近日, 江西理工大學材料科學與工程學院碳納米材料團隊師生在國際頂級期刊Advanced Energy Materials (影響因子21.875) 發表論文, 題為 'Engineering the Surface/interface of Horizontally Oriented Carbon Nanotube Macrofilm for Foldable Lithium-ion Battery withstanding Variable Weather' . 我校吳子平教授和華中科技大學夏寶玉教授是該論文通訊作者, 江西理工大學為論文第一完成單位, 我校碩士生劉亭, 張明為該工作共同第一作者.
鋰離子電池 (LIBs) 是目前最常見的儲能器件, 隨著可穿戴電子設備的興起, 電池的柔性化是實現設備可穿戴的基礎, 而柔性集流體是LIBs實現柔性的關鍵. 當前LIBs集流體主要為銅箔和鋁箔, 限制了電池的可變形性; 此外, 電池會隨著天氣的變化出現電化學性能波動, 如在寒冷的天氣電池甚至停止工作, 這是可穿戴電子器件在外表穿戴必須面臨的一個現實問題, 但卻很少被關注.
該工作以紙為基質, 通過表界面改性實現了定向碳納米管膜 (HUCNMs) 規模化製備. 所得HUCNMs面積達~1800 mm×1000 mm, 將其用作LIBs正負極集流體, LIBs展現出卓越的柔性, 電化學穩定性和倍率性能; 單層全電池容量高於700 mAh, 比容量160 mAh/g, 在類比不同溫度 (-40~70℃) 及低壓條件下, 電池仍保持穩定的電化學性能, 顯示出優異的耐候性. 此外, 課題組近期還研發了基於碳納米管的柔性線纜型電池, 發表在Small (影響因子9.598, DOI: 10.1002/smll.201800414), 所得電池體積能量密度達215 mWh /cm3, 為現有文獻報道最高值7倍以上, 這些展示了碳納米管在柔性能源存儲領域極大的應用潛力.
