香港理工大學(xué)的研究團(tuán)隊研發(fā)了一種超柔軟的高效能織物鋰電池，能為可穿戴電子產(chǎn)品提供更穩(wěn)定、耐用和安全的能源供應(yīng)，其應(yīng)用范疇廣泛，發(fā)展?jié)摿o限，包括醫(yī)療健康監(jiān)測、智能紡織品、智能手機(jī)、全球定位系統(tǒng)追蹤、物聯(lián)網(wǎng)部件等等。
香港理工大學(xué)創(chuàng)新的織物鋰電池能量密度高達(dá)逾450 Wh/L（瓦時/公升），柔軟度極佳—可折疊彎曲至半徑小于1 mm （毫米），并且折疊超過1,000次，效能仍然保持不變。相比之下，現(xiàn)有的可彎曲鋰電池只能彎曲至半徑約25 mm，而且效能低得多，只達(dá)小于200Wh/L。織物鋰電池輕巧、厚度小于0.5 mm，在充電/放電速率快，以及電池壽命長兩方面，與傳統(tǒng)鋰電池不相伯仲。
由香港理工大學(xué)紡織及服裝學(xué)系團(tuán)隊研發(fā)的織物鋰電池，今年四月于日內(nèi)瓦第四十七屆國際發(fā)明展奪得金獎和兩項特別優(yōu)異獎。
帶領(lǐng)研究團(tuán)隊的鄭子劍教授表示：“可穿戴技術(shù)被視為繼智能手機(jī)后，全球下一個重大市場商機(jī)。預(yù)期可穿戴產(chǎn)品的全球市場收入將以每年增長逾20％的速度躍進(jìn)，至2024年達(dá)1000億美元。所有可穿戴電子產(chǎn)品都需要可穿戴的能源供應(yīng)，因此，我們研發(fā)的制造織物鋰電池的創(chuàng)新技術(shù)，應(yīng)用潛力極為廣泛，能為無數(shù)新世代產(chǎn)品開拓前瞻性的應(yīng)用方案，范圍遍及醫(yī)療護(hù)理、信息娛樂、體育、航空航天、時尚服飾、物聯(lián)網(wǎng)、傳感或定位追蹤，以至任何超乎我們今天想像的用途。”
傳統(tǒng)鋰電池體積大而且重，難以應(yīng)用于可穿戴產(chǎn)品，十多年來，科學(xué)家一直致力開發(fā)可彎曲的鋰電池，大都集中研究使用金屬箔作為電池的集流體。直至理大研發(fā)出織物鋰電池，才出現(xiàn)突破，同時解決能量密度、柔軟度、機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性等方面的問題。
研究團(tuán)隊采用理大專利的聚合物輔助金屬沈積法(Polymer-Assisted Metal Deposition / PAMD)新技術(shù)，將高導(dǎo)電金屬（銅Cu和鎳Ni）均勻地沈積于經(jīng)處理的織物上，制成導(dǎo)電織物，用作電池中的集流體，導(dǎo)電織物具有低薄層電阻和大比表面積的特質(zhì)。之后，于導(dǎo)電織物添加正、負(fù)電極的活性材料，再加入隔膜與電解液，便能組裝成織物鋰電池。
團(tuán)隊進(jìn)行的變形測試證明，織物鋰電池具有極高的機(jī)械穩(wěn)定性、耐用性和安全性，電池經(jīng)反復(fù)對折、或以不同角度扭曲、或不規(guī)則地揉皺后，均無損其電壓效能。彎曲測試證明，織物鋰電池可以彎曲超過1,000次，效能仍然保持不變；連續(xù)錘擊、剪削和鋼針穿刺等安全測試亦證明，電池可為電子元件提供穩(wěn)定電源，并且不存在著火或爆裂的風(fēng)險。
研究結(jié)果發(fā)表于《自然通訊》上。
