DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106911

柔性自充电电源具有极其出色的收集/存储人体运动产生的能量的能力，被认为是下一代可穿戴电子设备最合适的电源。在此，研究者展示了一种用于存储低频微小运动能量的柔性自充电锂电池。采用静电纺丝聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））多孔膜作为压电隔膜和电极的支撑层，制备了一种新型柔性自充电电池（SCPC）。柔性SCPC可以通过机械变形直接收集运动能量来有效充电。密封在柔性外壳中的SCPC可以通过周期性轻敲（6N，1Hz）充电，330秒内的存储容量为0.092μAh。与传统的自充电电池相比，柔性SCPC可以在更低的频率和压力下有效工作，并收集人体微小的运动能量，为可穿戴电子设备供电。综上，这项工作为新型自充电可穿戴电子设备的开发提供了一种创新型方法。

图1.全柔性集成SCPC。a）SCPC可以将运动能量（如步行、脉冲敲击等）转换/储存为电能。b）本工作设计的SCPC的结构图。c）不含电解质的SCPC的压电输出。d）全柔性SCPC的自充电响应（图示为制备的SCPC）。

图2.a）通过静电纺丝制备的具有不同成分的压电薄膜的傅立叶变换光谱（FTIR）图像和b）X射线衍射（XRD）图像。c）不同功率外力作用下按钮SCPC的压电电压。d）柔性SCPC的工作机制。e）1C下进行不同循环的SCPC的比容量。f）不同压力下柔性SCPC的自充电电压曲线。

图3.按钮SCPC的电化学性能。SEM图像分别对应于a）P-P-T纤维膜，以及b）500次循环之前和c）之后通过刀片涂层制备的电极的微结构。d）压电P-P-T隔膜和商用PP薄膜的交流阻抗。e）SCPC在不同电流速率（0.3C、0.5C、1C、2C、5C和0.3C）下的倍率性能。f）SCPC在1C下循环200次和g）在5C下循环500次的循环性能和库仑效率。

图4.柔性SCPC的自充电性能：a）周期性外力；b）不同的力强度；c）不同的力频率。d）自充电过程试验装置（图示为外力施加装置示意图）。e）柔性SCPC的自充电和放电循环。