電池技術新突破!陸纖維電池衣可為無人機供電、幫20支手機充電
鉅亨網新聞中心 2024-04-29 16:08
中國科學家取得電池技術新突破,根據近日發表於知名期刊《Nature》上的研究論文,復旦大學科研團隊在高性能纖維電池及電池織物研究上取得新突破,透過設計具有孔道結構的纖維電極,實現電極與高分子凝膠電解質的有效複合,該團隊不僅解決高分子凝膠電解質與電極介面穩定性差的難題,還發展出纖維電池連續化構建方法,實現高安全性、高儲能性纖維電池的規模製備。
《新華社》報導,經過多年探索,復旦大學團隊相繼攻克「設計纖維結構獲得柔軟的鋰離子電池」以及「製備高能量密度的纖維鋰離子電池」兩大難題,實現高安全性纖維鋰離子電池則是該課題的「最後一哩路」。
復旦大學科研團隊負責人、中國科學院院士彭慧勝表示,由於纖維電池織物和人體緊密貼合,必須以高安全性的高分子凝膠電解質取代易漏易燃的有機電解質,而基於高分子凝膠電解質的纖維電池要想提升儲能性能,必須解決高分子凝膠電解質與纖維電極介面不穩定這一難題。
該團隊最終從爬山虎與植物藤蔓緊緊纏繞這一自然現象受到啟發,研究其中奧秘後設計了具多層次網路孔道和取向孔道的纖維電極,並研發單體溶液使之滲入到纖維電極的孔道結構中,單體發生聚合反應後生成高分子凝膠電解質,與纖維電極形成緊密穩定介面,進而實現高安全性與高儲能性能的兼得。
在此基礎上,復旦大學科研團隊發展出基於高分子凝膠電解質纖維電池的連續化製備方法,實現數千公尺長的纖維鋰離子電池,能量密度達到每公斤 128 瓦時,可有效為無人機等電器供電,同時具有優異的耐變形能力。
彭慧勝表示,透過自主設計關鍵設備,團隊建立了以活性漿料塗覆、高分子隔離膜包覆、纖維螺旋纏繞、凝膠電解質複合及高分子熔融封裝為核心步驟的纖維電池中試生產線,實現每小時 300 瓦時的產能,這相當於每小時生產的電池可同時為 20 支手機充電。
目前,復旦大學科研團隊團隊已使用工業編織方法裝作大面積纖維電池織物。在相關工業標準下,電池織物在經過大電流充放電、過壓充電和欠壓放電、高溫儲存後沒有發生洩漏、著火等事故,顯現良好的安全性和穩定性。電池織物在高低溫、真空環境中及外力破壞下仍可以安全穩定地為用電器供電。
彭慧勝認為,這一纖維電池可應用於消防救災、極地科考、航空航太等重要領域,更多應用則有待各方共同開發。
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