最近，我國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯(lián)合)實驗室在前期制備出具有三維連通網(wǎng)絡結構石墨烯泡沫的基礎上，利用該材料作為高導電的柔性集流體，設計并制備出可快速充放電的柔性鋰離子電池。相關研究成果日前在線發(fā)表于美國《國家科學院院刊》。

輕薄化和柔性化是便攜式電子產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢，而儲能器件是便攜式電子產(chǎn)品的核心部件，因此，能否開發(fā)出高性能柔性儲能器件，如柔性鋰離子電池，是柔性電子產(chǎn)品廣泛應用的關鍵問題之一。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯的高導電性和良好的柔韌性，是柔性儲能器件的理想候選材料之一。

該實驗室研究人員將三維連通的石墨烯網(wǎng)絡作為集流體，取代了電池中常用的金屬集流體，并通過發(fā)展的原位水熱合成方法，在石墨烯三維連通網(wǎng)絡結構上直接生長活性物質(zhì)，如磷酸鐵鋰和鈦酸鋰，成功地在不使用粘結劑和導電添加劑的情況下，實現(xiàn)活性物質(zhì)和石墨烯集流體的良好接觸，促進了電子的傳輸并提高了彎折時電極材料的穩(wěn)定性。

最終，研究人員將磷酸鐵鋰/石墨烯和鈦酸鋰/石墨烯復合材料分別作為正負極，采用柔性硅膠為封裝體，組裝了具有很好柔性的鋰離子全電池。實驗顯示，該柔性鋰離子電池在彎曲時，其充放電特性保持不變，并可在6分鐘內(nèi)完成充電(達到初始容量的90%)，在100次循環(huán)之后容量保持率為96%。