仿生可撓式鋰離子電池研發成功,更輕巧的穿戴式裝置可望商業化

作者 | 發布日期 2018 年 02 月 08 日 8:30 | 分類 穿戴式裝置 , 零組件 , 電池 follow us in feedly

可撓式與穿戴裝置的快速發展,讓廠商與消費者對高效率可撓性電池的要求越來越高,而可撓式鋰離子電池並不是個新興的概念,但它的發展仍處於研究階段。日前哥倫比亞大學基於人體脊椎的概念,研發一款可撓式鋰離子電池,且該電池的儲存效率、能量密度與靈活度都比以往的電池還要高。



該電池是由鋰鈷氧化物陰極、石墨陽極以及銅和鋁收集器和聚乙烯支撐膜組成。其內部材質類似於脊椎的圓盤與韌帶,無論是伸長還是曲折都可以保有穩定的電壓,因此電池可用於穿戴式技術、可撓式裝置與顯示器。

目前各大廠商也有類似的技術,像是日本松下、南韓 KAIST 與 LG 也有研發相關的鋰離子電池。帶領該團隊的助理教授 Yuan Yang 表示,該電池的能量密度是目前最高的,達到 242 Wh/L,為標準電池的 86.1% 左右。

這項電池的原型是利用脊椎模型來設計,將厚而堅硬電極纏繞在彈性的零件上,並藉此來儲存能量,概念有點類似將脊椎纏繞在骨髓上面,而這個設計讓電池擁有更好的柔韌性。Yang 表示,由於這電池是仿生設計,目前已經通過嚴苛的機械負載測試。現在研究團隊正在最佳化設計並改善性能,希望可以成為第一代的可撓式商業鋰離子電池。

研究團隊將傳統的陽極、陰極、隔離膜切成長條狀,像多個從骨幹延伸的分支,之後再將他們纏繞在骨幹上,最後形成具有儲存能量效果的電堆(Stack)。這項一體化的電池設計,讓能量密度可以輕易達到 90%。

研究團隊表示,即使在彎曲的情況下,電池依然可以循環充放電,且在經過 100 次重複充放電後,電池的放電容量還可以保持在 94%。Yang 指出,即使經過一萬次的扭曲與扭轉,電池的性能也不會發生衰變。可撓式電池可以用在智慧型手機與平板電腦,甚至是智慧衣服與智慧玻璃,但研究團隊也指出,技術與應用的複雜性會將成本提高。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:哥倫比亞大學