丁子库走通纤维锂离子电池“最后一公里”

丁子库本文转自：光明日报

丁子库衣物、背包均可储存能量，复旦团队——

丁子库走通纤维锂离子电池“最后一公里”

丁子库作者：本报记者颜维琦本报通讯员钟沁蕊

丁子库《光明日报》（2024年04月30日08版）

丁子库柔软透气的衣服、时尚轻便的背包可以储存能量，随时随地为手机、手表等随身电子器件供电——这一曾经只存在于科幻小说中的场景，正逐渐走进现实。近日，复旦大学彭慧胜团队在高X能纤维电池以及电池织物的研究中取得新突破，实现了高安全X、高储能X能纤维电池的规模制备。相关研究成果日前以《基于高分子凝胶电解质的高X能纤维电池》为题，发表于《自然》主刊。该研究成功走通了柔X纤维电池研发的“最后一公里”，有望为人机交互、健康检测、智能传感等领域提供有效的能源解决方案。

丁子库作为能源领域的一个全新研究方向，纤维锂离子电池在发展过程中面临着三个难题：是否可以通过设计纤维结构获得柔软的锂离子电池，使电池可被应用于织物？是否能制备高能量密度的纤维锂离子电池，从而在较小的重量或体积中存储大量电能？是否能实现高安全X纤维锂离子电池，即便遭遇弯折或焚烧也不会产生安全隐患？

丁子库经过十多年探索研究，彭慧胜团队相继攻克了前两个难题，并使用高安全X的高分子凝胶电解质，解决了传统电池中有机电解质易漏易燃的问题，保证与人体紧密贴合的纤维电池织物足够安全。然而，高分子凝胶电解质难以与纤维电极形成紧密稳定的接触界面，导致纤维锂离子电池储能X能非常低。因此，实现高安全X纤维电池的关键在于：如何解决高分子凝胶电解质与纤维电极界面不稳定的难题。

丁子库瓶颈的突破源于对自然的观察和思考。彭慧胜在访问中国科学院上海硅酸盐研究所时，注意到爬山虎可以紧密而稳定地缠绕在另一根植物藤蔓上，于是拔下来察看，在调研后发现：爬山虎能分泌出一种具有良好浸润X的液体，渗透到两者接触表面的孔道结构中，随后液体中的单体发生聚合反应，将爬山虎和被缠绕的植物藤蔓粘在一起。

丁子库受此启发，团队设计了具有多层次网络孔道和取向孔道的纤维电极，并设计单体溶液使之渗入到纤维电极的孔道结构中，单体发生聚合反应后生成高分子凝胶电解质，从而与纤维电极形成紧密稳定的界面，进而实现高安全X与高储能X能的兼得。

更进一步，团队发展出基于高分子凝胶电解质纤维电池的连续化制备方法，实现了纤维电池的大规模制备。

如今，彭慧胜团队正在纤维电池的应用之路上进行探索。为了更直观地展示纤维锂离子电池的应用潜力，团队率先试制了一款可充电概念包，在变形、水洗、强紫外照射后仍能稳定供电。团队还进一步制作了多功能消防服，在高温火场的模拟环境中，电池织物在即使被磨损剪断后仍没有发生着火、爆X等安全事故，并稳定地为对讲机、传感器等消防员随身设备供电。

“纤维电池的应用场景拥有非常广阔的想象空间,比如应用于软体机器人、虚拟现实设备等，应用场景需要大家一起开拓。”彭慧胜说，下一步，期待与产业界加强合作，进一步提升新型纤维锂离子电池X能，降低其成本，推动纤维电池的广泛应用。

（本报记者颜维琦本报通讯员钟沁蕊）