什么是柔性锂电池？柔性锂电池为什么能够反复弯曲而不减寿命呢？
来源：宝鄂实业
2019-04-29 19:25
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1)如今的锂离子电池材料本身不具备柔性，如何让电池材料适应这种应用场景
2)电池被弯曲/扭曲时，如何维持电池材料颗粒之间良好的接触，减低接触阻抗
3)在电池被弯曲/扭曲的场景下，如何保证电池不漏液。
4)如何提高活性物质载量，提高电池容量
2017年1月，松下在CES2017展会上展出他们的最新柔性电池研究成果，该柔性电池可以承受一定的弯曲和扭曲，满足日本JIS标准(JISX6305-1)，相当于可以满足弯曲半径R40mm，扭曲角度±15°/85.6mm，电池厚度仅为0.55mm，主要应用领域是卡片式设备或者穿戴设备。
该电池最引人注目的特点是在弯曲到25mm半径和扭曲25度之后还能保持其性能。截至2016年9月，松下为该柔性电池技术申请了25项日本专利和15项海外专利。
通常，电池经过弯曲或扭曲之后，对于循环寿命会有很大的影响。但是松下新开发的柔性电池克服了这一缺点，这主要得益于松下重新设计了柔性电池的叠片式电极结构(图2是基本结构)，其中，电极electrode和外层outerlayer设计得到了优化，使其能够抵御弯曲/扭曲，但是具体如何优化目前还不清楚。
例如，反复弯曲1000次、或者扭曲1000次(扭曲角度±25°/100mm)后的放电容量能够保持初始容量的99%(图3)。并且在经过1000次的充放电循环测试之后(图4)，充放电循环寿命几乎与没有弯曲/扭曲的电池保持一致，容量保持率达到80%。
目前，随着智能穿戴设备的兴起，柔性电池的研究正在受到越来越多的关注。尽管松下发布的三款柔性电池看起来性能相当不错，但是可以看到，这三款电池的容量还是很小的，最大的也才只有60mAh，无法满足稍微大一点的智能便携式或者穿戴设备的运行时间，该研究领域目前还处于发展成长阶段。目前发展柔性电子技术最大的挑战之一就是与之相适应的轻薄且柔性的电化学储能器件。传统的锂离子电池、超级电容器等产品是刚性的，在弯曲、折叠时，容易造成电极材料和集流体分离，影响电化学性能，甚至导致短路，发生严重的安全问题。因此为了适应下一代柔性电子设备的发展，柔性储能器件成为了近几年的研究热点。
锂离子电池能量密度高，具有良好的循环性能，稳定性好，是发展柔性储能器件最理想的候选。而超级电容器具有高功率密度，能实现大电流快速充放电，使用寿命长等优异性能，可以弥补锂电池的不足。目前，柔性锂离子电池和超级电容器面临三个问题：1）柔性电极的设计和制备；2）弯曲折叠过程中器件电化学性能的稳定性；3）高能量密度和高功率密度。本文着重介绍了锂离子电池和超级电容器在柔性化方面的最新进展和面临的挑战。
