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近年来,可穿戴设备/智能服装的快速发展促进对轻质、可穿戴和柔性的能源的需求。此外,传统的电化学储能器件(超级电容和锂离子电池)需要频繁的充电,且不方便。因此集成能源转换和储存的自充电技术可能是一种潜在的解决办法。要作为可穿戴设备/智能衣服的能源储存和转换设备,选用的材料还应考虑新的参数:成本、制造和安全。因此,本论文设计一种具备安全、柔性、制造简单的由穿戴式的柔性织物纳米发电布和织物电化学储能器件构成的自充电供能单元。研究内容包括: 1.设计一种能与衣服集成、穿戴舒适性好、制作简单成本低的编织的摩擦纳米发电机,研究了发电布收集多种人体运动能的工作原理和输出性能,解决满足穿戴的舒适和安全要求的能源转换装置同时可与衣服无缝集成的问题。 2.针对传统电池变形难的问题,设计出一种可商业化生产的成本低的基于普通织物的带状软包锂离子电池。研究了带状软包电池的柔性和变形下的电化学性能,搭建基于摩擦纳米发电布和带状锂离子电池的自充电供能单元原型,从人体运动中收集能量并储存起来,解决可穿戴设备电池续航问题。 3.设计出一种可批量化生产的线状的全固态超级电容器。研究了超级电容变形下的电化学性能。将纤维超级电容器和纳米摩擦发电布编织成织物,实现了可穿戴能源转换装置和储能装置的一体化,为可穿戴设备/智能衣服提供了一种实际可行的供能方法。