可應用于可穿戴能源紡織品中的超拉伸纖維基電池

利用可穿戴能源紡織品進行外界能源的轉化，將人體活動產生的機械能或者外界條件刺激下材料所產生的能量轉化為電能，在能源需求緊缺的當下具有重要意義。纖維基柔性電池具有重量輕、柔韌、耐用等特點，在能源紡織品中應用前景廣闊。然而，在實際應用過程中，由于極限拉伸、急劇彎曲或過度扭曲等導致的性能退化甚至失效，嚴重阻礙了纖維基柔性電池在可穿戴領域的進一步應用。
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為解決以上問題，青島大學智能可穿戴技術研究中心的研究者受藤蔓的生物結構啟發，設計了一種具有螺旋結構的超拉伸纖維基鋅離子電池（G/P-Zn@SFB），他們將纖維電池以螺旋結構緊密纏繞在彈性絲表面，并通過針織工藝將其制成織物。一系列性能測試驗證了其在可穿戴能源紡織品應用方面的潛力。

電化學性能表征結果顯示，該超拉伸纖維基鋅離子電池具有高比容量（32.56 mAh/cm3）和能量密度（36.04 mWh/cm3），并具有優異的循環穩定性（循環1000次后仍保持76.5%的容量），庫倫效率達到100%左右。

/ j7 `4 Q1 K8 J2 x而且，該纖維基鋅離子電池在拉伸到900%后仍能保持原有容量的71%。當釋放到自然狀態時，也顯示84%的保留率。將超拉伸纖維基鋅離子電池串聯充電，然后連接紅色LED指示燈，當電池拉伸到900%后，仍能對LED指示燈進行高效供電，表明超拉伸纖維基鋅離子電池具有優秀的抗拉伸性能。
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$ J9 G' o. x9 V最后，將18個串聯的超拉伸纖維基鋅離子電池系統編織成織物，制成一款智能可穿戴能源設備來為帶有“QDU”標志的LED設備供電。結果顯示，隨著肘部的彎曲角度從0°變化到180°，QDU標識的亮度逐漸變暗。但當彎管彎曲角度為180°時，“QDU”仍保持點亮狀態，表明超拉伸纖維基鋅離子電池可以作為一種強大的超彈性電源，應用于柔性顯示器、可穿戴電子設備和智能紡織品。
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9 y. X0 r1 p; H1 |6 \7 t  A此外，研究者將超拉伸電池與彈力帶結合在一起用于照明。2節串聯電池可以在靜態情況下為LED供電。當拉開彈力帶時，LED燈依然發光，這證明超拉伸纖維基鋅離子電池是高度穩定且高導電的。
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