可彎折的電池，不遠了!

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可不要小看封面那塊貌似不起眼的「抹布」，它蘊含著大大的能量。它就是中科院大連化物所製備出的柔性電池電極。

柔性電池？顧名思義，就是可以任意摺疊扭曲的電池。

電池是我們非常熟悉的一種設備。它的基本原理是通過電化學反應進行電能的儲存和釋放。常見的電池主要由四部分組成：正極、負極、電解質和隔膜。

其中，正負極（可通稱為電極）發生電化學反應，是能量轉化的反應場所；電解質負責正負極之間的離子傳輸，是能量轉化過程的橋樑；隔膜用於阻隔正負極，避免其直接接觸導致電池短路，是電池體系的安全保障。除此之外，正負極側通常還需使用導電性良好的集流體以保證電流的順利輸入和輸出。

電池放電過程示意圖

自從1800年義大利物理學家伏特發明世界上第一個電池「伏特電堆」以來，電池技術的發展已經走過了二百多個春秋。從乾電池到鉛酸蓄電池，再到現有的鋰離子電池，電池體系的容量、功率及使用壽命不斷提升，體積和質量不斷向小型化、輕型化發展，極大地提高了用電設備的續航能力、便攜化、普適性以及生產效益。

近年來，隨著電子技術的快速進步，越來越多的電子設備正在向著輕薄化、柔性化和可穿戴的方向發展。例如，有些公司都推出了曲面屏手機，並且正在計劃研製可摺疊、可彎曲的新一代產品。

柔性電子設備（圖片來自網路）

電子設備都要更輕更薄可彎曲了，那麼，電池肯定也得能彎曲才行啊。

我們知道，紙張和織物是有柔韌性的，要是能把電極材料和集流體合二為一變成紙張或織物，電極材料和集流體分離的問題不就解決了么？

近日，中科院大連化物所的科學家們研究開發了一種製備柔性電池的新工藝。文章開頭的那張「抹布」就是用這種工藝製備出來的。

不同於傳統電池中將活性物質直接用粘結劑塗覆在導電基底上，這次科學家們通過化學鍍技術，讓活性物質與金屬集流體直接緊緊地結合在一起。當電池任意彎折時，活性物質都不會產生脫落，顯示出了非常好的柔韌性。

採用化學鍍技術能夠在柔性多孔電極表面和內部均勻沉積超薄可控的金屬鍍層，形成三維連續的金屬集流體網路，使電極的電導率提高兩個數量級，並保持電極中完整的離子傳輸通道，因而提升了柔性電極的電化學性能。

此外，該工藝製備的塗層與電極基底間粘結緊密，解決了傳統塗覆法在形變下存在的活性物質與金屬集流體脫離的問題，有效解決了軟包裝柔性電池器件的實用難題。

柔性電極上化學鍍沉積金屬鍍層的作用機理示意圖

基於這種新型製備工藝，科學家們把鋰硫電池的放電比容量提高至1600 mAh g-1，是目前商業化鋰離子電池正極材料的5倍以上。如果把這種電極材料組裝成具有商業化結構的軟包電池，仍可以放出1420 mAh g-1容量，實現100次充放電循環，並且在不同彎折程度、彎折時間下，仍可以正常工作。

不僅如此，該工藝製備的集流網路的面密度遠低於傳統鋁箔、銅箔、泡沫鎳等，可進一步降低電池器件的整體重量，提高能量密度，有非常重要實用價值。該工藝技術製備成本低廉、易於實際應用，為未來柔性電池產業化奠定了基礎。

來源：中國科學院大連化學物理研究所