面向高电压多功能结构电池的定制缝合与垂直堆叠技术：增强电化学-机械耦合性能的新策略

《Advanced Science》：Tailored Stitching and Vertical Stacking for High-Voltage Multifunctional Structural Batteries with Enhanced Electrochemical–Mechanical Coupling

本综述系统介绍了基于碳纤维增强聚合物（CFRP）的高电压结构电池创新设计，通过贯穿厚度芳纶缝合技术和选择性结构化热塑性界面（Elium树脂/聚丙烯屏障）集成，有效解决了电极分层、界面粘结不足等关键问题。该结构在总质量基础上实现42.2 Wh kg?1的能量密度和215.6 MPa的弯曲强度，兼具优异的环境屏蔽性能（氧气/水分阻隔）和电化学-机械稳定性，为电动汽车（EV）、无人机（UAV）等轻量化系统提供了多功能集成解决方案。

　　

1 引言

近年来，电动汽车（EV）、城市空中交通（UAM）、无人机（UAV）及卫星的性能显著提升，但轻量化电池的发展仍相对滞后。随着未来移动系统对功率需求的复杂化及高功率电子元件的增多，对高容量、轻量化储能解决方案的需求持续增长。在此背景下，将电池演进为兼具轻量化和多功能特性的集成结构组件显得尤为重要。结构电池（SB）复合材料能够将储能功能直接集成到承力结构中，从而提高系统级效率并减少不必要的质量。碳纤维增强聚合物（CFRP）基复合材料因其独特的承载能力和本征电子传输特性，被广泛探索用于多功能储能系统。

层压结构电池通常通过真空灌注工艺或预浸纤维片的手工铺层技术制成复合材料层压板。其中，CFRP集流体的使用使得在实现电化学功能的同时可调控机械性能。通过控制碳纤维层的厚度和堆叠顺序，能够优化结构完整性，增强机械性能，并确保电化学组件的高效集成。然而，现有设计仍面临诸多挑战：结构树脂（如环氧树脂）的氧气和水蒸气渗透性不足，难以保护锂离子电解液；离子或凝胶电解质的离子电导率低于传统液体电解质；预浸隔膜与电解质的集成过程中可能出现树脂-电解质混合、固化温度限制以及真空辅助加工中的电解质蒸发等问题。

为应对这些挑战，本研究提出采用Elium树脂作为热塑性聚合物基体，并在电极区域选择性集成聚丙烯（PP），以增强结构电池的整体机械性能。制造方法利用Elium在聚合前以液体形式加工的特性，从而能够制备具有复杂几何形状的CFRP预浸料。通过掩膜技术，将Elium树脂选择性地沉积到指定区域，避免树脂渗入电极区，从而在保持电极完整性的同时，实现对电极邻近区域PP粘结的精确控制。

2 实验部分

2.1 CFRP集流体的制备与表征

CFRP集流体的制备通过一系列步骤实现，旨在精确定义电极区域并使其能够集成到结构电池配置中。正极浆料由78 wt.% LiFePO₄（LFP）、10 wt.% 碳黑（CB）和12 wt.% 聚偏氟乙烯（PVDF）组成；负极使用82 wt.% Li₄Ti₅O₁₂（LTO）、8 wt.% CB和10 wt.% PVDF。每4 g电极混合物与11 mL 1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）在高真空高速离心混合器中混合，以抑制气泡形成并实现均匀分散。

在平纹碳纤维织物上，采用特氟龙胶带掩膜方法将电极涂层定位在3 cm × 5 cm的指定区域。制备好的浆料通过刮刀涂布在该掩膜区域内，刀板与基材之间的间隙设置为200 μm，确保电极厚度均匀。沉积后，电极经过真空干燥（溶剂去除和PVDF粘结剂固化），采用0.5 °C min^?1的升温速率至100 °C并保温3小时。随后，仔细去除用于浆料涂布期间掩膜电极区域的Teflon胶带。

为评估电极厚度的一致性及其与碳纤维基材的界面贴合性，对涂层区域进行垂直于表面的切片，并通过扫描电子显微镜（SEM）检查。SEM图像显示电极层均匀涂布，厚度约为22–28 μm，表明在碳纤维基材上实现了精确且一致的沉积。

使用丙烯酸双面胶带施加一个矩形掩膜框，延伸至电极区域外5 mm。然后将0.1 mm厚的铝片（切割为4 cm × 6 cm）覆盖在该掩膜区域上。重要的是，铝片不直接接触电极表面，而是仅通过丙烯酸基双面胶带沿外部掩膜边界附着。该区域特意保留以便在后续加工中促进PP附着。该设计的结构原理在于Elium（一种PMMA基聚合物）对水分和氧气渗透的抵抗性较差，不如聚丙烯。因此，在电极区域周围集成PP而不是Elium，确保PP直接与电解质接触。此外，通过参考标准软包电池结构，采用了5 mm宽的PP屏障层。初步实验研究证实，与Elium相比，PP具有更优异的电解液保持性能，进一步验证了PP集成对长期电化学稳定性的必要性。

将一个3 mm直径、0.1 mm厚的铝盘的一面涂上银浆，然后在压力下热粘结到CFRP电极的边缘。这些盘片对应于图1H中突出的四个小圆形“导电结”，它们仅被纳入层间中平面，以实现垂直堆叠电池之间的串联互连。

CFRP预浸料的制备涉及将液态热塑性树脂Elium 150（预先与2 wt.% Perkadox CH-50X引发剂的行星混合器混合，1500 RPM，1分钟）涂覆在放置在PA/PO剥离层内的碳基材两侧。涂层厚度通过设置为400 μm的刮刀控制。在环境条件下固化（约10小时）后，去除剥离层和铝掩膜层，得到约300 μm厚的CFRP预浸料。

将前述步骤获得的CFRP层压板修剪至最终尺寸8 cm × 6 cm，以符合结构电池模块设计规格。将5 mm宽、0.1 mm厚的PP薄膜通过烙铁预粘结到电极周边。

此外，为便于电解液注入并允许截留的空气逸出，设计中集成了两个注射端口。在制备有LTO电极的CFRP中，额外的PP层被固定在电解液入口和出口点周围。将PMMA基光纤管（外径：0.62 mm，内径：0.38 mm）切割成5 mm段，其中放入直径为0.35 mm的钢丝。钢丝涂有氟聚合物脱模剂，并使用前干燥12小时。脱模剂有助于在电解液注入步骤中轻松去除钢丝，而氟聚合物的优异化学稳定性确保与电解液的反应最小。

该组件通过加热预粘结，形成嵌入的电解液注入通道。随后取出钢丝，留下一个PP包裹的路径，在电解液注入过程中保持化学完整性和屏障功能。这种具有定义电极、电结和集成电解液屏障区域的多层CFRP结构构成了缝合结构电池系统的基础元素。

2.2 具有缝合结构的单细胞结构电池的组装

图3展示了缝合单细胞结构电池的制造序列。该结构组装由多个功能层按特定顺序排列：底部放置LTO基CFRP集流体（6 cm × 8 cm），依次为3 cm × 5 cm PP/PE/PP隔膜、玻璃纤维平纹织物片（6 cm × 8 cm）、另一个相同的隔膜，最后顶部为LFP基CFRP集流体（6 cm × 8 cm）。

中间的玻璃纤维平纹织物具有双重用途：为层压系统提供机械完整性，并使阳极和阴极层电绝缘。为进一步确保在高压力固化过程中电极之间的稳健绝缘，在每个CFRP电极和玻璃纤维片之间插入薄（16 μm）多层PP/PE/PP膜（Celgard QT17P2HX）。这些隔膜修剪为精确匹配3 cm × 5 cm电极区域，不与Elium树脂或PP薄膜化学粘结，而是简单地嵌入层间。这种放置策略确保了树脂与相邻玻璃纤维之间的增强粘结，而隔膜即使在于140 °C的热压条件下也保持其结构形式而不变形。

采用140 °C的温度和14 bar的压力并持续至少30分钟的热压缩曲线用于统一层压结构。固化后，层状结构显示，确认了预期的堆叠顺序。为在组装后保持电极间的电绝缘，缝合纤维的选择至关重要。选择高强度芳纶纱（Kevlar KM2）因其不导电特性及在高温高压下的稳定性。使用63 μm直径的缝合针将Kevlar纤维（约45 μm束直径）引入层压堆叠。缝合局限于PP边界内的活性电极区域，并在缝合过程中对Kevlar纱线施加张力以确保牢固接触并减少松弛。张紧模式也有助于固化后更好的结构完整性。

本研究比较了四种结构电池配置的电化学和机械性能，这些配置以缝合密度区分：非缝合结构（非缝合SB）、稀疏缝合配置（5 mm间隔，松散缝合SB）、中等密度图案（3.33 mm间隔，中度缝合SB）和高密度排列（2.5 mm间隔，密集缝合SB）。系统研究了这些不同缝合策略对界面粘结、机械增强和电化学隔离的影响。

2.3 通过多细胞层压制备高电压结构电池

图4说明了通过层压两个先前制备的电池来组装高电压结构电池的顺序步骤。在结构电池系统中，实现完整的电解液封装对持续性能至关重要。虽然外围PP屏障有效防止电解液横向迁移，但仅凭Elium在面方向的电解液屏障能力不足。金属凭借其致密有序的原子结构，即使在厚度显著减小的情况下也表现出优异的屏障性能。铝因其有利的强度重量比而在金属材料中特别有吸引力。因此，为在层压过程中有效阻止相邻电池间的电解液渗透，将薄铝膜（6 μm，A-ALFo ACEY）附着到无Elium区域（4 cm × 6 cm）。该铝膜使用薄环氧薄膜粘合剂（Redux 312，厚度：0.05 mm）粘结到底层结构。

先前的实验结果表明，铝膜与环氧粘合剂之间的界面粘附不足，导致机械性能受损。因此，本研究采用铝膜表面的多巴胺功能化来增强其粘附性能。多巴胺涂层过程与文献中先前建立的方法一致：多巴胺盐酸盐（2 g L^?1）和tris-base（约1.2 g L^?1，pH调整至8.5）溶解在去离子水中；铝膜在室温下浸入该溶液中，磁力搅拌（600 rpm）24小时，随后用去离子水冲洗三次，并在50 °C下真空干燥6小时。

为组装高电压层压电池，在多巴胺处理的铝膜表面施加额外的环氧粘合剂薄膜层。在热压层压步骤中，位于每个电池相对角落的导电结在热量和压力下精确对齐并粘结，确保堆叠电池间的电互连和机械完整性。

为改善对水分和氧气渗透的屏障性能，铝膜类似地粘结到层压高电压电池结构的顶面和底面。在此阶段，使用Teflon胶带选择性地掩膜旨在电接触的区域，以防止多巴胺涂层；因此，这些未涂层区域保持与CFRP电极表面的直接电接触。此外，环氧粘合剂薄膜的面积有意相对于铝膜尺寸减少约1 mm，创建了一个未粘结的外围区域。该设计允许铝膜边缘与CFRP集流体在热压巩固步骤中直接接触。因此，这种直接接触促进了有效的电传导路径，使铝膜同时作为有效的水分和氧气屏障及连接到CFRP电极的辅助集流体。

在该层压板中，CFRP作为LTO和LFP电极的集流体。用于电布线和串联连接，铝T形端子粘结到每个CFRP集流体的相对面；铝膜同时通过直接接触CFRP起到水分/氧气屏障和辅助集流体的作用。为增强暴露端子区域的机械稳健性，附着0.2 mm铝增强片。

传统锂离子电池通常使用铝作为正极，铜作为负极集流体；然而，在该结构电池中，有意对两个电极使用铝以减少质量并实现与环氧基体的可靠粘结。通过多巴胺功能化铝表面，进一步改善了铝与环氧粘合剂之间的粘附，遵循既定程序。

为保护粘结的铝表面并增强结构完整性，按照前述过程制备Carbon/Elium预浸料，随后修剪成6 cm × 8 cm片。这些预浸料作为结构电池的保护表皮，提供外部机械保护和额外的对外部环境影响的密封。这些预浸料片通过热压层压应用到结构电池的上下表面，使用环氧粘合剂薄膜将保护表皮牢固地粘结到铝膜上。

最终的高电压结构电池采用多层配置，集成贯穿厚度缝合和多巴胺改性铝层以提高机械稳健性。

2.4 结构电池激活的电解液注入和密封过程

图5说明了用于取出内部导丝、注入电解液并完成高电压结构电池密封的顺序过程。开始电解液端口激活过程，使用设置为约130 °C的热风枪在光学管与嵌入钢丝之间的界面处施加局部加热。该热输入软化周围聚合物并降低界面阻力，从而能够安全提取内部钢丝而不损坏周围结构。钢丝移除后，将电池放入80 °C的真空烘箱中约4小时，以促进残留溶剂和挥发性化合物的蒸发。

随后，将干燥的结构电池转移到氩气填充的手套箱中，以在电解液渗透过程中保持无水分环境。所有电解液注入程序在氮气填充的手套箱内进行以防止污染。选择直径为0.36 mm的注射器针头用于电解液注入，因其与钢丝移除后留下的光学管孔直径紧密匹配，确保精确安全的配合。电解液填充后，将注射器针头插入结构电池侧面的光学管孔中。然后将电池转移到手套箱的过渡室，并将室压降低至0.01 MPa。在此过程中，随着结构电池内的空气在真空环境中迅速排出，液体电解液被吸入结构电池。该过程重复多次，直到即使将过渡室保持真空状态约一分钟后，注射器中的残留液体电解液不再显著减少。

为密封注射端口，将直径0.34 mm、长8 mm的聚偏氟乙烯（PVDF）线（KOVERT CLASSIC）插入每个光学管，占据先前移除钢丝留下的空隙。插入后，将电池从电解液浴中取出，并使用装有0.36 mm直径针头的注射器将预混合环氧树脂注入光学管的剩余空隙中，有效封装PVDF线并密封电解液通道。使用烙铁进行环氧树脂的最终固化，对环氧填充端口的尖端施加局部热以引发热聚合并确保完全密封。完全密封和激活的结构电池成功实现5 V的高电压输出并为外部负载供电。

3 结果与讨论

3.1 缝合穿透区域的SEM和EDS分析

为研究贯穿厚度缝合引起的材料转移和损伤，对层压组件进行了SEM和能量色散X射线光谱（EDS）分析，特别关注CFRP集流体（涂有LFP或LTO复合浆料）、PP/PE/PP隔膜和玻璃纤维平纹织物。为最小化结构和电化学损伤，选择了63 μm直径的针，这是能够容纳芳纶纤维束（约45 μm直径）的最小可能尺寸。所有分析样品均采用与实际结构电池制造过程相同的程序缝合。

缝合顺序穿透LFP涂层CFRP集流体、PP/PE/PP隔膜、玻璃纤维织物、另一个PP/PE/PP隔膜，最后是LTO涂层CFRP集流体。LFP电极表面的SEM分析显示，涂层在穿透部位附近部分移除，暴露出底层碳纤维。EDS映射证实了磷（P）的局部损失，这是LFP活性物质的特征元素，表明导电电极碎片已被缝合过程位移。该局部损伤区域的直径约为46 μm。

在随后的PP/PE/PP隔膜层中，SEM和EDS分析揭示了穿孔周围存在P和C元素。这些是来自上方损伤电极层的分离LFP碎片。值得注意的是，隔膜的弹性特性将穿孔直径限制在约27 μm，显著小于CFRP电极层。

相比之下，下一层玻璃纤维织物的EDS映射显示无显著P含量，表明LFP碎片未进一步传播超越第一隔膜层。同样，在第二PP/PE/PP隔膜或LTO涂层CFRP电极层中未检测到电极衍生元素。这些发现强烈支持PP/PE/PP/玻璃织物/PP/PE/PP的多层配置作为有效的物理屏障，防止导电粒子迁移和潜在内部短路。

这种缓解至关重要，因为导电碎片——特别是微米级碳纤维或LFP/LTO粒子——可能桥接阴极和阳极集流体，导致电短路。确实，对照实验证实，当仅使用玻璃纤维作为隔膜时，缝合诱导的碳纤维碎片偶尔连接电极，导致电故障。相比之下，当PP/PE/PP隔膜放置在玻璃织物的两侧时，该配置可靠地防止了此类短路。多个缝合样品的电测试证实了这种绝缘效应。

此外，尽管PP/PE/PP隔膜提供优异的电绝缘并有效阻挡电极碎片，但其固有的低界面粘结强度可能损害整体层压完整性。因此，在与Elium树脂兼容性关键的层压架构中，用单层玻璃织物替换PP/PE/PP隔膜可显著增强层间粘附。基于此原理，提出了一种混合配置：玻璃织物层覆盖层压板的整个区域以提供结构凝聚力，而PP/PE/PP隔膜仅选择性地应用到局部电极区域。该方法确保PP/PE/PP层不承受结构载荷，允许玻璃织物作为主要承重中间层，从而在结构电池中保持机械稳健性和电化学隔离。

CFRP集流体中测量的穿透直径约为37–46 μm，而PP/PE/PP隔膜中的穿透直径显著较小（约27 μm），归因于其更高的顺应性。这种尺寸差异突出了PP/PE/PP层的机械过滤功能，作为缓冲物物理约束电极碎片和碳纤维粒子到达相对电极。总之，PP/PE/PP/玻璃织物/PP/PE/PP的多层隔膜配置在防止结构电池复合材料中缝合诱导内部短路方面非常有效。

3.2 缝合电极涂层CFRP集流体的微观结构表征

为研究缝合对电极涂层碳纤维增强聚合物（电极/CFRP）集流体的机械性能和微观结构完整性的影响，使用微拉伸测试装置进行拉伸测试和随后的SEM分析。样品按照实验方法中描述的相同程序制备，涉及在平纹碳纤维织物上涂覆LFP电极浆料随后固化。每个拉伸样品宽度10 mm，长度31 mm，每端夹持区域9 mm以确保在拉伸装置中正确固定。原始平纹碳纤维织物作为参考。评估了三种电极/CFRP配置：未缝合、单排四孔缝合和双排四孔缝合。缝合图案均匀应用。

拉伸测试以0.1 mm min^?1的应变速率进行，每种样品类型的代表性应力-应变曲线显示。所有三种样品配置表现出相似的整体应力-应变行为。值得注意的是，由于电极涂层表面的精细性，夹持压力最小化以防止在夹持端过早失效，导致加载初期不可避免的初始松弛和非线性响应。因此，弹性模量值从曲线的线性区域导出，特别是在约0.005–0.01的应变范围内。

为分离和量化电极涂层对我们CFRP集流体结构电池机械响应的影响，首先建立了未涂层平纹碳纤维织物的基线。基线显示拉伸强度84.3 MPa和拉伸模量3.29 GPa。将LFP基电极应用到相同织物（未缝合电极/CFRP）后，拉伸强度增加至157.7 MPa，模量增至7.53 GPa——分别增益87.1%和128.9%。这些结果表明电极层是机械活性的而非被动添加。机制上，电极复合材料（活性物质、导电碳和聚合物粘结剂）形成连续的、聚合物丰富的基体，填充束间空隙，增强纤维间剪切传递，并约束载荷下的纱线滑移，从而提高刚度和强度。总之，这些结果表明，在CFRP集流体架构内，电极涂层作为薄的承重基体，改善纤维间应力传递，从而相对于未涂层碳纤维织物增加刚度和强度。

未缝合电极/CFRP样品表现出拉伸强度157.7 MPa和弹性模量7.53 GPa。相比之下，单排四孔缝合样品显示拉伸强度降低5.2%（153.9 MPa）和弹性模量降低6.5%（7.1 GPa）。此外，双排四孔缝合样品显示更大的降低，拉伸强度降低9.5%（148.6 MPa），弹性模量降低15%（6.87 GPa）。这种趋势表明增加缝合密度与机械性能负相关。观察到的机械性能降低主要归因于缝合过程中引入的局部纤维断裂和结构扰动。

测试后SEM分析提供了微观结构水平的损伤机制见解。对于未缝合样品，裂纹主要围绕编织碳纤维交叉点引发和传播，导致渐进基体和纤维损伤。缝合样品显示额外的局部裂纹传播围绕缝合部位。尽管缝合引入了一定程度的局部损伤，但拉伸测试后电极劣化的整体水平在缝合和非缝合配置中相似，暗示缝合的额外影响最小。

拉伸测试后，缝合纤维保持其位置而无任何明显的滑移或位移迹象。相反，编织碳纤维结构保持完整，表明芳纶缝合纤维在机械载荷条件下被有效约束。该观察表明缝合电极涂层CFRP复合材料在中等拉伸载荷下保持结构完整性和缝合有效性。

3.3 无机械载荷下结构电池的电化学表征

在速率/循环测试之前，电池通过在低电流（0.05 C）下三个恒电流形成循环进行调节。对于未缝合结构电池（非缝合SB），第一循环放电比容量为123.6 mAh g^?1，到第三循环降至120.2 mAh g^?1；因此形成期间的不可逆损失为3.4 mAh g^?1（相对于第一循环的2.8%）。形成后，电池在0.1–1C下表现出稳定容量，图9中的后续电压曲线和比容量数据仅在形成协议完成后收集。

评估了四种结构电池变体的电化学性能：非缝合SB、松散缝合SB（缝合间距5 mm）、中度缝合SB（缝合间距3.33 mm）和密集缝合SB（缝合间距2.5 mm）。在各种C速率（0.1C、0.5C和1C）下进行恒电流循环，使用LFP正极材料的理论容量（170 mAh g^?1）作为基础。

图9说明了在无外部机械载荷条件下测量的充放电曲线。采用三个指标来表征电池容量。为量化比容量（mAh g_LFP^?1），总放电参考相应阴极层中活性LFP的质量。并行地，整体重量容量（mAh g_str^?1）相对于结构电池总质量评估，从而反映单位重量的系统级能量贡献。能量密度（Wh kg^?1）使用方程（1）计算，积分放电期间的电压-容量曲线。

在方程（1）中，I表示施加电流，M指结构电池总质量，V(t)表示放电期间时间依赖的电压曲线。

为应对Greenhalgh等人提出的报告协议，我们明确定义了归一化基础，并披露了电池的完整质量清单。因此，表S2（支持信息）已重新组织，将每个组分映射到归一化类别。LFP和LTO基复合电极层（包括PVDF和碳黑）贡献于活性材料质量和活性电池质量，而CFRP层压板（作为集流体和结构增强）、铝膜和玻璃纤维层仅贡献于全电池质量（封装/集电和结构元素）。总和如下：活性材料质量 = 2.271 g（全电池质量的35.7%；来自阴极中78 wt.% LFP和阳极中82 wt.% LTO），活性电池质量 = 3.607 g（56.8%；包括复合正极电极1.476 g、复合负极电极1.365 g、PP/PE/PP隔膜0.0668 g和液体电解液0.6989 g），全电池质量 = 6.356 g（等于表S2中报告的装置质量，支持信息）。

除非另有说明，所有电化学数据均在垂直堆叠、串联连接的结构电池层压板上获取，该层压板包含两个相同的子电池。图9和图10中报告的所有电压是跨层压板端子测量的堆叠电压。单个LFP∥LTO子电池表现出约1.7–1.9 V的开路电压（OCV），取决于充电状态；因此，双电池层压板呈现约3.4–3.8 V的OCV。

在0.1C的充放电速率下，非缝合SB表现出初始容量117.8 mAh g_LFP^?1，到第50循环逐渐降至111.8 mAh g_LFP^?1，保持约95%的原始容量。松散缝合SB显示出改进的初始和保留容量，分别为127.4和121.7 mAh g_LFP^?1，保持相似的保留率。中度缝合SB进一步增强了初始和保留容量至134.1和128.3 mAh g_LFP^?1，而密集缝合SB在初始和第50循环后表现出稍低的容量，分别为131.5和125.7 mAh g_LFP^?1。值得注意的是，容量衰减趋势在所有电池配置中相似，在较高C速率（1C）下保持约94–95%，证明了循环条件的一致性。

0.1C下的重量放电容量确定为10.7 mAh g_str^?1（非缝合SB）、11.5 mAh g_str^?1（松散缝合SB）、12.1 mAh g_str^?1（中度缝合SB）和11.9 mAh g_str^?1（密集缝合SB），转化为能量密度分别为36.7、39.7、42.2和40.4 Wh kg^?1。因此，缝合导致放电容量和能量密度相对于非缝合SB近似改进范围8.5–14.1%。在评估的缝合系列中（缝合间距5、3.33和2.5 mm；加上未缝合对照），中度缝合SB（3.33 mm间距）在研究范围内表现出最高的电化学性能，在0.1C下达到42.2 Wh kg^?1的重量能量密度。

在1C的充放电速率下，三种缝合结构电池配置表现出比非缝合SB增强的性能，非缝合SB提供9.3 mAh g_str^?1和32.6 Wh kg^?1。缝合变体实现重量放电容量范围10.1至10.7 mAh g_str^?1和相应能量密度介于35.4和37.2 Wh kg^?1之间，代表约9.2%至15%的改进。其中，中度缝合SB产生最高性能，10.7 mAh g_str^?1和37.2 Wh kg^?1，对应最大容量增益15%。在1C观察到的容量增强趋势密切反映在0.1C下