电子纺织品（电子纺织品）具有与人体和周围环境互动的能力，正在以根本性和有意义的方式改变我们的日常生活。然而，电子纺织品领域的扩展仍然受到缺乏具有美学设计的稳定和生物相容性电源的限制。
最近，科研人员报告了一种可充电固态 Zn/MnO2 纤维电池，其循环性能稳定超过 500 小时，同时在超过 1000 次充电/充电循环后仍保持 98.0% 的容量。由嵌入氧化石墨烯的聚乙烯醇水凝胶电解质产生的高电气和机械性能的机制通过蒙特卡罗模拟和有限元分析进行了合理化。锌/锰纤维电池具有轻薄、经济、生物相容性和高能量密度等关键特性，可无缝集成到多功能贴身电子纺织品中，为人体提供稳定的动力单元。连续和同时监测心率、温度、湿度和海拔高度。
图1.GPHE 的制备。(A) GPHE 制备过程示意图。(B) GPHEs 的离子传导过程示意图。(C) PVA矩阵中GO分布状态的蒙特卡罗模拟结果。(D) 不同GO质量的GPHEs的离子电导率计算结果。(E) 测量具有不同 PVA-GO 质量比和浸泡浓度的 GPHE 的离子电导率。(F到H) GPHE 模型的最大电导率和计算分析，(F) GO 质量较小，(G) GO 质量中等，(H) GO 质量过多。
图2. GPHE 的性能优化。（A）盐离子渗透到 GPHE 的浸泡方法示意图。(B) GPHE 的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。(C)GPHE 在不同 ZnSO4/0.3MnSO4 溶液中浸泡后的应力和变形。(D)不同 GO 质量分数的 GPHE 在不同 ZnSO4/0.3MnSO4 作为浸泡盐溶液下的拉伸应力与应变图。(E) 具有不同组分的 GPHE 的杨氏模量。(F) GPHE的自愈能力；黑色样品在水凝胶溶液中用黑色墨水染色。(G) GPHE 在不同盐溶液中浸泡的阻抗，与其他盐溶液相比，ZnSO4/MnSO4 溶液在交流电下的阻抗最小。(H) 不同盐浸 GPHE 的离子电导率和迁移率。(I) 与先前报道的凝胶电解质和其他固态电解质的电化学性能的比较。
图3.可充电固态 ZIB 的电化学性能。(A) 碳布上纳米 MnO2 正极的制备过程。(B) 扫描速率为 0.05 mV·s-1 时的循环伏安 (CV) 曲线。(C) ZIB 与 GPHE、PVA 和水性电解质在 2 mA·g-1 下的恒电流充电和放电 (GCD) 曲线。(D) Zn/MnO2 电池与水性电解液、PVA 电解液和 GPHE 纽扣电池的倍率性能，其中 GPHE 在所有循环倍率下均表现出最佳稳定性。(E) 具有水性电解质、PVA 电解质和 GPHE 的纽扣电池在 0.3 A·g-1 的电流密度下的循环性能。(F) 纽扣电池在第一次循环和 1200 次水性电解质（蓝色）和 GPHE（红色）循环之间的电压容量曲线的比较。
图4. 将固态 ZIB 纤维集成到衣服中。（A）柔性 ZIB TBAN 的图示和设计。(B) 作为构建块的功能纤维的制造过程。(C) 基于 GPHE 的 ZIB 纤维的照片，说明其优异的柔韧性。(D) 基于 GPHE 的 ZIB 光纤在不同弯曲角度下保持稳定的容量输出。(E) 基于 GPHE 的 ZIB 光纤在长期保持稳定的电压输出。(F) GPHE 基 ZIB 纤维在 0.3 A·g-1 电流密度下的循环稳定性。(G) 基于 GPHE 的 ZIB 光纤在 0.05 mV·s-1 扫描速率下的 CV 曲线。(H) 基于 GPHE 的 ZIB 光纤与现有工作相比的 Ragone 图，表明能量密度和功率密度之间的关系。
图5. 为 TBAN 供电。（A）灵活的 ZIB 供电的 TBAN 的可穿戴系统框图。(B) 由 ZIB 光纤供电的无线 TBAN 的图示，该光纤由衣服上的互连可穿戴传感器组成。(C) 智能手机和 ZIB 光纤之间基于纺织品的无线电力传输。(D) GPHE 织物 ZIB 在水下保持稳定的电压输出。(E) 身体状态监测应用的照片，合著者在户外环境中穿着 TBAN。(F) TBAN 便捷无线充电的照片。
相关论文以题为An ultrathin rechargeable solid-state zinc ion fiber battery for electronic textiles发表在《Science Advances》上。通讯作者是北京航空航天大学宫勇吉教授、卧龙岗大学李维杰研究员，加州大学洛杉矶分校陈俊助理教授。
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