科学探索|可穿戴新突破：复旦纤维锂离子电池，穿身上能无线充电可穿戴新突破：复旦纤维锂离

穿着一件日常衣服出门，它可以给我们的手机无线充电，也可以为未来智能医疗智能织物供能……在科技前沿领域大热的可穿戴设备有了进一步落地的可能——来自中国的研究团队为可穿戴设备的“心脏”，即能源供给提供了新的有效路径。
澎湃新闻首席采访人员贺梨萍

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北京时间9月1日23时，顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表了复旦大学高分子科学系彭慧胜教授团队的一项最新研究，题为《高性能纤维锂离子电池的规模化构建》（“Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries”），该研究发现了纤维锂离子电池(FLIBs)内阻与长度之间的关联规律，有效解决了活性材料和纤维电极界面稳定性难题，连续构建出兼具高安全性和高性能的新型纤维聚合物锂离子电池。
他们的研究成果显示，长度为1米时，纤维锂离子电池容量为25mAh，可以为心率监测仪和血氧仪等商用可穿戴设备提供超过2天的使用电能。基于整体质量的能量密度超过85 Wh/kg 。同时，纤维锂离子电池具有良好的循环稳定性，循环500圈后，电池的容量保持率仍然达到90.5%，库伦效率为99.8% 。即使在曲率半径为1厘米的情况下，将纤维锂离子电池弯折10万次后，其容量保持率仍大于80% 。
研究团队通过纺织的方法可进一步获得高性能和高安全性的大面积电池织物。如果将电池织物和无线充电发射装置集成，可安全、稳定地为智能手机进行无线充电；通过将纤维锂离子电池和纤维传感器与显示织物集成，还可实现对人体汗液中钠离子和钙离子浓度的实时监控和信号传输与显示。
审稿人则评价这个工作是“储能领域和可穿戴技术领域的里程碑研究”（“landmark research not only in energy storage but also in wearable technology”）和“柔性电子领域的一个里程碑”（“a milestone towards the prevalence of flexible electronics”）。
复旦大学高分子科学系博士生何纪卿和路晨昊为该论文的共同第一作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委等项目支持。
可穿戴设备的“心脏”，十几年前开始探索
“最近十多年来，人们希望织物不再是简单的有某些单一功能，它还是智能的。”今年3月，彭慧胜在向澎湃新闻采访人员介绍他研究多年的智能织物时如是谈道。
当时，其率领的团队在《自然》上发表了另一项重磅研究，他们用一块1.5平方米的“布”向外界展示，他们可以将显示器件的制备与织物编织过程实现有效融合，在高分子复合纤维交织点集成多功能微型发光器件，实现了大面积柔性显示织物和智能集成系统。
这样的智能织物兼具智能、柔软、适应复杂形变、透气导湿等优点，是未来可穿戴等领域的一个重要发展方向。然而，要想获得广泛应用，前提之一还包括获得一种高性能且安全的柔性电池。
直径为数十微米至数百微米的纤维锂离子电池是目前的主流方向之一。这次接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）采访人员采访时，彭慧胜表示，“早在2006年，我开始听说有人把锂离子电池做成薄膜以获得柔性能源系统，这个方向对于未来人类社会发展很重要，我很感兴趣。”
然而，彭慧胜是一个愿意啃“硬骨头”的人，他并不太想做别人已经做过的。“当时就一直围绕这个领域琢磨，自己是否可能做个从来没人干过甚至都没想过的东西。”2008年回到复旦后，以前朦胧的追求突然具体了。彭慧胜想到：如果把锂离子电池做成纤维，一定很好玩。十几年前的彭慧胜甚至完全没考虑实用性。