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對于下一代可穿戴和可植入設備，儲能設備應該是柔軟的、可機械變形的，并且可以輕松地打印在任何基底或有源設備上。

在此，韓國科學技術研究院（KIST）Jeong Gon Son等人報道了一種完全可拉伸的鋰離子電池（LIB）系統，該系統全部基于本征可拉伸的組件，包括電極、集流體、隔膜和密封劑。可拉伸電極無需添加彈性體即可通過物理交聯有機凝膠（PCOG）獲得內在彈性，該有機凝膠由通常用作粘結劑的聚偏二氟乙烯（PVDF）的晶體生長控制合成。

此外，PCOG還被用作可拉伸的隔膜。本征可拉伸和可印刷集流體（SCC）使用基于復合材料的可拉伸導電粘結劑技術，將多尺度金屬微粒和一維多壁碳納米管（MWCNT）結合作為導電填料，即使在拉伸狀態下也能很好地保持滲透。最后，聚異丁烯（PIB）在彈性體中具有最好的阻隔性能且在有機電解液中不溶脹，可用作集流體和封裝材料的基體。

圖1. 完全可拉伸LIB多層組成結構的示意圖和詳細視圖

這些用于每個組件的可拉伸性和可印刷性的方法可以提供可拉伸電池配置的結構自由度及活性材料和有機電解液的材料自由度。測試表明，該完全可拉伸LIB在0.5 C下表現出超過130 mAh g^-1的優異儲能性能，在50% 應變時沒有容量下降，在1000次重復拉伸/釋放循環后表現出穩定的電化學性能且在環境空氣中的各種變形下具有超過100次循環的出色長期穩定性。

最后，作者首次成功地將可拉伸LIB全電池直接集成到拉伸織物中，在穿著或拉伸等機械變形下也表現出高性能和機械穩定性。由于該可拉伸/印刷電池具有與不可拉伸電池相當的儲能性能及廣泛的材料適用性和結構形狀因素的靈活性，它可以定位為自由形式可拉伸電池的有前途的平臺以開發下一代可穿戴/植入電子設備。

圖2. 印刷在彈性織物上的可拉伸電池的示意圖及性能

Intrinsically Stretchable and Printable Lithium-Ion Battery for Free-Form Configuration, ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.1c08405

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ACS Nano: 用于自由形式配置的本征可拉伸和可打印鋰離子電池

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