鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2013年03月19日
美研制出可拉伸鋰離子電池:技術關鍵為無線充電
美國西北大學和伊利諾伊大學的科研人員合作研發出可拉伸鋰離子電池,電池能夠為創新性電子設備提供動力,真正實現電子裝置和電力來源的小型化、延伸性集成。相關研究報告發表在2月26日出版的《自然•通訊》雜志上。
這款可拉伸鋰電池的功率和電壓設計與同尺寸的傳統鋰離子電池相同,但它的柔韌特性卻使其能夠拉伸至原有尺寸的3倍,而不影響自身的功能和運行,并能在之后恢復至原有大小。此外,它可以無線充電,這種特性與其柔韌性相結合,使其能夠適應大多數人創新性產品當中,例如應用在醫學上,植入式的電子設備能夠監控人類的腦電波和心臟活動等,并能在平直、剛性電池無法工作的區域正常發揮效力。
這款產品的技術關鍵為無線充電,正是在解決無線充電的過程中一并完成了可拉伸功能的設計。
在鋰電池設計領域,目前科學家通過“空間填充技術”制成了小型高性能電池。按照這種設計理念,科學家們構建了可拉伸電路(而非鋰電池)技術,這是一種“金屬絲彈出式”技術,以金屬絲作為橋梁將微小的電路元件連接起來形成陣列,當陣列被拉伸時,金屬絲就會彈出、展開,使得柔性電路能夠自由彎曲、伸縮和扭動。不過這一技術因為空間有限的局限性而無法應用在電池組件間無法,隨著鋰電池取代其他電池產品的加速,科學家希望能把拉伸電路技術應用到鋰電池上以制造可伸縮鋰電池。
西北大學和伊利諾伊大學的科研人員為此展開了合作,西北大學著重理論方面,負責設計和建模;伊利諾伊大學香檳分校則負責實驗部分和新型電池的制造。在可拉伸鋰電池開發過程中,科學家利用金屬絲互連成較長的波形線,以填充電池組件之間的微小空間。與元件相連的線條呈大“S”形,其間還有眾多的小“S”形金屬絲,當電池被拉伸時,大“S”會先被拉伸并消失,隨后小“S”也會隨拉伸消失,而100個并聯電極之間的連接也會變得更加緊密。這便是新型鋰電池能伸展至自身尺寸3倍的關鍵所在。
鋰電池的拉伸過程是可逆的,允許可伸縮有感線圈的集成,以實現經由外部電源進行充電,但又無需物理連接。實驗證明,可拉伸鋰離子電池能反復充電20次左右,基本不會對動力電池容量造成損害。無線充電與可拉伸技術使新型鋰電池可以在一些特殊場合發揮作用,除了上面說的應用于人體植入設備外,其特種應用前景亦十分可觀。
這款可拉伸鋰電池的功率和電壓設計與同尺寸的傳統鋰離子電池相同,但它的柔韌特性卻使其能夠拉伸至原有尺寸的3倍,而不影響自身的功能和運行,并能在之后恢復至原有大小。此外,它可以無線充電,這種特性與其柔韌性相結合,使其能夠適應大多數人創新性產品當中,例如應用在醫學上,植入式的電子設備能夠監控人類的腦電波和心臟活動等,并能在平直、剛性電池無法工作的區域正常發揮效力。
這款產品的技術關鍵為無線充電,正是在解決無線充電的過程中一并完成了可拉伸功能的設計。
在鋰電池設計領域,目前科學家通過“空間填充技術”制成了小型高性能電池。按照這種設計理念,科學家們構建了可拉伸電路(而非鋰電池)技術,這是一種“金屬絲彈出式”技術,以金屬絲作為橋梁將微小的電路元件連接起來形成陣列,當陣列被拉伸時,金屬絲就會彈出、展開,使得柔性電路能夠自由彎曲、伸縮和扭動。不過這一技術因為空間有限的局限性而無法應用在電池組件間無法,隨著鋰電池取代其他電池產品的加速,科學家希望能把拉伸電路技術應用到鋰電池上以制造可伸縮鋰電池。
西北大學和伊利諾伊大學的科研人員為此展開了合作,西北大學著重理論方面,負責設計和建模;伊利諾伊大學香檳分校則負責實驗部分和新型電池的制造。在可拉伸鋰電池開發過程中,科學家利用金屬絲互連成較長的波形線,以填充電池組件之間的微小空間。與元件相連的線條呈大“S”形,其間還有眾多的小“S”形金屬絲,當電池被拉伸時,大“S”會先被拉伸并消失,隨后小“S”也會隨拉伸消失,而100個并聯電極之間的連接也會變得更加緊密。這便是新型鋰電池能伸展至自身尺寸3倍的關鍵所在。
鋰電池的拉伸過程是可逆的,允許可伸縮有感線圈的集成,以實現經由外部電源進行充電,但又無需物理連接。實驗證明,可拉伸鋰離子電池能反復充電20次左右,基本不會對動力電池容量造成損害。無線充電與可拉伸技術使新型鋰電池可以在一些特殊場合發揮作用,除了上面說的應用于人體植入設備外,其特種應用前景亦十分可觀。