近日，我國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心清潔能源實驗室E01組研究人員，為柔性電池設(shè)計了一體化的雙極型結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于可充鋁電池中，該設(shè)計充分結(jié)合了碳/聚乙烯膜的柔性和雙極型結(jié)構(gòu)的低內(nèi)阻、高能量密度的優(yōu)勢，具有較好的耐腐蝕性和易操作性，展現(xiàn)出了良好的電化學(xué)穩(wěn)定性和柔性，并可以直接做成表帶為4V商用電子表供電。

可穿戴電子器件和柔性屏的蓬勃發(fā)展推動著對先進(jìn)柔性儲能器件的不斷研究。為了滿足柔性和便攜性的雙重要求，柔性電池要在電極材料選取和電池結(jié)構(gòu)設(shè)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(xué)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(xué)性能

圖3.4V雙極型可充鋁電池電化學(xué)性能

圖4.10V雙極型可充鋁電池電化學(xué)性能

目前大部分柔性電池的研究重要針對柔性材料和組件的開發(fā)，在電池整體結(jié)構(gòu)上仍舊沿襲傳統(tǒng)單極型設(shè)計，并且為了維持電池整體的柔性、導(dǎo)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，針對可穿戴電池的應(yīng)用特點進(jìn)行電池結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新設(shè)計尤為重要。此次中科院在可穿戴雙極型可充鋁電池研究獲重要進(jìn)展，有望再次推動可穿戴迎來進(jìn)一步發(fā)展。

此外，該結(jié)構(gòu)設(shè)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燈持續(xù)供電，且其體積僅為串聯(lián)的傳統(tǒng)單極型電池的54%，為高能量密度柔性電池的開發(fā)供應(yīng)了新思路。

據(jù)悉，該研究結(jié)果以WearableBipolarRechargeableAluminumBattery為題發(fā)表在ACSMaterialsLetters上。相關(guān)工作得到了國家重點研發(fā)計劃（2018YFB0104400）、國家自然科學(xué)基金（51872322）和殼牌公司（pT76419）的支持