钜大LARGE | 点击量：534次 | 2021年12月21日
未来可期！科学家开发出纤维锂电池，可穿戴设备中的电池有什么挑战？
2021年9月3日消息，最近，来自中国的研究人员展示了可织成纺织品--纤维制成的实用锂离子电池。可穿戴设备中的电池面临哪些挑战，研究人员取得了哪些成果，以及纤维电子产品将如何改变可穿戴行业？
可穿戴设备中的电池面临哪些挑战？
在这个星球上的所有行业中，最能从电子产品中受益的行业是可穿戴设备。如果可穿戴设备成为主流，大多数现代便携式设备将立即被取代，因为可穿戴电子产品提供了更大的便利性和可用性。
然而，对于可穿戴电子产品成为主流，需要面对多重挑战。第一个挑战是电子产品本质上是脊状的，而涉及可穿戴设备的应用通常需要灵活并与用户有机地移动。
第二个挑战是由柔性材料构成的电子设备需要能够创建复杂的电路，因为最终的设备需要实用（即能够执行现代功能）。柔性电路已经被证明，但几乎所有这些都不适合商业电子产品使用。它们要么太耗电，要么使用不适合现代应用的逻辑技术（例如NMOS）。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
第三个也是最重要的挑战是可穿戴电子设备需要由同样可穿戴的能源供电。一些研究人员正在研究使用能量收集器从周围环境中获取能量.然而，此类电源通常产生的功率极小，因此，即使是最重要的电路也无法供电。
研究人员开发出纤维锂离子电池
最近，来自中国的研究人员开发高性能编织锂离子纤维电池可以织成纺织品和其他材料。
虽然以前已经生产过这种纤维电池，但人们认为这种电池内阻太大，不能用作实用的电源。此外，先前的研究表明，生产此类纤维在长度超过几厘米（例如高内阻）方面存在重大挑战。
然而，中国团队的研究表明，这种纤维的电阻不是线性的而是遵循双曲余切函数关系，这意味着此类电池的内阻随着电池长度的增加而趋于稳定。研究人员还指出，使用不同技术的纤维电池具有相同的电阻特性，其中电阻随着电池长度的增加而趋于稳定。
中国团队生产的电池纤维的能量密度为每公斤85.69瓦时，明显高于通常每公斤能量密度仅为1瓦时的标准纤维电池。这些纤维是通过将锰酸锂颗粒沉积到碳纳米管上而构成的，碳纳米管通过凝胶电解质与涂有硅树脂的碳纳米管板分离。
研究中特别令人感兴趣的是，该纤维被证明在500次充电循环后仍能保持其容量的90.5%，在100,000次机械弯曲循环后仍能保持其容量的80%以上。因此，研究人员能够证明这种新纤维可以安全地编织成纺织品、洗涤和穿着，同时保持其保持电荷的能力。
可穿戴电源的未来
所有的正在开发的电源对于可穿戴电子产品，中国研究团队开发的纤维电池是迄今为止最实用的可穿戴电子产品。创造一种不仅灵活而且即使在机械应力下也能保持充电的电源的能力是生产可穿戴电子产品的重要一步。
虽然这研究仍处于早期阶段，它表明未来的可穿戴电子产品可以由将电池集成到纤维中的纺织品供电。这种技术可以进一步采用导电纤维编织成纺织品，这将使可穿戴设备可以直接连接到电池或通过电感耦合，以利用近距离来提高整体效率。
