隨著人們對于便攜式可穿戴電子設(shè)備（如折疊手機、可穿戴檢測器、智能手環(huán)等）日益增長的需求，研發(fā)兼具高能量密度和柔性的能源存儲設(shè)備備受關(guān)注。鋰硫電池（2600 Wh kg?1）具有遠高于目前商業(yè)化鋰離子電池（<350 Wh kg?1）的理論能量密度，被認為是“后鋰電池時代”最具前景的儲能器件之一。但是，鋰硫電池仍然存在諸多問題，如可溶性多硫化物在正負極間的穿梭、活性物質(zhì)硫低的負載量、電極較差的機械強度等，這些都嚴(yán)重阻礙了其實用化進程。特別在柔性應(yīng)用中，常規(guī)隔膜、電極和集流體之間的堆疊設(shè)計難免會使各組件在反復(fù)彎折中產(chǎn)生空隙和錯位，引起絕緣硫化鋰的不均勻沉積以及界面問題，造成電池的容量衰減并產(chǎn)生安全隱患。
針對以上問題，西安交通大學(xué)能動學(xué)院延衛(wèi)教授課題組、理學(xué)院丁書江教授課題組與劍橋大學(xué)郗凱博士合作，巧妙利用集成化策略構(gòu)筑了正極、集流體和隔膜“三位一體”的柔性纖維膜，并成功將其應(yīng)用于鋰硫電池中。該一體化纖維膜展示了出色的柔韌性，在反復(fù)彎折過程后依然保持了良好的機械性能。得益于各層級間的協(xié)同作用，該集成化體系還實現(xiàn)了多硫化物錨定、電子/離子高效傳導(dǎo)以及高硫面載量（13.2 mg cm-2）。在實際應(yīng)用中，該鋰硫柔性軟包電池亦可在180度反復(fù)彎曲狀態(tài)下穩(wěn)定點亮由30個LEDs組成的燈帶，具有廣泛的應(yīng)用前景。本研究集成化柔性電池的構(gòu)筑思路可為便攜式柔性儲能系統(tǒng)的發(fā)展提供借鑒。
該研究工作以《“三位一體”集成化纖維膜助力柔性和高負載鋰硫電池》（Flexible and High-Loading Lithium-Sulfur Batteries Enabled by Integrated Three-in-One Fibrous Membranes）為題，在環(huán)境能源領(lǐng)域頂級期刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上發(fā)表，并被評為當(dāng)期“內(nèi)封面”（Inside Front Cover），西安交通大學(xué)王嘉楠博士為本論文的第一作者，西安交通大學(xué)為第一署名單位。
該項研究受到國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金、陜西省自然科學(xué)基金等多個項目的支持。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902001
