伊利诺伊大学Small：一种具有形状记忆功能的智能锂电池

快速增长的柔性和可穿戴电子产品对柔性储能设备的发展提出了很高的要求。然而，这些设备在工作环境下容易受到极端、重复的机械变形的影响。

在此，美国伊利诺伊大学芝加哥分校Reza Shahbazian-Yassar等人报道了一种具有形状记忆功能的智能柔性锂离子电池的设计和制造，该电池能够在严重的机械变形、弯曲、扭曲、滚动或伸长时恢复其形状。

这种形状记忆功能是由形状可调的固体聚合物电解质（SPE）的集成造成的，形状记忆SPE是基于半结晶、可交联的聚环氧乙烷 (PEO) 二甲基丙烯酸酯 (PEODMA) 设计的，该材料通过常规 PEO的一步甲基丙烯酸化及LiTFSI作为Li盐和添加剂而合成。研究表明，SPE具有高形状记忆性能、高达96% 的形状固定率和83% 的形状恢复率，还表现出高机械拉伸性和高锂离子电导率。

图1. 形状记忆SPE的合成示意图

因此，该形状记忆SPE在相对高的电流密度下对Li/Li对称电池中的Li金属具有长期稳定性（高达1000次循环）。基于SPE的智能锂离子电池在0.2 C充电/放电速率下提供≈140 mAh g^-1的特定放电容量，100次循环后容量保持率约为 92%，20 °C时库仑效率约为99.85%。

此外，作者证明了这种智能电池的形状可以通过编程来调整自身，以响应特定任务和高级应用的内部/外部热刺激。在不牺牲形状记忆强度的情况下提高聚合物电解质的锂离子电导率和形状固定/恢复的速度/效率，是进一步提高智能形状记忆电池电化学和形状记忆性能的有效策略。

总的来说，这项工作中提出的方法展示了开发形状可恢复/可调的下一代储能技术的有前途的设计原则。

图2. 基于形状记忆SPEs的智能锂电池的电化学性能

A Smart Lithium Battery with Shape Memory Function, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202102666

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伊利诺伊大学Small：一种具有形状记忆功能的智能锂电池

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