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随意改变形状的电池
发布时间:2025-04-16
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在万物互联的今天,任何一个小小的设备,都可以是庞大网络的一部分,都需要能源维持其工作。电池,扮演着越发重要的角色。瑞典林雪平大学科学家利用一种创新的流体形态电极,研发出能被塑造成任何形状的电池。这种柔软舒适的电池能随意改变形状,未来可用于给诸多领域各种各样的设备供电。相关研究成果已发表在《科学进展》杂志上。
  未来十年内,全球将有超过一万亿台小型设备接入互联网。除了智能手机、智能手表和电脑等传统设备外,还将涵盖可穿戴医疗设备(如胰岛素泵、心脏起搏器、助听器及各种健康监测传感器),甚至拓展到软体机器人、电子织物、联网神经植入物等领域。
  以往尝试制造柔性电池和可拉伸电池的方法,多聚焦于不同材料的机械功能,例如采用可拉伸的橡胶复合材料,设计相互滑动的连接结构等。然而,这些方法并未触及问题的核心——电池容量与电极刚度的矛盾。大型电池虽容量更高,但由于含有更多活性材料,导致电极厚度增加,刚度也随之上升。
  以往虽然也有对流体电极的测试,但均未成功。当时实验采用的是液态金属如镓等,但这些材料仅能用作阳极,且在充放电过程中存在凝固风险,从而丧失其流体特性。此外,早期制造的可伸缩电池多依赖稀有材料,这些材料在开采与加工过程中会对环境造成重大影响。
  新型电池则以导电塑料(共轭聚合物)和造纸工业副产品木质素为基础原料。这种材料的质感类似于牙膏,可借助3D打印机按需定制电池形状。该电池在经历500次以上充放电循环后,依然能够保持性能稳定。即便在拉伸至两倍长度的情况下,电池也能正常工作。
  鉴于电池材料采用的是共轭聚合物和木质素等丰富资源,这一研发成果有助于推动原材料的循环利用,例如将木质素等造纸副产品转化为高附加值的电池材料,进而为构建更加环保的循环经济模式贡献力量。为了让这些小型设备既能高效运行,同时又不妨碍用户日常活动,新型电池的开发势在必行。