新材料：新型柔性纤维储能设备可穿在身上

　　柔性纤维电池是一种非常有趣的电池，复旦大学彭慧胜团队于2013年首次提出并在世界上率先实现了纤维锂离子电池。这种电池是一种柔性的一维纤维，可以被编织成各种柔性纺织品。纤维在日常生活中很常见(如我们穿的衣服和行走的地毯均由纤维编织而成)，试想，如果将储能能力结合到纤维中，然后编织成可用的纺织品，这将为我们的生活带来翻天覆地的变化，彼时，电池可以像衣服一样穿戴，为无数电子设备提供电力，只要穿上这种衣服，一个移动的充电宝便形成了。

　　率先实现纤维锂离子电池的彭慧胜是何许人也，根据公开资料，他是国家杰出青年基金获得者、国家有突出贡献中青年专家、国家重点研发计划首席科学家，2006年10月加入美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)开始独立从事研究工作，2008年10月回到复旦大学工作，现任高分子科学系和先进材料实验室的教授、博士生导师。

　　早在2021年9月，他的团队就凭借兼具高安全性和高性能的新型纤维聚合物锂离子电池在顶级学术期刊《自然》(Nature)发表论文。然而，如何快速和规模化制备纤维聚合物储能电池，是智能纤维领域长久面临的一个瓶颈难题。但彭慧胜老师的团队却是一个愿意“啃硬骨头”的团队，因为完全不同的器件结构，面向块状锂离子电池的电极制备和器件构建方法很难适用于纤维锂电池，国际上纤维锂电池的连续化制备研究几乎是空白。然而，经过锲而不舍的研究，该团队找到了纤维电池的规模化生产新路线。

　　就在去年，相关研究成果以《溶液挤出法产业化制备纤维电池》(“Industrial scale production of fibre batteries by a solution-extrusion method”)为题在线发表于《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)。此前，纤维电池的制备大多基于平面电池的制备方法，通过逐层涂层工艺，生产出的纤维电池性能不佳，且生产效率低无法满足实际应用的要求。这其中最大的困难在于，在如此精细、柔软的纤维结构中，如何保持电池各功能组分间的界面稳定性并实现电化学活性。

　　而在这项工作中，该团队成功将纤维聚合物储能电池的制备和经典湿法纺丝方法进行融合，通过聚合物湿法“纺丝”大规模、一步法制备的纤维电池更细、更柔，也更加接近日常用于纺织的高分子化学纤维，这实现了一系列千米级纤维电池的快速连续构建。而且后续的实验结果也表明，即使在高生产速率下连续化制备，所得到的纤维电池内部各功能组分也具有良好的界面稳定性，从而表现出良好的电化学性能。

　　这种新型的制备方法生产率超过250m/h，此前，生产率仅为60m/h。最后，该团队将得到的纤维电池编织成了一个占地10平方米的帐篷，经过测试，该帐篷的能量密度为550mWh/m。

　　纤维锂电池是基于此前的发光纤维产品开发的，目的便是能使纺织纤维具备能量储存功能。相比于传统电池，这一类新电池体系材料毕竟是近几年刚刚出现的，充放电过程中的体积膨胀、结构稳定性、电池容量、循环性能等方面仍需要进一步的研究和考证。

　　目前国内研究纤维电池的课题组还比较少，希望未来可以有更多的学者投身与这一领域中来，愿”电池穿在身上“早日实现。