能隨意塑形的流體電池問世
來源：科技日報 時間：2025-04-15 16:51
有望用于可穿戴醫(yī)療設備和軟體機器人等方面
瑞典林雪平大學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域各種各樣的設備供電。相關研究成果已發(fā)表在《科學進展》雜志上。
據(jù)預測，未來十年內，全球將有超過一萬億臺小型設備接入互聯(lián)網(wǎng)。除了智能手機、智能手表和電腦等傳統(tǒng)設備外，還將涵蓋可穿戴醫(yī)療設備（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)植入物等領域。
為了讓這些小型設備既能高效運行，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，研究團隊打造了一款柔軟且可延展的電池，其核心技術在于將電極從固態(tài)轉變?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合材料，設計相互滑動的連接結構等。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)的新型電池則以導電塑料（共軛聚合物）和造紙工業(yè)副產品木質素為基礎原料。這種材料的質感類似于牙膏，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。
團隊表示，鑒于電池材料采用的是共軛聚合物和木質素等豐富資源，這一研發(fā)成果有助于推動原材料的循環(huán)利用，例如將木質素等造紙副產品轉化為高附加值的電池材料，進而為構建更加環(huán)保的循環(huán)經(jīng)濟模式貢獻力量。（張夢然）
責任編輯：沈馨蕊
