新材料：新型柔性纖維儲能設備可穿在身上

　　柔性纖維電池是一種非常有趣的電池，復旦大學彭慧勝團隊于2013年首次提出并在世界上率先實現了纖維鋰離子電池。這種電池是一種柔性的一維纖維，可以被編織成各種柔性紡織品。纖維在日常生活中很常見(如我們穿的衣服和行走的地毯均由纖維編織而成)，試想，如果將儲能能力結合到纖維中，然后編織成可用的紡織品，這將為我們的生活帶來翻天覆地的變化，彼時，電池可以像衣服一樣穿戴，為無數電子設備提供電力，只要穿上這種衣服，一個移動的充電寶便形成了。

　　率先實現纖維鋰離子電池的彭慧勝是何許人也，根據公開資料，他是國家杰出青年基金獲得者、國家有突出貢獻中青年專家、國家重點研發計劃首席科學家，2006年10月加入美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)開始獨立從事研究工作，2008年10月回到復旦大學工作，現任高分子科學系和先進材料實驗室的教授、博士生導師。

　　早在2021年9月，他的團隊就憑借兼具高安全性和高性能的新型纖維聚合物鋰離子電池在頂級學術期刊《自然》(Nature)發表論文。然而，如何快速和規?；苽淅w維聚合物儲能電池，是智能纖維領域長久面臨的一個瓶頸難題。但彭慧勝老師的團隊卻是一個愿意“啃硬骨頭”的團隊，因為完全不同的器件結構，面向塊狀鋰離子電池的電極制備和器件構建方法很難適用于纖維鋰電池，國際上纖維鋰電池的連續化制備研究幾乎是空白。然而，經過鍥而不舍的研究，該團隊找到了纖維電池的規?；a新路線。

　　就在去年，相關研究成果以《溶液擠出法產業化制備纖維電池》(“Industrial scale production of fibre batteries by a solution-extrusion method”)為題在線發表于《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)。此前，纖維電池的制備大多基于平面電池的制備方法，通過逐層涂層工藝，生產出的纖維電池性能不佳，且生產效率低無法滿足實際應用的要求。這其中最大的困難在于，在如此精細、柔軟的纖維結構中，如何保持電池各功能組分間的界面穩定性并實現電化學活性。

　　而在這項工作中，該團隊成功將纖維聚合物儲能電池的制備和經典濕法紡絲方法進行融合，通過聚合物濕法“紡絲”大規模、一步法制備的纖維電池更細、更柔，也更加接近日常用于紡織的高分子化學纖維，這實現了一系列千米級纖維電池的快速連續構建。而且后續的實驗結果也表明，即使在高生產速率下連續化制備，所得到的纖維電池內部各功能組分也具有良好的界面穩定性，從而表現出良好的電化學性能。

　　這種新型的制備方法生產率超過250m/h，此前，生產率僅為60m/h。最后，該團隊將得到的纖維電池編織成了一個占地10平方米的帳篷，經過測試，該帳篷的能量密度為550mWh/m。

　　纖維鋰電池是基于此前的發光纖維產品開發的，目的便是能使紡織纖維具備能量儲存功能。相比于傳統電池，這一類新電池體系材料畢竟是近幾年剛剛出現的，充放電過程中的體積膨脹、結構穩定性、電池容量、循環性能等方面仍需要進一步的研究和考證。

　　目前國內研究纖維電池的課題組還比較少，希望未來可以有更多的學者投身與這一領域中來，愿”電池穿在身上“早日實現。