高性能纖維鋰離子電池規(guī)?；苽浼夹g(shù)入選2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展

2月28日，科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）發(fā)布2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功著陸火星、從二氧化碳到淀粉的人工合成等10 項(xiàng)重大科學(xué)進(jìn)展，從30 項(xiàng)候選進(jìn)展中脫穎而出。其中，實(shí)現(xiàn)高性能纖維鋰離子電池規(guī)?；苽浯砹思徔棽牧项I(lǐng)域的重大突破，研究揭示了如何通過(guò)設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)（如創(chuàng)建纖維鋰離子電池）滿足電子產(chǎn)品高度集成化和柔性化發(fā)展要求，是鋰離子電池領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。按票數(shù)高低，該項(xiàng)研究位列2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展第七位。

據(jù)了解，復(fù)旦大學(xué)彭慧勝、陳培寧等發(fā)現(xiàn)纖維鋰離子電池內(nèi)阻與長(zhǎng)度之間獨(dú)特的雙曲余切函數(shù)關(guān)系，即內(nèi)阻隨長(zhǎng)度增加并不增大，反而先下降后趨于穩(wěn)定。在此理論指導(dǎo)下構(gòu)建的纖維鋰離子電池具有優(yōu)異且穩(wěn)定的電化學(xué)性能，能量密度較過(guò)去提升了近2 個(gè)數(shù)量級(jí)，彎折10 萬(wàn)次后容量保持率超過(guò)80%；建立的世界上首條纖維鋰離子電池生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了其規(guī)模化連續(xù)制備；編織集成得到的纖維鋰離子電池系統(tǒng)，電化學(xué)性能與商業(yè)鋰離子電池相當(dāng)，而穩(wěn)定性和安全性更加優(yōu)異。

研究團(tuán)隊(duì)提出高效負(fù)載纖維鋰離子電池活性材料的連續(xù)化方法，有效解決了聚合物復(fù)合活性層與導(dǎo)電纖維集流體的界面穩(wěn)定性難題，并通過(guò)自主設(shè)計(jì)和建立面向纖維鋰離子電池連續(xù)構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)化裝置，實(shí)現(xiàn)了活性材料在千米級(jí)光滑纖維表面的高效負(fù)載和精準(zhǔn)調(diào)控，得到了負(fù)載量高、涂覆均勻和容量高度匹配的正、負(fù)極纖維材料。通過(guò)將正極纖維和包覆隔膜的負(fù)極纖維進(jìn)行纏繞組裝和封裝，最終實(shí)現(xiàn)了高性能纖維鋰離子電池的連續(xù)化制備。

通過(guò)紡織方法，研究團(tuán)隊(duì)獲得了高性能和高安全性的大面積電池織物。如果將電池織物和無(wú)線充電發(fā)射裝置集成，可安全、穩(wěn)定地為智能手機(jī)進(jìn)行無(wú)線充電。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將纖維鋰離子電池和纖維傳感器與顯示織物集成，實(shí)現(xiàn)了智能織物系統(tǒng)對(duì)人體汗液中鈉離子和鈣離子濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信號(hào)傳輸與顯示，為后期相關(guān)醫(yī)療方面的應(yīng)用提供了可能。