圖(a)新型柔性雙離子電池在5C下充放電2000次的循環(huán)曲線;(b)柔性雙離子電池在不同折疊狀態(tài)的工作穩(wěn)定性;(c)柔性雙離子電池在不同溫度下的穩(wěn)定性。

近日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其研究團隊成功研發(fā)出了一種基于改性凝膠聚合物電解質的高效柔性雙離子電池。相關研究成果AFlexibleDual-IonBatteryBasedonPVDF-HFP-ModifiedGelPolymerElectrolytewithExcellentCyclingPerformanceandSuperiorRateCapability已在線發(fā)表于國際期刊《先進能源材料》(AdvancedEnergyMaterials,2018,8,1801219)。

鋰離子電池(LIB)由于其能量密度相對高、循環(huán)壽命長、記憶效應小和自放電低等優(yōu)點，在消費電子和電動汽車市場中占主導地位。然而，由于負極石墨的低電壓平臺，在電池循環(huán)過程中易形成鋰枝晶，增加了短路的風險，并且常規(guī)LIB中的有機液體電解質易燃，從而導致嚴重的安全問題。因此，具有無機固體電解質或聚合物電解質的固態(tài)電池由于其不燃性和高安全性引起了越來越多的關注，其中基于具有較高離子電導率的聚合物電解質電池更適合于實際應用。另一方面，雙離子電池(DIB)由于其工作電壓高、低成本、環(huán)保易回收等優(yōu)點已受到廣泛關注。然而，由于常規(guī)電解液在高工作電壓下易分解，大多數DIB的循環(huán)穩(wěn)定性仍有待提升。

為了解決上述問題，唐永炳及其團隊成員陳光海、張帆等人最近研發(fā)出了一種PVDF-HFP、聚氧化乙烯(PEO)與氧化石墨烯(GO)共摻雜的凝膠電解質(簡稱PHPG)。該PHPG共聚物顯示出3D多孔網絡結構，并具有較高的離子電導率(2.1×10-3Scm-1)，從而有利于Li+和PF6-的傳輸。結果表明，基于該凝膠電解質的新型雙離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性：該電池在4.0V的高平均放電電壓下，在倍率為5C時充放電循環(huán)2000次后容量保持率高達92%。此外，該電池還具有良好的柔韌性和熱穩(wěn)定性，在高達90°C的環(huán)境下仍可以正常工作。該高效柔性雙離子電池在可穿戴電子設備等領域具有廣闊的應用前景。