2021年3月11日，復旦大學高分子科學系教授彭慧勝領銜的研究團隊，成功將顯示器件的制備與織物編織過程實現(xiàn)融合，在高分子復合纖維交織點集成多功能微型發(fā)光器件，揭示了纖維電極之間電場分布的獨特規(guī)律，實現(xiàn)了大面積柔性顯示織物和智能集成系統(tǒng)。相關研究成果以《大面積顯示織物及其功能集成系統(tǒng)》（“Large-area display textiles integrated with functional systems”）為題在線發(fā)表于《自然》（Nature）主刊，審稿人評價其“創(chuàng)造了重要而有價值的新知識”。彭慧勝、陳培寧為該論文通訊作者，復旦大學高分子科學系博士研究生施翔、碩士研究生左勇以及工程與應用技術研究院博士研究生翟鵬為第一作者。2021年9月1日，復旦大學彭慧勝團隊在高分子纖維器件領域取得新進展，發(fā)現(xiàn)了纖維鋰離子電池內阻與長度之間的雙曲余切函數(shù)關系，有效解決了活性材料和纖維電極界面穩(wěn)定性難題，連續(xù)構建出兼具高安全性、高性能的新型纖維聚合物鋰離子電池。相關研究成果以“Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries”為題，于2021年9月1日發(fā)表在Nature上，審稿人評價這個工作是“儲能領域和可穿戴技術領域的里程碑研究”（“l(fā)andmark research not only in energy storage but also in wearable technology”）和“柔性電子領域的一個里程碑”（“a milestone towards the prevalence of flexible electronics”）。高分子科學系博士生何紀卿和路晨昊為共同第一作者。作為現(xiàn)代電子設備的“心臟”，以鋰離子電池為代表的儲能器件是現(xiàn)代電子工業(yè)和人們生活不可或缺的組成部分。近年來，智能電子織物可實現(xiàn)器件功能、紡織方法、織物形態(tài)的有機融合，兼具智能、柔軟、適應復雜形變、透氣導濕等優(yōu)點，是未來可穿戴等領域的重要發(fā)展方向。彭慧勝團隊從2008年開始研究新型柔性電池系統(tǒng)，在2013年提出并實現(xiàn)了新型纖維鋰離子電池，為滿足智能電子織物等可穿戴設備的能源供給需求提供了新的有效路徑，有望推動傳統(tǒng)紡織制造和物聯(lián)網(wǎng)、人機交互、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興領域的快速融合發(fā)展。經(jīng)過最近幾年國際學術界的共同努力，纖維鋰離子電池取得了系列積極進展，但仍然面臨一些重大難題，限制了它的實際應用。一方面，過去人們通常認為纖維鋰離子電池越長其內阻就越大，很難實現(xiàn)較長的纖維鋰離子電池；另一方面，面向塊狀鋰離子電池的成熟生產(chǎn)體系很難適用于纖維鋰離子電池，國際上纖維鋰電池的連續(xù)化制備研究幾乎是空白。迄今為止報道的纖維鋰離子電池長度往往在厘米尺度，基于整體質量的能量密度也比較低（如<1 Wh/kg）。彭慧勝團隊在研究纖維鋰離子電池連續(xù)化制備的過程中意外發(fā)現(xiàn)，纖維鋰離子電池內阻隨長度增加而降低，進一步探究發(fā)現(xiàn)纖維鋰離子電池的內阻與長度呈雙曲余切函數(shù)關系，即隨著長度的增加內阻先降低后逐步趨于穩(wěn)定。使用導電率較高的纖維集流體，有利于降低纖維鋰離子電池的內阻。上述關系規(guī)律得到了系統(tǒng)的實驗驗證，為纖維鋰離子電池的連續(xù)構建奠定了理論基礎。
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