柔性、可伸縮電子產(chǎn)品——直至目前看似很激進(jìn)的概念——開(kāi)始將衣服等物體變成強(qiáng)有力的小工具。這些可以監(jiān)測(cè)并傳遞穿戴者健康信息的器件如果擁有輕薄、柔性的電池為其供電，那么將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。然而，大多數(shù)的電池都是笨重剛性的，且其組件往往也是易碎的。

研究人員通過(guò)導(dǎo)電聚合物對(duì)鋰離子電池電極V2O5進(jìn)行雜化，邁出了克服這一困難的堅(jiān)實(shí)一步。原本這種電極材料像紙一樣容易形成裂紋，通過(guò)這樣處理之后，這種材料變得柔軟且強(qiáng)大，而且還提高了其電化學(xué)性能。（Sci. Rep. 2015, DOI: 10.1038/srep14166）

V2O5成本低廉，能夠存儲(chǔ)并釋放大量的鋰，從而具有很高的電荷容量，故而深得研究人員之意。另外，這種像紙一樣的材料作為電極的關(guān)鍵之一是其容易形成。但這種材料導(dǎo)離子和電子的速度緩慢，且其充放電是容易膨脹甚至開(kāi)裂。

針對(duì)這些缺陷和不足，美國(guó)德州A&M大學(xué)（Texas A&M University）化學(xué)工程師Hyosung An、Jared Mike和Jodie L. Lutkenhaus帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用簡(jiǎn)單的水基過(guò)程混合V2O5和P3HT-b-PEO（含有電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體單元的嵌段共聚物）。研究人員開(kāi)發(fā)的混合工藝考慮了雜化電極材料的權(quán)衡。這樣的雜化有時(shí)提高力學(xué)性能的同時(shí)會(huì)犧牲部分電化學(xué)性能。此外，加入聚合物降低了V2O5的濃度，因此降低了Li離子的存儲(chǔ)容量。

因此，該團(tuán)隊(duì)試圖令聚合物的濃度盡可能低。他們發(fā)現(xiàn)，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚合物能使這種材料的柔性達(dá)到純V2O5的三倍，強(qiáng)度是其兩倍，同時(shí)鋰離子的擴(kuò)散也提高將近一倍，消除了電池充放電引起的開(kāi)裂，降低了電池的容量損耗速度。該團(tuán)隊(duì)將這些提高歸功于雜化材料優(yōu)異的自組裝結(jié)構(gòu)，其P3HT-b-PEO膠束將內(nèi)嵌V2O5層聚集在一起。

“這里描述的電池制備工藝很新穎。”加利福尼亞大學(xué)伯克利分校化學(xué)工程師、嵌段共聚物電池應(yīng)用專家Nitash P. Balsara如是說(shuō)。他還補(bǔ)充說(shuō)，他對(duì)這個(gè)團(tuán)隊(duì)以這種方式將這種聚合物電極與傳統(tǒng)電池組件集成在一起印象很深刻。“如此一來(lái)，Lutkenhaus及其合作者已經(jīng)構(gòu)建了一種非常有趣的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。”