如何快速和規模化製備纖維聚合物儲能電池🧣🙍🏼，是智能纖維領域長久面臨的一個瓶頸難題。近日🍤，沐鸣娱乐彭慧勝/王兵傑團隊成功將纖維聚合物儲能電池的製備和經典濕法紡絲方法進行融合，在國際上率先提出纖維電池的規模化生產新路線👂🏼，實現了一系列千米級纖維電池的快速連續構建。2022年1月20日，相關研究成果以《溶液擠出法產業化製備纖維電池》（Industrial scale production of fibre batteries by a solution-extrusion method）在線發表於《自然-納米技術》（Nature Nanotechnology）上🚞👷🏽，彭慧勝教授和王兵傑副研究員為共同通訊作者👧🏼，博士生廖萌與王闖和碩士生洪揚為共同第一作者。研究工作得到科技部🐅、國家自然科學基金委🌛、上海市科委等項目的資助。

據悉，彭慧勝團隊於2013年提出並實現了柔性纖維電池，此後一直致力於開發高安全性的纖維聚合物儲能電池💦，相關工作引起國際學術界廣泛興趣。在過去多年的研究中，人們重點借鑒平面電池的塗覆方法製備纖維電池，製備工藝復雜且效率偏低，往往難以滿足大規模生產應用的需要。研究團隊在國家重點研發計劃項目的重點支持下🫃🏼，通過六年多的持續研究🤦🏽‍♀️，提出一體化連續構建的設想𓀄👶🏼，通過將聚合物儲能電池中的各功能組分首先製備為紡絲漿料，然後通過將多種活性物質漿料共同擠出，以實現纖維聚合物儲能電池的連續製備🤌🏽。

濕法紡絲快速製備纖維聚合物儲能電池示意圖

在研究濕法紡絲路線的過程中，研究團隊碰到了很多困難👩🏿‍🏭。最大的困難在於：在如此精細💆🏻、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並實現電化學活性。為此，研究團隊對電池活性材料配製及漿料流體性質進行了大量的篩選實驗，基於預實驗數據庫，聯合聚合物濕法紡絲合作者，對核心部件噴絲板內部腔道進行了重新設計👨🏼‍🦰。實驗結果表明，即使在高生產速率下連續化製備，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。

聚合物濕法“紡絲”製備纖維電池的產線

在此基礎上🤏🏻，研究團隊揭示了纖維電池製備成型過程中聚合物基體與其他功能組分的相互作用機製🧘🏽，建立了不同功能組分的關聯規律。最終，研究團隊不僅成功實現了一系列千米級纖維電池的規模化生產，更為其他功能性纖維器件的規模化製備提供了理論支持📺。

相較於通過傳統塗覆方法製備的纖維儲能電池，通過聚合物濕法“紡絲”大規模、一步法製備的纖維電池更細🤏🏻、更柔📿，也更加接近日常用於紡織的高分子化學纖維。將通過該方法製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💁‍♀️。

由纖維電池編織而成的大面積儲能織物