香港理工大學的研究團隊研發(fā)了一種超柔軟的高效能織物鋰電池，能為可穿戴電子產品提供更穩(wěn)定、耐用和安全的能源供應，其應用范疇廣泛，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、全球定位系統(tǒng)追蹤、物聯(lián)網(wǎng)部件等等。
香港理工大學創(chuàng)新的織物鋰電池能量密度高達逾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。
由香港理工大學紡織及服裝學系團隊研發(fā)的織物鋰電池，今年四月于日內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。
帶領研究團隊的鄭子劍教授表示：“可穿戴技術被視為繼智能手機后，全球下一個重大市場商機。預期可穿戴產品的全球市場收入將以每年增長逾20％的速度躍進，至2024年達1000億美元。所有可穿戴電子產品都需要可穿戴的能源供應，因此，我們研發(fā)的制造織物鋰電池的創(chuàng)新技術，應用潛力極為廣泛，能為無數(shù)新世代產品開拓前瞻性的應用方案，范圍遍及醫(yī)療護理、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，難以應用于可穿戴產品，十多年來，科學家一直致力開發(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、機械強度、穩(wěn)定性等方面的問題。
研究團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，將高導電金屬（銅Cu和鎳Ni）均勻地沈積于經(jīng)處理的織物上，制成導電織物，用作電池中的集流體，導電織物具有低薄層電阻和大比表面積的特質。之后，于導電織物添加正、負電極的活性材料，再加入隔膜與電解液，便能組裝成織物鋰電池。
團隊進行的變形測試證明，織物鋰電池具有極高的機械穩(wěn)定性、耐用性和安全性，電池經(jīng)反復對折、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險。
研究結果發(fā)表于《自然通訊》上。
