新型高性能柔性纳米锂离子电池的研究受关注

　　随着全球能源问题的日益突出，各国对于新一代清洁能源的开发显得十分紧迫。锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源，具有体积小、电容量大、电压高等优点，被广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品，日益扩大的电动汽车领域将给锂离子电池带来更大的发展空间。近年来，作为下一代最有前景之一的柔性/可折叠光电子器件的研究备受瞩目，但如何将柔性构建的思路与基于纳米材料的锂离子电池相结合并与此同时获得高电池性能、优良弯折稳定性的锂离子电池仍是困扰大多数科研人员的一个巨大难题。 针对这些现状，武汉光电国家实验室沈国震教授领导的团队立足功能纳米材料，结合国内外在能源存储领域最新研究进展，设计构建出了一种基于多级三维钴酸锌纳米线阵列/碳布复合结构的新型柔性高性能锂离子电池。该工作创新点在于：1、用新型碳材料取代了传统的金属集流体，降低了成本，减轻了整体质量，并以此发挥出具有三维结构碳布巨大的网络传输电子优势，极大的提高了电池的倍率性能;2、新颖的三维钴酸锌纳米线阵列结构极大的增加了单位体积内电极材料质量，使电解液最大程度的与之接触，减少电极材料在电池充放电过程中由于锂离子嵌入/脱出带来的体积改变，结果显示电池在160次循环后仍然具有高达 1200mAh/g的比电容量;3、在柔性锂离子电池的柔性折叠测试中，在达到120次弯折次数后我们发现电池具有非常好的电学稳定性。值得一提的是，在柔性电池成功驱动LED或手机屏时我们对其进行任意弯折，发现LED灯和手机屏的亮度均无发生任何变化，说明这种高柔性锂离子电池具有很好的实际应用价值。

图 (A) 三维钴酸锌纳米线阵列的扫描电镜图;(B) 柔性锂电池结构示意图;(C,D) 柔性锂电池用于驱动绿光LED;(E,F) 柔性锂电池用于驱动手机LCD显示屏。

        这种将柔性纳米材料阵列用于研究设计新颖的高性能柔性锂离子电池的技术有望得到进一步的拓展，非常有希望满足未来柔性能源存储的发展需要，也将为今后柔性光电子器件的研究提供了新的思路。该研究工作得到了国家自然科学基金、973计划、湖北省自然科学基金、高等教育博士点研究基金等的资助，相关研究成果发表在美国化学会Nano Letters