柔型锂电池太牛了！柔性锂电池现世！可变形，可拉伸或将改变电动汽车应用|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

太牛了！柔性锂电池现世！可变形、可拉伸或将改变电动汽车应用

一个韩国研究小组开发出了一种柔软、可机械变形和可拉伸的锂电池，它可以“打印”在几乎任何表面上，例如衣服等不规则物体。在未来，它可以完全适合电动汽车的各种造型和空间，甚至在车身上也可以实现。

韩国科学技术研究院（KIST）混合软材料中心的研究小组宣布开发出一种锂电池，其中包括阳极、阴极、集电器、电解质和胶囊材料在内的所有组件，都是可拉伸和可印刷的，具有柔性机械变形特性，同时作为电池也具有很高的能量密度。

对智能手环、植入式电子设备、起搏器或软性可穿戴设备等高性能复杂电子设备的需求增加，推动了像人体皮肤一样柔软有弹性的电池的发展。传统电池的硬质无机电极占其大部分体积，这使其难以变形，并且其他组件，例如吸引和转移电荷的隔膜和集电器，也很难拉伸。

此外，由于必须防止位于锂离子循环通过的电极之间的液体电解质的泄漏，因此必须保持结构的完整性和稳固性。而为了能够提高可变形性，由该研究院Jeong Gon博士领导的研究小组避免使用不必要的材料来储存能量，就像在其他研究中所做的那样，例如橡胶。

他们在现有粘合剂材料的基础上，开发并应用了一种新型的可拉伸软质有机凝胶材料。这种材料将活性电极材料牢固地固定在适当的位置并促进离子转移。此外，使用具有优异拉伸性能的材料制成导电油墨，作为集电体材料和密封剂，即使在高电压和各种变形状态下也能稳定工作，不会因吸收电解质而膨胀。

开发的原型可以结合现有锂离子电池中使用的材料，在3.3伏或更高的电压下工作，它在储能密度方面提供的结果非常理想，达到约2.8mWh/cm²，这样的性能与市场上可用的硬质锂离子电池相似。

柔性锂离子电池的所有部件均具有机械稳定性，即使在反复拉伸1000次以上后仍能保持其性能，伸长率达到50%以上。

为了制造电池，研究小组直接将他们开发的电极和集电器材料打印在氨纶制成的衣服（暖臂器）的两侧。然后，他们在材料上应用了一种可拉伸的密封剂。这证明了这种高压有机电池能够直接放在衣服上，电池能够持续为智能手表供电，即使在按下压力装置以将其戴上或从手臂上取下时也是如此。

根据Gon博士的说法，他的团队开发了一种可拉伸的锂离子电池技术，该技术提供了可打印在织物上所需的结构柔性，它还提供了使用现有锂电池中使用的材料的适应性。并且，它提供了机械变形的自由度以实现高能量密度。

该团队表示，他们希望该存储系统适用于开发可部署在任何表面上的各种便携式设备。这对于电动汽车行业来说无疑是一个好消息，汽车造型的设计将更具自由度，在空间和其他功能性设备之外，再考虑电池的设计。

柔性锂电池有望成电池新势力

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日前，瑞士苏黎世联邦理工学院材料系教授Markus Niederberger在学术期刊《先进材料》上介绍了一款能够拉伸、弯曲的柔性锂离子电池，预计将在可穿戴式电子设备上具有应用前景。学术期刊《化学通讯》上也于近日刊发了美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室的最新研究成果——一种基于聚合物体系的柔性锂电池，这种锂电池的能量密度比此前有较大提高，预计能够用于更加多元化的储能系统。

科学研究成果层出不穷，柔性锂电池究竟是什么?未来柔性锂电池是否会成为电池领域的新兴势力?

事实上，锂电池作为当代最重要的储能系统之一，从问世至今已经历了近半个世纪，也于近日问鼎了今年的诺贝尔化学奖。从易燃易爆不稳定，到应用于各种电子器件，传统锂电池已走进了每个人的生活。有业内专家认为，2019年将成为“柔性显示元年”，伴随着当下火爆的折叠手机市场，为柔性显示屏提供能源的柔性电池也成为了备受关注的焦点。柔性锂电池作为柔性电池的一种，也已经从实验室走到了公众面前。

“到目前为止，‘柔性’尚没有确切的定义。‘柔性’既可以意味着可弯曲，也可以意味着可拉伸或压缩。”中国科学院青岛生物能源与过程研究所副研究员赵井文告诉记者。“将传统工艺的锂电池做成足够薄的片状，也能够让其具有可弯曲性，而真正的‘柔性’则意味着，电池系统中的电极、电解液及各种电池组成部件均是柔性材料，正如一块橡皮泥，可折叠、可拉伸，能够‘捏’成应用所需的任意形状。”

一直以来，商用锂电池的安全性是业内关注的焦点。传统锂电池的液态电解液一旦遭到撞击可能导致电池短路，而柔性锂电池则从材料上克服了传统锂电池的这一缺点，其电池部件既能够改变形状，又不会像水一样四处流淌，这使得柔性锂电池的安全性获得了较大提升。业内人士指出，锂电池现已是便携式电子产品、电动汽车和电网侧储能的首选储能工具，而安全性方面的进步标志着锂离子电池在电子设备制造和使用方式上有望实现重大转变。

早在今年5月，就有市场研究报告指出，未来数年内，可穿戴设备预计将在医疗、航空航天、物联网传感或跟踪等科技领域得到广泛应用，到2024年，可穿戴设备的全球市场收入预计将达到1000亿美元，而柔性电池作为可穿戴设备的能源供应部分，市场潜力巨大。

集邦咨询资深研究经理吕理舜告诉记者，就目前市场而言，部分柔性电池产品已进入小批量产阶段，其应用主要集中在可折叠电子显示屏等薄型化产品等。“但要真正广泛地应用于市场，柔性锂电池仍需突破能量密度、厚度与弯折角度的技术短板。若能够在技术上有所突破，柔性锂电池的应用将从包括折叠手机、平板电脑等日常电子消费产品，延伸到更加创新的应用领域。” 吕理舜说。

尽管柔性锂电池具有诸多创新优势，但现有数据表明，柔性锂电池的能量密度远不及现已商业化的电池系统。一位不具名锂电业内人士指出，若要在传统锂电池市场中获得一席之地，柔性锂电池作为储能器件，首要要迈过“能量密度”这一关。

“如何将电极材料负载到电极上，如何在弯曲电池的时候保证电解质与电极之间持续接触，这些问题都是柔性电池科研领域的重点。”赵井文说。

同时，赵井文也表示：“柔性锂电池的技术进步与其应用场景相辅相成。目前较小的柔性电池已经能够有效驱动小电子元器件。如果电池的柔性进一步得到发展，柔性电子元器件的发展也将能够有更大的创新空间。”

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