【摘 要】
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柔性电子学带来了许多令人瞩目的成果,目前已经在显示器、半导体、钙钛矿电池以及嵌入式设备等领域做出突破。可拉伸电子作为柔性电子学的衍生学科,能适应更为复杂的应用场景,满足日常生活的需要,愈发受到人们的重视和关注。与此同时,开发能与可拉伸电子相匹配的可拉伸储能器件迫在眉睫。锂电池作为成熟的商业储能器件,有着能量密度高、自放电低、使用寿命长等优点,是实现可拉伸储能器件的理想选择。本文围绕实现可拉伸锂电池
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柔性电子学带来了许多令人瞩目的成果,目前已经在显示器、半导体、钙钛矿电池以及嵌入式设备等领域做出突破。可拉伸电子作为柔性电子学的衍生学科,能适应更为复杂的应用场景,满足日常生活的需要,愈发受到人们的重视和关注。与此同时,开发能与可拉伸电子相匹配的可拉伸储能器件迫在眉睫。锂电池作为成熟的商业储能器件,有着能量密度高、自放电低、使用寿命长等优点,是实现可拉伸储能器件的理想选择。本文围绕实现可拉伸锂电池,设计合成可拉伸电解质,并对其力学性能、热性能、电化学性能等方面进行研究。接着制备了可拉伸集流体,集成了可拉伸锂电池器件。主要研究成果如下:（1）通过共聚的策略构建了具有高离子电导率和优异机械性能的含氢键的本征高拉伸聚合物电解质。深入探究了各组分包括丙烯酸-2-甲氧乙基酯（EGMEA）、2-（3-（6-甲基-4-氧-1,4-二氢嘧啶）脲基）甲基丙烯酸乙酯（Upy MA）、丁二腈（SN）及锂盐的含量对电解质性能的影响,综合考量了力学性能、电化学性能等因素后确定了最佳配比,成功制备了力学、电化学性能优异的聚合物电解质（PEU-4）,其最大应变值为4431%,最大应力值为0.12 MPa,电化学窗口可达5.3 V,室温离子电导率为3.54×10-4S·cm-1,在10℃拉伸至原长的40倍时离子电导率为2.2×10-5S·cm-1)。（2）采用自由基聚合的方法制备了聚（丙烯酸-2-甲氧乙基酯）离子凝胶电解质,深入探究了单体、离子液体和锂盐含量对电解质力学和电化学性能的影响,最终获得了能够拉伸52.86倍,最大应力值为0.23 MPa,热分解温度为337℃,玻璃化转变温度为-42℃,且室温离子电导率为2.18×10-4S·cm-1的离子凝胶电解质（PBU）。组装的Li/PBU/LFP电池具有优异的长循环和倍率性能,以0.7 C倍率充放电循环1000圈,初始放电容量151 m A·h·g-1,容量保持率为94.9%,接着以2.7 C倍率充放电循环1000圈,初始放电容量为95 m A·h·g-1,容量保持率为93.1%。（3）以液体金属（EGa In）为导电层,以硅胶板为基底制备了可拉伸的导体,该导体在500%的拉伸下相隔18.5 cm的两端电阻仅有44.31Ω。该导体可作为锂电池集流体,进一步刮涂电极浆料于集流体表面获得可拉伸电极,将制备的高拉伸、高离子电导率聚合物电解质与制备的可拉伸电极结合,制备的锂电池可以在100%形变下维持LED灯的正常工作。
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