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防水可編織電池，為可穿戴提供供電可能

2022年03月26日 11:09:25 瀏覽量： 文章來源：陳述根本

      文／陳根
      可彎曲并可在織物中使用的儲(chǔ)能設(shè)備，可能會(huì)在未來的可穿戴電子設(shè)備中發(fā)揮重要作用，這也讓柔性纖維電池成為近年來的研究的熱門方向之一。
      基于此，麻省理工學(xué)院（MIT）團(tuán)隊(duì)就成功地開發(fā)出世界上最長的柔性纖維電池，厚度幾百微米，長 140 米，并且放電容量達(dá) 123毫安 （mAh）、放電能量約 217 毫瓦時(shí)（mWh）。
      研究首次使用熱拉伸的方法，實(shí)現(xiàn)了在保護(hù)性柔性包殼內(nèi)同時(shí)容納多種復(fù)雜的電活性凝膠、顆粒和聚合物。熱拉伸工藝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以在不改變預(yù)制模的情況下，通過改變絞盤速度來控制纖維的橫向尺寸。
      從研究成果來看，此次研究的新型柔性纖維電池不僅防水，而且極具可塑性，甚至可以編織成織物。有了這種電池，人類對于電子設(shè)備的想象力又將被進(jìn)一步拓寬，各種可穿戴電子設(shè)備都會(huì)成為可能，將其用于3D打印，甚至可以用來制造幾乎任何形狀的電池，例如可以像普通衣服一樣穿著的自供電通信設(shè)備、傳感器和計(jì)算設(shè)備。
      此外，這一電池的生產(chǎn)不受長度的限制。為了證明這一點(diǎn)，該電池技術(shù)背后的MIT研發(fā)團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)了世界上最長的柔性纖維電池，長 140 米，以證明該材料可以制造成任意長的長度。目前這一140米長的電池已經(jīng)可以為智能手機(jī)和手表獨(dú)立充電。其中，纖維裝置的厚度只有幾百微米，比以往任何以纖維形式生產(chǎn)電池的嘗試都要薄。
      研究人員表示，“這種方法的好處在于我們可以在單個(gè)光纖中嵌入多個(gè)設(shè)備，與需要集成多個(gè)光纖設(shè)備的其他方法不同。”研究組還展示了 LED 和鋰離子電池在單根光纖中的集成，稱未來在如此小的空間內(nèi)可以組合三四個(gè)以上的設(shè)備——將這些包含多設(shè)備的光纖集成在一起，或?qū)⑼苿?dòng)緊湊型織物計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)。
      除了可以編織成二維織物的單個(gè)一維纖維外，該材料還可以用于 3D 打印或定制形狀系統(tǒng)以創(chuàng)建固體物體，例如可以提供結(jié)構(gòu)的外殼設(shè)備及其電源。文章開頭的圖中可以看出這種能力的應(yīng)用場景：一艘玩具潛艇用電池纖維包裹起來，以為其提供動(dòng)力。將電源整合到此類設(shè)備的結(jié)構(gòu)中可以降低整體重量，從而提高它們可以實(shí)現(xiàn)的效率和范圍。
      這種不僅具備可充電鋰電池的充放電功能，還可以編成織物具有電池和纖維特征的“雙重屬性”的新型電池，為從 1D 到 3D 電源的大量非平面電子器件提供動(dòng)力，給可穿戴電子設(shè)備提供了更多選擇。
      不久前，12 月 20 日，相關(guān)論文以《熱拉伸可充電電池纖維可實(shí)現(xiàn)無處不在的電力》（Thermally drawn rechargeable battery fiber enables pervasive power）為題發(fā)表在 Materials Today。

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