近日，河北工業(yè)大學材料科學與工程學院副教授張永光、教授梁春永、化工學院博士劉桂華等人設計了一種新型鋰硫電池正負極通用柔性材料，同時解決目前硫正極和鋰負極所面臨的問題，為開發(fā)柔性鋰硫電池提供一種新的解決方案，相關成果發(fā)表于《先進功能材料》。
隨著電子科技的不斷進步，柔性可穿戴和便攜式電子設備應運而生。目前傳統(tǒng)的鋰離子電池難以滿足可穿戴、便攜式醫(yī)療器械等電子設備對高能量密度儲能器件的性能要求。因此，開發(fā)安全性高、柔韌性好、重量輕以及使用壽命長的柔性電池顯得尤為重要。鋰硫電池作為眾多化學儲能系統(tǒng)中最有前景的新興二次電池體系之一，已經成為高比能儲能器件領域的研究熱點，并且在可穿戴和便攜式電子產品中具有廣闊的應用前景。鋰硫電池的理論能量密度遠遠高于商業(yè)上廣泛應用的鈷酸鋰電池。然而，嚴重的穿梭效應、低的硫電導率、不可控的鋰枝晶生長和較差的電極柔韌性等問題，進一步限制了柔性鋰硫電池的實際應用。
解決鋰硫電池的穿梭效應、抑制鋰枝晶的生長和增強電極的柔韌性是實現(xiàn)柔性鋰硫電池在可穿戴和便攜式電子產品應用的關鍵。目前，研究者們通常致力于解決硫正極一側的穿梭效應和反應動力不足等問題或者鋰負極一側枝晶生長的問題，很少有報道采用通用電極設計來同時改善硫正極和鋰負極的電化學性能。
圍繞通用電極的設計，該團隊從三維導電碳纖維框架的構建和界面調控出發(fā)，創(chuàng)新性的開發(fā)了一種既可用于硫正極也可用于鋰負極的通用型柔性電極，組裝的鋰硫全電池可實現(xiàn)在高倍率下的高初始可逆比容量和卓越的長循環(huán)性能。在實際應用方面，所制備的柔性鋰硫軟包電池展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能，在折疊、卷曲等條件下可為可穿戴的電子手表供電，其輕量化可折疊、靈活高效等特點有望在航空航天、微型機器人、便攜式醫(yī)療器械等領域中應用。
該研究團隊主要從事金屬材料、高分子材料、復合材料的精密成型工藝開發(fā)及功能化設計及在航空航天、生物醫(yī)學、能源存儲，汽車制造等領域的應用。團隊所屬河北工業(yè)大學健康科學與工程研究中心正積極與國內外的醫(yī)學和工程領域專家合作，開展有針對性的新材料與新裝備的研發(fā)，并與國內外的研發(fā)機構和生產企業(yè)聯(lián)合，力爭早日實現(xiàn)新型材料與裝備的成果轉化與應用。
