bandao.comFIE Review 碳纳米管和石墨烯基柔性电极材料的应用和结构及不同功能柔性锂离子电池的组装方式本文系统总结了碳纳米管（Carbon nanotubes, CNTs）和石墨烯（G）在柔性锂离子电池（FLIBs）电极中的应用，包括不同的功能应用和不同温度下的服务。重点说明了不同电极结构，包括粉末，线状和薄膜状等，对其电化学性能的影响。此外，本文还系统评述了CNTs和G基柔性电极组成的FLIBs的组装结构与可弯曲性、可拉伸性、可折叠性、自修复性和自检测性等特殊功能之间的关系。

　　柔性电子产品广泛应用于通信、医疗等多个领域，而高性能FLIBs作为柔性电子设备的电源，发挥着不可或缺的作用。为了克服FLIBs效率低的问题，人们尝试通过增加活性材料来提高能量密度，并通过保持纳米活性材料与其他组分之间的良好接触来降低接触电阻。CNTs是一种先进的柔性储能材料，具有导电性高、电化学性能优异、韧性好、表面化学可调等优点，易于加工成柔性薄膜/纸。G作为一种优良的导电基底，在某种程度上可以与碳纳米管相媲美。它的高稳定性、机械性能和生物相容性与FLIBs兼容。对于FLIBs，研究人员回顾了柔性电极的制备方法、柔性电极的选择和表面改性等。然而，对新型碳材料在FLIBs电极中的功能应用缺乏系统的总结，对FLIBs的结构与其特殊功能之间的关系缺乏深刻的认识。

　　CNT和G在柔性电极中可作为导电剂材料、骨架和活性物质的作用。电极材料的非自支撑效应得到充分改善，电极表现出优异的力学性能和电化学性能。

　　作柔性骨架：CNT和G为活性材料提供了柔性基底作为骨架，使电极表现出优越的机械性能，减少了活性材料的破碎和脱落。

　　作活性材料：作为一种活性材料，CNT和G具有较大的比表面积和较小的孔隙，在进行电化学反应时具有足够的空间提供大量的活性位点。

　　在低温下的应用：低温下电池容量损失严重。研究人员研究如何在低温下保持甚至增加电池的容量，同时使其保持优异的机械性能。因此，在超低温电池中的使用是FLIBs未来发展的方向。

　　在高温下的应用：研究人员采用CNT骨架作载体，进一步提高了电极的比表面积和灵活性，以及电极在高温下的热稳定性。碳纳米管的稳定性提高了电池的工作温度范围。FLIB的高温使用是未来的发展方向，但能否在超高温下使用还有待进一步探索。

　　2）线状电极：线状电极具有优越的拉伸性能。线状电极可用于纤维和纱线类型，其中纤维可以很容易地纺成纱线，这些纱线随后被编织成能够固化并承受大量变形的纺织结构；

　　3）片状电极：为避免活性物质的损失和变形破坏颗粒间连接，刚性电极通常采用薄膜片状形式。为了实现电极的自支撑和高灵活性，组装成电池或附着在柔性基底上是一种相对有效的手段。在实现柔性的同时，电池可以小型化，以适应更灵活的微型器件的应用。

　　传统的锂离子电池主要由硬质电池组成。但是，电池在使用过程中会轻微变形，并且在携带重物时可能会折叠。研究人员借助CNT和G的优良特性进一步提高了FLIB的可弯曲性、拉伸性、可折叠性、自恢复能力和自检能力。

　　本文综述了CNTs和G在FLIB电极制造中的作用，特别是当其作为导体、骨架和活性材料来提高电极的电化学性能和柔性时。本文讨论了CNTs和G在低温和高温下对电池性能的影响。强调了不同结构的电极材料对电化学性能和机械性能的影响。电极结构可分为粉末结构、线状结构和薄膜结构等，且各自具有不同优缺点，其中线状结构和薄膜结构往往具有优异的力学性能。此外，本文系统评述了碳纳米管和石墨烯基柔性电极组成的FLIB的组装结构，以实现其可弯曲性、可拉伸性、可折叠性、自修复性和自检测等不同功能。并讨论了目前柔性碳纳米管和石墨烯基柔性电极及其相应的FLIB面临的挑战和发展前景。综上所述，CNTs和G作为构建FLIB的材料具有广泛应用前景。

　　蔡艳芝，2019年12月-至今，西安建筑科技大学，教授，博士研究生导师。研究方向为柔性新能源材料、柔性电磁吸波/屏蔽材料和自封闭梯度层状材料等。发表学术论文60余篇，其中第一作者发表学术论文40余篇（SCI检索一区TOP期刊论文15篇），他引500余次。第一发明人授权发明专利10项，发明专利转让3项。主持国家级、省部级和厅局级各级纵向科研项目9项，横向科研项目4项。

　　Frontiers in Energy （SCI），能源领域综合性英文学术期刊，于2007年创刊，现为中国工程院院刊之一 (Transactions of CAE)。翁史烈院士和倪维斗院士任名誉主编。中国工程院院士黄震、周守为、苏义脑、彭苏萍任主编bandao.com，加拿大皇家科学院、加拿大工程院、中国工程院外籍院士张久俊、美国康涅狄格大学校长、教授Radenka Maric、法国普瓦捷大学教授Nicolas Alonso-Vante和上海交通大学教授巨永林任副主编。

　　出版能源领域原创研究论文、综述、展望、观点、评论、新闻热点等。选文注重“前沿性、创新性和交叉性”，涉及领域包括：能源转化与利用，可再生能源，储能技术，氢能与燃料电池，二氧化碳捕集bandao.com、利用与封存，动力电池与电动汽车，先进核能技术，智能电网和微电网，新型能源系统，能源与环境，能源经济和政策。

　　由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊bandao.com，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中12种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。