便携式智能纺织电子产品的蓬勃发展对安全、轻便、紧凑的纤维状储能器件产生了极大的需求。由于这类器件最终要集成到我们的日常衣物中，这使得水系电解质和轻质碳基纤维集流体成为理想的选择。因此，在过去数年中，大量的工作致力于提高以碳基纤维作为集流体的水系储能器件的性能。然而，相比于金属纤维，碳基纤维集流体通常具有较大的电阻。电阻的分压作用使得沿集流体长度方向的电流逐渐减少。当器件足够长时，这一现象会严重降低器件远端活性材料的利用率，导致器件性能与其长度呈负相关。因此如何突破现有结构对有限长度纤维储能器件性能的限制，是其最终能否走向实际应用的关键问题之一。

类比于硅基芯片领域中朝着三维方向的堆叠去提高芯片的性能，纤维储能器件的径向可扩展性是一个很有潜力的可以有效提高器件性能的研究领域。然而，纤维状储能器件的径向可扩展通常会涉及多个纤维电极的不同排列，而且器件在实际应用中不可避免地会受到弯曲和拉伸以及其它外力的影响。不幸的是，现有的纤维储能器件的制备方法不仅无法满足多个电极之间的稳定的力学分布，更谈不上去探究电极间不同的结构排布对器件电化学性能的影响。

为了稳定有效的实现纤维状储能器件的径向可扩展，南京大学姚亚刚/北京大学张锦院士团队连同鲁汶大学Jan Fransaer和浙江大学张漩团队提出了一种同步扭转的策略用于器件的组装。结合最优的电极排布，这种策略不仅实现了器件的径向可扩展性，还确保了多个纤维正负极之间均匀的电流分布和稳定的力学排布。以此策略为蓝图制备的水系锌-二氧化锰能量存储织物的能量密度达到86.9 Wh·m⁻²。在相同的活性材料载量下(70 mg MnO₂)，基于三层同轴扩展结构的纤维状水系锌-二氧化锰电池的能量密度分别超过传统缠绕结构和同轴结构的30倍和7倍。随着扩展层数和活性物质载量的增加，这一优势会更加明显。

图文解读：

图一：基于同步扭转策略实现同轴可扩展结构的示意图。

图二：基于同步扭转策略实现同轴扩展结构的实际操作图。

图三：同轴可扩展结构中，电极间的电阻，电场，电流，以及力学特性的表征和分析。

图四：不同结构器件所对应的电化学表征和分析。

图五：器件的性能展示和应用。

相关工作以题为“A synchronous-twisting method to realize radial scalability in fibrous energy storage devices”发表在综合期刊Science Advances上。文章第一作者：周振宇，谢思杰，蔡恒。文章通讯作者：周振宇，张漩，姚亚刚，张锦，Jan Fransaer。该工作得到了教育部“长江学者奖励计划”等的支持，同时也得到了固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心以及江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室的大力支持与帮助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado7826。