便攜式電子產(chǎn)品正朝著超薄、集成、靈活甚至可穿戴設備的方向發(fā)展。為了匹配這些電子器件，實現(xiàn)完全自供電的柔性電子系統(tǒng)，必須考慮和設計具有簡化集成配置的柔性儲能器件。在各種儲能裝置中，鋰-硫電池由于其理論能量密度2567W*h/公斤，成本低，是一種很有前途的電池，因此對柔性鋰-硫電池有著很高的要求。

柔性鋰電池的成功組裝主要依賴于柔性元件的制備和創(chuàng)新配置的設計。近年來，各種獨立的碳/硫復合膜因其優(yōu)異的機械電化學性能而被直接作為柔性鋰電池的陰極。但是，大多數(shù)柔性鋰電池仍然是通過夾在兩個隔離電極之間的隔板來實現(xiàn)傳統(tǒng)的堆疊結構來組裝的。當這些具有傳統(tǒng)堆疊結構的柔性器件被彎曲到不同的水平時，由于外部變形導致相鄰元件之間的位移和分離，會嚴重降低器件的性能，甚至導致短路。因此，不同電極和不同配置的柔性鋰電池需要進一步發(fā)展。

近年來，各種集電極、分離器、甚至集電極于一體的柔性儲能裝置被設計出來。一體機連續(xù)無縫連接，既保證了高效的電子和/或負載傳遞能力，又避免了相鄰元件在頻繁的機械變形下的相對位移或分離，提高了機械性能和電化學穩(wěn)定性。但是，由于孤立的碳/硫復合膜陰極和Li電極的使用限制了鋰/硫復合膜陰極和Li陽極之間的連續(xù)無縫集成，目前還沒有實現(xiàn)一體柔性鋰-硫電池。因此，必須制定一種策略來設計一種一體的柔性鋰電池。多孔聚合物分離器是傳統(tǒng)鋰電池的重要組成部分。由于其天然的柔韌性，它還可以作為柔性襯底來支持電極和緩沖彎曲過程中的內(nèi)應力。如果將鋰-硫電池的功能部件集成到聚合物分離器上，實現(xiàn)一體配置，就可以獲得性能穩(wěn)定的高柔性鋰-硫電池。

近日，南開大學牛志強教授團隊設計了一種柔性集成一體結構，將納米碳管/硫(MWCNTs/S)陰極、MWCNTs/二氧化錳(MnO2)夾層和蒸發(fā)Li陽極結合在聚丙烯(PP)分離器上，葉片涂層與真空蒸發(fā)相結合。這種一體結構不僅可以降低界面接觸阻力，而且可以避免彎曲狀態(tài)下相鄰元件之間的相對位移或分離，保證有效的電子和負載傳遞能力。因此，合成的Li-S電池在不同的機械變形下具有較高的柔韌性和穩(wěn)定的電化學性能。它提供了一種策略，將一個靈活的儲能設備的所有組件組裝成一個具有良好結構穩(wěn)定性的一體化架構。

經(jīng)過測試，這種柔性的鋰-硫電池在接近180度的彎曲下電化學性能仍然較為穩(wěn)定。而且在接近10000次的重復彎曲下，電化學性能仍然可以保持恒定。此外，研究團隊組裝了全電池，在0.1庫侖，0.2庫侖，0.5庫侖，1庫侖和2庫侖的電流密度下進行充放電循環(huán)，全電池仍然能分別表現(xiàn)出1183.9,1059.1,945.7,856.6,and682.3mAh/克的高可逆電容。為了更直觀地展示一體軟包Li-S電池的優(yōu)異靈活性，用兩組一體電池來點亮LED蓮花燈，當電池被滾動，扭曲，甚至折疊，蓮花燈可以很好地照明，并保持一個相近的亮度。當電池恢復到平面狀態(tài)，蓮花燈仍然可以以相同的亮度點亮。這進一步說明，柔性一體Li-S電池是一種實用的柔性儲能裝置。

雖然這種電池還只是在實驗室研制階段，但是展示出的性能及柔韌性足以說明這種電池在未來柔性可穿戴電子設備的潛在應用價值。期待未來酷炫的便攜式電子設備早日到來。