復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)纖維鋰離子電池 靈感來源于它！
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近年來，在全球推進(jìn)綠色能源轉(zhuǎn)型的時(shí)代背景下，鋰離子電池成為替代能源的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋰離子電池的種類也在不斷豐富。
近日，復(fù)旦大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在高性能纖維電池以及電池織物的研究中取得新突破，通過設(shè)計(jì)具有孔道結(jié)構(gòu)的纖維電極，實(shí)現(xiàn)電極與高分子凝膠電解質(zhì)的有效復(fù)合，解決了高分子凝膠電解質(zhì)與電極界面穩(wěn)定性差的難題；發(fā)展出基于高分子凝膠電解質(zhì)的纖維電池的連續(xù)化構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)了高安全性、高儲(chǔ)能性能纖維電池的規(guī)模制備，建立了纖維電池織物的應(yīng)用示范。
此前，電池中主要使用易漏易燃的有機(jī)電解質(zhì)，無法滿足應(yīng)用要求。使用高安全性的高分子凝膠電解質(zhì)是有效的解決方法。然而，高分子凝膠電解質(zhì)難以與纖維電極形成緊密穩(wěn)定的接觸界面，導(dǎo)致纖維鋰離子電池儲(chǔ)能性能非常低。因此，實(shí)現(xiàn)高安全性纖維電池的關(guān)鍵在于，如何解決高分子凝膠電解質(zhì)與纖維電極界面不穩(wěn)定的難題。
面臨這一難題之際，爬山虎的特性給了科研團(tuán)隊(duì)重大啟發(fā)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，爬山虎能分泌出一種具有優(yōu)良浸潤(rùn)性的液體，該液體滲透到兩者接觸表面的孔道結(jié)構(gòu)中，隨后液體中的單體發(fā)生聚合反應(yīng)，便將爬山虎和被纏繞的植物藤蔓粘在一起。
由此，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了具有多層次網(wǎng)絡(luò)孔道和取向孔道的纖維電極，并設(shè)計(jì)單體溶液使之滲入到纖維電極的孔道結(jié)構(gòu)中，單體發(fā)生聚合反應(yīng)后生成高分子凝膠電解質(zhì)，從而與纖維電極形成緊密穩(wěn)定的界面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高安全性與高儲(chǔ)能性能的兼得。
該纖維鋰離子電池具備優(yōu)異的耐變形能力。在經(jīng)歷10萬次彎折、拉伸、扭轉(zhuǎn)變形后，其容量保持率大于96%。不僅如此，科研團(tuán)隊(duì)還建立了以活性漿料涂覆、高分子隔離膜包覆、纖維螺旋纏繞、凝膠電解質(zhì)復(fù)合以及高分子熔融封裝為核心步驟的纖維電池中試生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)每小時(shí)300瓦時(shí)的產(chǎn)能，為進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用提供了有力支持。
纖維鋰離子電池的成功研發(fā)打通了柔性纖維電池研發(fā)的“最后一公里”，有望為人機(jī)交互、健康檢測(cè)、智能傳感等領(lǐng)域提供有效的能源解決方案。
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