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科學(xué)家研制出可拉伸鋰離子電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:619次  |  2021年09月24日  

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)二月二十六日?qǐng)?bào)道,美國(guó)西北大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)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?yàn)閯?chuàng)新性電子設(shè)備供應(yīng)動(dòng)力,真正實(shí)現(xiàn)電子裝置和電力來(lái)源的小型化、延伸性集成。相關(guān)研究報(bào)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?zé)o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(yùn)行,并能在之后恢復(fù)至原有大小??蒲腥藛T展示了這種電池對(duì)商用發(fā)光二極管的電力供應(yīng),即使當(dāng)其被折疊、延展、扭動(dòng)和安裝在人類臂肘上時(shí),發(fā)光二極管也能保持運(yùn)轉(zhuǎn)。新型電池在要充電前能夠不斷工作8小時(shí)至9小時(shí),而充電過(guò)程也可通過(guò)無(wú)線進(jìn)行??衫祀娮友b置能應(yīng)用在任何地方,甚至在人體內(nèi)也能使用,卻無(wú)需通過(guò)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(dòng)等,并能在平直、剛性電池?zé)o法工作的區(qū)域正常發(fā)揮效力。


西北大學(xué)著重理論方面,負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建模;伊利諾伊大學(xué)香檳分校則負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)部分和新型電池的制造。設(shè)計(jì)無(wú)線電力供應(yīng)可謂是研發(fā)過(guò)程中的一大挑戰(zhàn)?,F(xiàn)在,科學(xué)家通過(guò)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(huì)在構(gòu)建可拉伸電路時(shí)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(lái)形成陣列,當(dāng)陣列被拉伸時(shí),金屬絲就會(huì)彈出、展開(kāi),使得柔性電路能夠自由彎曲、伸縮和扭動(dòng)。但有限的空間決定了電池組件間無(wú)法使用該技術(shù),因此制造可伸縮電池要另謀他路。為此,科學(xué)家利用金屬絲互連成較長(zhǎng)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(dāng)電池被拉伸時(shí),大S會(huì)先被拉伸并消失,隨后小S也會(huì)隨拉伸消失,而100個(gè)并聯(lián)電極之間的連接也會(huì)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(guò)程是可逆的,且支持無(wú)線充電。此外,該電池的設(shè)計(jì)允許可伸縮有感線圈的集成,以實(shí)現(xiàn)經(jīng)由外部電源進(jìn)行充電,但又無(wú)需物理連接。實(shí)驗(yàn)證明,可拉伸鋰離子電池能反復(fù)充電20次左右,基本不會(huì)對(duì)電池容量造成損害。(來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)張巍巍馮衛(wèi)東)


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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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