北京
设备通常受到电池体积的限制，但如果我们可以将电池塑造成我们想要的任何形状呢？
从手机到智能手表和笔记本电脑，我们周围都是电池供电的设备。今天，电池是我们技术中坚固的、体积庞大的组成部分 —— 但如果它们可以具备延展性、柔韧性甚至可打印呢？
瑞典的研究人员接受了这一想法，开发出了一种可以形成不同形状的液体电池。正如4月11日发表在《科学》杂志上的一项研究所详述的那样，这种电池使用了流体形式的电极 —— 电池中关键的导电材料。这种新颖的软结构为未来电池供电技术的创新设计铺平了道路。
“电池是所有电子产品中最大的部件。今天它们是坚固的，而且相当笨重。但是有了柔软和舒适的电池，就没有设计上的限制了。它可以以一种完全不同的方式集成到电子产品中，并适应用户，”该研究的合著者Aiman Rahmanudin在一份大学声明中说。“质地有点像牙膏。例如，这种材料可以用在3D打印机上，随心所欲地塑造电池的形状。”
根据该声明，以前的尝试是为了获得柔软的、可拉伸的电池，依赖于滑动连接等机械特性，或者需要对环境有害的稀有材料。Aiman Rahmanudin和他的同事成功的关键是将电极转化为液体形式。
要理解这一成就的意义，重要的是要记住电池的实际工作原理。简单地说，电化学电池由两种不同的金属或电极组成：阳极和阴极。化学反应使电子从阳极流向阴极 —— 我们称之为电的过程 —— 它可以在移动时做功，比如给灯泡或设备供电。较大的电池具有更大的电容量，但电极也更厚，因此更坚固。
“我们是第一个证明容量与刚性无关的人，”Rahmanudin说，他也是Linköping大学有机电子实验室软电子组的研究负责人。
根据该声明，之前开发流体电极的尝试依赖于有时会凝固的液态金属。为了绕过这些问题，研究小组使用了能够导电的塑料（称为共轭聚合物）和木质素（造纸过程中的一种废料）。制成的电池可以充电500次以上，即使被拉伸到原来长度的两倍。
此外，“由于电池中的材料是共轭聚合物和木质素，因此原材料非常丰富。通过将木质素等副产品转化为高价值的商品，如电池材料，我们为更循环的模型做出了贡献。因此，这是一种可持续的选择，”该研究的主要作者、Linköping大学有机电子实验室的博士后Mohsen Mohammadi说。接下来，研究小组希望提高电池的电压。
“我们已经证明了这个概念是有效的，但性能需要改进。目前的电压是0.9伏，”Rahmanudin解释说。相比之下，标准AA电池的电压在1.2到1.5伏之间，大多数智能手机的电压在3.7到4.2伏之间。“所以现在我们将考虑使用其他化合物来增加电压。”
通过打破常规，这项研究为电池供电设备的设计可能性打开了一扇全新的大门。
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