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電池：ポリマーゲル電解質を用いた高性能ファイバー電池
Nature 629, 8010 doi: 10.1038/s41586-024-07343-x
液体電解質からポリマーゲル電解質への置き換えは、ウエアラブル電池における安全性の問題を解決するとともに高い柔軟性を実現する、一般的かつ効果的な方法と見なされている。しかし、ぬれ性が十分でないことに起因するポリマーゲル電解質と電極の界面不良によって、特に電池の変形時において、電気化学的特性が大きく損なわれる。今回我々は、ポリマーゲル電解質を取り込むように電極のチャネル構造を設計して、高性能ウエアラブル電池向けの密着した安定な界面を形成する戦略を報告する。実証実験として、複数の電極ファイバーをまとめて回転させ、整列したチャネルを形成すると同時に、各電極ファイバーの表面がネットワークチャネルを持つよう設計した。モノマー溶液を、まず整列したチャネルに沿って、次にネットワークチャネル内に、効果的に含浸させた。その後、モノマーを重合させてゲル電解質を生成し、電極と密着した安定な界面を形成させた。結果として得られたファイバーリチウムイオン電池（FLB）は、高い電気化学的性能（例えば、エネルギー密度が約128 Wh kg−1）を示した。また、この戦略によって、巻き取りユニット当たり3600 m h−1という高速でのFLB製造も可能になった。この連続FLBを50 cm × 30 cmの布地に織り込んで、2975 mAhの出力容量が得られた。このFLB布地は、−40°Cや80°Cといった温度や、−0.08 Mpaという真空などの極端な条件下でも安全に機能した。今回のFLBは、消火活動や宇宙探査への応用に有望である。
