近日，我國科學院深圳先進技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其研究團隊成功研發(fā)出一種一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計的柔性超快充放電池，這種新型結(jié)構(gòu)設(shè)計顯著提升了電池的快充快放特性，同時保持了高的能量密度和循環(huán)性能。

圖(a)一體化柔性電池結(jié)構(gòu)設(shè)計思路，(b)一體化柔性結(jié)構(gòu)宏觀照片，(c)放電中值電壓隨倍率的變化曲線，(d)電池容量隨倍率的變化曲線。

能量密度和充放電倍率性能是鋰離子電池的兩大關(guān)鍵性能指標，如何在保持高能量密度的同時有效提高倍率性能，是當今鋰離子電池技術(shù)所面對的一大挑戰(zhàn)。

此外，無人機、電動工具、電動汽車、智能醫(yī)療設(shè)備、機器人等產(chǎn)業(yè)的高速上升，對具有快充快放特性的儲能器件的需求日益迫切。

基于上述考慮，唐永炳研究員及其團隊成員蔣春磊、方月等人提出了一種新型的一體化柔性電池結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，并成功研發(fā)出具有超快充放電性能的一體化柔性雙離子電池。

團隊成員將正/負極活性材料和集流體構(gòu)筑于具有多孔結(jié)構(gòu)的隔膜上，實現(xiàn)了電池正/負極活性材料、正/負極集流體及隔膜一體化的柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計。

這種新型的一體化電池結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化了傳統(tǒng)鋰離子電池的制造工序，并大幅提升了電池的快充快放能力。

一體化設(shè)計的3D負極材料提高了活性材料與電解液的接觸面積，有效降低了電子和離子的傳輸阻抗；同時，活性材料和集流體的一體化界面結(jié)合又進一步提升了電子在界面處的傳輸效率，兩者協(xié)同用途下電池的倍率性能獲得了大幅度提升。

研究結(jié)果表明，該新型電池具有120C(充放電時間約為30秒)的超高倍率性能，電池在獲得22634W/kg超高功率密度的同時，依然可以保持232Wh/kg的高能量密度。

該研究成果有望應用于柔性可穿戴電子器件、無人機、機器人等領(lǐng)域，其一體化柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計思路對提升其他儲能器件的快充快放性能也具有指導意義。