Stretchable electronics find widespread uses in a variety of applications such as wearable electronics, on-skin electronics, soft robotics and bioelectronics. Stretchable electronic devices conventionally built with elastomeric thin films show a lack of permeability, which not only impedes wearing comfort and creates skin inflammation over long-term wearing but also limits the design form factors of device integration in the vertical direction. Here, we report a stretchable conductor that is fabricated by simply coating or printing liquid metal onto an electrospun elastomeric fibre mat. We call this stretchable conductor a liquid-metal fibre mat. Liquid metal hanging among the elastomeric fibres self-organizes into a laterally mesh-like and vertically buckled structure, which offers simultaneously high permeability, stretchability, conductivity and electrical stability. Furthermore, the liquid-metal fibre mat shows good biocompatibility and smart adaptiveness to omnidirectional stretching over 1,800% strain. We demonstrate the use of a liquid-metal fibre mat as a building block to realize highly permeable, multifunctional monolithic stretchable electronics. Coating of liquid metals on electrospun elastomeric fibre mats leads to the realization of conducting buckled meshes that can be stretched up to 1,800% strain while preserving both stable electrical properties and permeability to air and moisture.

High-performance supercapacitors (SCs) are promising energy storage devices to meet the pressing demand for future wearable applications. Because the surface area of a human body is limited to 2 m2 , the key challenge in this field is how to realize a high areal capacitance for SCs, while achieving rapid charging, good capacitive retention, flexibility, and waterproofing. To address this challenge, low-cost materials are used including multiwall carbon nanotube (MWCNT), reduced graphene oxide (RGO), and metallic textiles to fabricate composite fabric electrodes, in which MWCNT and RGO are alternatively vacuum-filtrated directly onto Ni-coated cotton fabrics. The composite fabric electrodes display typical electrical double layer capacitor behavior, and reach an ultrahigh areal capacitance up to 6.2 F cm-2 at a high areal current density of 20 mA cm-2 . All-solid-state fabric-type SC devices made with the composite fabric electrodes and water-repellent treatment can reach record-breaking performance of 2.7 F cm-2 at 20 mA cm-2 at the first charge-discharge cycle, 3.2 F cm-2 after 10 000 charge-discharge cycles, zero capacitive decay after 10 000 bending tests, and 10 h continuous underwater operation. The SC devices are easy to assemble into tandem structures and integrate into garments by simple sewing.

In the past few years, insensitive attentions have been drawn to wearable and flexible energy storage devices/systems along with the emergence of wearable electronics. Much progress has been achieved in developing flexible electrochemical energy storage devices with high end‐use performance. However, challenges still remain in well balancing the electrochemical properties, mechanical properties, and the processing technologies. In this review, a specific perspective on the development of textile‐based electrochemical energy storage devices (TEESDs), in which textile components and technologies are utilized to enhance the energy storage ability and mechanical properties of wearable electronic devices, is provided. The discussion focuses on the material preparation and characteristics, electrode and device fabrication strategies, electrochemical performance and metrics, wearable compatibility, and fabrication scalability of TEESDs including textile‐based supercapacitors and lithium‐ion batteries.

Abstract Because of the great breakthroughs of self‐healing materials in the past decade, endowing devices with self‐healing ability has emerged as a particularly promising route to effectively enhance the device durability and functionality. This article summarizes recent advances in self‐healing materials developed for energy harvesting and storage devices (e.g., nanogenerators, solar cells, supercapacitors, and lithium‐ion batteries) over the past decade. This review first introduces the main self‐healing mechanisms among different materials including insulators, electrical conductors, semiconductors, and ionic conductors. Then, the basic concepts, fabrication techniques, and healing performances of the newly developed self‐healing energy harvesting (nanogenerators and solar cells) and storage (supercapacitors and lithium‐ion batteries) devices are described in detail. Finally, the existing challenges and promising solutions of self‐healing materials and devices are discussed.

Lightweight and flexible energy storage devices are urgently needed to persistently power wearable devices, and lithium-sulfur batteries are promising technologies due to their low mass densities and high theoretical capacities. Here we report a flexible and high-energy lithium-sulfur full battery device with only 100% oversized lithium, enabled by rationally designed copper-coated and nickel-coated carbon fabrics as excellent hosts for lithium and sulfur, respectively. These metallic carbon fabrics endow mechanical flexibility, reduce local current density of the electrodes, and, more importantly, significantly stabilize the electrode materials to reach remarkable Coulombic efficiency of >99.89% for a lithium anode and >99.82% for a sulfur cathode over 400 half-cell charge-discharge cycles. Consequently, the assembled lithium-sulfur full battery provides high areal capacity (3 mA h cm-2), high cell energy density (288 W h kg-1 and 360 W h L-1), excellent cycling stability (260 cycles), and remarkable bending stability at a small radius of curvature (<1 mm).

Abstract Flexible solid‐state lithium metal batteries (SSLMBs) are highly desirable for future wearable electronics because of their high energy density and safety. However, flexible SSLMBs face serious challenges not only in regulating the Li plating/stripping behaviors but also in enabling the mechanical flexibility of the cell. Both challenges are largely associated with the interfacial gaps between the solid electrolytes and the electrodes. Here, a UV‐permeable and flexible composited Li metal anode (UVp‐Li), which possesses a unique light‐penetrating interwoven structure similar to textiles is reported. UVp‐Li allows one‐step bonding of the cathode, anode, and solid electrolyte via an in situ UV‐initiated polymerization method to achieve the gapless SSLMBs. The gapless structure not only effectively stabilizes the plating/stripping of Li metal during cycling, but also ensures the integrity of the cell during mechanical bending. UVp‐Li symmetric cell presents a stable cycling over 1000 h at 0.5 mA cm −2 . LiFePO 4 ||UVp‐Li full cells (areal capacity ranging from 0.5 to 3 mAh cm −2 ) show outstanding capacity retention of over 84% after 500 charge/discharge cycles at room temperature. Large pouch cells using high‐loading cathodes maintain stable electrochemical performance during 1000 times of dynamic bending.

Textile-based electronics possess comfortable epidermal contact and the potential for wearable healthcare applications such as non-invasive sweat biosensing. However, achieving washable biosensors without sacrificing sensitivity and wearing comfort remains a challenge. Herein, we develop β-Bi2O3 nanoflakes, which enable washable textile-based biosensors. The β-Bi2O3 nanoflakes with fast ion conductivity possess high moisture stability without introducing large impedance. The incorporation of β-Bi2O3 nanoflakes improved the sensitivity and washability of textile ionic sensors for sodium, potassium, and proton sensing, with a performance retention of over 90% after 20 washing cycles. As a demonstration, we created a washable and reusable integrated electronic textile wristband for wireless sweat biomarker analysis. This work showcases the use of nanostructured oxides as a washing-resistive layer and a fast ion conductor to confer washability on textile-based sensing devices.

Abstract The realization of a low negative/positive capacity (N/P) ratio is essential for attaining high energy density in lithium‐sulfur batteries (LSBs). However, it has been challenging to maintain the stability of the Li metal anode at low N/P ratios. Herein, it is revealed that the corrosion of the Cu current collector by dissolved intermediates of polysulfides ‐a largely overlooked perspective‐ significantly contributes to the instability of Li metal anode at low N/P ratios. The reduced Li/Li + redox rates on the corroded Cu surface result in uneven and porous Li deposits that severely deteriorate cycling stability. To address this issue, an anti‐corrosion alloy coating is developed to passivate the Cu surface against polysulfides. LSBs with passivated current collectors at a low N/P ratio (1.5) and lean electrolyte (5 µL mg s −1 ) show a ten fold extension in cycle and calendar life. This study not only provides the initial evidence of the impact of Cu corrosion on the failure mechanism of low N/P ratio LSBs but also proposes a practical yet effective strategy to stabilize high‐energy‐density LSBs.

Phosphorus Fluoride Exchange (PFEx) is a new click chemistry technology that hinges on the creation of innovative hubs to unlock its potential and broaden its applications. In this study, we outline some guiding principles for PFEx hub development and validate these principles by developing a new hub, 2‐substituted‐alkynyl‐1‐cyclotriphosphazenes (SACPs). These SACPs serve as versatile PFEx hubs with stable functionality and orthogonal reactivity, exemplifying their utility within the Diversity Oriented Clicking (DOC) framework. We demonstrate that SACPs interact with various 1,3‐dipoles, enabling the synthesis of phosphorus‐rich compounds through sequential cycloaddition and PFEx reactions, thus pioneering new synthetic routes for wide application of click chemistry.