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随着可穿戴技术的快速发展,柔性储能电池成为关键支撑。然而,传统锂离子电池中使用的易燃有机液体电解质存在安全隐患,亟需被更安全的聚合物凝胶电解质取代。尽管通过设计具有通道结构的电极可以有效引入凝胶电解质,实现高性能与高安全性的柔性电池,但现有凝胶电解质的制备通常依赖加热、紫外线照射或无氧环境等苛刻条件,这不仅使制造过程复杂化,也推高了生产成本,成为规模化应用的主要挑战。
受自然界常春藤缠绕并分泌液体粘附于支撑藤蔓的启发,复旦大学彭慧胜院士团队王兵杰研究员、孙雪梅教授开发出一种新型纤维锂离子电池。该电池通过将纤维状正负极共缠绕,并注入含有三元与五元环醚单体及路易斯酸引发剂的前驱体溶液,在室温下固化形成聚合物凝胶电解质,从而在电极与电解质之间构建出稳固的界面。所得纤维电池表现出优异的循环稳定性(1000次循环后容量保持率达88%)、机械耐久性(10000次弯曲后仍保持96%容量)以及存储稳定性(在40°C、80%相对湿度下保持80%容量)。更令人瞩目的是,电池在切割、燃烧等极端条件下仍能正常工作。这一仿生策略省去了复杂加工步骤,使生产成本降低46%,达到每米1.5美元,为柔性电池的大规模应用铺平道路。相关论文以“Ivy-Inspired Design of Polymer Gel Electrolytes for Fiber Lithium-Ion Batteries with High Stability”为题,发表在Advanced Materials上。 |