锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等突出优点,目前被广泛应用于各类便携式电子产品。随着柔性／可折叠电子器件的发展,开发具有弯折稳定性的柔性锂离子电池已成为目前储能领域研究的前沿之一。为了满足柔性电子器件待机时间长、充电时间短等特性,要求柔性储能器件具有高能量密度和功率密度(即可快速充电性能)。但目前报道的柔性锂离子电池的电化学性能,尤其是快速充放电性能,仍远远达不到传统锂离子电池的水平,很难满足实际应用的需求。锂离子电池的快速充电性能取决于锂离子和电子在电极材料表面和体相的传输速度,采用纳米材料可改善锂离子和电子在电极表面及内部的传输,减小锂离子和电子在电极内部传输的路径,对于柔性电极材料也同样适用。本论文主要通过纳米电极材料的制备、组装及提出新型电极结构设计,获得了具有高功率性能和优良弯折稳定性的柔性锂离子电池电极材料和全电池。一、柔性一体化钛酸锂电极：提出了直接利用活性物质纳米片之间相互搭接及表面氮掺杂炭包覆来制备一体化柔性钛酸锂电极的思路。该电极将炭包覆、纳米化、柔性和一体化设计很好地结合在一起,极大改善了电极的导电性和锂离子的扩散动力学,因此获得了具有快速充放电性能和良好循环稳定性的柔性电极,为柔性锂离子电池电极的设计提供了新的思路。一体化柔性钛酸锂电极通过将氮掺杂炭包覆的超薄钛酸锂纳米片进行真空抽滤制备,纳米片表面氮掺杂炭层在整个电极中可形成导电网络,加快电子传输；丰富的孔结构有利于电解液的扩散,可加速锂离子扩散到电极表面。另一方面,一体化电极设计,无粘结剂、导电剂等非活性物质,提高了活性物质利用率。与其它钛酸锂电极材料相比,一体化钛酸锂电极材料具有更优异的快速充放电性能和循环寿命,可在较短时间内(30s)完成充电。二、嵌锂各向异性二氧化钛／石墨烯柔性电极：根据锂离子在电极材料表面嵌入和体相扩散具有各向异性的特点,提出了嵌锂各向异性电极的概念。设计并制备出具有嵌锂各向异性二氧化钛／石墨烯柔性电极材料,可更充分地利用电极材料中有利于锂离子扩散的晶面来提高电极中锂离子的扩散动力学,从而获得了具有快速充放电性能和良好循环稳定性的柔性电极。嵌锂各向异性二氧化钛／石墨烯柔性电极的特点是二氧化钛(001)晶面几乎全部平行于石墨烯集流体,垂直于锂离子在电场中的扩散方向,因此该电极具有锂离子扩散各向异性,而提高了锂离子的扩散动力学过程。对嵌锂各向异性二氧化钛／石墨烯柔性电极的电化学性能研究表明,该电极具有快速充放电特性,可在几十秒内完成充放电,并具有较高的比容量。在100C倍率条件下(30s内完成充放电)可获得111mAh/g的比容量。在lOC的倍率条件下,100次循环后,比容量相对于初始比容量仅衰减2%,这些结果均远优于嵌锂各向同性二氧化钛/石墨烯柔性电极。对比实验研究表明,嵌锂各向异性电极的设计使锂离子在电场的作用下,更容易沿着[001]轴向嵌入；纳米片本身具有扩散距离短的优点,可缩短锂离子的扩散时间；直接生长在石墨烯片层上的二氧化钛纳米片有利于电子传导。三、石墨烯基柔性锂离子全电池：提出并设计了一种柔性锂离子全电池,采用具有三维连通网络结构的石墨烯泡沫取代了传统金属集流体,实现了集流体与活性物质一体化设计,有效降低了电极中非活性物质的比例。由于三维石墨烯泡沫高导电性和多孔结构,为锂离子和电子提供了快速扩散通道,实现了柔性全电池在弯折状态下快速充放电。采用水热合成方法,在石墨烯泡沫表面上直接生长活性物质-磷酸亚铁锂和钛酸锂,获得了柔性磷酸亚铁锂/石墨烯泡沫和钛酸锂/石墨烯泡沫复合电极材料。将磷酸亚铁锂/石墨烯泡沫和钛酸锂/石墨烯泡沫分别作为正负极,柔性硅胶为封装体,组装了轻薄、柔性的锂离子全电池。石墨烯泡沫发挥了三维网络结构巨大的传输电子的优势,极大地提高了电池倍率性能,柔性锂离子电池可在6分钟内实现充放电,并且达到初始比容量的90%。柔性全电池的设计具有一定普适性,可适用于其它电极材料。