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楊凈 魚羊 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

今天，一件來自中國的衣服登上了Nature 。
沒看出有什么特別？別眨眼，下一秒神奇的事情就發(fā)生了（注意那個手機） 。
沒錯，這件衣服正在給手機無！線！充！電！
不是把充電寶縫進(jìn)了衣服里，而是這件可以正常折疊、水洗的衣服，本身就是一塊電池！
這項最新研究來自復(fù)旦大學(xué)彭慧勝教授團隊，也是該團隊半年內(nèi)第二次在Nature發(fā)文 。
上一篇Nature里，他們把衣服做成了顯示器，能打字聊天、能導(dǎo)航，還能顯示人體健康信息 。
這一回，好家伙，直接一個雙劍合璧，把電源供應(yīng)問題也給解決了 。
是不是有點科幻大片內(nèi)味兒了？
△《時間規(guī)劃局》
正經(jīng)一說，這項研究也得到了Nature審稿人的高度評價：

（這項工作是）儲能領(lǐng)域和可穿戴技術(shù)領(lǐng)域里程碑式的研究 。
是柔性電子領(lǐng)域的一個里程碑 。

你的下一個充電寶可能是衣服所以，這件衣服究竟有何玄機？
關(guān)鍵詞是纖維鋰離子電池（FLIB） 。
△就是它
別小看這么一條“線”，在此前的研究中，這條“線”的長度通常只能達(dá)到幾厘米，很難為手機、電腦這樣較大的電子設(shè)備供電 。
而這一次，彭慧勝團隊成功基于理論驗證，制備出了數(shù)米長的高性能長纖維鋰離子電池：長度1米的情況下，其能量密度達(dá)到85.69Wh/kg，可為心率監(jiān)測儀和血氧儀等商用可穿戴設(shè)備提供使用超過2天的電量 。
將其同普通紡織物織到一起，手機平板都能充 。
折疊、水洗都沒啥影響 。

安全性也有保證 。遭受外力破壞的情況下，普通電池很容易發(fā)生燃燒、爆炸 。但實驗顯示，織物電池在被車碾、被刀戳的情況下，依然能保持穩(wěn)定 。

研究團隊還監(jiān)測了電池放電時衣物溫度的變化情況 。結(jié)果顯示，在放電的40分鐘內(nèi)，溫度并沒有發(fā)生明顯波動 。
此外，這一衣服電池在500次充放電循環(huán)之后，容量保持率能達(dá)到90.5%，庫侖效率為99.8% 。在曲率半徑為1厘米的情況下，彎折10萬次之后，其容量保持率仍大于80% 。
每米成本低于3角前文也提到，此前，工業(yè)級別上很難生產(chǎn)長度超過幾厘米的纖維鋰離子電池 。其中很重要的一個原因是，較長的纖維被認(rèn)為會有較高的內(nèi)阻，而電池的內(nèi)阻對其電化學(xué)性能具有重要影響 。
所以復(fù)旦彭慧勝團隊具體是如何實現(xiàn)突破的？
有兩個方面 。
首先他們發(fā)現(xiàn)，纖維內(nèi)阻與長度呈現(xiàn)的是雙曲余切函數(shù)關(guān)系 。
換句話說，就是纖維內(nèi)阻先隨著長度的增加而降低，之后趨于平緩 。
那么這兩者之間的關(guān)系究竟是如何發(fā)現(xiàn)的呢？
手工自制鋰電池 。
電池正極為鋁線，涂層為鈷酸鋰LCO，典型鋰電池正極活性材料；負(fù)極為有石墨涂層的銅線，并用商業(yè)隔離膜包裹以防止短路 。
將正負(fù)極纏繞在一起，制備成不同長度的纖維鋰電池（0.1米、0.2米、0.5 米和1米），并測量他們的電化學(xué)性能 。
最終經(jīng)過系統(tǒng)性研究表明，這一關(guān)系具有普遍性，對不同的纖維電池均有效 。
理論基礎(chǔ)可行，那就到了第二階段——工業(yè)化制備，生產(chǎn)長達(dá)數(shù)米的高性能纖維電池 。
最大的難點，是如何均勻地將漿液均勻涂在正負(fù)電極上 。
目前大部分商業(yè)化電池就不存在這樣的問題，在平面基材上涂抹更加均勻，厚度也容易控制 。然而對于柔性、彎曲的纖維表面就很有難度 。

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