柔性電池設計一體化雙極型結構

我國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心清潔能源試驗室E01組研究人員，為柔性電池設計了一體化的雙極型結構，并將其使用于可充鋁電池中，該設計充足結合了碳/聚乙烯膜的柔性和雙極型結構的低內阻、高能量密度的優點，具有較好的耐腐蝕性和易操作性，展現出了良好的電化學穩定性和柔性，并可以筆直做成表帶為4V商用電子表供電。

可穿戴電子器件和柔性屏的蓬勃發展推動著對先進柔性儲能器件的不斷研究。為了滿足柔性和便攜性的雙緊要求，柔性電池要在電極材料選取和電池結構設計上同時具備良好的柔性、高能量密度和較好的安全性能。

圖1.可穿戴的雙極型電池示意圖

圖源：我國科學院物理研究所下同

圖2。采用碳/聚乙烯膜的單層可充鋁電池電化學性能

圖3.4V雙極型可充鋁電池電化學性能

圖4.10V雙極型可充鋁電池電化學性能

目前大部分柔性電池的研究緊要針對柔性材料和組件的開發，在電池整體結構上仍然沿襲傳統單極型設計，并且為了維持電池整體的柔性、導電性和連接性，往往引入大量額外的非活性組件，致使電池能量密度大大降低。鑒于此，針對可穿戴電池的使用特點進行電池結構上的創新設計尤為緊要。此次中科院在可穿戴雙極型可充鋁電池研究獲緊要進展，有望再次推動可穿戴迎來進一步發展。

此外，該結構設計可以組裝成10V雙極型可充鋁電池，可為商用工作電壓為9V的LED燈繼續供電，且其體積僅為串聯的傳統單極型電池的54%，為高能量密度柔性電池的開發供應了新思路。

據悉，該研究結果以WearableBipolarRechargeableAluminumBattery為題發表在ACSMaterialsLetters上。相關工作得到了國家重點研發計劃（2018YFB0104400）、國家自然科學基金（51872322）和殼牌公司（pT76419）的支持。

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