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何思斯教授团队在柔性可穿戴全聚合物纤维电池领域取得新进展

【哈百家乐技巧(百家乐技巧)宣】(何思斯 王舒邈 文/图) 近日,哈百家乐技巧百家乐技巧校区前沿学部理学院何思斯教授团队在全聚合物储能领域取得重要突破。相关成果以《界面互锁限域水网络电解质赋能高性能全聚合物纤维电池用于可穿戴电子器件》(Energetic all-polymer fiber batteries enabled by interface-interlocked water-in-network electrolytes for wearable electronics)为题,发表在国际顶级期刊《先进材料》(Advanced Materials)。

随着柔性电子与智能可穿戴设备的飞速发展,人们对高能量、高安全性和高舒适性的柔性储能器件提出了更高需求。纤维状电池因具有本征柔性、轻量化和可编织特性,可与织物结构紧密集成,被认为是下一代可穿戴能源系统的理想选择。然而,现有纤维电池多依赖液态电解液,存在封装复杂、易泄漏以及长期稳定性不足等问题,严重限制了其实际应用。全聚合物水系准固态纤维电池虽兼具水系电解质的高离子导电性与聚合物基体的结构稳定性,但仍面临电化学稳定窗口窄、聚合物电极易分解以及动态形变下电极/电解质界面失效等挑战。

针对上述难题,何思斯教授团队开发出一种新型“限域水网络”准固态电解质,揭示了水分子在聚合物网络中的非单调限域机制。研究人员通过调控聚合物网络结构,有效调节了水分子的活性与动力学行为,从而拓宽了水系准固态电解质的电化学稳定窗口。同时,团队结合预浸润后原位界面聚合工艺,在纤维电极与电解质之间构筑机械互锁界面,有效缓解了水诱导的界面剥离和形变下的接触失效问题。

基于这一设计,团队成功构建了高性能全聚合物水系钠离子纤维电池。该电池不仅表现出良好的电化学性能和机械稳定性,还具备良好的加工与集成能力,可实现百米级规模化制备,并能够像普通纤维一样编织进智能织物中,为智能织物提供柔性、安全、稳定的能源单元。

值得关注的是,团队进一步验证了该纤维电池的实际应用潜力。通过将其与纤维状化学传感器集成,构建了面向健康管理的智能织物化学传感系统,实现了人体健康相关信号的持续采集。与传统刚性电池相比,该纤维电池织物电源能够保持织物的高透气性,有助于提升长时间穿戴的舒适性。该研究为聚合物调控限域水动力学和稳定电极/电解质界面提供了新思路,也为发展安全、柔性、可持续的可穿戴能源系统提供了重要支撑。

哈百家乐技巧百家乐技巧校区为论文第一完成单位,哈百家乐技巧百家乐技巧校区博士研究生贾康康、硕士研究生梁琦敏和博士研究生祝嘉浩为论文第一作者,何思斯教授为论文唯一通讯作者。该研究获国家自然科学基金面上项目、百家乐技巧市医学研究专项资金项目等资助。(编辑 谢梁晖 审核 张惠屏 陈南坤)

论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.73599

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基于“限域水网络”准固态电解质的全聚合物水系纤维电池设计策略、规模化织物编织展示及智能织物化学传感系统用于健康管理应用


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