2015年第 60卷第 7期：630 ~ 644 《中国科学》杂志社 评述 scichina csb.scichina SCIENCE CHINA PRESS 石墨烯在柔性锂离子电池中的应用及前景 闻雷 ,陈静 ,罗洪泽 ① ① ② ,李峰①* ① 中国科学院金属研究所 , 沈阳材料科学国家 (联合)实验室, 沈阳 110016; ② Council for Scientific and Industrial Research, Pretoria 0001, South Africa * 联系人, E-mail: fli@imr.ac 2014-10-07 收稿, 2014-12-03 接受, 2015-02-12 网络版发表 国家自然科学基金创新研究群体科学基金 (51221264)、中国科学院重大突破择优支持项目 (KGZD-EW-T06) 、国家自然科学基金(51172242， U1401243)、国家重点基础研究发展计划 (2011CB93264, 2014CB932402) 和中国科学院战略性先导科技专项 (XDA09010104) 资助 摘要 随着具有变形功能的移动电子设备的出现和发展 ,为其供电的可变形、柔性锂离子电池 关键词 近年来受到广泛关注.柔性锂离子电池一般指具有可逆弹性变形能力 ,同时可正常工作的锂离 子电池.按照变形难易程度,大部分研究中的柔性锂离子电池,均指可弯折柔性锂离子电池.本 文总结了石墨烯在可弯折柔性锂离子电池领域的进展情况 .石墨烯具有很高的电子电导率 ,可 将石墨烯附着于高分子、纸、纺织布等柔性基底上,利用基底提供柔性支撑、力学性能,石墨烯 提供导电网络,形成石墨烯/柔性基体复合结构.利用石墨烯的二维柔性结构及表面官能团 ,与 其他材料复合,能够制备出一体化石墨烯复合柔性电池电极 .石墨烯柔性复合材料作为电极时, 能够提高电池的整体能量密度 ,因此具有更广阔的发展前景 .本文同时介绍了柔性锂离子电池 的力学特性和电化学性能表征方法 ,并对柔性锂离子电池的未来发展方向进行了预测 .柔性锂 离子电池发展趋势是提高其变形能力 ,并赋予柔性锂离子电池一定的可拉伸性能 ,以使其适应 各种复杂应用;新型柔性锂离子电池也将具有自修复和快速充电能力 ;未来同时将研究喷涂或 打印等新型柔性电极的制备和器件优化设计 .虽然仍然存在尚待解决的问题 ,石墨烯柔性锂离 子电池经过适当的电化学性能和力学性能改进,将在移动电子领域得到广泛应用. 石墨烯 柔性电池 锂离子电池 弹性变形 纳米碳材料 聚合物 为了满足日益增长的对电子产品小型化、多样性 和可变性的需求 , 柔性可穿戴的便携式电子产品成 为未来发展的趋势 . 近年来, 可卷绕式显示屏的问世 及电子衬衫和卷屏手机等柔性电子产品概念的提出 , 不仅引起了广大消费者极大的兴趣和期待 , 更引发 了科研工作者对柔性电子技术的研究热潮 . 柔性电 子技术即将带来新一轮电子技术革命 , 并将对社会 生活方式及习惯产生革命性影响 . 图1(a)为三星所展 示的柔性液晶显示屏原型, 图1(c)为概念型智能手 表. 相对于传统移动电子设备 , 柔性电子设备除了可 随意弯折外 , 还可通过感知所受到应力等变化 , 来实 现特定功能 , 如拍照和选择网络等 , 在不远的未来会 形成全新的智能终端 . 柔性的智能手机和平板电脑 将成为下一代电子产品的主流 , 其他可穿戴柔性电 子设备包括智能眼镜、手环、衬衫及鞋等 (图1(b))也 将会得到迅猛的