高比能高安全的柔性锂电池设计

祝国玺1,2,3,4,孙富1,鞠江伟1,崔光磊1,3 （1.中国科学院青岛生物能源与过程研究所;2.山东能源研究院;3.青岛新能源山东省实验室;4.中国科学院大学材料科学与光电技术学院）

摘要：目前, 柔性和可穿戴/植入电子设备的快速发展对柔性电源的需求越来越大, 催发了科学界对柔性储能器件的广泛研究. 除优异的机械变形能力外, 柔性电子设备的结构特征及潜在应用领域对柔性储能器件提出了高比能、高安全的要求. 锂电池自放电率低、能量密度高、循环寿命长, 被认为是电子设备的理想能源, 正主导着柔性储能器件的发展方向. 如何同时获得锂电池的高柔性、高安全性和高能量密度是目前在柔性电子领域面临的主要挑战之一. 基于以上问题, 本文对未来高比能、高安全的柔性锂电池的发展进行了详细论述. 首先, 通过代表性实例介绍了柔性电子设备/柔性锂电池的常见应用场景, 凸显出对电池高比能和高安全的要求. 然后, 分别从材料选择角度, 包括集流体、电解质和电极活性材料等, 及结构设计角度, 包括折纸/剪纸结构、仿生结构、三相渗流结构等, 论证了如何有效提高电池的柔性、安全性和能量密度. 最后, 进一步讨论了柔性锂电池研究与发展面临的挑战和未来的发展机遇.

关键词：锂电池, 柔性电子, 柔性, 能量密度, 安全性