近日，某知名教授的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款特殊的“可充電包”。它的外形和一般的手提包無(wú)異，但手機(jī)一放進(jìn)去就開始充電，半小時(shí)后電量增加了20%。

這個(gè)包其實(shí)是由一種特殊的纖維鋰離子電池制成。利用具有孔道結(jié)構(gòu)的特殊纖維電極，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了電極與高分子凝膠電解質(zhì)的有效復(fù)合，有效解決了高分子凝膠電解質(zhì)與電極界面穩(wěn)定性差的難題，進(jìn)而發(fā)展出基于高分子凝膠電解質(zhì)的纖維電池連續(xù)化構(gòu)建方法，并已進(jìn)入規(guī)?；苽潆A段。

靈感源于爬山虎

據(jù)該教授介紹，纖維鋰離子電池是能源領(lǐng)域的一個(gè)全新研究方向。在研究過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)高分子凝膠電解質(zhì)難以與纖維電極形成緊密穩(wěn)定的接觸界面，從而導(dǎo)致纖維鋰離子電池儲(chǔ)能性非常低。

如何解決界面不穩(wěn)定的難題？該團(tuán)隊(duì)偶然注意到，爬山虎可以緊密而穩(wěn)定地纏繞在植物的藤蔓上，其原理在于它能分泌出一種具有良好浸潤(rùn)性的液體，并滲透到兩者接觸表面的孔道結(jié)構(gòu)中發(fā)生聚合反應(yīng)，從而將自身和被纏繞的植物藤蔓粘在一起。

受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了具有多層次網(wǎng)絡(luò)孔道和取向孔道的纖維電極，同時(shí)設(shè)計(jì)了可滲入孔道結(jié)構(gòu)的單體溶液。單體在孔道中發(fā)生聚合反應(yīng)后生成高分子凝膠電解質(zhì)，從而與纖維電極形成緊密穩(wěn)定的界面。就此，安全性問(wèn)題得到初步解決。

走通“最后一公里”

該教授介紹，他的團(tuán)隊(duì)發(fā)展出一套基于高分子凝膠電解質(zhì)纖維電池的連續(xù)化制備方法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)千米長(zhǎng)度纖維鋰離子電池的制備，其能量密度達(dá)到128瓦時(shí)/公斤，實(shí)現(xiàn)5C大電流供電，可有效為無(wú)人機(jī)等大功率用電器供電。纖維電池在經(jīng)歷10萬(wàn)次彎折變形后容量保持率大于96%，表明其具有優(yōu)異的耐變形能力。將此思路應(yīng)用于不同材料體系，制備的纖維電池均表現(xiàn)出穩(wěn)定的充放電性能。

隨著研究的推進(jìn)，其應(yīng)用價(jià)值逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)，伴隨著更多有產(chǎn)業(yè)化思維的人的加入，纖維電池從實(shí)驗(yàn)室向產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的速度進(jìn)一步加快?，F(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)基本走通了柔性纖維電池研發(fā)的‘最后一公里’?！?/span>

讓一款從“源頭創(chuàng)新”開始的產(chǎn)品服務(wù)于大眾，需要學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的聚力合作。由于其優(yōu)良的安全性和穩(wěn)定性，該電池織物有望應(yīng)用于消防救災(zāi)、極地科考、航空航天等重要領(lǐng)域。