北京纳米能源所董凯AM：面向大规模生产的自充电纺织品

随着可穿戴设备的普及，个人供电问题日益突出。传统电池无法自充电且不柔韧，而将摩擦纳米发电机与锌离子电池结合的自供能系统成为理想方案。然而，纤维状锌离子电池的规模化制造面临电解质成型慢、界面兼容性差等瓶颈。为此，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所董凯团队提出了一种基于“收集-管理-存储”一体化策略的运动赋能自充电动力纺织品。研究创新性地开发了Zn²⁺辅助原位快速交联海藻酸钠/聚乙烯醇水凝胶电解质，实现了在纤维电极表面<5秒的凝胶化，突破连续化生产瓶颈。同时，团队设计纤维状摩擦纳米发电机，并集成柔性能量管理模块，通过共编织构建完整织物能源系统，成功为智能手机、智能戒指和AI眼镜等商用设备稳定供电。研究表明，该凝胶通过机械互锁实现紧密界面接触，并利用氢键网络抑制锌枝晶生长和析氢副反应，确保电池长期稳定性。该工作为下一代自供能可穿戴系统的产业化提供了可行方案。