Ah‐Level Large‐Format Fiber‐Shaped Lithium‐Ion Batteries Enabled by Effective Field Homogenization

材料科学 数码产品 电化学 纳米技术 纤维 电场 光电子学 电化学动力学 电极 工程物理 电气工程 复合材料 物理 工程类 物理化学 量子力学 化学
作者
Yi Jiang,Yao Long,Xiangran Cheng,Haibo Jiang,Chuanfa Li,Meng Liao,Xuemei Sun,Peining Chen,Chen Zhao,Huisheng Peng,Bingjie Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (41): e06218-e06218 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adma.202506218
摘要

Large-format fiber-shaped lithium-ion batteries (L-FLIBs) hold great promise for next-generation flexible and wearable electronics but suffer significant cell polarization and insufficient active material utilization after scaling up. The heterogeneous spatial electric field distribution fundamentally affects the electrochemical behavior and jeopardizes the performance of L-FLIBs, yet its influence on 1D fiber structures remains unexplored. Here, the electron transport mechanisms are systematically investigated and develop an optimized dual-terminal cell configuration for field homogenizing. Through equivalent circuit modeling and experimental validation, it is revealed that strategic electron collection terminal design establishes symmetric electric fields along the fiber length, effectively addressing the fundamental challenge of electrochemical heterogeneity and enhancing the redox kinetics for L-FLIBs. Thereby, a 60% internal resistance reduction is achieved and successfully fabricated a 10-m-long L-FLIBs with an unprecedented 1 Ah high capacity for a single fiber cell. The practical capability of this design is demonstrated by integrating large-format batteries into a fabric power bank for portable electronics.
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