随着化石燃料煤、石油和天然气等不可再生资源的日渐枯竭以及空气污染等全球性环境问题加剧，电池领域受到越来越多人的关注。电池是实现化学能和电能之间相互转化的设备，可通过电化学反应进行电能的储存和释放。常见的电池主要由四部分组成：正极、负极、电解质和隔膜，其中正负极发生电化学反应，是能量转化的反应场所；电解质负责正负极之间的离子传输，是能量转化过程的桥梁；隔膜用于阻隔正负极，避免其直接接触导致电池短路，是电池体系的安全保障。除此之外，正负极侧通常还需使用导电性良好的集流体以保证电流的顺利输入和输出。

图1 电池放电过程示意图

自从1800年意大利物理学家伏特发明世界上第一个电池“伏特电堆”以来，电池技术的发展已经走过了二百多个春秋。从干电池到铅酸蓄电池，再到现有的锂离子电池，电池体系的容量、功率及使用寿命不断提升，体积和质量不断向小型化、轻型化发展，极大地提高了用电设备的续航能力、便携化、普适性以及生产效益。

近年来，随着电子技术的快速进步，越来越多的电子设备正在向着轻薄化、柔性化和可穿戴的方向发展，例如三星和LG等公司都推出了曲面屏手机，并且正在计划研制可折叠、可弯曲的新一代产品。目前发展柔性电子技术最大的挑战之一就是与之相适应的轻薄且柔性的电化学储能器件。传统的锂离子电池、超级电容器等产品是刚性的，在弯曲、折叠时，容易造成电极材料和集流体分离，影响电化学性能，甚至导致短路，发生严重的安全问题。因此为了适应下一代柔性电子设备的发展，柔性储能器件成为了近几年的研究热点。

图2 柔性电子设备

纸张和织物是有柔韧性的，要是能把电极材料和集流体合二为一变成纸张或织物，电极材料和集流体分离的问题不就解决了么？载有活性材料的碳纸、碳纳米管（CNT）纸、石墨烯纸、碳纤维织物等二维柔性碳材料集流体被纷纷报道，制备方法也是多种多样，从简单的涂布法到真空抽滤法，再到复杂的化学气相沉积、原位水热沉积等等。然而，碳材料的导电率远低于金属材料，当其用于高功率、高容量的软包电池时，这种劣势会更加突出，而对于3D结构金属集流体，其较高的质量占比又会降低储能器件的能量密度。

近日，中科院大连化物所储能技术研究部报道了一种制备柔性电池的新工艺。不同于传统电池中将活性物质直接用粘结剂涂覆在导电基底上，该科研团队通过化学镀技术实现活性物质与金属集流体直接牢固结合，当电池任意弯折时，活性物质都不会产生脱落，显示出很好的柔韧性。化学镀技术是一种较成熟的表面涂层技术，广泛用于化工、航空、医疗器械等领域，具有镀层均匀、成分灵活多样、适用于非金属基底等优点。

该技术能够在柔性多孔电极表面和内部均匀沉积超薄可控的金属镀层，形成三维连续的金属集流体网络，使电极的电导率提高两个数量级，并保持电极中完整的离子传输通道，因而提升了柔性电极的电化学性能。此外涂层与电极基底紧密的粘结解决了传统涂覆法在形变下存在的活性物质与金属集流体脱离的问题，有效解决了软包装柔性电池器件的实用难题。

图3 a)柔性电极上化学镀沉积金属镀层的作用机理示意图；组装的柔性软包电池在弯折成b)拱形、c)扭曲、d)卷曲和e)波浪形的条件下仍然可以点亮LED。

采用化学镀技术制备的锂硫电池正极材料，相较于传统涂覆方法，其放电比容量从1200 mAh g^-1上升至1600 mAh g^-1，达到其理论值的95.5%，是商业化锂离子电池正极材料（<300 mah g^-1）的5倍以上。此外将这种电极材料组装成具有商业化结构的软包电池，仍可以放出1420 mAh g^-1容量且实现100次充放电循环，在不同弯折程度、不同弯折时间下，仍可以正常工作。化学镀技术制备的集流网络的面密度远低于传统铝箔、铜箔、泡沫镍等，可进一步降低电池器件的整体重量，提高能量密度，有重要实用价值。该工艺技术具有制备成本低廉、易于实际应用等优点，为未来柔性电池产业化奠定了基础。