如果电池(我们大多数设备中常见的笨重、坚硬的块体)能够适应任何形状,那该有多好?这不是科幻小说,而是研究人员提出的具体现实,林雪平大学。他们发明的可 3D 打印、类似牙膏的液体电池预示着电子技术的新纪元。
据估计,十年内我们将拥有超过一万亿台联网设备:从经典的智能手机和智能手表到胰岛素泵等可穿戴医疗设备, 起搏器 e 传感器 健康监测。这还不包括 软机器人中, 电子纺织品 和 神经植入物。对于所有这些小工具来说,可以制成任何形状的液体电池不仅方便,而且是必需的。 我们知道,能量刚性一直是技术设计的无形限制。
与众不同的电动“意大利面”
“它的稠度有点像牙膏。例如,这种材料可以用在3D打印机中,根据需要塑造电池的形状。这开辟了一种新型技术,”他解释道。 艾曼·拉赫马努丁,助理教授林雪平大学。这个描述颇具诗意:能量变得流动,能够适应而不是强加自己的形式。
电池目前是所有电子设备中最大的部件。如今,它们变得坚固且体积庞大。问题始终是一样的:电池容量越高,电极就必须越厚,因此刚度就越大。直到现在,这种恶性循环似乎仍无法打破。
但如果电池柔软且贴合身体,就不会受到设计限制。它可以以完全不同的方式集成到电子设备中并适应用户。毫不夸张地说,它可以从根本上改变我们与日常技术的互动方式。

液体电池:可持续性与灵活性的结合
以前制造柔软、有弹性的电池的尝试依赖于不同类型的机械特性,例如可以拉伸的橡胶复合材料或相互滑动的连接。但这些解决方案并未解决问题的核心:更多的活性材料意味着更厚的电极,因此刚性也更大。
拉赫马努丁说:“我们解决了这个问题,并且我们首次证明了电容与刚度无关。”
流体电极过去曾进行过测试,但没有取得太大成功。当时使用的是镓等液态金属,但其只能作为阳极,并且在充电和放电过程中有凝固的风险,失去其流体性质。此外,之前制造的许多拉伸电池都使用了稀土材料,这些材料在提取和加工过程中对环境的影响很大。
柔性电池的未来
研究人员的软电池是基于 导电塑料(共轭聚合物)和木质素,是纸张生产的副产品。 该电池可充电和放电超过 500 次,同时保持其性能。 它还可以延长一倍长度,并且效果一样好。
他解释说:“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。所以这是一种可持续的替代方案。” 莫森·穆罕默迪,LOE 的博士后研究员,也是该论文的主要作者之一 出版 科学进展.
液体电池尚处于实验阶段;它目前提供 0,9 伏电压,但研究人员已开始使用不同的化合物(例如锌或锰,两种地壳中常见的金属)来提高该电压。
我迫不及待地想把它涂在自己身上。