近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其研究團隊成功研發(fā)出了一種基于改性凝膠聚合物電解質(zhì)的高效柔性雙離子電池。相關(guān)研究成果AFlexibleDual-IonBatteryBasedonPVDF-HFP-ModifiedGelPolymerElectrolytewithExcellentCyclingPerformanceandSuperiorRateCapability已在線發(fā)表于國際期刊《先進(jìn)能源材料》（AdvancedEnergyMaterials,2018,8,1801219）。

鋰離子電池（LIB）由于其能量密度相對高、循環(huán)壽命長、記憶效應(yīng)小和自放電低等優(yōu)點，在消費電子和電動汽車市場中占主導(dǎo)地位。然而，由于負(fù)極石墨的低電壓平臺，在電池循環(huán)過程中易形成鋰枝晶，增加了短路的風(fēng)險，并且常規(guī)LIB中的有機液體電解質(zhì)易燃，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題。因此，具有無機固體電解質(zhì)或聚合物電解質(zhì)的固態(tài)電池由于其不燃性和高安全性引起了越來越多的關(guān)注，其中基于具有較高離子電導(dǎo)率的聚合物電解質(zhì)電池更適合于實際應(yīng)用。另一方面，雙離子電池（DIB）由于其工作電壓高、低成本、環(huán)保易回收等優(yōu)點已受到廣泛關(guān)注。然而，由于常規(guī)電解液在高工作電壓下易分解，大多數(shù)DIB的循環(huán)穩(wěn)定性仍有待提升。

為了解決上述問題，唐永炳及其團隊成員陳光海、張帆等人最近研發(fā)出了一種PVDF-HFP、聚氧化乙烯(PEO)與氧化石墨烯(GO)共摻雜的凝膠電解質(zhì)（簡稱PHPG）。該PHPG共聚物顯示出3D多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并具有較高的離子電導(dǎo)率（2.1×10-3Scm-1），從而有利于Li+和PF6-的傳輸。結(jié)果表明，基于該凝膠電解質(zhì)的新型雙離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性：該電池在4.0V的高平均放電電壓下，在倍率為5C時充放電循環(huán)2000次后容量保持率高達(dá)92%。此外，該電池還具有良好的柔韌性和熱穩(wěn)定性，在高達(dá)90°C的環(huán)境下仍可以正常工作。該高效柔性雙離子電池在可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計劃項目、深圳市科技計劃項目等的資助。

圖(a)新型柔性雙離子電池在5C下充放電2000次的循環(huán)曲線；(b)柔性雙離子電池在不同折疊狀態(tài)的工作穩(wěn)定性；(c)柔性雙離子電池在不同溫度下的穩(wěn)定性。