中科院电工所研究员马衍伟、王凯团队在高性能柔性储能器件制备技术方面取得新进展，开发出一种高比能柔性固态锂离子电容器的规模化制备技术。此项研究工作由该研究团队联合国家纳米app中心、大连清洁能源国家重点实验室、中科院明升手机所、武汉理工大学等机构共同完成，相关研究成果近日发表于材料学期刊《先进材料》。

随着可穿戴智能设备在运动、医疗健康等领域的广泛应用，发展与之相适应的柔性可弯曲电明升手机储能器件成为一项重要需求。但柔性储能器件一般采用明升手机/物理沉积、组装、微钠加工等特殊工艺制备，限制了材料的选择和使用，导致柔性器件的比能量和力学柔性两者难以兼得。此外，这些特殊工艺无法与当前商业化电池/超级电容器的生产过程相兼容，难以实现规模化制备。

为了克服上述问题，研究团队采取了从材料到器件的协同创新设计。

为了提高材料的电荷存储性能，研究团队采用自蔓延高温合成方法，快速（秒级）、低能耗、宏量制备出氮杂多级次碳。高氮含量（12%）和一维、二维复合的多级次结构，使得这种碳材料作为锂电负极时，展现出优异可逆比容量。经过进一步活化，氮杂多级次碳转变为富含介孔的氮杂碳正极，其导电率、对锂的比电容等指标都有显著提升。基于合成的正、负极材料和聚合物凝胶电解质，制备出铝塑封装（Pouch-cell）的锂离子电容器，基于电极材料的能量密度也更高，且具备优异循环稳定性。

研究团队还开发出一种对辊压印技术，使得刚性铝塑锂离子电容器形成波浪状结构，提供了器件弯折/伸缩的空间，有效降低了器件弯折应力。原位电明升手机测试表明，经过数千次弯折，波浪状锂离子电容器的容量几乎无衰减，展现出良好的柔性可弯曲性能，实现了铝塑电池/超级电容器的柔性化，并且与常规制备工艺兼容，提供了一种规模化制备柔性储能器件的方法。

相关论文信息：http://doi.org/10.1002/adma.202005531