可弯曲可拉伸电池，未来柔性设备的理想选择

苏黎世联邦理工学院Markus Niederberger的研究团队使用可拉伸材料开发出一种可以弯曲、拉伸和扭曲的电池，该新型电池是柔性电子设备理想的电池类型。 

 如今的电子工业越来越关注电脑或智能手机屏幕的是否可以折叠或滚动。例如，智能服装产品利用可穿戴的微型设备或传感器来监测身体功能。所有这些设备都需要一个电源，通常是锂离子电池。然而，目前商用的电池通常质量较重而且是刚性的，这使得它们从根本上不适合用于柔性电子或纺织品。

 苏黎世联邦理工学院Markus Niederberger教授和他的团队正在为这个问题制定一个解决方案。研究人员开发了一种柔性薄膜电池的原型，这种电池可以弯曲、拉伸甚至扭曲而保证电源不中断。这种新型电池与众不同之处是它的电解质，这种电解质是由苏黎世联邦理工学院博士生Xi Chen发现的。

 沿用商用电池的设计模式，这种新型电池像三明治一样层层组装。然而，这标志着研究人员首次使用柔性部件来保持整个电池的可弯曲性和可拉伸性。Niederberger 说：“到目前为止，还没有人像我们在制造锂离子电池时那样系统地完全使用柔性器件。”

 阴极和阳极的集流体是掺有导电碳的可弯曲聚合物复合材料，该集流体也可以作为外壳。在复合材料的内表面，研究人员应用了一层微米级的银片。由于银片像屋顶的瓦片一样重叠，当弹性体拉伸时，它们不会彼此失去接触。即使集电器受到较大范围的拉伸，也能保证它的导电性。如果银片彼此之间确实失去了接触，电流仍然可以通过含碳复合材料进行传递，尽管电流会更加微弱。 

接着，研究人员采用掩膜法将阳极和阴极粉末喷射到银层的精确区域。阴极是锂锰氧化物，阳极是钒氧化物。

      最后，科学家将两个集流体进行了互相叠加，使用类似图框的隔绝层，里面填充了电解质凝胶。Niederberger强调，这种凝胶比商用电解质更环保：“现在的电池中的液体电解质易燃有毒。”相比之下，他的博士生Xi Chen开发的凝胶电解质含有高浓度的锂盐，这不仅有助于锂离子在电池充电或放电时在正负极之间流动，而且还能防止水发生电化学分解。科学家用粘合剂把电池原型的各个部分连接在一起。Niederberger说：“如果想把电池推向商业市场，我们需要开发一种使它能在长时间内保持密封的方法。”

 柔性电池的应用越来越多， 知名的手机制造商对于可折叠屏幕的手机生产正在互相竞争。在其他相近的领域，柔性电池也存在广阔的应用前景，例如，用于电脑、智能手表和平板电脑的可滚动显示器，或者包含可弯曲电子设备的功能纺织品。这些也都需要柔性的电源。“例如，你可以把我们的电池直接缝到衣服上。”Niederberger 说。重要的是，在电池泄漏的情况下，要确保流出的液体不会造成损坏。这就是他们团队的电解质具有相当大的优势的地方。

 然而，Niederberger强调，在考虑将柔性电池商业化之前，有必要进行更多的研究以优化其性能。最重要的一点是，研究团队必须增加电池能容纳的电极材料的数量。