研究人员展示可拉伸锂电池(美国每日科学网站)
美国西北大学的黄永刚(音)和伊利诺伊大学的约翰·A·罗杰斯日前首次展示可拉伸锂电池,该电池可以为其创新性可拉伸电子产品提供电力。
据美国每日科学网站2月26日报道,黄永刚和罗杰斯已展示了即使在被拉伸、折叠和拧转的情况下,也可以持续工作、为商用发光二极管照明灯提供电力的电池。在需再次充电前,该电池可以工作8至9个小时,而充电可以通过无线方式完成。
可拉伸电子设备不再需要通过电线被连接到插座上,如今可以适用于任何地方,包括人体内部。这种可植入式电子产品可以检测从脑电波到心跳的任何事物,可以完成无法弯曲的平板电池所做不到的事情。
新电池使得电子产品和电力真正融入小型可拉伸电子产品包。韩国《自然通讯》网络版2月26日公布了该产品的详情。
该杂志通讯作者黄永刚说:“我们从把许多电池零部件在很小的空间内并列摆放好着手,我们用高度密集的波浪形金属丝将其连接起来。这些金属丝提供了灵活性。当我们拉伸电池时,这些起连接作用的波浪线展开,非常像纱线卷被拉开一样。我们可以多次拉伸电池,然而电池仍可工作。”
报道称,黄永刚主导了理论、设计和模型的研究部分。他是西北大学麦考密克工程及应用科学学院土木环境工程学和机械工程学的教授。可拉伸电池的功率和电压与尺寸相同的常规锂电池相似,但可拉伸电池最大程度可拉伸至其常规大小的300%,并且仍然工作。同为通讯作者的罗杰斯带领研究小组完成了关于可拉伸电池的试验和制造工作。
黄永刚和罗杰斯在过去6年一直合作制造可拉伸电子产品,而无线充电的设计工作一直是个重大挑战。如今他们用“空间填充技术”解决了这个问题。该技术产生了小型高性能电池。
对于其可拉伸的电子电路,两项已开发的“弹出”技术使得电路可以弯曲、拉伸和拧转。他们创造了由金属丝“弹出电桥”连接的微型电路阵。当微型电路阵被拉伸,是金属丝而非刚性的电路弹出。这种方式对于电路有效,但对于可拉伸电池不起作用。要让“弹出”互联线起作用,零部件之间需要许多空间。在电路阵中,电路可以拉开足够的距离,但电池部件必须紧密组装,以制造出高性能但体积小的电池。电池零部件间没有足够的空间让“弹出”技术起作用。
黄永刚的设计解决方案是利用长的、波浪形金属互联线填满电池零部件间的空间,电力通过互联线传递。独特装置是“弹簧中的弹簧”:将零部件连接起来的线路是一个大大的“S”形状,而在这个“S”中是许多更小的“S”。当电池被拉伸,大“S”首先被拉开,消失,留下一条全是小波浪形曲线的线。继续拉伸,这些小波浪曲线消失,而电极间的互联线绷紧。
黄永刚说:“我们称之为有序拆开。这就是我们如何制造出一块可以最大程度拉伸至其原有大小300%的电池的。”
(转自:参考消息网)