4 月 15 日消息来自 IT 之家。从手机到智能手表以及笔记本电脑,我们的生活被各种由电池驱动的设备所环绕。当下,电池通常是电子设备里坚硬且体积较大的一个部件。然而,如果电池能够变得可塑、柔软,甚至能够被打印出来,那将会怎样改变我们的生活呢?
瑞典研究人员将设想付诸实践,开发出一种可塑形的流体电池。4 月 11 日,《科学》杂志发表的一项研究详细介绍了此电池。该电池运用液态形式的电极,电极是电池中的关键导电材料。这种创新的柔软结构为未来电池驱动技术的设计开辟了新道路。
电池是电子设备中最大的部件。目前的电池是固体的,并且相当笨重。然而,有了柔软且可贴合的电池,就没有设计限制了。这种电池可以以完全不同的方式集成到电子产品中,并且能够适应用户的需求。该研究的共同作者艾曼・拉赫曼努丁在大学声明中表示,这种电池的质地类似牙膏。这种材料能够用在 3D 打印机中,可按照意愿塑造电池。
以往在制造柔软、可拉伸的电池方面进行尝试,一方面依赖于滑动连接等机械特性,另一方面需要使用对环境有害的稀有材料来加工。而拉赫曼努丁及其同事能够取得成功,关键在于把电极转化为液态形式。
要理解这一成果的重要性,就得先了解电池的工作原理。电化学电池是由两种不同的金属或电极构成的,分别是阳极和阴极。化学反应使得电子从阳极流向阴极,而这个过程就是我们所说的电流。电流在移动过程中能够做功,例如可以点亮灯泡或者驱动设备。通常情况下,电池越大,其电容量就越大,不过电极也会更厚,所以也就更硬。
“我们是第一个证明容量与刚性无关的人。”拉赫曼努丁说。
IT 之家了解到,之前开发流体电极的尝试是依靠有时会固化的液态金属。研究团队为了避开这些问题,使用了能够导电的塑料——共轭聚合物以及造纸过程中产生的废料木质素。结果显示,这种电池即便被拉伸至原来长度的两倍,依然能够充电超过 500 次。
此外,电池中的材料为共轭聚合物和木质素,这些原材料十分丰富。我们把木质素这种副产品重新利用,将其制成高价值商品,像电池材料等。这样,我们为更循环的经济模式作出了贡献。所以,这是一种可持续的替代方案。该研究的主要作者是林雪平大学有机电子实验室的博士后研究员莫森・穆罕默迪。他表示,展望未来,研究团队期望能够提高电池的电压。
拉赫曼努丁解释道,已经证明了这个概念是可行的,不过性能还需要改进。目前的电压为 0.9 伏。标准的 AA 电池电压在 1.2 伏到 1.5 伏之间,而大多数智能手机的运行电压在 3.7 伏到 4.2 伏之间。所以现在将研究使用其他化学物质来提高电压。
这项研究打破了传统电池的固有模式,从而为电池驱动设备的设计开启了全新的可能性。