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行业领域

高端装备制造产业

需求背景

穿戴式医疗设备通常指的是那些可以穿戴在身上，或是可以整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备，它们通常都具有小型化、低功耗、可连接的特点，且常用于对人体及情境数据的采集和一定的处理及分析功能并加载有标准通信模块。可穿戴设备具有的根据不同需求灵活采集数据的能力以及使用方便、易于携带的特点，突破了时间和空间的限制，使用户和患者随时随地获得医疗服务成为可能。这些大量的、连续的、包含上下文情境的医疗数据，为各项医疗决策提供依据、促进健康生活方式的养成和疾病监护、诊治状况的改善。可穿戴设备中的核心技术主要包含芯片、智能系统、生物交互和柔性储能。

需解决的主要技术难题

需要解决的主要技术问题：

目前发展穿戴式设备最大的挑战之一就是与之相适应的柔性储能器  件。受体积、力学性能和充电时间的制约，可穿戴设备对其使用的储 能器件有着近乎苛刻的要求。传统固定形状的储能器件难以满足可穿 戴设备在人体交互形变下稳定供能的需求。刚性的储能器件在弯曲或 折叠时，容易造成电极材料和集流体分离，影响其储能性能；在体积 变化过大时，甚至会导致正负极之间短路，引发热失控，造成严重的 安全问题。为了适应可穿戴设备高速发展的需求，柔性储能器件成为 了现阶段的研究重点。 因此，对于柔性储能器件在穿戴式设备中的研 究，是目前学科交叉研究背景下发展可穿戴设备的关键，这对穿戴式 产业的应用与发展具有十分重要的意义。

技术难点：

材料结构受材料组成、结晶性能、制备工艺及参数、掺杂及表面修饰 等多种制备因素共同影响。 目前常用的合成方法和制备工艺无法实现 精准控制材料的结构，晶体缺陷较多，材料电化学特性和稳定性较差。 同时实验室级别的合成在放大过程面临多方面挑战， 因此如何通过实 验方法实现低缺陷完美晶格的精准设计并使制备工艺可放大是本项目 的技术难点之一。

制备完成的负极材料与正极材料之间， 电解液与正负极材料之间存在 匹配度的问题。 电解液的选择会影响正负极材料的匹配情况，设计合 成的硬碳负极材料及电解液体系，与本项目制备的正极材料匹配，对 构建高稳定性普鲁士蓝基电池体系至关重要，也是本项目的技术难点 之一。

期望实现的主要技术目标

对于低成本高性能的柔性超级电容器的开发，大大降低了穿戴式设备的生产成本，增加了制造企业的利润，也为国家提供更多的经济积累。 在提高经济效益的同时也节约了资源，有利于环境友好型和资源节约型社会的建设。高性能的柔性储能器件的成功研发可以加快交互式可穿戴医疗设备进入人民生活的脚步，实现一种全新的电子设备使用场景，在医疗、健康和监控等领域为人们的生活带来极大的便利，满足人们日益增长的对可穿戴技术的需求，具有很好的社会效益。本项目致力于推动柔性储能器件在可穿戴医疗设备技术领域的应用进程，解决可穿戴医疗设备中柔性储能器件的关键科学问题，力争改变当今穿戴式设备中柔性储能器件国外垄断的格局。

公司产品柔性储能器件以有机无机复合物作为电极材料，通过电极材料的升级来提升柔性储能器件的电化学性能，以达到可穿戴设备长续航的性能需求。通过合理的电极材料结构设计，同时结合原位表征技术对电解质离子吸附、界面扩散、电化学反应等过程深入剖析，揭示复合电极的结构-界面-性能的链式关系与作用理论，提出电极结构的调控方法来提升电极/离子液体的界面电化学行为，从而构建高能量/功率密度以及高安全性柔性储能器件。 以实际应用为功能导向，进一步分析器件在复杂多变的穿戴环境中的性能表现（弯曲柔性化学窗口、充放电性质、储能性能、倍率/循环性能等），使产品——实现快速、稳定、高效充放电的同时，适应可穿戴设备便携性、高安全性、高灵敏度、适用范围广等特点。

处理进度