随着可穿戴技术的快速发展，纤维状锂离子电池因其独特的结构优势，正成为新一代柔性储能技术的研究热点。这种新型电池具有柔性高、集成性强、可编织等优点，为可穿戴设备、智能服装及便携医疗设备提供理想的能源解决方案。然而，目前纤维电池大多采用易燃的有机电解液，在大幅度弯折或拉伸时可能破损漏液，导致电池失效甚至引发着火等安全事故，是纤维电池应用面临的问题之一。

复旦大学王兵杰研究员团队，长期从事高性能纤维电池的设计与连续化构建。针对上述安全性问题，研究团队采用原位聚合阻燃凝胶电解质的方法，开发出一种具备防火性能的纤维状锂离子电池。首先将凝胶单体分子三乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA）与阻燃剂1,3,3,5,5-五氟-1-乙氧基-环三磷腈（PFPN）及碳酸酯类电解液混合注入纤维电池中，通过原位聚合方法合成凝胶电解质，消除了传统电解液的可燃性，并实现了零自熄时间。该凝胶电解质展现出独特的双重阻燃机制：气相自由基捕捉和凝聚相碳阻隔。具体而言，在燃烧过程中，PFPN释放的磷自由基能够清除氢自由基和氢氧自由基，从而有效中断燃烧链式反应；而TEGDMA聚合物形成的石墨化碳层则提供了一道保护屏障，阻止热量和氧气扩散，进一步提升了纤维电池的安全性。

实验表明，采用阻燃凝胶电解质的纤维锂离子电池，在遭遇机械损伤（如切割或碰撞）、电气滥用（如过充电或过放电）和热滥用（如过热或火灾风险）等极端条件下，仍能保持不燃性并避免热失控问题。此外，原位聚合方法还进一步增强了高曲率纤维电极与高黏度凝胶电解质的界面接触，进一步提升了纤维电池的稳定性和循环性能，在500次循环后仍能保持84.3%的容量，经过10,000次弯曲循环后，容量保持高达99.8%，展现出卓越的耐用性。

这项研究不仅证明了阻燃凝胶电解质的双重阻燃机制，更为纤维状锂离子电池的安全性与实用性提供了理论支撑和实践指导，有望为可穿戴电子设备提供更安全、更可靠的柔性能源保障。

Quasi-solid Fiber-shaped Lithium-ion Batteries with Fire Resistance

Xiangran Cheng, Chenhao Lu, Xiaocheng Gong, Chuanfa Li, Jifeng Wang, Jiahe Qu, Yunting Zhang, Tianbing Song, Yanan Zhang, Haibo Jiang, Chuang Wang, Yao Long, Yuanhong Cao, Ying Wang, Wei Li, Huisheng Peng,  Bingjie Wang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202423419