近期，浙江理工大學胡毅教授團隊與美國特拉華大學付堃教授團隊合作，以廢棄腈綸紗線(含染色腈綸)為原材料，構建出3D纖維網絡增強的腈綸基陶瓷復合納米纖維固體電解質，為廢棄紡織纖維的回收利用提供了新思路，同時也為開發(fā)適用于柔性可穿戴電子領域的高性能固體電解質提供了一種低成本、可行的解決方案。相關成果日前發(fā)表于國際學術期刊《ACS應用材料與界面》。

　　腈綸是由聚丙烯腈的丙烯腈共聚物制成的合成纖維。聚丙烯腈的聚合物鏈中的腈基，是具有高電化學穩(wěn)定性的典型強吸電子基團，這使得聚丙烯腈聚合物成為制備固態(tài)電解質的理想候選材料。

　　胡毅介紹，腈綸在儲能器件中的應用具有可行性，服用腈綸與聚丙烯腈主要成分相同，成本也相對較低。若將廢棄服用腈綸替代聚丙烯腈聚合物作為原料應用于儲能領域，將實現廢棄紡織品的綠色低成本高值化利用。

　　此次研究中，科研人員對回收得到的廢舊腈綸紗(含染色腈綸)進行簡單的清洗和干燥處理后，再用潔凈的腈綸紗制備出腈綸溶液，繼而將鋰鑭鉭鋯氧(LLZTO)陶瓷納米粒子分散在腈綸溶液中，制備腈綸基陶瓷復合靜電紡絲前驅體溶液。“電紡已經實現產業(yè)化，因此我們選擇用電紡技術，獲得3D結構的LLZTO/腈綸納米纖維網絡，作為復合固態(tài)電解質的填充框架。”胡毅介紹，通過簡單的液相組裝，科研人員就可將聚合物溶液(PEO-LiTFSI溶液)滲透到復合纖維網絡中，得到LLZTO/腈綸復合固態(tài)電解質。

　　科研人員將整個制備過程比作鋼筋混凝土的建造過程，在這個制備過程中，腈綸起到了鋼筋框架的作用，而聚合物則滲透到復合纖維網絡中，相當于混凝土和鋼筋框架澆筑成一體。這樣制備出的增強型復合固態(tài)電解質具有更好的熱穩(wěn)定性、機械性能和電化學穩(wěn)定性。

　　近年來，固態(tài)電解質的研究成為一項熱點。與電解液相比，其在鋰離子電導率、提高電化學穩(wěn)定性等方面均有提升。

　　此次實驗顯示，LLZTO/腈綸復合固態(tài)電解質表現出較高的離子電導率。由此制成的軟包電池可在動態(tài)彎曲下穩(wěn)定工作，而且在極端條件下，能夠保持安全穩(wěn)定運行并可為LED燈持續(xù)穩(wěn)定供電。

　　胡毅介紹，LLZTO是一種氧化物陶瓷固體電解質，其納米顆粒均勻分散在連續(xù)的LLZTO/腈綸復合納米纖維中。這種結構不僅避免了LLZTO顆粒的團聚，