柔性电池，要革共享充电宝的命

寒冷的冬日，如果一条围巾能保暖还能为手机充电，是不是很赞。围巾的秘密里，其实是植入了“柔性电池”技术。

日前，在B站举办的“2024年超级科学晚”上，来自天津大学材料科学与工程学院的钟澄教授，向全网观众展示了柔性电池技术的最新应用。“万物皆可充电宝”不再是梦，但要完全实现“一机走天下”，还得再耐心等等相关技术，从实验室走进生产线。

一、柔性电池，让万物皆可充电零

只要连结充电线，围巾就能为手机充上电，“一布两用”。

二次元爱好者们喜欢的痛包，只需要把手机放入包包的塑料口袋里，手机也能自动开始充电。

如果连包都懒得背，只需要把手机放入随身穿的马甲衣服里，也能充电。除了手机外，耳机、手表，也都同样操作。

在B站科学晚大会上，钟澄教授做的这三个演示，一下子就抓住了对“电量焦虑”有着强大共鸣的现场观众。

大家期待：在家里充电宝越买越多、共享充电宝成为“充电杀手”的当下，围巾、衣服都能来充电，能革掉充电宝的命。

这个愿望是可行的，不过可能还需要等等。打开万能的淘宝，至少目前还没有哪个商家直接把“充电围巾”拿出来卖，也没有其它相关消费级产品。

从目前的权威发布来看，这些新的“充电器”还在路上。柔性电池要大规模应用，还需要解决一些技术难关。

先来科普一下。

所谓“柔性电池”，是指一种具有一定柔韧性和可弯曲性的电池，能够在一定程度上承受弯曲、扭曲或拉伸而不损坏其内部结构。

钟澄教授解释了柔性电池的“柔软秘密”，在于材料的革新与结构的优化。

它与传统电池相似，主要通过正负极之间的电化学过程来存储电能。但与传统的刚性电池有一个极大的不同，它的正负极使用了柔软的材料，而电解质则采用了同样具有柔性的半固态或固态材料。

正是这种特殊的柔性材料，让柔性电池能够应对各种复杂的环境和形状。

它可以像一张纸一样被折叠起来，也可以像一根线一样被卷曲起来。这种灵活性不仅让电池更加适应各种设备的形状和尺寸需求，还提高了电池的可靠性和耐用性。

也正因为柔性电池的柔韧性和可弯曲性，所以它能与衣服、包包等“集成”，适应不同形状的表面。

二、柔性电池，待从实验室走入生产线

了解柔性电池，有两个人值得关注。

一位是芬兰籍华裔科学家张霞昌博士‌，他有“纸电池之父”之称。另一位是中国科学院院士、复旦大学高分子科学系和纤维电子材料与器件研究院教授彭慧胜，他主要带领团队研究的是“柔性纤维电池”。

张霞昌博士‌祖籍宁波北仑，出生在上海，曾在现在的华东理工大学就读。1989年赴芬兰赫尔辛基工业大学攻读生物技术博士学位。

他最先研究的是生物燃料电池，但由于电池造价较贵，难以打开市场，张霞昌博士和团队果断转向“薄型柔性纸质电池”。

纸质电池是柔性电池的一种。

其核心特点是用纸张作为基底材料，而柔性电池的基底不局限于纸张，可以是塑料、金属箔等多种材料。

2006年，张霞昌博士和团队开发的薄型柔性纸质电池，率先在全世界研制成功，曾被《时代》周刊评为2006年八大最佳创新技术之一‌。张霞昌博士也因而成了柔性电池界的代表人物。

现在，张霞昌博士的相关研究成功在产业界、消费界已经有了一定应用，包括医疗、医美、智能包装等领域。

另一位代表人物，是来自复旦大学的彭慧胜教授，他主攻的是“柔性纤维电池”，多了“纤维”两个字。

图 | 柔性纤维电池的示意图

柔性纤维电池也是柔性电池的一种特殊形式。它的一大特点是与纺织行业具有高度的兼容性，可以作为功能性纱线，直接“织入”纺织品中，所以它在纺织行业中的应用前景广阔。

柔性纤维电池曾面临三个课题，分别是：是否可以通过设计纤维结构获得柔软的锂离子电池？如何制备高能量密度的纤维锂离子电池？怎样实现高安全性纤维锂离子电池？

第一个问题经过研究已经解决。后面两个，如何让柔性纤维电池，同时具备“高能量密度”和“高安全性”，是攻克难关。

直到今年4月，权威媒体报道，彭慧胜教授带领团队成功走通了柔性纤维电池研发的“最后一公里”——即实现了“高安全性”和“高储能性能纤维电池”的规模制备。

具体而言，早在2021年，彭慧胜教授方面称，团队已实现了“高能量密度纤维电池的制备”—一件纤维电池编织成的衣服产生的电量，可以把10部手机填满。

但因为电池要紧贴皮肤，电池的安全性问题提了出来。

后来，彭慧胜教授观察到，爬山虎可以分泌一种具有良好浸润性的液体，从而紧密缠绕在另一根植物藤蔓上。他受此启发，设计了具有多层次网络孔道和取向孔道的纤维电极，最终实现了高储能与高安全性的兼得。

图 | 爬山虎的生物特性

今年4月24日，彭慧胜教授以《基于高分子凝胶电解质的高性能纤维电池》为题撰写的论文，被发布在《自然》（Nature）主刊上。

彭慧胜教授希望能与业界加强合作，邀请专业厂商参与打造生产线，进一步提升新型纤维锂离子电池性能，同时降低成本，推动纤维电池的广泛应用。

简洁来说，就是希望能把柔性纤维电池技术，从实验室移到产业线上，去进行规模化生产和试错。

到了这一步实现时，大众的“充电宝自由”才有望真正实现。

本文来自微信公众号：真故研究室，作者：龚正，编辑：脸叔

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