郑子剑AEM：一种基于柔性锂金属复合丝的高能且稳定的线型电池

Nanoyu

2021-09-25

大容量、全方位柔性线型锂（Li）-金属电池是实现电子纺织品的一种可行技术。然而，目前使用商用Li金属丝作为负极面临着许多电化学和力学问题，如Li枝晶形成、屈服强度低、抗疲劳性能差等。

近日，香港理工大学郑子剑教授报道了首次开发了一种高柔韧性和电化学稳定性的锂金属复合纱线（LMCY）。

文章要点

1）在该复合纱线中，Li金属与镀铜碳（Cu-C）纱线通过快速毛细填充复合，这是一种不使用Li反应材料的非反应性润湿过程。得益于纱线良好的亲Li性和独特的结构，在该过程中，熔融的Li自发地湿润了Cu-C纱线的表面，并注入到纱线的间隙中。

2）实验结果显示，LMCY具有1 mAh cm⁻¹的高线性容量，比LMW具有更低的过电位和更高的电化学循环稳定性。此外，LMCY的屈服强度大约是LMW的10倍，这使其具有出色的机械柔性和耐久性。

3）研究人员将LMCY负极与磷酸铁锂（LFP）或硫（S）正极配对来制备线型LMBs。结果显示，LFP||LMCY电池可提供创纪录的293 Wh L⁻¹的体积能量密度，800次循环以上的长寿命，750次充放电循环后的容量保持率超过50%，以及出色的可折叠性。而S||LMCY电池的体积能量密度也达到了145 Wh L⁻¹，是报道的线型S||Li电池的7倍。

4）最后，研究人员成功将这些线型LMBs与普通纺织纱线编织在一起，制成了柔韧透气的人体穿戴动力织物。

参考文献

Yuan Gao, et al, Realizing High-Energy and Stable Wire-Type Batteries  with Flexible Lithium–Metal Composite Yarns, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101809

https://doi.org/10.1002/aenm.202101809