中國粉體網(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)柔性儲能器件則更容易實現(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，比傳統(tǒng)電極漿料高1-2個數(shù)量級；存儲模量平臺值可達(dá)到103 Pa數(shù)量級，較傳統(tǒng)漿料高一個數(shù)量級，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設(shè)備。這種簡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。