1)如今的鋰離子電池材料本身不具備柔性，如何讓電池材料適應(yīng)這種應(yīng)用場景

 

　　2)電池被彎曲/扭曲時，如何維持電池材料顆粒之間良好的接觸，減低接觸阻抗

 

　　3)在電池被彎曲/扭曲的場景下，如何保證電池不漏液。

 

　　4)如何提高活性物質(zhì)載量，提高電池容量

 

　　2017年1月，松下在CES2017展會上展出他們的最新柔性電池研究成果，該柔性電池可以承受一定的彎曲和扭曲，滿足日本JIS標(biāo)準(zhǔn)(JISX6305-1)，相當(dāng)于可以滿足彎曲半徑R40mm，扭曲角度±15°/85.6mm，電池厚度僅為0.55mm，主要應(yīng)用領(lǐng)域是卡片式設(shè)備或者穿戴設(shè)備。

 

　　該電池最引人注目的特點是在彎曲到25mm半徑和扭曲25度之后還能保持其性能。截至2016年9月，松下為該柔性電池技術(shù)申請了25項日本專利和15項海外專利。

 

　　通常，電池經(jīng)過彎曲或扭曲之后，對于循環(huán)壽命會有很大的影響。但是松下新開發(fā)的柔性電池克服了這一缺點，這主要得益于松下重新設(shè)計了柔性電池的疊片式電極結(jié)構(gòu)(圖2是基本結(jié)構(gòu))，其中，電極electrode和外層outerlayer設(shè)計得到了優(yōu)化，使其能夠抵御彎曲/扭曲，但是具體如何優(yōu)化目前還不清楚。

 

　　例如，反復(fù)彎曲1000次、或者扭曲1000次(扭曲角度±25°/100mm)后的放電容量能夠保持初始容量的99%(圖3)。并且在經(jīng)過1000次的充放電循環(huán)測試之后(圖4)，充放電循環(huán)壽命幾乎與沒有彎曲/扭曲的電池保持一致，容量保持率達到80%。

 

　　目前，隨著智能穿戴設(shè)備的興起，柔性電池的研究正在受到越來越多的關(guān)注。盡管松下發(fā)布的三款柔性電池看起來性能相當(dāng)不錯，但是可以看到，這三款電池的容量還是很小的，最大的也才只有60mAh，無法滿足稍微大一點的智能便攜式或者穿戴設(shè)備的運行時間，該研究領(lǐng)域目前還處于發(fā)展成長階段。目前發(fā)展柔性電子技術(shù)最大的挑戰(zhàn)之一就是與之相適應(yīng)的輕薄且柔性的電化學(xué)儲能器件。傳統(tǒng)的鋰離子電池、超級電容器等產(chǎn)品是剛性的，在彎曲、折疊時，容易造成電極材料和集流體分離，影響電化學(xué)性能，甚至導(dǎo)致短路，發(fā)生嚴(yán)重的安全問題。因此為了適應(yīng)下一代柔性電子設(shè)備的發(fā)展，柔性儲能器件成為了近幾年的研究熱點。

 

鋰離子電池能量密度高，具有良好的循環(huán)性能，穩(wěn)定性好，是發(fā)展柔性儲能器件最理想的候選。而超級電容器具有高功率密度，能實現(xiàn)大電流快速充放電，使用壽命長等優(yōu)異性能，可以彌補鋰電池的不足。目前，柔性鋰離子電池和超級電容器面臨三個問題：1）柔性電極的設(shè)計和制備；2）彎曲折疊過程中器件電化學(xué)性能的穩(wěn)定性；3）高能量密度和高功率密度。本文著重介紹了鋰離子電池和超級電容器在柔性化方面的最新進展和面臨的挑戰(zhàn)。