科學家開發(fā)出3D打印柔性“可拉伸”電池，500次充放電后依舊維持性能

2025年4月17日，南極熊獲悉，瑞典研究人員研發(fā)出一種可塑性電池，其稠度與牙膏相似，可塑成各種形狀。這種新型電池由林雪平大學的科學家研發(fā)，采用導電塑料和木質素（造紙過程中產生的可持續(xù)副產品）。這項研發(fā)解決了以往可拉伸電池的局限性，即隨著容量增加，電池會變得更加堅硬。

相關研究以題為“Make it flow from solid toliquid: Redox-active electrofluids for intrinsically stretchable batteries”的論文發(fā)表在《Science Advances》雜志上。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr9010

此前，制造可拉伸電池的嘗試主要基于開發(fā)可拉伸的橡膠復合材料或可相互滑動的連接件。然而，在大多數(shù)情況下，擁有更多活性材料的大型電池意味著更厚的電極，從而導致更高的剛性。

林雪平大學的研究人員著手解決這個問題，并提出了一個新穎的解決方案�？茖W家們以導電塑料和木質素（造紙過程中產生的可持續(xù)副產品）為基礎，研制出了可塑性電池。

這項研究的合著者艾曼·拉赫馬努丁（Aiman Rahmanudin）說道：“現(xiàn)在，我們解決了這個問題，并且首次證明了容量與剛度無關。”這種材料的糊狀結構使其能夠用于3D打印機，從而創(chuàng)建定制的電池形狀，并有可能在可穿戴設備、醫(yī)療設備和機器人領域實現(xiàn)新的應用。

△不同機械變形下不同液體拓撲的代表性圖像

到目前為止，可拉伸電池一直依賴于稀有且對環(huán)境有害的材料來發(fā)揮作用。與現(xiàn)有電池方案相比，新型電池配方具有可持續(xù)性優(yōu)勢。領導這項研究的博士后研究員Mohsen Mohammadi解釋說：“由于電池材料是共軛聚合物和木質素，原材料非常豐富。”

研究團隊開發(fā)的原型電池已展示出良好的耐用性，在500次充放電循環(huán)后仍能保持性能，即使長度被拉伸至兩倍也能正常工作。

盡管取得了這些進展，但新型電池技術在實現(xiàn)商業(yè)化應用之前仍面臨諸多限制。目前的原型電池僅能儲存1伏電壓，不到標準汽車電池電壓的8%。不過，研究人員建議，加入鋅或錳等常見金屬，可以在保持電池柔韌性的同時提高電壓。

研究強調：“由于流體具有高度可變形的特性，可以實現(xiàn)不受形狀因素影響的電池配置，非常適合集成到下一代可穿戴設備中。”這種設計靈活性代表著電池技術在緊湊型設備和傳統(tǒng)剛性電池存在局限性的應用方面邁出了顯著的一步。