瑞典研究人员发明为可穿戴技术提供支持的可变形电池

瑞典的一个研究小组发明了一种可弯曲、可拉伸的电池，其形状像牙膏，可以嵌入各种可穿戴技术和医疗设备中。与传统笨重的电池不同，这款电池采用由可持续材料制成的液体电极，例如造纸工业副产品木质素和导电塑料。即使拉伸至两倍，它也能保持供电性能，并且可以充电数百次。

林雪平大学的研究人员研发出一种可塑造成任意形状的电池。图片来源：Thor Balkhed

凭借其卓越的设计和环保优势，这项创新技术有望彻底改变我们未来十年数十亿智能设备的供电方式。

林雪平大学的研究人员开发出一种新型电池，得益于其基于流体的电极，它几乎可以塑造成任何形状。这种柔软灵活的设计为以全新方式将电池融入未来技术打开了大门。该研究成果于今日（4月11日）发表在《科学进展》杂志上。

“它的质地有点像牙膏。例如，这种材料可以用在3D打印机中，随意塑造电池的形状。这开启了一种新型技术的大门，”林雪平大学助理教授艾曼·拉赫马努丁说道。

未来十年，预计将有超过一万亿台设备接入互联网。除了智能手机、智能手表和笔记本电脑等我们耳熟能详的设备外，这种互联互通的爆炸式增长还将涵盖胰岛素泵、心脏起搏器、助听器和健康监测器等可穿戴医疗设备。展望未来，互联互通还可能扩展到软体机器人、电子纺织品以及连接神经的植入物。

艾曼·拉赫马努丁（Aiman Rahmanudin），林雪平大学助理教授。 图片来源：Thor Balkhed

为了给这些种类繁多的设备供电（其中许多设备将被佩戴或嵌入体内），电池需要更小、更柔软、适应性更强。

“电池是所有电子产品中最大的组件。如今，电池体积庞大，体积庞大。但有了柔软易贴合的电池，设计就不再受限制。它可以以完全不同的方式集成到电子产品中，并根据用户需求进行调整，”艾曼·拉赫马努丁说道。

他与洛伊大学有机电子实验室的同事们共同研发出一种柔软且可塑的电池。关键在于一种新方法——将电极从固体转化为液体。

林雪平大学博士后研究员 Mohsen Mohammadi。图片来源：Thor Balkhed

此前，制造柔软可拉伸电池的尝试主要基于不同类型的机械功能，例如可拉伸的橡胶复合材料或可相互滑动的连接件。但这并未解决问题的核心——大电池容量更高，但活性材料越多，电极就越厚，因此刚性也就越高。

“现在，我们解决了这个问题，并且我们首次证明了容量与刚度无关，”Aiman Rahmanudin 说道。

流体电极过去曾进行过测试，但并未取得显著成功。当时使用的是液态金属，例如镓。但这种材料只能用作阳极，并且在充放电过程中存在凝固的风险，从而失去其流体特性。此外，之前制造的许多可拉伸电池都使用了稀有材料，这些材料的开采和加工会对环境产生重大影响。

林雪平大学有机电子实验室（LOE）的研究小组。图片来源：Thor Balkhed

诺尔雪平林业大学（LiU）的研究人员则以导电塑料（共轭聚合物）和造纸副产品木质素为基础，研发出软电池。该电池可充放电超过500次，且性能依然稳定。它的长度可以拉伸至两倍，性能依然如故。

“由于电池中的材料是共轭聚合物和木质素，原材料非常丰富。通过将木质素这样的副产品重新利用为电池材料等高价值商品，我们为更循环的模式做出了贡献。因此，这是一种可持续的替代方案，”LOE 博士后研究员、发表在《科学进展》杂志上的文章的主要作者之一 Mohsen Mohammadi 说道。

下一步是尝试提高电池电压。艾曼·拉赫马努丁表示，目前他们还需要克服一些限制。

“这款电池并不完美。我们已经证明了这个概念是可行的，但性能还有待提升。目前的电压是0.9伏。所以现在我们会考虑使用其他化合物来提高电压。我们正在探索的一个方案是使用锌或锰，这两种金属在地壳中很常见。”艾曼·拉赫马努丁说道。

编译自/scitechdaily