将来はあなたの服やモバイル電源になります。

繊維状の全リチウムイオン電池を織ることができます。服装着可能な電子製品に電力を供給します。

最近Googleのメガネ（Google Glass）のリリースとアップルのiWatchのスマート腕時計が発売されるというさまざまな兆候から、電子製品を着用することができ、次の新しい科学技術の波を巻き起こす可能性がある。このような製品の電力供給の問題を解決するために、中国の上海復旦大学の研究者は初めてカーボンナノチューブ（CNT）に基づく繊維状の全リチウムイオン電池を準備しました。紡績商品の種類。この研究成果は最新号の「ナノ速報」に発表された。

頭から生物医学の監視測定まで、装着できる電子製品は多くの先進的な機能を提供できます。電池に対する要求はとても高いです。体積が小さいだけではなく、重量が軽いだけでなく、設備の運行に必要な強力なエネルギーを備えていなければなりません。したがって、着用可能な電子製品の最大の技術ボトルネックは電池です。

物理学者組織網が5月27日に発表したところによると、新しい研究設計と編成したカーボンナノチューブ（CNT）複合糸は、綿繊維の中にしっかりと巻きつけられ、高性能のリチウムイオン電池を作り出した。この繊維は直径が1ミリぐらいで、柔軟性のある織物や布地フレキシブルな装着可能な電子機器と互換性があります。

この研究に参加した翁偉さんは「この電源は直接的にシームレスに装着できる電子製品に集積される必要がある。服に柔軟に織られる必要があるので、繊維状の電源が一番いいです。カーボンナノチューブの繊維状リチウムイオン電池は初めて実現されたが、高エネルギー密度0.75メガワット時／平方センチを含む非常に優れた電気化学性能を示し、100回の使用期間を経て、電池の保有容量は87%に達した。

繊維状リチウムイオン電池の設計における最大の挑戦の一つとして知られているシリコン膨張問題です。充電／放電中に化学反応が起こり、シリコンの体積は大きな変化に耐えて300%に達する。この状況に適応するために，研究者はカーボンナノチューブを導入して複合CNT／シリコンウエート陽極を作製した。カーボンナノチューブはシリコンの体積変化を効果的にバッファリングし，それを堅固にした。このハイブリッド構造がないと、シリコンの膨張が剥がれ、電池が壊れます。

陰極を作る材料に対して、研究者はカーボンナノチューブとマンガン酸リチウムを採用しています。その利点は安定性が高く、作業電圧が高く、コストが低いことです。ゲル電解質から分離された陽極と陰極をCNTの糸に基づいて綿繊維に巻きつけることにより、このリチウムイオン電池を柔軟な織物に編むことができる。

以前、研究者はスーパーコンデンサの製造を試みました。繊維しかし、リチウムイオン電池の繊維が製造しにくいため、多くの注目を集めていませんでした。しかし、リチウムイオン電池は、より高いエネルギー密度とより低い自己放電損失などの利点があり、スーパーキャパシタに比べて、一般的な装着可能電子機器に対してより良い選択を提供しています。研究者はこの方面で、現在の仕事は前の研究に基づいて改善しているが、まだ改善の余地があると説明している。

研究者は「2012年の報道によると、リチウムイオン電池は銅線を骨格とし、ケーブルのような形をしている。その結果は素晴らしいですが、この電池は大径のため、液体電解質を使っています。しかも重いので、エネルギー織物には不向きかもしれません。現在はカーボンナノチューブ繊維をその骨格として採用し，密度は銅の1／9に近く，ゲル電解質を用いて安全性を確保している。また、複合糸の陽極と陰極はカーボンナノチューブ繊維、直径100μmで、ケーブル電池の陽極1/10の活性材料だけで作られていますので、この繊維状の電池は、衣服を作るための高分子繊維と互換性があり、高性能な電池を実現しました。

今後、研究者はさまざまな分野でこの繊維電池をさらに改善する予定です。研究人員は言います：“まず、性能を高めて、例えば容量と循環寿命；第二に、規模化は生産します；第三に、その他の機能は合併されて、例えば引っ張ります、色が変わってと自ら電力を供給します。”