为了让纤维锂离子电池在便携式、可穿戴电子设备和智能衣物上得到广泛应用,开发一种能够大规模生产的柔韧、安全、可清洗的纤维锂离子电池具有重大的科研价值和实用价值。为此,复旦大学的彭慧胜教授和陈培宁副研究员开发了一种可大规模生产的高性能纤维锂离子电池。
作者制造的纤维锂离子电池在外形上为一根细线,流程大致为:首先按照调配好的配方配制好正负极浆料,再让直径为200微米的正负极集流体通过相应的浆料池,使其包裹上一层浆料,然后对正负极进行风干,再在负极上包裹上一层商用隔膜,最后将正负极以一定的扭矩拧在一起后塞入到一根细管中,并往细管中注入电解液后封装即可。整个生产流程如图1所示,生产出来的纤维锂离子电池示意图见图2。

图1 纤维锂离子电池生产流程图

图2 纤维锂离子电池示意图
纤维锂离子电池顺利制造出来后,作者对电池进行了各种测试。结果发现,所生产的电池不仅具有较好的循环性能(图3c,d)、倍率性能(图3e),甚至能够在十万次弯折后还保持较高的容量保持率(图3f)。与此同时,作者还对电池进行了各种安全性能测试。结果发现,该纤维锂离子电池在多次折叠、汽车碾压、洗涤、刀片穿刺后均能正常放电。

图3 纤维锂离子电池循环性能测试
相关研究成果以“Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries”为题发表在Nature上。
文章链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03772-0#Sec13
(刘伟)