中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近些年來，柔性及可穿戴器件因其越來越廣泛的應(yīng)用而受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。然而普通鋰離子電池不能滿足可穿戴電子器件對(duì)柔韌性和透氣性的要求。因此，柔性鋰離子電池的發(fā)展需要考慮柔性及透氣性。
一般2D平面和3D立體結(jié)構(gòu)的柔性電池的彎曲和拉伸程度往往比較有限，不易實(shí)現(xiàn)與織物的結(jié)合而應(yīng)用于可穿戴電子。而1D纖維結(jié)構(gòu)柔性儲(chǔ)能器件則更容易實(shí)現(xiàn)纏繞和扭轉(zhuǎn)等更為復(fù)雜的形變，因而在可穿戴電子領(lǐng)域更具應(yīng)用前景。而目前因制備成本、效率、和規(guī)模化的限制，其實(shí)際應(yīng)用仍需解決這些問題。
近期，馬里蘭大學(xué)胡良兵研究團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)制備了纖維型類固態(tài)鋰離子柔性電池。其中，利用普通粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)作為粘度調(diào)節(jié)劑，碳納米管(CNT)作為導(dǎo)電劑，磷酸鐵鋰(LFP)和鈦酸鋰(LTO)分別作為正極和負(fù)極的電極活性材料配制了高粘度“墨水”，其表觀粘度可達(dá)到104 -105Pa•s數(shù)量級(jí)，比傳統(tǒng)電極漿料高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)；存儲(chǔ)模量平臺(tái)值可達(dá)到103 Pa數(shù)量級(jí)，較傳統(tǒng)漿料高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這說明這兩種溶液均具有良好的可打印性及固化成型性。
分別將打印的LFP和LTO纖維表面涂覆聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-HFP)作為聚合物電解質(zhì)和隔膜，模擬傳統(tǒng)紡織紗線加捻技術(shù)，組裝形成一維結(jié)構(gòu)纖維型柔性全電池，該電池可以在彎曲狀態(tài)下保持穩(wěn)定的電化學(xué)性能，因而未來可以與普通織物結(jié)合， 作為可穿戴電子器件的重要能源存儲(chǔ)設(shè)備。這種簡(jiǎn)單快速的方法為大規(guī)模生產(chǎn)柔性鋰離子電池提供了新思路，也可有效的應(yīng)用于其他活性材料體系的柔性一維電池。
相關(guān)文章在線發(fā)表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.201703140）上。
