美國研制出可拉伸鋰離子電池

        2月26日報道，美國西北大學和伊利諾伊大學的科研人員首次展示了可拉伸的鋰離子電池，這種柔性器件能夠為創(chuàng)新性電子設(shè)備提供動力，真正實現(xiàn)電子裝置和電力來源的小型化、延伸性集成。相關(guān)研究報告發(fā)表在同日出版的《自然·通訊》雜志上。

        這款可拉伸電池的功率和電壓都與同尺寸的傳統(tǒng)鋰離子電池無異，但它的柔韌特性卻使其能夠拉伸至原有尺寸的3倍，而不影響自身的功能和運行，并能在之后恢復(fù)至原有大小。科研人員展示了這種電池對商用發(fā)光二極管的電力供應(yīng)，即使當其被折疊、延展、扭動和安裝在人類臂肘上時，發(fā)光二極管也能保持運轉(zhuǎn)。新型電池在需要充電前能夠不斷工作8小時至9小時，而充電過程也可通過無線進行�？衫�伸電子裝置能應(yīng)用在任何地方，甚至在人體內(nèi)也能使用，卻無需通過電源線連接到插座。植入式的電子設(shè)備能夠監(jiān)控人類的腦電波和心臟活動等，并能在平直、剛性電池無法工作的區(qū)域正常發(fā)揮效力。
        西北大學著重理論方面，負責設(shè)計和建模；伊利諾伊大學香檳分校則負責實驗部分和新型電池的制造。設(shè)計無線電力供應(yīng)可謂是研發(fā)過程中的一大挑戰(zhàn)�，F(xiàn)在，科學家通過聰明的“空間填充技術(shù)”制成了小型的高性能電池。以往他們通常會在構(gòu)建可拉伸電路時使用“彈出式”技術(shù)，以金屬絲作為橋梁將微小的電路元件連接起來形成陣列，當陣列被拉伸時，金屬絲就會彈出、展開，使得柔性電路能夠自由彎曲、伸縮和扭動。但有限的空間決定了電池組件間無法使用該技術(shù)，因此制造可伸縮電池需要另謀他路。為此，科學家利用金屬絲互連成較長的波形線，以填充電池組件之間的微小空間。與元件相連的線條呈大“S”形，其間還有眾多的小“S”形金屬絲，當電池被拉伸時，大“S”會先被拉伸并消失，隨后小“S”也會隨拉伸消失，而100個并聯(lián)電極之間的連接也會變得更加緊密。這便是新型電池能伸展至自身尺寸3倍的關(guān)鍵所在。

        研究人員稱，電池的拉伸過程是可逆的，且支持無線充電。此外，該電池的設(shè)計允許可伸縮有感線圈的集成，以實現(xiàn)經(jīng)由外部電源進行充電，但又無需物理連接。實驗證明，可拉伸鋰離子電池能反復(fù)充電20次左右，基本不會對電池容量造成損害。