柔性鋰離子電池由于具有高能量密度等優(yōu)點(diǎn)，在柔性電子設(shè)備領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。柔性鋰離子電池設(shè)計(jì)開發(fā)的關(guān)鍵不僅在于柔性電極的設(shè)計(jì)，更對(duì)整體電池器件的力學(xué)和電化學(xué)性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)柔性電極中，柔性基底材料的低容量貢獻(xiàn)以及柔性基底與活性物質(zhì)之間的弱相互作用都會(huì)導(dǎo)致整體電極材料的比容量偏低，進(jìn)而影響電池器件的能量密度。此外，傳統(tǒng)的柔性基底（如鋼網(wǎng)、鈦片等）在整體電極中質(zhì)量占比遠(yuǎn)高于活性物質(zhì)，會(huì)進(jìn)一步限制器件的整體比容量和能量密度。

為了解決這一問題，設(shè)計(jì)開發(fā)具有高活性的柔性基底、同時(shí)具有高比重活性物質(zhì)的柔性電極材料被認(rèn)為是一種有效的解決途徑。目前已有的研究人員報(bào)道合成了一系列質(zhì)輕且具有柔性的碳納米管基、石墨烯基電極材料，但這類材料仍然受限于穩(wěn)定的機(jī)械性能。研究發(fā)現(xiàn)，碳布經(jīng)過表面改性和刻蝕之后可以降低材料的比重、提升材料的電導(dǎo)率、增加更多有效的活性位點(diǎn)，同時(shí)不影響其機(jī)械穩(wěn)定性。因此，這類改性后的碳布在柔性電極材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但如何將其他高活性物質(zhì)（如過渡金屬氧化物、氮化物、硫化物等）材料通過強(qiáng)相互作用力與其復(fù)合、提升材料的比容量仍然面臨著一些挑戰(zhàn)。

近日，中山大學(xué)的童葉翔教授和廣州大學(xué)的劉兆清研究員在設(shè)計(jì)柔性鋰離子電池負(fù)極材料上取得了突破，以表面刻蝕剝離處理的碳布作為基底（CC@EC），水熱法生長(zhǎng)NiCo2O4(NCO)納米線陣列。該材料應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。作者通過DFT計(jì)算發(fā)現(xiàn)，NCO與CC@EC具有強(qiáng)相互電子作用，在鋰離子傳輸過程中具有更低的反應(yīng)能壘。此外，作者進(jìn)一步通過原位拉曼光譜闡明了CC@EC基底對(duì)電極材料儲(chǔ)鋰性能提升的貢獻(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，他們獲得了高載量下高能量密度（314Wh/kg）的全柔性鋰離子電池（總重量為281mg），其具有出色的柔韌性和良好的儲(chǔ)能性能，為未來的便攜能源開啟了新的方向。

這一成果近期已發(fā)表在EnergyEnviron.Sci.上，文章的第一作者為中山大學(xué)的博士后Muhammad-SadeeqBalogun和博士研究生楊皓。