香港理工大研发出一款更薄更小的超柔软织物永恒

香港理工大研发出一款更薄更小的超柔软织物锂电池

近年流行的穿戴式电子产品，如发热外套及鞋垫均需要使用锂电池，但锂电池质地硬，会令使用者感觉不舒服。5月24日消息，香港理工大学（理大）纺织及服装学系研发了一款超柔软“织物锂电池”，可折叠弯曲至直径约1毫米，重复折叠1000次仍无损性能，团队希望“织物锂电池”将来可应用于智能手表表带、发热衣物等，产品穿戴舒适之余也更耐用。

3月25日 香港理工大学纺织及服装学系团队花3年时间，完成研发可折叠的织物锂电池。

理大纺织及服装学系教授郑子剑表示，团队花3年时间完成研发织物锂电池，原理是利用聚合物辅助金属沉积法，将高导电金属均匀地沉积在经处理的织物上，如棉质及碳布，“使物料导电化”，取代一般锂电池表面的的金属箔，以充当集流体及提高柔软度。

郑子剑说，织物相比传统锂电池小及薄，厚度小于0.5毫米，他举例，因织物锂电池可以折叠弯曲，适用于制作智能手表表带，增加智能手表储电量，令产品更耐用。

“以往这些智能表充满电够用1天，日后加上用锂电池制作的表带，充电后最多可用2天才会没电”，郑子剑说道。

在可穿戴电子产品开发领域，国外研究机构也早已有相关的研究成果：

马里兰大学（University of Maryland）的研究人员设计了一款柔性锂离子导电陶瓷织物（flexible lithium－ion conducting ceramic textile），该材料是一款快速锂离子导体，电化学稳定性强，处理方法可扩展，可被整合到固态锂金属电池中。

该材料基于石榴石型导体（garnet－type conductor）打造，拥有诸多理想的化学特性及结构特性，包括：锂离子导电立方结构（lithium－ion conducting cubic structure）、低密度、多尺度孔隙（multi－scale porosity）、表面面积／体积比（surface area／volume ratio）高、柔韧性佳。该团队在《今日材料（Materials Today）》发表了报道，宣称利用陶瓷纤维强化固态电解质（solid polymer electrolyte）后，可实现高锂离子导电性，确保其拥有稳定的长期锂离子稳定性——充电500小时无故障。

锂离子导电陶瓷织物是一款柔性材料，保留了原始模板（original template）的物理特性。该款陶瓷织物的结构独特，可凭借连续纤及连续玻璃纤维原纱（continuous fibers and yarns）、固态导体的高表面面积／体积比、多级孔隙分布来实现锂离子长距传递途径。

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在设计3D电极时，该陶瓷纺织还提供了电解质框架，从而为高性能锂金属电池提供超高阴极载荷（10.8 g／cm2 sulfur），其电池容量输出高达1000 mAh／g。

该团队在研究中采用了商用纤维作为模板，创建锂离子导电石榴石纤维丝毡（Li－conducting garnet fiber mat textiles），向纤维间的孔隙空间内填充固态聚合物电解质（solid polymer electrolyte）。

该加工流程可实现扩展，在提升混合陶瓷／聚合物锂离子电解质导电性的同时增强了石榴石陶瓷电解质的强度。此外，该款陶瓷织物质地柔韧，利于切割。

该研究小组还将继续研发该项技术，计划将陶瓷织物做得更为纤薄，从而降低电极间的离子传输耐受力，该技术将被大量应用于商用电子器件。