福州大学汤育欣&澳门大学陈石Carbon Energy综述:受自然启发的柔性锂离子电池材料和设计

Nature-inspired materials and designs for flexible lithium-ion batteries

Heng Li, Huibo Wang, Dan Chan, Zhu Xu, Kexuan Wang, Mingzheng Ge, Yanyan Zhang*, Shi Chen*, Yuxin Tang*

Carbon Energy

DOI: 10.1002/cey2.187

研究背景

柔性和可穿戴电子设备是当今电子技术发展的一个重要方向。多种新兴的柔性电子设备如柔性屏幕、智能服装和软体机器人等，正在从概念变成我们日常生活中用到的实际产品，能够像手表一样佩戴在手臂上的可弯曲智能手机也即将面世。这些柔性电子产品的正常工作都离不开柔性电源的支持。锂离子电池因其高能量密度、低自放电率和长循环寿命，在便携式消费电子产品的电源方面展现出良好的前景。然而，如何同时获得高机械变形能力（如弯曲、拉伸、折叠、扭曲等）和高能量密度的柔性锂离子电池仍然是一个巨大的挑战。

文章简介

经过数十亿年的演变，许多植物和动物已经形成了独特的组成和结构特征，这使得它们既具有良好的坚固性，又具有高度的机械变形能力，以应对复杂和多变的自然环境。受此启发，最近的许多研究表明，制备柔性电池并不需要使电池的每一部分都必须是柔性的，通过适当的仿生设计，刚性电池在一定程度上也可以是柔性的。近日，福州大学汤育欣课题组与澳门大学陈石课题组合作，详细调研总结了受自然启发的柔性锂离子电池材料和设计的研究进展，文章以“Nature-inspired materials and designs for flexible lithium-ion batteries”为题目发表在Carbon Energy 上。

文章首先简单介绍了柔性锂离子电池的研究背景和当前所面临的挑战，指出柔性锂离子电池的研究是一个涉及到力学、材料学和电化学的复杂多学科交叉领域，而仿生材料和结构设计给解耦柔性离子电池的机械变形能力和电化学性能提供了一个新的思路。然后，系统讨论了受自然启发的柔性锂离子电池材料和设计的相关研究工作，包括纤维状的柔性锂离子电池、基于折纸和剪纸工艺的柔性锂离子电池、以及仿自然界多种高变形能力结构（如皮肤褶皱、蛇鳞、脊柱、关节等）的柔性锂离子电池。最后，对柔性锂离子电池的发展现状和未来机遇进行了总结。该综述可为研究者们学习自然灵感，设计和开发新型高性能柔性锂离子电池提供参考。

相关论文信息

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论文标题：

Nature-inspired materials and designs for flexible lithium-ion batteries

论文网址：

https://doi.org/10.1002/cey2.187

DOI:10.1002/cey2.187

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