研究人员开发出了一种可大幅拉伸的锂离子电池 延展比例高达5000%

提到电池，你可能不会想到有弹性的东西。然而，电池需要具备这种可变形的特性才能与柔性电子元件结合，而柔性电子元件在可穿戴健康监测器领域正日益受到重视。现在，研究人员在《ACS 能源通讯》（ACS Energy Letters）上报告了一种完全可伸缩的锂离子电池，包括一个可伸缩 5000% 的电解质层，并且在近 70 次充放电循环后仍能保持其充电存储容量。

可以弯曲和伸展的电子设备需要具有类似特性的电池。大多数尝试制造这种电池的研究人员都是用编织导电织物或类似折纸的刚性部件折叠成可伸缩的形状来制造这种电池的。但要制造出真正具有延展性的电池，每个部件--收集电荷的电极和电荷平衡的中间电解质层--都必须具有弹性。

迄今为止，真正的拉伸电池原型具有适度的弹性、复杂的组装过程或有限的储能能力，尤其是在反复充电和放电的情况下。后者可能是由于电解质层和电极之间的连接较弱，或者是由于流体电解质的不稳定性，当电池改变形状时，电解质会四处移动。因此，赖文勇及其同事希望将电解质融入融合在两层柔性电极薄膜之间的聚合物层中，而不是使用液体，从而制造出一种完全固态的拉伸电池。

这种锂离子电池具有完全可拉伸的组件和长期稳定的充放电容量。

为了制作全弹性电池的电极，研究小组在一块平板上涂抹了一层含有银纳米线、炭黑和锂基阴极或阳极材料的导电膏薄膜。然后在浆糊的顶部涂上一层聚二甲基硅氧烷，这是一种常用于隐形眼镜的柔性材料。在这层薄膜上，研究人员直接添加了锂盐、高导电性液体以及制作弹性聚合物的成分。

在光的作用下，这些成分结合在一起，形成了一个坚固的橡胶层，能够拉伸到原来长度的 5000%，并能传输锂离子。最后，在堆叠层上再覆盖一层电极薄膜，整个装置就密封在保护层中了。

将固态拉伸电池设计与采用传统液态电解质的类似装置进行比较，新版本在快速充电时的平均充电容量高出约六倍。同样，固态电池在 67 次充电和放电循环中也能保持更稳定的容量。在其他使用固体电极的原型电池中，聚合物电解质在 1000 个循环周期中保持稳定运行，在前 30 个循环周期中容量下降了 1%，而液态电解质下降了 16%。

虽然还有待改进，但这种制造完全可拉伸固体电池的新方法，对于可随身体弯曲和移动的可穿戴或植入式设备来说，可能是一次充满希望的进步。

编译自/ScitechDaily