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質地像牙膏的軟電池問世,未來電子設備設計或迎變革

2025-04-15 20:42:30      小編:鑫昌軟件園      

本站 4 月 15 日消息,從手機到智能手表和筆記本電腦,我們的生活被各種電池驅動的設備所包圍。目前,電池通常是電子設備中堅硬且體積較大的部件,但如果它們能夠變得可塑、柔軟,甚至可以打印出來,那將如何改變我們的生活?

瑞典的研究人員將這一設想付諸實踐,開發出了一種可塑形的流體電池。4 月 11 日,《科學》雜志發表的一項研究詳細介紹了這種電池。該電池使用液態形式的電極(電池中的關鍵導電材料)。這種創新的柔軟結構為未來電池驅動技術的設計開辟了新的道路。

“電池是所有電子設備中最大的部件。目前它們是固體且相當笨重的。但有了柔軟且可貼合的電池,就不存在設計限制了。它可以以一種完全不同的方式集成到電子產品中,并適應用戶的需求?!痹撗芯康墓餐髡?、林雪平大學有機電子實驗室軟電子研究小組的研究負責人艾曼?拉赫曼努?。ˋiman Rahmanudin)在大學聲明中表示,“這種電池的質地有點像牙膏,這種材料甚至可以用在 3D 打印機中,按照你的意愿塑造電池?!?/p>

以往嘗試制造柔軟、可拉伸的電池,要么依賴于滑動連接等機械特性,要么需要使用對環境有害的稀有材料來加工。而拉赫曼努丁及其同事取得成功的關鍵在于將電極轉化為液態形式。

要理解這一成果的重要性,我們需要了解電池的工作原理。簡單來說,電化學電池由兩種不同的金屬或電極組成:陽極和陰極?;瘜W反應導致電子從陽極流向陰極,這個過程就是我們所說的電流,它在移動過程中可以做功,比如點亮燈泡或驅動設備。一般來說,電池越大,其電容量越大,但電極也會更厚,因此也更硬。

“我們是第一個證明容量與剛性無關的人?!崩章≌f。

據本站了解,此前開發流體電極的嘗試依賴于有時會固化的液態金屬。為了繞過這些問題,研究團隊使用了能夠導電的塑料 —— 共軛聚合物以及造紙過程中產生的廢料木質素。結果表明,這種電池即使被拉伸到原來長度的兩倍,也可以充電超過 500 次。

此外,“由于電池中的材料是共軛聚合物和木質素,這些原材料非常豐富。通過將木質素這種副產品重新利用為高價值商品,比如電池材料,我們為更循環的經濟模式做出了貢獻。因此,這是一種可持續的替代方案?!痹撗芯康闹饕髡?、林雪平大學有機電子實驗室的博士后研究員莫森?穆罕默迪(Mohsen Mohammadi)表示。展望未來,研究團隊希望提高電池的電壓。

“我們已經證明了這個概念是可行的,但性能還需要改進。目前的電壓是 0.9 伏?!崩章〗忉尩?。相比之下,標準的 AA 電池電壓在 1.2 伏到 1.5 伏之間,而大多數智能手機的運行電壓在 3.7 伏到 4.2 伏之間?!八袁F在我們將研究使用其他化學物質來提高電壓。”

通過打破傳統電池的固有模式,這項研究為電池驅動設備的設計開啟了全新的可能性。

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