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( 二 ) 可穿戴新突破：复旦纤维锂离

探索过程是漫长的。彭慧胜提到，从2008年开始，到2013年实现世界上第一个纤维锂离子电池，后来进一步拓展到纤维锂硫电池、纤维锌离子电池、纤维金属空气电池等等。然而，经历几代博士生和博士后进行工程化研究，进展并不大。
何纪卿在接受澎湃新闻采访人员采访时表示，纤维锂离子电池的制备主要面临两个难点。“第一，纤维锂电池的内阻对其电化学性能具有重要影响，但其内阻和纤维长度的之间的关系规律仍然不是很明确；第二，因为完全不同的器件结构，面向块状锂离子电池的电极制备和器件构建方法很难适用于纤维锂电池，国际上纤维锂电池的连续化制备研究几乎是空白。”
迄今为止，公开报道的纤维锂离子电池长度通常在厘米级别，基于整体电池质量的能量密度也比较低。此外，研究团队在论文中还提到，这种短纤维锂离子电池在现实中很难规模使用，这是因为大量的导线连接点容易引起水氧侵入、电解质泄漏和外力破坏，从而导致电池能性能衰减甚至失效。
大规模生产长纤维锂离子电池、同时保持高性能，仍然是一个未能实现的需求。
纤维电池内阻是如何影响性能的？“门外汉”想要试一试
彭慧胜团队此次为领域做出的突破性贡献首先得益于一个意外的发现。
何纪卿是这项研究的第一完成人，但在刚开始加入彭慧胜的团队时他更像是一位“门外汉”，此前并没有接触过电池相关研究。
2012年化学专业硕士毕业后，何纪卿没有直接继续读博，在接下来的5年中，他相继在两家知名的跨国化学巨头工作。这被他后来重回校园后的导师彭慧胜认为是优势之一，“他非常能聚焦解决问题，广泛收集信息和认真独立思考，做出了这个发现。他以前在工业界，熟悉研发工作过，当然前面我们也做了很长时间的积累，所以产线的设计和开发就做得很有效率。”
2018年底，何纪卿在逐渐融入课题组后，在之前毕业成员研究工作的基础上，及时转换研究思路，面向实际应用，和团队成员紧密合作，在材料筛选、设计和器件构建方法等方面开展了大量的实验探索。
在初步的尝试中，何纪卿等人通过手工，将前期设计的正极和隔膜包裹的负极缠绕在一起，制备了长度分别为0.1米、0.2米、0.5 米和1米的纤维锂离子电池，并测量了加入电解液后的电化学性能。
令人意外的是，研究团队观察到，较长的纤维内阻不增反降。这一发现超出了他们的预期，“彭老师当时看到这个结果，但同时也很严谨，他让我们先去重复，如果重复性没有问题的话，我们再继续看下一步怎么做。” 何纪卿提到。
最后他们将长度拓展至10米。论文显示，当纤维长度范围更广，在0.01米至10米时，内阻也会下降。这些结果意味着，获得高性能的长纤维锂离子电池是可能的。
彭慧胜对科学研究有着很高的要求，他希望其多年的研究成果未来能走向产业化，因此对工作的可重复性极其严谨。同时他仍然希望事情可行的背后有充分的理论支撑，知其然知其所以然。
在随后的近一年时间里，研究团队进行了大量的对比实验，最终总结出了纤维电池内阻随长度的变化规律，这为长纤维锂离子电池的连续构建提供了理论支撑。

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内阻随纤维长度的增加而减小。
活性材料高效负载和电池连续化构建
高性能的长纤维锂离子电池在理论上可行后，研究团队下一步的重点是在方法层面上实现规模化制备。
首先面临的挑战之一是在微米级直径的长纤维集流体上高效负载均匀的活性材料涂层。“生产电池的第一个核心点是如何把正负极浆料涂覆到电池集流体上。”何纪卿进一步解释道，“通常而言，目前的商业化的电池大部分是在平面基材上去涂料，这个过程相对来说比较简单，它可以涂得很均匀，而且它厚度也容易控制。”