高性能纖維鋰離子電池規模化制備技術入選2021年度中國科學十大進展

2月28日，科技部高技術研究發展中心（基礎研究管理中心）發布2021年度中國科學十大進展?；鹦翘綔y任務天問一號探測器成功著陸火星、從二氧化碳到淀粉的人工合成等10 項重大科學進展，從30 項候選進展中脫穎而出。其中，實現高性能纖維鋰離子電池規?；苽浯砹思徔棽牧项I域的重大突破，研究揭示了如何通過設計新結構（如創建纖維鋰離子電池）滿足電子產品高度集成化和柔性化發展要求，是鋰離子電池領域面臨的重大挑戰。按票數高低，該項研究位列2021年度中國科學十大進展第七位。

據了解，復旦大學彭慧勝、陳培寧等發現纖維鋰離子電池內阻與長度之間獨特的雙曲余切函數關系，即內阻隨長度增加并不增大，反而先下降后趨于穩定。在此理論指導下構建的纖維鋰離子電池具有優異且穩定的電化學性能，能量密度較過去提升了近2 個數量級，彎折10 萬次后容量保持率超過80%；建立的世界上首條纖維鋰離子電池生產線，實現了其規?；B續制備；編織集成得到的纖維鋰離子電池系統，電化學性能與商業鋰離子電池相當，而穩定性和安全性更加優異。

研究團隊提出高效負載纖維鋰離子電池活性材料的連續化方法，有效解決了聚合物復合活性層與導電纖維集流體的界面穩定性難題，并通過自主設計和建立面向纖維鋰離子電池連續構建的標準化裝置，實現了活性材料在千米級光滑纖維表面的高效負載和精準調控，得到了負載量高、涂覆均勻和容量高度匹配的正、負極纖維材料。通過將正極纖維和包覆隔膜的負極纖維進行纏繞組裝和封裝，最終實現了高性能纖維鋰離子電池的連續化制備。

通過紡織方法，研究團隊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線充電發射裝置集成，可安全、穩定地為智能手機進行無線充電。此外，研究團隊通過將纖維鋰離子電池和纖維傳感器與顯示織物集成，實現了智能織物系統對人體汗液中鈉離子和鈣離子濃度的實時監控和信號傳輸與顯示，為后期相關醫療方面的應用提供了可能。