研究開發(fā)出纖維鋰離子電池，穿身上能無線充電2021-09-07 13:36
很多時(shí)候,人們出門會(huì)遇到手機(jī)沒電,又忘記攜帶充電寶和充電器的情況,這給生活帶來了一定不便。如果有這樣一件衣服,它看起來和普通衣物并無不同,但可以給手機(jī)無線及其他電子設(shè)備充電,是不是令人心動(dòng)?
近日,復(fù)旦大學(xué)研究人員開發(fā)出一種可穿戴的電池織物,它不僅可以給手機(jī)進(jìn)行無線充電,還能為監(jiān)測人體健康數(shù)據(jù)的智能纖維提供足夠的能源。并且,在重復(fù)水洗、折疊后,其仍能保持穩(wěn)定的電化學(xué)性能及機(jī)械性能。
經(jīng)典的平面涂覆方法難以適用于高曲率纖維,因?yàn)樵诶w維表面進(jìn)行涂覆時(shí)很容易在其表面產(chǎn)生串珠等涂覆不均勻的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了纖維電極制備的連續(xù)性和電池的電化學(xué)性能。
但是該團(tuán)隊(duì)通過紡織的方法,進(jìn)一步獲得了高性能和高安全性的大面積電池織物。他們用一塊1．5平方米的“布”展示了可以將顯示器件的制備與織物編織過程實(shí)現(xiàn)有效融合,在高分子復(fù)合纖維交織點(diǎn)集成多功能微型發(fā)光器件,實(shí)現(xiàn)大面積柔性顯示織物和智能集成系統(tǒng)。
此外,纖維鋰離子電池的制備主要面臨兩個(gè)難點(diǎn),一是纖維鋰電池的內(nèi)阻對(duì)其電化學(xué)性能具有重要影響,但其內(nèi)阻和纖維長度的之間的關(guān)系規(guī)律仍并不是很明確;二是因?yàn)橥耆煌钠骷Y(jié)構(gòu),面向塊狀鋰離子電池的電極制備和器件構(gòu)建方法很難適用于纖維鋰電池。
經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn),該設(shè)備長度為1米時(shí),纖維鋰離子電池容量為25mAh,可以為心率監(jiān)測儀和血氧儀等商用可穿戴設(shè)備提供超過2天的使用電能?；谡w質(zhì)量的能量密度超過85 Wh/kg。
同時(shí),纖維鋰離子電池具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,循環(huán)500圈后,電池的容量保持率仍然達(dá)到90．5%,庫倫效率為99．8%。即使在曲率半徑為1厘米的情況下,將纖維鋰離子電池彎折10萬次后,其容量保持率仍大于80%。
總的來說,這種全柔性織物不僅可以給手機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)行無線充電,還具有耐磨、可折疊、可反復(fù)機(jī)洗的優(yōu)勢(shì)。而且,其價(jià)格為每米0．05 美元,為大規(guī)模生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。
近日,復(fù)旦大學(xué)研究人員開發(fā)出一種可穿戴的電池織物,它不僅可以給手機(jī)進(jìn)行無線充電,還能為監(jiān)測人體健康數(shù)據(jù)的智能纖維提供足夠的能源。并且,在重復(fù)水洗、折疊后,其仍能保持穩(wěn)定的電化學(xué)性能及機(jī)械性能。
經(jīng)典的平面涂覆方法難以適用于高曲率纖維,因?yàn)樵诶w維表面進(jìn)行涂覆時(shí)很容易在其表面產(chǎn)生串珠等涂覆不均勻的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了纖維電極制備的連續(xù)性和電池的電化學(xué)性能。
但是該團(tuán)隊(duì)通過紡織的方法,進(jìn)一步獲得了高性能和高安全性的大面積電池織物。他們用一塊1．5平方米的“布”展示了可以將顯示器件的制備與織物編織過程實(shí)現(xiàn)有效融合,在高分子復(fù)合纖維交織點(diǎn)集成多功能微型發(fā)光器件,實(shí)現(xiàn)大面積柔性顯示織物和智能集成系統(tǒng)。
此外,纖維鋰離子電池的制備主要面臨兩個(gè)難點(diǎn),一是纖維鋰電池的內(nèi)阻對(duì)其電化學(xué)性能具有重要影響,但其內(nèi)阻和纖維長度的之間的關(guān)系規(guī)律仍并不是很明確;二是因?yàn)橥耆煌钠骷Y(jié)構(gòu),面向塊狀鋰離子電池的電極制備和器件構(gòu)建方法很難適用于纖維鋰電池。
經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn),該設(shè)備長度為1米時(shí),纖維鋰離子電池容量為25mAh,可以為心率監(jiān)測儀和血氧儀等商用可穿戴設(shè)備提供超過2天的使用電能?；谡w質(zhì)量的能量密度超過85 Wh/kg。
同時(shí),纖維鋰離子電池具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,循環(huán)500圈后,電池的容量保持率仍然達(dá)到90．5%,庫倫效率為99．8%。即使在曲率半徑為1厘米的情況下,將纖維鋰離子電池彎折10萬次后,其容量保持率仍大于80%。
總的來說,這種全柔性織物不僅可以給手機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)行無線充電,還具有耐磨、可折疊、可反復(fù)機(jī)洗的優(yōu)勢(shì)。而且,其價(jià)格為每米0．05 美元,為大規(guī)模生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。
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