关于我们 | English | 网站地图

科学家提出纤维电池规模化生产路线

2022-01-28 08:40:47 中国科学报   作者: 张双虎 黄辛  

近日,复旦大学教授彭慧胜、王兵杰团队将纤维聚合物储能电池制备和经典湿法纺丝融合,在国际上率先提出纤维电池的规模化生产路线,实现了一系列千米级纤维电池的快速连续构建。相关成果已在线发表于《自然—纳米技术》。

人们此前借鉴平面电池的涂覆方法制备纤维电池,其工艺复杂且效率偏低,难以满足大规模生产应用的需要。2013年,彭慧胜团队提出并实现了柔性纤维电池,此后一直致力于开发高安全性的纤维聚合物储能电池。研究团队创新性提出一体化连续构建纤维电池的设想,将聚合物储能电池中的各功能组分制备成纺丝浆料,然后将多种活性物质浆料共同挤出成型,实现纤维聚合物储能电池的连续制备。

“湿法纺丝路线的难点在于,在极其精细、柔软的纤维结构中,如何保持电池各功能组分间的界面稳定性并实现电化学活性。”彭慧胜告诉《中国科学报》。

为此,研究团队对电池活性材料配制及浆料流体性质进行了大量筛选实验,并基于预实验数据库,对核心部件喷丝板内部腔道进行了重新设计。结果表明,即使在高生产速率下连续制备,所得到的纤维电池内部各功能组分也具有良好的界面稳定性,从而表现出良好的电化学性能。

在此基础上,研究人员揭示了纤维电池一体化成型过程中,聚合物基体与其他功能组分间的相互作用机制,建立了不同功能组分结构与性能的关联规律。最终,团队不仅实现了一系列千米级纤维电池的规模化生产,还为其他功能性纤维器件的规模化制备提供了理论和实验支持。

“相较于通过传统涂覆方法制备的纤维储能电池,通过聚合物湿法‘纺丝’大规模、一步法制备的纤维电池更细、更柔,也更接近日常用于纺织的高分子化学纤维。”彭慧胜表示,将通过该方法制备的纤维聚合物储能电池进行梭织,可以得到轻薄、透气、大面积的“电池织物”,为纤维聚合物储能电池的规模化应用提供了可能。(张双虎 黄辛)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41565-021-01062-4




责任编辑: 李颖

标签: 纤维电池 规模化生产路线

更多

行业报告 ?