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隨著可穿戴技術的快速發展,柔性儲能電池成為關鍵支撐。然而,傳統鋰離子電池中使用的易燃有機液體電解質存在安全隱患,亟需被更安全的聚合物凝膠電解質取代。盡管通過設計具有通道結構的電極可以有效引入凝膠電解質,實現高性能與高安全性的柔性電池,但現有凝膠電解質的制備通常依賴加熱、紫外線照射或無氧環境等苛刻條件,這不僅使制造過程復雜化,也推高了生產成本,成為規模化應用的主要挑戰。
受自然界常春藤纏繞并分泌液體粘附于支撐藤蔓的啟發,復旦大學彭慧勝院士團隊王兵杰研究員、孫雪梅教授開發出一種新型纖維鋰離子電池。該電池通過將纖維狀正負極共纏繞,并注入含有三元與五元環醚單體及路易斯酸引發劑的前驅體溶液,在室溫下固化形成聚合物凝膠電解質,從而在電極與電解質之間構建出穩固的界面。所得纖維電池表現出優異的循環穩定性(1000次循環后容量保持率達88%)、機械耐久性(10000次彎曲后仍保持96%容量)以及存儲穩定性(在40°C、80%相對濕度下保持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雜加工步驟,使生產成本降低46%,達到每米1.5美元,為柔性電池的大規模應用鋪平道路。相關論文以“Ivy-Inspired Design of Polymer Gel Electrolytes for Fiber Lithium-Ion Batteries with High Stability”為題,發表在Advanced Materials上。 |