碳纳米管电池技术突破，智能穿戴设备迎来新机遇

碳纳米管电池技术突破，智能穿戴设备迎来新机遇

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澎湃

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来源

1.

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_26657866

2.

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/1/537935.shtm

3.

https://nengyuanquan.com/article/chuneng/24957.html

4.

https://www.ciaps.org.cn/news/show-htm-itemid-39794.html

5.

https://www.itdcw.com/news/jdft/05131414I2024.html

6.

https://scai.xmu.edu.cn/info/1029/4294.htm

近日，中国科学院国家纳米科学中心魏志祥团队成功开发出使用碳纳米管复合材料的柔性锂离子电池，这种新型电池不仅具备优异性能和可弯折性，还能有效解决智能可穿戴设备的续航问题。通过产学研合作，该技术已在智能手表表带等产品上得到验证，为未来智能可穿戴市场的快速发展提供了坚实保障。

碳纳米管因其独特的结构和优异的导电性，成为电池技术领域的重要研究方向。与传统电池相比，碳纳米管电池具有以下显著优势：

1. 高能量密度：碳纳米管的阵列结构能够提供高度有序的传导路径，显著提升电池的能量密度。中科院团队研发的新型电池在0.2 C的充放电倍率下，初始放电线比容量达到1.38 mAh/cm，线能量密度高达2.62 mWh/cm。

2. 优异的柔韧性：碳纳米管具有良好的柔韧性和机械强度，使其在弯曲和折叠时仍能保持稳定的电化学性能。这一特性对于智能穿戴设备尤为重要，因为这些设备往往需要适应人体的复杂曲面。

3. 快速充放电能力：碳纳米管的特殊结构为锂离子提供了短而稳定的传输通道，使得电池在高倍率充放电时仍能保持较高的容量。中科院团队的实验结果显示，即使经过500次充放电循环，电池的容量保持率仍高达90.5%，库仑效率达到99.8%。

复旦大学彭慧胜院士团队进一步推进了碳纳米管电池的实际应用。他们开发了一种新的扭曲制备工艺，成功将储能、传感和显示功能集成到一件衣服上。通过这种设计，不仅保持了稳定的接口性能和良好的柔韧性，还实现了高效的电路连接。

在智能穿戴设备领域，碳纳米管电池展现出广阔的应用前景：

1. 智能手表：通过将电池集成到表带中，可以显著增加电池容量，延长设备续航时间。同时，柔性电池的设计不会影响佩戴的舒适度。

2. 电子皮肤：碳纳米管电池的柔韧性和生物相容性使其成为电子皮肤的理想电源。这种电池可以贴合人体皮肤，为健康监测设备提供持续供电。

3. 智能服装：通过编织工艺，碳纳米管电池可以嵌入纺织品中，实现能源供应、传感和显示功能的集成。这种智能服装不仅能监测生理参数，还可以实时显示相关信息。

尽管碳纳米管电池技术已经取得重要突破，但仍面临一些挑战：

1. 成本问题：目前碳纳米管的制备成本相对较高，限制了其大规模应用。未来需要开发更经济的制备方法，降低生产成本。

2. 工艺优化：虽然中科院和复旦大学的研究展示了碳纳米管电池的优异性能，但要实现大规模生产，还需要进一步优化制备工艺，提高生产效率。

3. 安全性：虽然实验结果显示碳纳米管电池具有良好的安全性能，但在实际应用中仍需进行更严格的安全性测试，确保在各种使用条件下的安全性。

随着技术的不断进步和成本的逐步降低，碳纳米管电池有望在智能穿戴设备领域发挥越来越重要的作用。这种创新技术不仅能够解决当前智能穿戴设备的续航问题，还将推动整个行业向更智能化、更人性化的方向发展。