目前移动通信设备和可穿戴设备向柔性化发展，柔性电池面临着巨大的市场需求，但是柔性电池现在大多还属于实验室研发的阶段，可以进行大规模应用的产品较少。本文简要介绍了锂离子柔性电池材料和柔性电极材料的研究进展与现状，分析了柔性电池作为未来柔性电子器件的能源所面临的问题与挑战，也提出了作者对未来柔性电池发展的前景展望。

目前电池柔性化面临的问题是固态电解质的离子传导率低，柔性电极的机械强度低以及电极和完整电池组装效率低，为了解决这些问题应当在柔性可穿戴电池的电解质材料，电极材料和结构方面进行创新研究。传统的锂离子电池多采用液态电解质，因此需要硬质外壳。为了提升锂电池的柔韧性，当前使用的方法是利用柔性物质或使用集成的软物质支撑电极代替传统锂离子电池的硬质外壳。现今有基于固体聚合物和无机电解质的柔性锂电池研究，使用锂陶瓷作为电解质的柔性电池电导率过低和脆性大的问题，因此寻找合适的柔性电解质和电极材料成为电池柔性化的瓶颈

1 柔性锂离子电池

1.1 柔性锂离子电池和传统锂电池的组成对比，如表1所示

表1组成 柔性锂离子电池 传统锂电池电极材料阴极：碳材料、Li4Ti5O12,，Si；阳极：锂化合物LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, LiFePO4,LiMn2O4, Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2；粘合剂 无 聚合物：PVDF, PTFE, PVA, CMC, SBR等；导电剂 无 碳基材料，例如炭黑，CNT，石墨粉末；集电器 无 厚度为10-30毫米的铜箔或铝箔；电解质 固态物质：聚合物和电解质盐类的混合物；薄，轻巧，灵活，集成的电极材料，例如 碳阳极和锂金属氧化物阴极液体或胶体物质（有机溶剂和锂盐形成的电解质凝胶）电池隔膜 无 聚合物：PP，PE，PA，PVDF，PVC等；封装材料 聚合物封装，袋型； 铝塑，铝或不锈钢密封，圆柱形，袋形，棱柱形，硬币型.

PVDF：聚偏二氟乙烯；PTFE：聚四氟乙烯；PVA：聚乙烯醇；CMC：羧甲基纤维素；SBR：苯乙烯丁二烯橡胶；PP：聚丙烯；PE：聚乙烯；PA：聚酰胺；PVC：聚氯乙烯。

柔性电极一般是将功能性的有机和无机材料构建在导电薄膜上，不需要粘合剂和导电剂。粘合剂的去除使电池的电极制备的工艺简化；提高了柔性电极的导电；提高锂离子电池的适用温度达到200℃以上。

1.2 柔性电池的电解质材料

（1）柔性电池固态电解质材料

早期的固体电解质面临的问题是在常温下导电率比较低，等用LiI固体作为电解质，Li为阳极，AgI为阴极的研究中发现LiI的离子电导率很低，仅有1.17×10-7Scm-1。

Y.Liu等用固体凝胶和聚合物的混合物作为电解质，将两个电极和电解质分别整合在柔性电池隔膜上，由隔膜起传导电子并提供柔韧性的作用。

目前大部分的固体电解质离子电导率都在10-5-10-3Scm-1数量级，如果要满足现代日常生活的需要，还需要将固体电解质的离子电导率提高一到两个数量级。

（2）柔性聚合物电解质材料（GPEs）

将离子电导率远高于固体电解质的液体电解质胶体同聚合物混合，成为了提高柔性电解质电导率的良好方法。而液体电解质的加入中破坏了原聚合物内部的结构，影响聚合物的机械强度和耐热性。Kwang Man Kim的团队在多孔聚乙烯和（PE）和聚偏二氟乙烯（PVdF）导电膜的两面都涂了纳米Al2O3粉体和PAMPS（2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸），结果显示涂有Al2O3/PAMPS的导电膜提升了抗热收缩性，并在LiCoO2‖石墨（graphite）电池中表现出良好的电化学性能。

1.3 柔性电极材料

碳材料和其他材料相比有很多独特的性质，其中用于电极的碳材料主要有CNT（碳纳米管）基复合材料和石墨烯复合材料。

（1）CNT基柔性电极材料

CNT基柔性阳极极材料。CNT基柔性电极材料的主要衡量标准是电极材料储存锂离子的能力，定取向碳纳米管（ACNT）因为有高整齐度，高表面积和优良的柔韧性J.Chen等为锂离子电池制备了ACNT/3,4-亚乙二氧基噻吩/PVDF层状复合阳极薄膜，测试表明在0.1mA cm-1的电流下电容量达到265mA h g-1。利用化学气相沉积法来制备CNT基柔性阳极，J.Chen等利用化学气相沉积法直接在高导电层和绝缘层上生长CNT（CL/CNT）制备出了柔性电极，性能可以达到在0.2mA cm-1的电流充电100次后，电池容量为572mA h g-1。在真空过滤之前X.L.Jia等用真空喷雾法在碳颗粒表面附着Fe3O4并制成圆球状，将之添加到CNT网络中，作为阳极时当Fe3O4质量含量达到86%时达到994mA h g-1的最好性能。 等用真空过滤法制备了SnO2/SWCNT（Single wall CNT）阳极极薄膜获得了良好的柔韧性和电化学活性。

文章来源：《材料研究学报》 网址: http://www.clyjxbzz.cn/qikandaodu/2021/0709/1499.html