自發(fā)自愈性合、全向本征可拉伸性的全低共熔凝膠軟電池

傳統(tǒng)能源存儲器件由于受到材料本身固有剛性的限制和制造工藝的可行性要求，通常具有有限的可拉伸性，在反復(fù)彎曲、拉伸和電化學(xué)循環(huán)過程中，容易發(fā)生機(jī)械損傷從而降低電化學(xué)性能。對此，全電池水平的自愈性對于恢復(fù)其機(jī)械完整性和電化學(xué)功能尤為重要。盡管自愈可拉伸材料的研究取得了顯著進(jìn)展，但使電池每一組分都具有本征的自愈性、優(yōu)異的可拉伸性和合適的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)又保持多組分之間有效的電荷傳輸和優(yōu)異的界面粘附性，仍是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。

近期，河南工業(yè)大學(xué)李晶晶博士與鄭州輕工業(yè)大學(xué)劉春森教授共同合作，提出了一種全組分低共熔凝膠的材料設(shè)計(jì)和器件組裝策略，通過低共熔凝膠電解質(zhì)、正極、負(fù)極和基底的自鍵合相互作用制備了首例全低共熔凝膠軟電池 （AESB）。該電池具有優(yōu)異的全向本征拉伸性 （》1000%面積應(yīng)變）、全電池自發(fā)自愈性以及高低溫耐受性 （–20 ~ 60 °C）。在不需要任何外界刺激的情況下，AESB可以在全電池水平上有效地恢復(fù)其力學(xué)和電化學(xué)性能，并能夠?qū)崟r(shí)自修復(fù)災(zāi)難性的機(jī)械損傷。同時(shí)，AESB具有優(yōu)異的用戶可定制性，可根據(jù)需求構(gòu)筑任意形狀的三維電池，為未來可穿戴技術(shù)和嵌入式能源技術(shù)的發(fā)展提供了良好的材料平臺。

圖1. 全低共熔凝膠軟電池的設(shè)計(jì)構(gòu)筑。

圖2. 全低共熔凝膠軟電池的力學(xué)和電化學(xué)性能。

圖3. 全低共熔凝膠軟電池的機(jī)械和電化學(xué)自愈性以及用戶自定制性。

這一成果近期發(fā)表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是谷超男博士和王夢珂同學(xué)。

相關(guān)研究得到了國家基金委（22072138，U190425， 21802033）以及河南省教育廳（20IRTSTHN003）的資助。

審核編輯 ：李倩