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，不仅可以储存能量，还能便捷地为手机、手表等随身电(diàn)子设备供电(diàn)。这一曾(céng)存在(zài)于科幻作品中的场景，已经变成了现实。

近日，复旦大学科(kē)研团队在(zài)高性(xìng)能纤维电池及电池织物研究上取(qǔ)得(dé)新突(tū)破：通过设计具有(yǒu)孔道结构(gòu)的纤维电(diàn)极，实现电极与高分(fēn)子凝胶电解(jiě)质的有效复合，团(tuán)队不(bù)仅解决了高分子凝胶电解(jiě)质与电极界面稳定性差的(de)难题，还发展出(chū)纤维电池连(lián)续(xù)化构建方法，实现(xiàn)了高安全性、高储能性能纤维电池的规模制备。相关研究成果发表于《自然》主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(zhǔ)刊。

经过多年探索，复旦大学团队相继攻(gōng)克“设计纤维结构获得柔软(ruǎn)的锂离子电池”“制备高能量密度的纤维锂离子电池”两(liǎng)大难题(tí)；“实现高安全性纤维锂(lǐ)离子电池”则是(shì)该课(kè)题的“最后一(yī)公里”。科研团队负责人、中国科学院院士彭(péng)慧胜(shèng)表示，由(yóu)于纤维电池织物和人体(tǐ)紧密贴(tiē)合，必(bì)须以高安全性的高分子凝胶电解质取代易漏易燃的有机电解质，而基于高分子凝胶电解质的纤维电池(chí)要想提升储能性能，必须解决(jué)高分(fēn)子(zi)凝胶电解质与纤维电极界(jiè)面不稳定这一难题。

团队最终从爬山虎(hǔ)与植物藤蔓紧紧(jǐn)缠绕这(zhè)一自然(rán)现象中受到启发(fā)，研究其奥秘后，设计了具有(yǒu)多层次网络孔道和取向孔道的纤维电极，并研发单体溶液(yè)使之(zhī)渗入到纤维电(diàn)极的(de)孔道结构中，单(dān)体发生聚合反应后生成高分子凝(níng)胶电解质，与纤维电极形成紧密稳定界面，进而实现了高安全性与高储能性能的兼(jiān)得。

在此基础上，团队发(fā)展出(ch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ū)基于高分(fēn)子凝胶电解质纤维电池的连续化制备方法，实(shí)现了数千米长度(dù)纤维锂离子电池的制备，其能(néng)量密度达到128瓦时/公斤，可有效(xiào)为无人机等大功率(lǜ)用(yòng)电器供(gōng)电(diàn)，同时具有(yǒu)优异的耐变形能力。

彭慧(huì)胜表示(shì)，通(tōng)过自主设计关键(jiàn)设备，团队(duì)建立了以活性(xìng)浆料涂覆(fù)、高分子隔离膜包覆、纤维螺旋缠绕、凝胶(jiāo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)电解质复合以(yǐ)及高分子熔融封装为核心(xīn)步骤的纤维电池(chí)中试(shì)生产线，实现每小时300瓦时的产能，相当(dāng)于每(měi)小时生产的电池可同时为20部(bù)手机充电。这为纤维电(diàn)池的大规模应用提供了(le)有力支持。

目前，团队已使用工(gōng)业编织方法制备了大面积纤维电池织物。在相关工业标准下，电池织物在经受大电(diàn)流充放电、过(guò)压充电和欠压放电、高温存储后没(méi)有发生泄漏、着火等事故，显示(shì)出良好的(de)安全性和稳定性；电(diàn)池织物在高低温、真空环境中及外力破坏(huài)下仍可以安全稳定地(dì)为用电(diàn)器供电。

“这一纤维(wéi)电池(chí)可(kě)应(yīng)用于消防救灾、极地科考、航空航天等(děng)重要领域，更多应用场景有待各方共(gòng)同开拓。”彭慧(huì)胜(shèng)说。（记者吴振东）