可穿戴电子、智能织物与分布式传感器网络的兴起，对柔性、轻量且机械鲁棒的储能系统提出了迫切需求。纤维/纱线状锂离子电池可被编织、针织或刺绣进织物，是纺织集成能源的理想形态；但将高容量富锂正极材料集成到纺织兼容的纤维电极上，至今仍十分有限。富锂层状氧化物（如 Li₁.₂Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃O₂）凭借阳离子与阴离子双重氧化还原而具备超高理论容量，却受困于本征电子电导低、电压衰减、反应动力学迟缓以及长循环中的结构退化，在纺织架构中更因活性物质与导电基底接触不良而进一步放大。
基于此，本文，福尔曼基督教学院（巴基斯坦）Hamid Latif 团队在《Journal of Energy Storage》期刊发表题为”Dual-graphene conductive networks enable high-capacity Li-rich cathode yarns for textile lithium-ion batteries”的研究论文。该工作提出一种简单、低成本的策略：将石墨烯纳米带（GNRs）与石墨烯量子点（GQDs）修饰的富锂层状氧化物（Li₁.₂Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃O₂）共形包覆到镀银聚酯纱线上，制备出可纺织的富锂正极纱线。
此外，由 GNRs 与 GQDs 构成的”双石墨烯网络”形成渗流导电通路，提升了电子传输效率、改善了界面接触，并帮助维持富锂复合材料在电化学循环中的结构完整。其中，GNRs 提供高长径比的一维电子通道，GQDs 则提供丰富边缘态与官能团以促进电荷转移与界面耦合；二者协同增强了电荷转移动力学，并抑制循环过程中的电压衰减与层状—尖晶石相变。经 X 射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）与 X 射线光电子能谱（XPS）等结构/谱学表征，证实了活性材料与碳纳米结构之间的均匀包覆与紧密耦合。电化学测试显示，优化后的正极纱线实现了 281.6 mAh·g⁻¹ 的高初始比容量与 85.8% 的库仑效率，并在 500 次循环中保持优异的容量保持率。本研究提出了一种低复杂度、可规模化的涂层路线，为面向纺织集成锂离子电池的高容量正极纱线提供了实用路径，有望推动可穿戴储能织物的发展。
Fig. 1. Schematic diagram fabrications of carbon-modified LMNCO Ag-PET yarn for energy storage textiles.
本文提出以”双石墨烯网络”赋能富锂正极纱线的策略，将 GNRs 与 GQDs 修饰的 Li₁.₂Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃O₂ 共形包覆于镀银聚酯纱线，制得可纺织的富锂正极纱线。该双石墨烯网络形成渗流导电通路，提升电子传输与界面接触、抑制循环中的电压衰减与层状—尖晶石相变；XRD/TEM/XPS 证实活性材料与碳纳米结构均匀包覆、紧密耦合。优化后的正极纱线初始比容量达 281.6 mAh·g⁻¹、库仑效率 85.8%，并在 500 次循环中保持优异容量保持率。该低复杂度、可规模化涂层路线，为纺织集成锂离子电池的高容量正极纱线提供了实用路径。需要说明的是，纱线在实际编织、弯折与水洗等复杂工况下的长期稳定性，以及全电池层面的能量密度与安全性仍有待进一步验证。
文献：https://doi.org/10.1016/j.est.2026.123948
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
