中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉勇教授研究組最近在高耐折金屬薄膜及可折疊鋰離子電池研究中取得重要進展。

具有輕薄化、柔性、可折疊性能的可穿戴設(shè)備將是一個潛力巨大的新興高科技市場。將電源、電路、功能電子元器件（如傳感器、通訊設(shè)備和智能芯片等）植入到衣服中制成智能衣服，被認(rèn)為是未來可穿戴設(shè)備最重要的發(fā)展方向。同時，開發(fā)可折疊谷歌眼鏡、可折疊手機、可折疊射頻識別標(biāo)簽、電子報紙、可變型電子產(chǎn)品等將有利于方便攜帶。這要求上述可穿戴便攜式設(shè)備必須承受相當(dāng)次數(shù)的折疊。因此針對上述可穿戴設(shè)備應(yīng)用，迫切需要開發(fā)高耐折金屬薄膜和可折疊鋰離子電池用于連接電路、功能薄膜導(dǎo)電基底、電池集流體及供電電源。

最近，劉勇教授研究組的于肖副研究員以制絨單晶硅片上的金字塔結(jié)構(gòu)為模板，還原生長了內(nèi)嵌倒金字塔結(jié)構(gòu)的高耐折鎳膜。制備的5 μm厚鎳膜電導(dǎo)率高達1.25×10 5 S/cm(相當(dāng)于體鎳的88%)。通過倒金字塔的錐面和棱邊切向分散折疊時產(chǎn)生的應(yīng)力，極大提高了鎳膜的耐折性能，在分別22000次完全向外對折(180°)和18000次完全向內(nèi)對折(180°)后，鎳膜折痕處的方塊電阻相對于初始值的變化率僅為0.19%和0.72%。以高耐折鎳膜為集流體制備的可折疊鋰離子電池在20 C倍率充放電過程中，經(jīng)5000次完全對折(180°)后容量保持率為98.4%。同時，還展示了可折疊鋰離子電池集成在谷歌眼鏡模型上的應(yīng)用，電池在9000次折疊(90°)過程中可以持續(xù)為LED燈供電。