新型電池能助可穿戴設(shè)備融入大眾生活

時(shí)間:2015-09-06 11:11來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 作者:火凡
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作為一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，具有形狀多變和移動(dòng)運(yùn)用特點(diǎn)的可穿戴/可彎曲電子產(chǎn)品給我們的日常生活帶來(lái)前所未有的改變，但電池卻成為這些時(shí)尚產(chǎn)品走向大眾的絆腳石：固定的幾種形狀和尺寸大大限制了可穿戴/可彎曲電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和功能需求�，F(xiàn)在，韓國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種簡(jiǎn)單有效的新方法，為這一挑戰(zhàn)提供了解決方案。

在杯子上打印出心形電池

韓國(guó)蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所教授李尚陽(yáng)（音譯）領(lǐng)導(dǎo)他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一類可打印的固態(tài)電池，他們將其命名為PRISS電池，并將這一最新研究成果發(fā)表在近期《納米通訊》雜志上。

在鋰離子電池的傳統(tǒng)制造方法中，電極和隔膜被堆疊或卷曲在一起，然后再包裹進(jìn)金屬外殼里，最后填充電解液。由于電解液通常易燃，沒(méi)包裹好的話容易泄露，隔膜必須能夠完全阻擋兩個(gè)電極的接觸，所以傳統(tǒng)電池很難制造成想要的形狀和大小。

PRISS電池在制作過(guò)程中卻完全不需要再填充電解液，也不需要再用有許多微孔的隔膜。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，新電池的電解質(zhì)和電極分別用不同的果醬狀物質(zhì)替代，更接近固態(tài)。電解質(zhì)和電極可相繼打印在同一個(gè)表面上，打印完成后再用紫外線將這些稠狀物質(zhì)烤干即可。由于被打印在兩個(gè)電極中間，電解質(zhì)在這里也可“扮演”隔膜的角色，代替完成隔膜的功能。果醬狀電解質(zhì)和電極還可通過(guò)模版印刷，這樣新的PRISS電池不管被設(shè)計(jì)成什么形狀，哪怕是字母和單詞，都可以被打印出來(lái)。

李尚陽(yáng)展示了他們團(tuán)隊(duì)的幾個(gè)打印電池，一個(gè)是在杯子上打印的心形電池，另一個(gè)在類似于谷歌眼鏡的紙質(zhì)眼鏡上打印的電池，還有在紙上打印的“PRISS”字母狀電池。這些可打印電池能與杯子、紙張等物體無(wú)縫整合在一起，給人的感覺(jué)就像根本沒(méi)有電池一樣。當(dāng)他們將這些含有電池的表面連上電線后，這些電池能將LED燈點(diǎn)亮。

未來(lái)電子產(chǎn)品無(wú)需預(yù)留電池空間

李尚陽(yáng)表示，新電池的所有組件，包括陰極、陽(yáng)極和電解質(zhì)，都能被打印到任何物體上，即使這個(gè)物體形狀非常復(fù)雜。這意味著，PRISS電池可以無(wú)縫整合到任何形狀復(fù)雜的物體上。新型可打印電池將在可穿戴電子設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域展示巨大的應(yīng)用前景，未來(lái)電子產(chǎn)品將不需要再為電池預(yù)留空間。

新型可打印電池的性能完全可以與現(xiàn)有的可彎曲電池媲美。研究表明，新電池具有持久的良好儲(chǔ)電能力，充放電30次以后還有90%的儲(chǔ)電能力；即使經(jīng)過(guò)反復(fù)彎曲，也未檢測(cè)到電池內(nèi)有電阻變化。研究人員還將繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提高電池的其他性能，如增加電池能量密度和延長(zhǎng)電池壽命。

將PRISS電池與噴墨打印和3D打印強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，設(shè)計(jì)出全新的電子產(chǎn)品，將是新電池的另一個(gè)潛在應(yīng)用領(lǐng)域。“引入噴墨打印和3D打印后，那些多維或多界面、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電池將變得唾手可得。”李尚陽(yáng)表示，目前最緊迫的任務(wù)是，不斷調(diào)整可打印電池的組件成分，讓新電池既能滿足不同打印技術(shù)的要求，又能在打印中不降低電池的電化學(xué)性能。他們最近在噴墨和3D打印電池方面取得了一些突破性進(jìn)展，這些成果最終會(huì)讓可充電電池開(kāi)創(chuàng)前所未有的全新運(yùn)用。

可彎曲產(chǎn)品將在三五年內(nèi)流行

李尚陽(yáng)的團(tuán)隊(duì)曾在去年開(kāi)發(fā)出世界首款可彎曲鋰離子電池。他當(dāng)時(shí)表示，鑒于安全原因，電池還不能真正地彎曲：當(dāng)電池反復(fù)彎曲或折疊后，電池內(nèi)部會(huì)變熱融化，最終燃燒起來(lái)引起爆炸。

如今，他們用不易燃燒的電解質(zhì)做替代，開(kāi)發(fā)出反復(fù)折疊也能正常工作而不會(huì)發(fā)熱爆炸的真正可彎曲電池。研究團(tuán)隊(duì)表示，他們正在研發(fā)的可打印電池，可用在谷歌眼鏡上，讓這款時(shí)尚眼鏡感覺(jué)更酷�，F(xiàn)在，這些設(shè)想正在一步步實(shí)現(xiàn)，“三年或五年內(nèi)量產(chǎn)”的夢(mèng)想不再遙不可及。

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