柔性可编织电池可穿戴电子设备的福音

•信息之窗！智能电网与新能'发电)统重，科研成果科123电器与能效管理技术(2020NO.12)【新能源材料系列科普】

柔性可编织电池：可穿戴电子设备的福音

上海电器科学研究所(集团)有限公司科普团队

近年来，随着谷歌眼镜、苹果手表、智能手环为代表的一系列电子设备进入市场，可穿戴电子设备受到了人们的广泛关注。可穿戴式电子产品可以提供许多先进的功能，对电池的要求很高，不仅体积小、重量轻，还必须具备满足设备运行诸多功能所需的强大能量。因此，可穿戴式电子产品最大的技术瓶颈即是电池。

为了解决这类产品的电力供应问题，早在

2012年，复旦大学彭慧胜教授团队就制备出基于碳纳米管的纤维状全锂离子电池，很快吸引了国际学术界和工业界的高度关注。该团队研究至今，可穿戴电化学储能器件的柔性、轻质和可集成性越来越好，其研究项目《碳纳米管复合纤维锂离子电池》获得国家自然科学奖二等奖。

研究成果一碳纳米管复合纤维锂离子电

池，究竟有哪些好处，将给人们生活带来哪些改

变，今后还有哪些期许，我们科普团队将为您

解答。

纤维状锂离子电池在结构上更容易弯曲扭

曲，甚至拉伸，满足可穿戴设备的柔性需要；在应

炫富弟用上可以被编织成织物，并且在编织时所形成的

孔隙还可以让空气和水蒸气自由传输，满足可穿

戴设备的透气性要求；在性能上无论是单根的纤

维状锂离子电池，还是被编织而成的电池织物，都

对柔性弯曲基底具有较好贴合性。

在纤维状全锂离子电池基础上，彭慧胜教授

团队基于柔性的复合碳纳米管纤维作电极，发展

数字电视接收器出一种可穿戴碳纳米管纤维状锂离子电池。新的

定向扬声器

研究设计和编制的碳纳米管复合纱线，可牢牢缠

绕进棉纤维之中，创建出高性能的锂离子电池。

该纤维直径为1mm左右，可以编织成柔性的织

物或布料，且与灵活的可佩戴电子设备兼容"

因此，该电池除了具有优异的电化学性能，还

具有柔性、可拉伸性、线性、可编织性的优点，并且电化学性能在较大的弯曲和拉伸等变形中依然能稳定地保持，为发展可穿戴设备提供了新的途径"

为什么一定要纤维状

为了实现这些电子设备的可穿戴性，对于电子设备不可或缺的能源器件，也迫切需要其具有柔性高、质量轻、可穿戴等特性。而目前的瓶颈在于，传统块状和板状能源器件难以根据应用要求紧贴不规则基底、柔性相对较低、不能透气导湿，难以有效满足可穿戴设备轻型化、微型化、集成化的发展需要。

解决上述问题的一个有效策略是构建柔性、轻质、可穿戴的高性能纤维状能源器件。纤维状结构能够实现三维方向上的柔性，能够适应多种多样的产品外观设计，而且可以像传统化学纤维样，通过低成本的纺织技术，制成可穿戴性能良好的织物，同时能源织物可紧密贴合不规则基底如人体、能透气导湿，从而有效满足可穿戴设备和各种便携式电子设备的发展需要。