出门不需要带充电器和充电宝 ， 通过身上穿的衣服 ， 就可以对手机进行无线充电 。 这样的场景正在逐步成为现实 。
【长度|“穿”在身上的电池，复旦团队新突破成果登《自然》主刊】这是复旦大学高分子科学系彭慧胜团队的研究方向之一 。
近日 ， 团队通过系统揭示纤维锂离子电池内阻随长度的变化规律 ， 有效解决了聚合物复合活性材料和纤维电极界面稳定性难题 ， 连续构建出新型纤维聚合物锂离子电池 ， 这一电池兼具良好安全性和综合电化学性能 。
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研究示意图 复旦大学供图
9月1日 ， 相关研究成果以《高性能纤维锂离子电池的规模化构建》（“Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries”）为题 ， 发表于《自然》（Nature）主刊 。 审稿人评价这项工作是“储能领域和可穿戴技术领域的里程碑研究”（“landmark research not only in energy storage but also in wearable technology”）和“柔性电子领域的一个里程碑”（“a milestone towards the prevalence of flexible electronics”） 。 该研究得到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委等项目支持 。
纤维锂离子电池如毛线 ， 保证长度是挑战
作为现代电子设备的“心脏” ， 以锂离子电池为代表的储能器件是人们生活不可或缺的组成部分 。 彭慧胜团队从2008年开始研究新型柔性电池系统 ， 在2013年提出并实现了新型纤维锂离子电池 ， 为有效满足智能电子织物等可穿戴设备能源供给需求提供了新路径 。
经过最近几年国际学术界的共同努力 ， 纤维锂离子电池研究取得了系列积极进展 ， 但一些重大难题限制了其实际应用 。
其关键挑战在于 ， 面向块状锂离子电池的成熟生产体系很难适用于纤维锂离子电池 ， 而国际上纤维锂电池的连续化制备研究几乎是空白 。 迄今为止 ， 报道的纤维锂离子电池长度往往在厘米尺度 ， 并且基于整体质量的能量密度也比较低 。
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研究示意图 复旦大学供图
“纤维锂离子电池就如同毛线 ， 要织成一件可以充电的毛衣 ， 必须保证有足够长的毛线 。 ”这篇论文的共同第一作者、复旦大学高分子科学系博士生何纪卿和路晨昊这样表示 。
在长期研究过程中 ， 团队逐渐意识到 ， 要实现纤维锂离子电池的连续化构建 ， 首先需要解决的一个重要问题 ， 如何从源头上厘清纤维电池内阻和长度的关系规律 。
团队成员突破以往的研究思路 ， 通过大量的预实验筛选 ， 广泛尝试了不同电学特性的纤维集流体材料 ， 最终发现并揭示出纤维锂离子电池的变化规律——内阻随长度增加先减小后逐步趋于稳定 ， 并且使用纤维集流体的导电率越高 ， 越能有效降低纤维锂离子电池的内阻 ， 从而有利于提升连续长纤维电池的电化学性能 。 上述关系规律得到了系统的实验验证 ， 为纤维锂离子电池的连续构建提供了有力的理论支撑和依据 。
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