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科學(xué)家開發(fā)出3D打印柔性“可拉伸”電池,500次充放電后依舊維持性能

3D打印動態(tài)
2025
04/17
20:39
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2025年4月17日,南極熊獲悉,瑞典研究人員研發(fā)出一種可塑性電池,其稠度與牙膏相似,可塑成各種形狀。這種新型電池由林雪平大學(xué)的科學(xué)家研發(fā),采用導(dǎo)電塑料和木質(zhì)素(造紙過程中產(chǎn)生的可持續(xù)副產(chǎn)品)。這項(xiàng)研發(fā)解決了以往可拉伸電池的局限性,即隨著容量增加,電池會變得更加堅(jiān)硬。


相關(guān)研究以題為“Make it flow from solid toliquid: Redox-active electrofluids for intrinsically stretchable batteries”的論文發(fā)表在《Science Advances》雜志上。



此前,制造可拉伸電池的嘗試主要基于開發(fā)可拉伸的橡膠復(fù)合材料或可相互滑動的連接件。然而,在大多數(shù)情況下,擁有更多活性材料的大型電池意味著更厚的電極,從而導(dǎo)致更高的剛性。

林雪平大學(xué)的研究人員著手解決這個問題,并提出了一個新穎的解決方案?茖W(xué)家們以導(dǎo)電塑料和木質(zhì)素(造紙過程中產(chǎn)生的可持續(xù)副產(chǎn)品)為基礎(chǔ),研制出了可塑性電池。

這項(xiàng)研究的合著者艾曼·拉赫馬努。ˋiman Rahmanudin)說道:“現(xiàn)在,我們解決了這個問題,并且首次證明了容量與剛度無關(guān)!边@種材料的糊狀結(jié)構(gòu)使其能夠用于3D打印機(jī),從而創(chuàng)建定制的電池形狀,并有可能在可穿戴設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和機(jī)器人領(lǐng)域實(shí)現(xiàn)新的應(yīng)用。

不同機(jī)械變形下不同液體拓?fù)涞拇硇詧D像

到目前為止,可拉伸電池一直依賴于稀有且對環(huán)境有害的材料來發(fā)揮作用。與現(xiàn)有電池方案相比,新型電池配方具有可持續(xù)性優(yōu)勢。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的博士后研究員Mohsen Mohammadi解釋說:“由于電池材料是共軛聚合物和木質(zhì)素,原材料非常豐富。”

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的原型電池已展示出良好的耐用性,在500次充放電循環(huán)后仍能保持性能,即使長度被拉伸至兩倍也能正常工作。

盡管取得了這些進(jìn)展,但新型電池技術(shù)在實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用之前仍面臨諸多限制。目前的原型電池僅能儲存1伏電壓,不到標(biāo)準(zhǔn)汽車電池電壓的8%。不過,研究人員建議,加入鋅或錳等常見金屬,可以在保持電池柔韌性的同時提高電壓。

研究強(qiáng)調(diào):“由于流體具有高度可變形的特性,可以實(shí)現(xiàn)不受形狀因素影響的電池配置,非常適合集成到下一代可穿戴設(shè)備中!边@種設(shè)計(jì)靈活性代表著電池技術(shù)在緊湊型設(shè)備和傳統(tǒng)剛性電池存在局限性的應(yīng)用方面邁出了顯著的一步。



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