衣服可为电子设备充电我国科学家取得纤维电池技术新突破

一件柔软透气的衣服，不仅可以储存(cún)能量，还(hái)能便捷地为(wèi)手机、手表等随(suí)身电子设备供电。这一曾存(cún)在(zài)于(yú)科幻作品中的(de)场景，已经变成了现实。

近日，复旦大学科研团队在高性(xìng)能纤维电池及电(diàn)池织物研究上取得新突破(pò)：通过设计具有孔道结构的纤维电极，实现电极与高(gāo)分子凝胶电解质的有效复合，团队(duì)不仅解决了高分子(zi)凝胶电(diàn)解质与(yǔ)电极界(jiè)面稳定性差的难(nán)题，还发展出纤维(wéi)电池(chí)连续化构建(jiàn)方法，实现(xiàn)了高安全性、高储能(néng)性能(n衣服可为电子设备充电我国科学家取得纤维电池技术新突破éng)纤(xiān)维(wéi)电池的规模制备(bèi)。相关研究成果(guǒ)发表(biǎo)于《自然》主刊。

经过多年探索，复旦大学团队相(xiāng)继攻克“设计(jì)纤维结构获得柔软的锂离(lí)子电池”“制备高能量密(mì)度的纤维锂离(lí)子(zi)电(diàn)池”两(liǎng)大难题；“实(shí)现高安全性(xìng)纤维锂(lǐ)离子电池”则是该课题的“最后一公里”。科研团队(duì)负责人、中国科学院院士彭慧胜表示，由于纤维电池织物和人体紧密贴合，必须以高安(ān)全性的高(gāo)分子凝(níng)胶电解质取代易漏易燃的有机电解质，而基于高(gāo)分子凝胶电解质的纤维电池要(yào)想提升储能性能，必须解(jiě)决高分子(zi)凝胶(jiāo)电解(jiě)质与纤衣服可为电子设备充电我国科学家取得纤维电池技术新突破维电极界面不稳定这一难题。

团队最终从爬(pá)山虎与植物藤蔓紧紧缠绕这一自然现象中受(shòu)到启发，研究其奥秘后，设计了具(jù)有多(duō)层次网络孔道和取向孔道的(de)纤维电极，并研发单体溶液使之渗入到纤维电极的孔(kǒng)道结构(gòu)中，单体发生(shēng)聚(jù)合反应后生成高分子凝胶电解质，与纤维电极形成紧密稳定界面(miàn)，进而实现了高安全性与高储能性能的兼得。

在此基(jī)础上，团队发展出(chū)基于高(gāo)分子凝(níng)胶电解质纤维电池的连续化制备方法，实现了数千米长度纤维锂离子电池的制备，其能量密(mì)度达到128瓦时/公斤，可有(yǒu)效为无人机等大功率用电器供电，同时具有优异(yì)的耐变(biàn)形能力。

彭慧胜表(biǎo)示，通过自主设计关键设备，团队建(jiàn)立了以活性浆(jiāng)料涂覆、高分子隔离膜包覆、纤维(wéi)螺旋缠绕、凝胶电解质复合以(yǐ)及高分子熔融封(fēng)装为核心步骤(zhòu)的纤维电池中试生产线，实现每小时300瓦时的产能，相当于每小时生(shēng)产的电池可同时为20部手机充电。这为纤维电池的大规模(mó)应用(yòng)提供(gōng)了有(yǒu)力支持。

目前，团队已使用工业编织方(fāng)法制备了大面积(jī)纤维电池织物。在相关工(gōng)业标准下，电池织物(wù)在经受(shòu)大电流(liú)充放电、过压(yā)充电和欠(qiàn)压放电、高温存储后没有发生泄漏、着火等事故，显示出良好的安全性和稳定性；电池织物在高低温、真空环境中(zhōng)及外力破坏下仍可以安全(quán)稳定地为用(yòng)电器供电。

“这一纤维电池可应用于消防救灾、极地科(kē)考、航空航天等重要领域，更多应用场景有待各方共同开拓。”彭(péng)慧胜说。（记者吴振东）