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新型柔性电池:低成本、可印刷、有望应用于可穿戴设备!

传感器技术  · 公众号  ·  · 2017-05-28 09:55

正文

导读


最近,美国加州大学圣地亚哥分校开发出了首个可充电的锌电池,它具有柔性、可伸缩、可印刷等等特点。未来,这种电池有望应用于穿戴设备、传感器和其他电子设备。

关键字:

电池、柔性电子、印刷电子、可穿戴设备


电池,一直都是影响可穿戴设备、智能手机、智能硬件等消费类电子产品性能的关键瓶颈。然而,笔者一直都在关注取代电池的“自供电”方案,例如:



(图片来源于:乔治亚理工学院)


(图片来源于:密歇根州立大学)


(图片来源于:Islam Mosa/康涅狄格大学 、Maher El-Kady/加州大学洛杉矶分校)

(图片来源于:Seokheun



(图片来源于:J. Rogers,伊利诺伊大学)



(图片来源于: ETH Zurich / Fabio Bergamin)


电池技术的发展也呈现出更加安全、更加柔性、更加轻薄、充电方式更加多样化的特点。


创新


然而,我们今天要介绍的正是一项电池相关的创新技术,由美国加州大学圣地亚哥分校开发。这种可充电的锌电池,具有柔性、可伸缩、可印刷等等特点,进一步体现出电池技术发展的一些前沿趋势。


这项研究的论文于4月19日发表于《先进能源材料》期刊。

(图片来源于:加州大学圣地亚哥分校


技术


下面,我们通过一些大家共同关心的问题,从技术方面解释一下,这款创新型电池是如何具备柔性、可印刷、可充电等特点的。


  • 如何做到柔性和可伸缩?


回答这个问题,还是要从研究人员所采用的材料说起,他们集成了一种超弹性的高分子材料,这种材料由异戊二烯和聚苯乙烯制成。异戊二烯是橡胶的主要成分之一,聚苯乙烯则是一种类似树脂的成分。这种物质称为 (SIS) ,它可以让电池可以伸展至平常尺寸的两倍,而且是向任意方向,不会带来任何损伤。


  • 如何做到可印刷?



  • 如何做到可充电?

(图片来源于:参考资料【3】)




价值

(图片来源于:加州大学圣地亚哥分校


对于这项研究的价值,我们先来听听论文的高级作者之一、加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院的纳米工程教授 Joseph Wang 的说法:


“这是迈向可伸缩的电子设备过程中,具有标志性的一步。我们希望这项技术能够铺设一条道路,改善其他形式的能源存储以及可印刷、可伸缩的电子设备,不仅仅是适用于锌电池,也可以适用于锂离子电池,同样还可以适用于超级电容和光电池。”


虽然,这种原型电池差不多只有助听器的可充电电池容量的1/5,但是厚度却只有1/10,而且更加廉价,采用的材料也是是市场上可以购买到的。


另外,研究人员一直在致力于提高电池性能,下一步包括拓展这项技术的应用领域,例如太阳能电池和燃料电池,以及利用这种电池为各式各样的电子设备供电。


商业化


之前,笔者介绍过很多前沿创新技术,不少朋友都对于创新技术的商业化感到兴趣。那么,我们就通过这项创新技术,看看研究人员们是怎么做的,或许可以为大家带来一些启发。




参考资料


【1】http://jacobsschool.ucsd.edu/news/news_releases/release.sfe?id=2220

【2】Rajan Kumar, Jaewook Shin, Lu Yin, Jung-Min You, Prof. Shirley Meng and Prof. Joseph Wang, Department of Nanoengineering, Jacobs School of Engineering, University of California San Diego. All-Printed, Stretchable Zn-Ag₂O Rechargeable Battery via Hyperelastic Binder for Self-Powering Wearable Electronics” http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201602096/full

【3】http://smeng.ucsd.edu/wp-content/uploads/Deposition-of-ZnO-on-bismuth-species-towards-a-rechargeable-Zn-based-aqueous-battery1.pdf