“纤维”纤维聚合物锂离子电池新突破 电池也可以“穿”在身上

今天，聚焦化工小新为大家分享来自化工仪器网的《纤维聚合物锂离子电池新突破电池也可以“穿”在身上》。

出门在外，无需充电器、充电宝，衣服就可以为电子产品无线充电。科幻小说、动漫里的场景正在变成现实。

近日，复旦大学彭慧胜团队通过系统揭示纤维锂离子电池内阻随长度的变化规律，有效解决了聚合物复合活性材料和纤维电极界面稳定性难题，连续构建出兼具良好安全性和综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池。该研究成果发表于《自然》主刊。

纤维锂聚合物离子电池基于包括封装材料在内的全电池重量，其能量密度超过85 Wh/kg。纤维锂离子电池有良好的循环稳定性，循环500圈后，电池的容量保持率仍然达到90.5%，库伦效率为99.8%；在曲率半径为1厘米的情况下，将纤维锂离子电池弯折10万次后，其容量保持率仍大于80%。另外，长度为1米的电池可以为智能手机、手环、心率监测仪、血氧仪等可穿戴电子设备长时间连续有效供电。

不仅如此，通过纺织方法，高性能的大面积电池织物问世。研究团队将电池织物和无线充电发射装置集成，安全、稳定地为智能手机无线充电。

在研发纤维锂聚合物离子电池过程中，彭慧胜团队克服了活性材料与导电纤维集流体的界面稳定性难题。

团队发现了高效负载纤维锂离子电池活性材料的连续化方法，通过调控正负极活性材料组分和粘附力，有效解决了聚合物复合活性材料与导电纤维集流体的界面稳定性难题，并自主设计和建立了面向纤维锂离子电池连续构建的标准化装置，实现了活性材料在千米级光滑纤维表面的高效负载和精准控制，获得到了高负载量、涂覆均匀和容量高度匹配的正、负极纤维电极材料。

此外，研究团队还进一步将正极纤维和包覆高分子隔膜的负极纤维进行缠绕组装，并进行有效的封装和电解液注入，最终实现了高性能纤维聚合物锂离子电池的连续化制备。所制得的纤维电池容量随长度线性增加，显示该构建路线具有良好的可靠性。

早在2008年，研究团队就开始研究新型柔性电池系统，在2013年提出并实现了新型纤维锂离子电池，为有效满足智能电子织物等可穿戴设备能源供给需求提供了新路径。

在这个时期，研发团队仍面临一些关键挑战，包括面向块状锂离子电池的成熟生产体系很难适用于纤维锂离子电池；纤维锂离子电池长度往往在厘米尺度，整体质量的能量密度较低。

针对这些难点，研发团队一方面从源头上厘清纤维电池内阻和长度的关系规律。通过大量的预实验筛选，尝试了不同电学特性的纤维集流体材料，最终发现并揭示出纤维锂离子电池内阻随长度增加先减小后逐步趋于稳定的变化规律，为纤维锂离子电池后期研究提供了有力的理论支撑和依据。

(资料来源：科技日报)

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