“三位一体”集成化纤维膜助力柔性和高负载锂硫电池

随着人们对于便携式可穿戴电子设备（如折叠手机、可穿戴检测器、智能手环等）日益增长的需求，研发兼具高能量密度和柔性的能源存储设备备受关注。锂硫电池（2600Whkg−1）具有远高于目前商业化锂离子电池（<350Whkg−1）的理论能量密度，被认为是“后锂电池时代”最具前景的储能器件之一。但是，锂硫电池仍然存在诸多问题，如可溶性多硫化物在正负极间的穿梭、活性物质硫低的负载量、电极较差的机械强度等，这些都严重阻碍了其实用化进程。特别在柔性应用中，常规隔膜、电极和集流体之间的堆叠设计难免会使各组件在反复弯折中产生空隙和错位，引起绝缘硫化锂的不均匀沉积以及界面问题，造成电池的容量衰减并产生安全隐患。

针对以上问题，西安交通大学能动学院延卫教授课题组、理学院丁书江教授课题组与剑桥大学郗凯博士合作，巧妙利用集成化策略构筑了正极、集流体和隔膜“三位一体”的柔性纤维膜，并成功将其应用于锂硫电池中。该一体化纤维膜展示了出色的柔韧性，在反复弯折过程后依然保持了良好的机械性能。得益于各层级间的协同作用，该集成化体系还实现了多硫化物锚定、电子/离子高效传导以及高硫面载量（13.2mgcm-2）。在实际应用中，该锂硫柔性软包电池亦可在180度反复弯曲状态下稳定点亮由30个LEDs组成的灯带，具有广泛的应用前景。本研究集成化柔性电池的构筑思路可为便携式柔性储能系统的发展提供借鉴。

该研究工作以《“三位一体”集成化纤维膜助力柔性和高负载锂硫电池》（FlexibleandHigh-LoadingLithium-SulfurBatteriesEnabledbyIntegratedThree-in-OneFibrousMembranes）为题，在环境能源领域顶级期刊《先进能源材料》（AdvancedEnergyMaterials）上发表，并被评为当期“内封面”（InsideFrontCover），西安交通大学王嘉楠博士为本论文的第一作者，西安交通大学为第一署名单位。

该项研究受到国家自然科学基金、中国博士后基金、陕西省自然科学基金等多个项目的支持。