新電池柔軟且可延展，能被塑造成任何形狀。圖片來源：瑞典林雪平大學(xué)

瑞典林雪平大學(xué)研究人員利用一種創(chuàng)新的流體形態(tài)電極，研發(fā)出能被塑造成任何形狀的電池。這種柔軟舒適的電池能隨意改變形狀，未來可用于給諸多領(lǐng)域各種各樣的設(shè)備供電。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

據(jù)預(yù)測，未來十年內(nèi)，全球?qū)⒂谐^一萬億臺小型設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)。除了智能手機、智能手表和電腦等傳統(tǒng)設(shè)備外，還將涵蓋可穿戴醫(yī)療設(shè)備（如胰島素泵、心臟起搏器、助聽器及各種健康監(jiān)測傳感器），甚至拓展到軟體機器人、電子織物、聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)植入物等領(lǐng)域。

為了讓這些小型設(shè)備既能高效運行，同時又不妨礙用戶日常活動，新型電池的開發(fā)勢在必行。此次，研究團(tuán)隊打造了一款柔軟且可延展的電池，其核心技術(shù)在于將電極從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。

以往嘗試制造柔性電池和可拉伸電池的方法，多聚焦于不同材料的機械功能，例如采用可拉伸的橡膠復(fù)合材料，設(shè)計相互滑動的連接結(jié)構(gòu)等。然而，這些方法并未觸及問題的核心——電池容量與電極剛度的矛盾。大型電池雖容量更高，但由于含有更多活性材料，導(dǎo)致電極厚度增加，剛度也隨之上升。

以往雖然也有對流體電極的測試，但均未成功。當(dāng)時實驗采用的是液態(tài)金屬如鎵等，但這些材料僅能用作陽極，且在充放電過程中存在凝固風(fēng)險，從而喪失其流體特性。此外，早期制造的可伸縮電池多依賴稀有材料，這些材料在開采與加工過程中會對環(huán)境造成重大影響。

此次研發(fā)的新型電池則以導(dǎo)電塑料（共軛聚合物）和造紙工業(yè)副產(chǎn)品木質(zhì)素為基礎(chǔ)原料。這種材料的質(zhì)感類似于牙膏，可借助3D打印機按需定制電池形狀。該電池在經(jīng)歷500次以上充放電循環(huán)后，依然能夠保持性能穩(wěn)定。即便在拉伸至兩倍長度的情況下，電池也能正常工作。

團(tuán)隊表示，鑒于電池材料采用的是共軛聚合物和木質(zhì)素等豐富資源，這一研發(fā)成果有助于推動原材料的循環(huán)利用，例如將木質(zhì)素等造紙副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為高附加值的電池材料，進(jìn)而為構(gòu)建更加環(huán)保的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式貢獻(xiàn)力量。

在萬物互聯(lián)的今天，任何一個小小的設(shè)備，都可以是龐大網(wǎng)絡(luò)的一部分，都需要能源維持其工作。電池，扮演著越發(fā)重要的角色。此次，科研人員成功研發(fā)出一種以導(dǎo)電塑料和造紙工業(yè)副產(chǎn)品木質(zhì)素為基礎(chǔ)原料的柔性電池，它可被塑造成任意形狀，而且性能穩(wěn)定。電池可以成為“定制化”產(chǎn)品，在大大小小的裝置中自由適配，革新工業(yè)制造工藝，同時助推柔性電子革命。這種電池的制作材料方便易得，也讓生產(chǎn)變得更為綠色，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

責(zé)編：戴蓉

一審：譚思敏

二審：彭彭

三審：文鳳雛

來源：科技日報