韓國開發出一種可伸縮、可機械變形的電池

據報道，韓國的一個研究小組開發出了一種柔軟、可伸縮、可機械變形的鋰電池。

該電池可用于可穿戴設備的開發，研究人員還通過在衣服表面打印電池來分析這種可能性。

該項目由韓國科學技術研究院(KIST)軟混合材料研究中心的Jeong Gon Son 博士領導的研究小組進行，他們開發的鋰電池的所有材料，包括陽極、陰極、集電器、電解質和密封劑，都是可拉伸和可印刷的。該團隊開發的鋰電池具有高容量和適合機械變形的自由形態特性。

由于對高性能可穿戴設備(例如智能手環、起搏器等植入式電子設備以及用于現實虛擬世界的軟可穿戴設備)的需求快速增長，因此開發出一種柔軟且可拉伸的電池，如人體皮膚和器官一直引起科學家們的興趣。

傳統電池的硬無機電極構成了電池的大部分體積，因此難以拉伸。其他組件，例如用于提取和轉移電荷的隔膜和集電器，也必須具有可拉伸性，并且還必須解決液體電解質泄漏問題。

為了提高延展性，研究小組避免使用其他研究中已經做過的材料，這些材料對于儲能來說是不必要的，比如橡膠。

然后，在現有粘合劑材料的基礎上，開發并應用了一種新型的柔軟、可拉伸的有機凝膠材料。這種材料將活性電極材料牢固地固定在適當的位置并促進離子的轉移。

此外，使用具有優異的拉伸性和阻氣性的材料制造導電油墨。這種材料將作為一個電流集電極，傳遞電子和封裝劑，即使在高電壓和幾種變形狀態下也能穩定工作，而不會因電解質吸收而膨脹。

據稱，該團隊的可拉伸鋰離子電池的所有組成部件都具有機械穩定性，即使在電池反復拉動1000次或更多次后仍能保持其性能，50%或以上的高拉伸性，以及在空氣中的長期穩定性。

而且在3.3 V或以上的驅動電壓下，其儲能密度(約2.8 mWh/cm2)與市面上的硬鋰離子電池相當。

此外，研究團隊還將他們開發的電極和集電器材料直接打印在氨綸制成的暖臂兩側，并在材料上涂上可拉伸的密封劑，展示了直接在服裝上打印可拉伸的高壓有機電池的能力。

使用由此產生的電池，研究團隊能夠持續為智能手表供電，即使它在戴上、取下或拉伸時也是如此。

KIST的Son博士表示，他的團隊已經開發出一種可拉伸的鋰離子電池技術，該技術既可以通過電池的自由形式配置來提供結構自由度，也可以將其打印在織物等材料上，并且可以提供材料自由度。

能夠使用現有的鋰離子電池材料，此外還具有可實現高能量密度和機械變形的拉伸穩定性。該產品有望應用于各種可穿戴或可貼身設備的開發。

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