Energy Environ. Sci.：高能量密度柔性鋰電池

隨著新型電子設備對整體柔性要求的不斷新增，常規的剛性鋰電池已經難以滿足下一代便攜式電子設備的設計需求，全柔性鋰電池成為科研人員關注的重點。那么，要怎么樣提高柔性鋰電池的能量密度和功率密度呢？處理這一難點和熱點，才是真正實現柔性鋰電池商業化使用的關鍵。

已經被報道的柔性鋰電池的正負極通常是在低表面積、低容量的高質量占比柔性基底上生長活性材料（過渡金屬化合物、氮化物、硫化物等）制得的，它們的質量能量密度和質量功率密度往往都很低。而使用常規輕質柔性基底（如碳納米管、石墨烯等）進行替換的策略又會破壞電池整體的力學穩定性。所以，想要在全柔性鋰電池范疇進行沖破，必由之路就是設計輕質、高性能、結構穩定的柔性正負極材料。

基于之前的工作基礎，中山大學的童葉翔教授和廣州大學的劉兆清研究員在具有剝離碳殼（EC）的核殼結構碳布（CC@EC）表面上水熱生長NiCo2O4納米線（NCONWs），設計得到了具有柔性核-雙殼復合結構的柔性鋰電池負極（表示為CC@EC@NCOCDS）。

其結構表征和結構示意圖如下：

圖1CC@EC（a）和CC@EC@NCO（b-k）的形貌表征

圖2柔性核-雙殼復合負極結構以及鋰離子和電子傳輸途徑的示意圖

性能探測聲明，這種柔性核-雙殼復合結構負極（CC@EC@NCOCDS）表現出遠優于常規碳布基底的核殼負極（即CC@NCO）的儲鋰性能。

圖3兩種負極的儲鋰性能比較

圖4DFT計算和組分分解

圖5理論計算和原位拉曼分解

使用商業化的LiNiCoMnO2（表示為CC@EC@LNCMO）和CC@EC@NCOCDS分別作為柔性鋰電池的正負極，他們設計制備了一個39.0cm2全柔性的鋰電池。這種全柔性鋰電池的最大能量密度和功率密度能夠達到314Wh/kg和205W/kg，且具有出色的柔性和良好的充放性能。

圖6全柔性鋰電池CC@EC@NCO//CC@EC@LNCMO的結構示意圖及性能探測結果

圖7全柔性鋰電池CC@EC@NCO//CC@EC@LNCMO的儲鋰性能及潛在使用展示

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