當滿墻的爬山虎，映入復旦大學高分子係彭慧勝教授的眼中，他若有所思：爬山虎為何與被纏繞的植物藤蔓“如膠似漆”？

      他拔下來仔細察看，並帶回實驗室探究。原來，爬山虎會分泌出一種具有良好浸潤性的液體，該液體滲透到兩者接觸表面的孔道結構中，隨後液體發生聚合反應，將爬山虎和植物藤蔓緊緊地粘在一起。

      這一“插曲”為彭慧勝一直在思考的研究難題帶來了靈感。

      在擁有知識産權的柔性纖維鋰離子電池基礎上，研究團隊通過設計具有孔道結構的纖維電極，讓高分子凝膠電解質與電極“如膠似漆”，從而實現了高安全性、高儲能性的柔性纖維鋰離子電池規模製備。

纖維鋰離子電池概念圖

      這意味着，一件柔軟透氣的衣服、一個時尚輕便的背包，就可方便地為手機、手錶等隨身電子器件供電。曾經存在於科幻小説中的場景，正在漸漸走進現實。

      4月24日深夜，相關研究論文發表於國際學術期刊《自然》主刊上。該研究在國際上率先走通了柔性纖維鋰離子電池研發的“最後一公里”，有望為人機交互、健康檢測、智能傳感等領域提供有效的能源解決方案。

      【做沒有文獻報道的原創性研究】

      這是一場歷時16年的“長途跋涉”。

      傳統的塊狀電池由於其剛性結構，應用場景受到限制。2008年任教復旦大學之初，彭慧勝提出要做纖維鋰離子電池。當時大多科學同行在研發薄膜電池，查不到任何有關纖維電池的文獻。“沒有文獻報道過的研究更有原創性，也更值得去做。”彭慧勝説。

      經過5年研究，2013年彭慧勝團隊率先在國際上研製出纖維鋰離子電池。當時普遍認為，纖維鋰離子電池的內阻會隨長度增加而顯著增大，無法製造高性能纖維電池，更別説大規模應用了。

      他們依然不被看好。

      又經過8年的探索，他們發現纖維鋰離子電池的內阻並沒有隨長度的增加而增大，反而先下降後逐步趨於穩定。這突破了人們的傳統認知。

      在此基礎上，研究團隊建立了世界上首條柔性纖維鋰離子電池的生産線。

      這一成果被譽為“儲能和可穿戴技術領域的里程碑”。

      【相當於每小時生産的電池可同時為20部手機充電】

      有了“從0到1”的原創發現，如何變成現實的生産力？

      當時，美國專門成立了“革命性纖維與紡織研究院”，並將其列為國家級創新方向；歐盟的一份戰略報告則預估，電子織物未來10年會有2萬億歐元的市場。

      由於纖維鋰離子電池織物需穿戴在身上，對安全性要求極高，此前電池中使用易漏易燃的有機電解質，存在安全隱患，只有使用高分子凝膠電解質才能保證高安全性。然而，高分子凝膠電解質難以與纖維電極形成緊密穩定的接觸界面，導致電池的儲能性能非常低。

      如今，正是受爬山虎的 啟發，彭慧勝團隊實現了纖維鋰離子電池高安全性與高儲能性的兼而有之。

      研究團隊自主設計關鍵設備，建立了纖維鋰離子電池中試生産線，實現每小時300瓦時的産能，“相當於每小時生産的電池可同時為20部手機充電。”論文共同第一作者之一、博士後路晨昊介紹。

      他們實現了數千米長度纖維鋰離子電池的製備，其能量密度達到128瓦時/千克，可為無人機等大功率設備供電；在經歷10萬次彎折變形後，其容量保持率依然大於96%。

      【纖維鋰離子電池的應用場景十分廣闊】

      一塊看似普通的印染藍布，可以點亮燈牌；一個看似平常的背包，手機放進去可無線充電。這是因為其中集成了纖維鋰離子電池。

背包可為手機無線充電。黃海華 攝

      “按照工業標準，我們研製的纖維鋰離子電池織物經受100次水洗和10000次摩擦後，性能保持穩定。”論文共同第一作者之一、博士研究生江海波介紹，他們製作的多功能消防服，在高溫火場模擬環境中，即使被磨損剪斷還能穩定地為對講機、傳感器等消防員隨身設備供電。

      由於纖維鋰離子電池織物在高低溫、真空環境以及外力破壞下仍可以安全穩定地供電，除了消防救災，還有望應用於極地科考、航空航天等領域。

      “纖維鋰離子電池的應用場景十分廣闊，比如倣生手、軟體機器人、虛擬現實設備等。”論文共同第一作者之一、博士研究生程翔然説。

      有了産品，如何將其做成商品？這是彭慧勝眼下思考最多的問題。

      “目前纖維鋰離子電池的物料成本是0.5元/米左右，未來量産後還能更低。目前做成電池電芯的直徑是500微米，還可能做得更細。”彭慧勝呼籲與産業界加強合作，進一步降低成本，早日實現纖維鋰離子電池的規模應用。