韓國開發(fā)出一種可伸縮、可機械變形的電池

據(jù)報道，韓國的一個研究小組開發(fā)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(fā)，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(fā)的鋰電池的所有材料，包括陽極、陰極、集電器、電解質(zhì)和密封劑，都是可拉伸和可印刷的。該團隊開發(fā)的鋰電池具有高容量和適合機械變形的自由形態(tài)特性。

由于對高性能可穿戴設備(例如智能手環(huán)、起搏器等植入式電子設備以及用于現(xiàn)實虛擬世界的軟可穿戴設備)的需求快速增長，因此開發(fā)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(tǒng)電池的硬無機電極構(gòu)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(zhuǎn)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(zhì)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(jīng)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(xiàn)有粘合劑材料的基礎上，開發(fā)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?shù)奈恢貌⒋龠M離子的轉(zhuǎn)移。

此外，使用具有優(yōu)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(tài)下也能穩(wěn)定工作，而不會因電解質(zhì)吸收而膨脹。

據(jù)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(wěn)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(wěn)定性。

而且在3.3 V或以上的驅(qū)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(fā)的電極和集電器材料直接打印在氨綸制成的暖臂兩側(cè)，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(chǎn)生的電池，研究團隊能夠持續(xù)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(jīng)開發(fā)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(jié)構(gòu)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(xiàn)有的鋰離子電池材料，此外還具有可實現(xiàn)高能量密度和機械變形的拉伸穩(wěn)定性。該產(chǎn)品有望應用于各種可穿戴或可貼身設備的開發(fā)。

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