvancedMaterials》上發(fā)表了題為AWater-/FireproofFlexibleLithium–OxygenBatteryAchievedbySynergyofNovelArchitectureandMultifunctionalSeparator的研究論文。該論文以PI-PVDF復(fù)合材料（PIPV）作為電池隔離膜，并創(chuàng)新性的在開發(fā)制備中設(shè)計了空風(fēng)道結(jié)構(gòu)的Li-O2電池結(jié)構(gòu)。PIPV作為隔離膜，具有良好的阻水特性、熱穩(wěn)定性以及良好的離子遷移特性，采用這種隔離膜制備的Li-O2電池結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了良好的防水耐火特性。

圖2柔性鋰氧電池（SFLO）：a）應(yīng)用于潛水的示意圖；b）結(jié)構(gòu)模型圖；c）PIPV隔離膜的制備過程示意圖

圖2展示的是這種電池的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖。從SFLO電池的中空結(jié)構(gòu)特性和耐水特性來看，這種電池非常適合作為潛水員的通氣管道，并為設(shè)備供應(yīng)動力。特別要注意的是，正極反應(yīng)所需氧氣將來自于用于潛水員呼吸用的氣瓶，并不要額外供應(yīng)氧氣容器，大大降低系統(tǒng)負(fù)載。圖1b詳細(xì)展示了這種電池結(jié)構(gòu):(1)最外層由具有熱縮特性管(HST)組成，可以有效地防止?jié)駳馇治g，確保在水中也能正常工作;(2)耐熱性GF，有效隔絕外界熱量傳遞，防止電解液燃燒，確保電池使用過程中的安全性;(3)PIPV膜起電解質(zhì)儲層的保護用途，保證電解質(zhì)的充分供應(yīng);(4)陰極、隔膜、陽極、泡沫鎳螺旋帶的結(jié)構(gòu)具有足夠的彈性;(5)泡沫鎳上的HST涂層對增強泡沫鎳和電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有非常重要的用途;(6)HST包覆有許多孔的泡沫鎳供應(yīng)先進(jìn)的氧氣擴散通道，使整個陰極完全與氧氣接觸;(7)最為重要的就是，負(fù)極上的金屬鋰完全被PIPV包裹住，這樣能夠最大化的提高電池的安全性能。

圖3不同環(huán)境下的SFLO電池驅(qū)動商用LED屏幕：a,b）空氣中；c,d）水中；e，f）滲透測試過程中的可見光照片和紅外照片。

圖3展示的是在水下電池依然作為商用LED屏幕的電源驅(qū)動屏幕。并且在彎曲、折疊等條件下依然能保持良好的工作狀態(tài)，這充分說明了這種電池具有良好的耐水穩(wěn)定性。

此外，電池在明火燒烤的情況下，也能夠保持穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的泄露和燃燒，這充分說明了這種結(jié)構(gòu)的電池具有非常良好的耐火特性。

圖4a,b,c)模擬SFLO的防火性測試；e)不同彎曲角度下的放電電勢；f)無持續(xù)氧氣條件下的放電曲線