柔性锂离子电池（LIBs）具有高能量密度和稳定的电化学性能，被认为是用于可穿戴电子产品的最有前途的电池技术。同时实现其小弯曲角度、多种变形模式、卓越的机械耐久性和高能量密度仍然是一个挑战。

近日，以人体关节为灵感，香港城市大学支春义教授，Cuiping Han报道了提出了一种新颖合理的柔性LIBs设计方案。

文章要点

1）在所设计的LIBs中，用来储存主要能量的厚厚的刚性堆叠配备了笨重的表面，并与薄件相互连接，模仿了人体关节的关节面-韧带结构，从而使得整个电池实现了灵活性。此外，通过不同的缠绕工艺可以改变厚叠层的结构，使电池具有丰富的变形能力，包括弯曲、扭曲、拉伸和均匀缠绕。

2）有限元模拟结果表明，所设计的LIBs不会导致金属集电器在各种恶劣和复杂的变形下发生不可逆塑性变形。

3）实验结果显示，采用立方体储能单元的柔性电池具有371.9 Wh/L的高能量密度，是普通储能电池的92.9%。此外，即使承受超过20万次的动态弯曲和25000次的动态扭转变形，其也能保持稳定的循环性能。采用圆柱形储能单元的电池可以承受更恶劣和更复杂的变形。在经过100000次动态拉伸、20000次扭转和100000次弯曲变形后，其容量保持率可达88%以上。

这种新颖独特的柔性LIBs设计为其在可穿戴电子产品中的实际应用提供了广阔的前景。

参考文献

A. Chen, X. Guo, S. Yang, G. Liang, Q. Li, Z. Chen, Q. Yang, Z. Huang, C. Han and C. Zhi, Human joint inspired structural design for bendable/foldable/stretchable/twistable battery: achieving multiple deformability, Energy Environ. Sci., 2021

DOI: 10.1039/D1EE00480H

https://doi.org/10.1039/D1EE00480H