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　　柔性/可拉伸鋰電池及其集成系統(tǒng)的研究綜述與展望

　　柔性電子學(xué)是在柔性基板上構(gòu)建電子/光電子器件的一組技術(shù)，包括聚合物基板、超薄金屬基板等，是現(xiàn)代微電子技術(shù)最重要的發(fā)展趨勢之一。到目前為止，人們已經(jīng)設(shè)計出多種柔性電子設(shè)備，如柔性顯示器、可穿戴電子設(shè)備、電子皮膚、電子紙、傳感器、機器人、植入式醫(yī)療設(shè)備等。這些產(chǎn)品更加省電、便宜、多樣化，而且操作簡單、容易攜帶，更符合人體工程學(xué)設(shè)計，甚至可以作為直接黏貼在皮膚上的可穿戴設(shè)備。為了使柔性電子器件功能化，需要高性能的供電設(shè)備，一方面應(yīng)具有與柔性電子設(shè)備變形一致的同等柔性/可伸縮性，另一方面還要保持其優(yōu)良的電化學(xué)性能。鋰離子電池是另一種廣泛應(yīng)用于商業(yè)電子、電動汽車、固定電網(wǎng)等領(lǐng)域的電源，具有功率密度高、能量密度高、循環(huán)壽命長等特點。傳統(tǒng)的鋰離子電池是剛性的，在彎曲、折疊時，容易造成電極材料和集流體分離，影響電化學(xué)性能，甚至導(dǎo)致短路，發(fā)生嚴(yán)重的安全問題。此外，逐層平面器件結(jié)構(gòu)使得鋰電池體積過大，無法滿足全柔性系統(tǒng)的要求。因此為了適應(yīng)下一代柔性電子設(shè)備的發(fā)展，開發(fā)具有良好柔性、機械穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的高柔性/可拉伸柔性鋰電池成為了近幾年的研究熱點。近日，中科院半導(dǎo)體研究所沈國震研究員在Wiley旗下期刊AdvancedFunctionalMaterials發(fā)表了題為“DeviceConfigurationsandFutureProspectsofFlexible/StretchableLithium-IonBatteries”綜述，從結(jié)構(gòu)和功能等方面列舉了幾類柔性鋰電池及其在可穿戴電子中的應(yīng)用(圖1)。最后對于未來柔性鋰電池在實際應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢提出了新的見解和觀點。作者在文章中介紹了可用于柔性可穿戴電子供能單元的柔性/可拉伸鋰電池的基本特性及其應(yīng)用，并從器件結(jié)構(gòu)的角度，對柔性/可拉伸鋰電池的最新進展進行了綜合評述。作者詳細(xì)討論了器件結(jié)構(gòu)對其性能及應(yīng)用場景的影響。首先，介紹了具有平面結(jié)構(gòu)和光纖結(jié)構(gòu)的柔性鋰離子電池的制備工藝及其特點。隨后，作者詳細(xì)討論了可拉伸鋰電池的設(shè)計思路，包括結(jié)構(gòu)可拉伸以及內(nèi)在可拉伸。此外，還重點介紹了幾種有柔性/可拉伸鋰電池供電的柔性電子集成系統(tǒng)，包括柔性自驅(qū)動紫外光探測系統(tǒng)等。最后作者還討論了這個新興領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)和機遇。