近日，復旦大學教授彭慧勝、王兵杰團隊將纖維聚合物儲能電池制備和經典濕法紡絲融合，在國際上率先提出纖維電池的規模化生產路線，實現了一系列千米級纖維電池的快速連續構建。相關成果已在線發表于《自然—納米技術》。

人們此前借鑒平面電池的涂覆方法制備纖維電池，其工藝復雜且效率偏低，難以滿足大規模生產應用的需要。2013年，彭慧勝團隊提出并實現了柔性纖維電池，此后一直致力于開發高安全性的纖維聚合物儲能電池。研究團隊創新性提出一體化連續構建纖維電池的設想，將聚合物儲能電池中的各功能組分制備成紡絲漿料，然后將多種活性物質漿料共同擠出成型，實現纖維聚合物儲能電池的連續制備。

“濕法紡絲路線的難點在于，在極其精細、柔軟的纖維結構中，如何保持電池各功能組分間的界面穩定性并實現電化學活性。”彭慧勝告訴《中國科學報》。

為此，研究團隊對電池活性材料配制及漿料流體性質進行了大量篩選實驗，并基于預實驗數據庫，對核心部件噴絲板內部腔道進行了重新設計。結果表明，即使在高生產速率下連續制備，所得到的纖維電池內部各功能組分也具有良好的界面穩定性，從而表現出良好的電化學性能。

在此基礎上，研究人員揭示了纖維電池一體化成型過程中，聚合物基體與其他功能組分間的相互作用機制，建立了不同功能組分結構與性能的關聯規律。最終，團隊不僅實現了一系列千米級纖維電池的規模化生產，還為其他功能性纖維器件的規模化制備提供了理論和實驗支持。

“相較于通過傳統涂覆方法制備的纖維儲能電池，通過聚合物濕法‘紡絲’大規模、一步法制備的纖維電池更細、更柔，也更接近日常用于紡織的高分子化學纖維。”彭慧勝表示，將通過該方法制備的纖維聚合物儲能電池進行梭織，可以得到輕薄、透氣、大面積的“電池織物”，為纖維聚合物儲能電池的規模化應用提供了可能。(張雙虎 黃辛)

相關論文信息：

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

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