生態(tài)文明建設的倡導者  綠色生活創(chuàng )建的踐行者

當前位置:供應信息 >  供應信息 > 正文

我國科學(xué)家取得纖維電池技術(shù)新突破

2024/4/29 14:15:08   新華網(wǎng)      人氣:9597

 一件柔軟透氣的衣服,不僅可以?xún)Υ婺芰?,還能便捷地為手機、手表等隨身電子設備供電。這一曾存在于科幻作品中的場(chǎng)景,已經(jīng)變成了現實(shí)。

近日,復旦大學(xué)科研團隊在高性能纖維電池及電池織物研究上取得新突破:通過(guò)設計具有孔道結構的纖維電極,實(shí)現電極與高分子凝膠電解質(zhì)的有效復合,團隊不僅解決了高分子凝膠電解質(zhì)與電極界面穩定性差的難題,還發(fā)展出纖維電池連續化構建方法,實(shí)現了高安全性、高儲能性能纖維電池的規模制備。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》主刊。

經(jīng)過(guò)多年探索,復旦大學(xué)團隊相繼攻克“設計纖維結構獲得柔軟的鋰離子電池”“制備高能量密度的纖維鋰離子電池”兩大難題;“實(shí)現高安全性纖維鋰離子電池”則是該課題的“最后一公里”??蒲袌F隊負責人、中國科學(xué)院院士彭慧勝表示,由于纖維電池織物和人體緊密貼合,必須以高安全性的高分子凝膠電解質(zhì)取代易漏易燃的有機電解質(zhì),而基于高分子凝膠電解質(zhì)的纖維電池要想提升儲能性能,必須解決高分子凝膠電解質(zhì)與纖維電極界面不穩定這一難題。

團隊最終從爬山虎與植物藤蔓緊緊纏繞這一自然現象中受到啟發(fā),研究其奧秘后,設計了具有多層次網(wǎng)絡(luò )孔道和取向孔道的纖維電極,并研發(fā)單體溶液使之滲入到纖維電極的孔道結構中,單體發(fā)生聚合反應后生成高分子凝膠電解質(zhì),與纖維電極形成緊密穩定界面,進(jìn)而實(shí)現了高安全性與高儲能性能的兼得。

在此基礎上,團隊發(fā)展出基于高分子凝膠電解質(zhì)纖維電池的連續化制備方法,實(shí)現了數千米長(cháng)度纖維鋰離子電池的制備,其能量密度達到128瓦時(shí)/公斤,可有效為無(wú)人機等大功率用電器供電,同時(shí)具有優(yōu)異的耐變形能力。

彭慧勝表示,通過(guò)自主設計關(guān)鍵設備,團隊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(xiàn),實(shí)現每小時(shí)300瓦時(shí)的產(chǎn)能,相當于每小時(shí)生產(chǎn)的電池可同時(shí)為20部手機充電。

目前,團隊已使用工業(yè)編織方法制備了大面積纖維電池織物。在相關(guān)工業(yè)標準下,電池織物在經(jīng)受大電流充放電、過(guò)壓充電和欠壓放電、高溫存儲后沒(méi)有發(fā)生泄漏、著(zhù)火等事故,顯示出良好的安全性和穩定性;電池織物在高低溫、真空環(huán)境中及外力破壞下仍可以安全穩定地為用電器供電。

“這一纖維電池可應用于消防救災、極地科考、航空航天等重要領(lǐng)域,更多應用場(chǎng)景有待各方共同開(kāi)拓?!迸砘蹌僬f(shuō)。