可折叠锂离子电池 定向碳纳米管膜替代传统金属集流体

近日，江西理工大学材料科学与工程学院碳纳米材料团队师生在国际顶级期刊AdvancedEnergyMaterials（影响因子21.875）发表论文，题为EngineeringtheSurface/interfaceofHorizontallyOrientedCarbonNanotubeMacrofilmforFoldableLithium-ionBatterywithstandingVariableWeather。我校吴子平教授和华中科技大学夏宝玉教授是该论文通讯作者，江西理工大学为论文第一完成单位，我校硕士生刘亭、张明为该工作共同第一作者。

锂离子电池（LIBs）是目前最常见的储能器件，随着可穿戴电子设备的兴起，电池的柔性化是实现设备可穿戴的基础，而柔性集流体是LIBs实现柔性的关键。当前LIBs集流体主要为铜箔和铝箔，限制了电池的可变形性；此外，电池会随着天气的变化出现电化学性能波动，如在寒冷的天气电池甚至停止工作，这是可穿戴电子器件在外表穿戴必须面临的一个现实问题，但却很少被关注。

该工作以纸为基质，通过表界面改性实现了定向碳纳米管膜（HUCNMs）规模化制备。所得HUCNMs面积达~1800mm1000mm，将其用作LIBs正负极集流体，LIBs展现出卓越的柔性、电化学稳定性和倍率性能；单层全电池容量高于700mAh，比容量160mAh/g，在模拟不同温度（-40~70℃）及低压条件下，电池仍保持稳定的电化学性能，显示出优异的耐候性。此外，课题组近期还研发了基于碳纳米管的柔性线缆型电池，发表在Small(影响因子9.598,DOI:10.1002/smll.201800414)，所得电池体积能量密度达215mWh/cm3，为现有文献报道最高值7倍以上，这些展示了碳纳米管在柔性能源存储领域极大的应用潜力。