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隨著可穿戴技術(shù)的快速發(fā)展,柔性儲(chǔ)能電池成為關(guān)鍵支撐。然而,傳統(tǒng)鋰離子電池中使用的易燃有機(jī)液體電解質(zhì)存在安全隱患,亟需被更安全的聚合物凝膠電解質(zhì)取代。盡管通過(guò)設(shè)計(jì)具有通道結(jié)構(gòu)的電極可以有效引入凝膠電解質(zhì),實(shí)現(xiàn)高性能與高安全性的柔性電池,但現(xiàn)有凝膠電解質(zhì)的制備通常依賴加熱、紫外線照射或無(wú)氧環(huán)境等苛刻條件,這不僅使制造過(guò)程復(fù)雜化,也推高了生產(chǎn)成本,成為規(guī)模化應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。
受自然界常春藤纏繞并分泌液體粘附于支撐藤蔓的啟發(fā),復(fù)旦大學(xué)彭慧勝院士團(tuán)隊(duì)王兵杰研究員、孫雪梅教授開(kāi)發(fā)出一種新型纖維鋰離子電池。該電池通過(guò)將纖維狀正負(fù)極共纏繞,并注入含有三元與五元環(huán)醚單體及路易斯酸引發(fā)劑的前驅(qū)體溶液,在室溫下固化形成聚合物凝膠電解質(zhì),從而在電極與電解質(zhì)之間構(gòu)建出穩(wěn)固的界面。所得纖維電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(1000次循環(huán)后容量保持率達(dá)88%)、機(jī)械耐久性(10000次彎曲后仍保持96%容量)以及存儲(chǔ)穩(wěn)定性(在40°C、80%相對(duì)濕度下保持80%容量)。更令人矚目的是,電池在切割、燃燒等極端條件下仍能正常工作。這一仿生策略省去了復(fù)雜加工步驟,使生產(chǎn)成本降低46%,達(dá)到每米1.5美元,為柔性電池的大規(guī)模應(yīng)用鋪平道路。相關(guān)論文以“Ivy-Inspired Design of Polymer Gel Electrolytes for Fiber Lithium-Ion Batteries with High Stability”為題,發(fā)表在Advanced Materials上。 |