瑞典研发出像牙膏的电池，未来电子设备设计或迎变革

王烜

从手机到智能手表和笔记本电脑，我们的生活被各种电池驱动的设备所包围。目前，电池通常是电子设备中坚硬且体积较大的部件，但如果它们能够变得可塑、柔软，甚至可以打印出来，那将如何改变我们的生活？

瑞典的研究人员将这一设想付诸实践，开发出了一种可塑形的流体电池。4 月 11 日，《科学》杂志发表的一项研究详细介绍了这种电池。该电池使用液态形式的电极（电池中的关键导电材料）。这种创新的柔软结构为未来电池驱动技术的设计开辟了新的道路。

“电池是所有电子设备中最大的部件。目前它们是固体且相当笨重的。但有了柔软且可贴合的电池，就不存在设计限制了。它可以以一种完全不同的方式集成到电子产品中，并适应用户的需求。”该研究的共同作者、林雪平大学有机电子实验室软电子研究小组的研究负责人艾曼・拉赫曼努丁（Aiman Rahmanudin）在大学声明中表示，“这种电池的质地有点像牙膏，这种材料甚至可以用在 3D 打印机中，按照你的意愿塑造电池。”

以往尝试制造柔软、可拉伸的电池，要么依赖于滑动连接等机械特性，要么需要使用对环境有害的稀有材料来加工。而拉赫曼努丁及其同事取得成功的关键在于将电极转化为液态形式。

要理解这一成果的重要性，我们需要了解电池的工作原理。简单来说，电化学电池由两种不同的金属或电极组成：阳极和阴极。化学反应导致电子从阳极流向阴极，这个过程就是我们所说的电流，它在移动过程中可以做功，比如点亮灯泡或驱动设备。一般来说，电池越大，其电容量越大，但电极也会更厚，因此也更硬。

“我们是第一个证明容量与刚性无关的人。”拉赫曼努丁说。

据IT之家了解，此前开发流体电极的尝试依赖于有时会固化的液态金属。为了绕过这些问题，研究团队使用了能够导电的塑料 —— 共轭聚合物以及造纸过程中产生的废料木质素。结果表明，这种电池即使被拉伸到原来长度的两倍，也可以充电超过 500 次。

此外，“由于电池中的材料是共轭聚合物和木质素，这些原材料非常丰富。通过将木质素这种副产品重新利用为高价值商品，比如电池材料，我们为更循环的经济模式做出了贡献。因此，这是一种可持续的替代方案。”该研究的主要作者、林雪平大学有机电子实验室的博士后研究员莫森・穆罕默迪（Mohsen Mohammadi）表示。展望未来，研究团队希望提高电池的电压。

“我们已经证明了这个概念是可行的，但性能还需要改进。目前的电压是 0.9 伏。”拉赫曼努丁解释道。相比之下，标准的 AA 电池电压在 1.2 伏到 1.5 伏之间，而大多数智能手机的运行电压在 3.7 伏到 4.2 伏之间。“所以现在我们将研究使用其他化学物质来提高电压。”

通过打破传统电池的固有模式，这项研究为电池驱动设备的设计开启了全新的可能性。