研究人員首先通過(guò)彎曲耐受性測(cè)試評(píng)估電子設(shè)備的“柔性”。彎曲角度、彎曲半徑和器件長(zhǎng)度是評(píng)估柔性儲(chǔ)能器件彎曲耐受性的常用參數(shù)。如何進(jìn)行判定？研究人員給出了這3個(gè)獨(dú)立參數(shù)有效性測(cè)定方法：當(dāng)彎曲角度、彎曲半徑固定時(shí)，器件長(zhǎng)度可以不同。類似的，當(dāng)彎曲半徑和器件長(zhǎng)度保持不變時(shí)，彎曲角度也可以改變，最終形成不同的應(yīng)力區(qū)域。結(jié)果表明，當(dāng)受力區(qū)域確定時(shí)，較長(zhǎng)的器件可能受到彎曲的影響較小。同時(shí)研究人員構(gòu)建了兩種不同材料系統(tǒng)的柔性儲(chǔ)能器件，分別是可充電Zn/MnO2電池和基于聚吡咯的對(duì)稱超級(jí)電容器，并比較了它們?cè)诓煌瑥澢鷧?shù)下的容量或電容保持率，從而揭示3個(gè)參數(shù)分別會(huì)產(chǎn)生哪些影響。“通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，彎曲測(cè)試中，這3個(gè)幾何參數(shù)對(duì)柔性儲(chǔ)能器件的電化學(xué)性能變化都具有很大的影響。因此，我們建議在電子設(shè)備進(jìn)行彎曲耐受性測(cè)試時(shí)，3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)都應(yīng)注明以方便不同研究者進(jìn)行比較。”支春義說(shuō)。其次，是測(cè)試柔性儲(chǔ)能器件可穿戴舒適性。研究人員首次提出了“柔度”的概念，他們根據(jù)皮革領(lǐng)域中常用的柔軟度評(píng)估方法（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO17235），將“柔度”作為儲(chǔ)能器件的柔軟度參數(shù)。支春義告訴記者，柔性儲(chǔ)能器件的柔度可以用市售的皮革和織物柔軟度測(cè)試儀來(lái)評(píng)估，較大的延伸量意味著更好的柔度，這是一種易于實(shí)施的方法。“希望該方法能幫助相關(guān)研究者和企業(yè)更好地評(píng)估柔性儲(chǔ)能器件的可穿戴性能。”

實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，柔度與活性材料層的厚度密切相關(guān)，采用不同的柔性集流體和不同的電極片制備方法都會(huì)導(dǎo)致完全不同的器件柔度。因此儲(chǔ)能器件在提供高容量的同時(shí)，其對(duì)應(yīng)的更厚的活性材料層也會(huì)犧牲器件的部分柔度。支春義建議，設(shè)計(jì)柔性儲(chǔ)能器件尤其是高容量的柔性儲(chǔ)能器件時(shí)，研究者應(yīng)提供柔度信息來(lái)保證公平性。值得一提的是，以往的可拉伸儲(chǔ)能器件實(shí)驗(yàn)研究中，儲(chǔ)能器件拉伸后的殘余應(yīng)變問(wèn)題常被忽略。研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利用現(xiàn)有的材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可拉伸儲(chǔ)能器件的殘余應(yīng)變是顯著存在的。

標(biāo)準(zhǔn)助力柔性儲(chǔ)能器件“更上一層樓”

柔度是柔性儲(chǔ)能器件性能的重要指標(biāo)，而統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)有助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。“在此之前，國(guó)際上尚未對(duì)‘標(biāo)準(zhǔn)’問(wèn)題有過(guò)較為系統(tǒng)全面的討論。”支春義說(shuō)，“希望該研究能啟發(fā)相關(guān)研究人員的思考與探索，建立一個(gè)統(tǒng)一可接受的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估柔性儲(chǔ)能器件的柔性、可拉伸性和穿戴舒適性，促進(jìn)柔性儲(chǔ)能器件在材料選擇、電解質(zhì)設(shè)計(jì)和評(píng)估方法等各方面的發(fā)展。”據(jù)了解，下一步，研究人員將進(jìn)一步優(yōu)化評(píng)估測(cè)試方法，細(xì)化和完善后拓展到其他類型的柔性儲(chǔ)能器件，以期推動(dòng)柔性儲(chǔ)能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化。