電池能量密度不高一直是許多行業(yè)發(fā)展的障礙，為近日，一項新的研究或許能解決這個問題。
來自加州大學(xué)圣地亞哥分校和加州ZPower公司的研究人員近日宣布，他們開發(fā)了一種靈活的可充電氧化銀鋅電池，其面積能量密度是現(xiàn)有技術(shù)的5到10倍。
這種電池制造起來更加容易。大多數(shù)柔性電池需要在無菌條件下真空制造，但這種新電池可以在正常的實驗室條件下進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。該設(shè)備可用于柔性、可拉伸電子設(shè)備以及軟體機(jī)器人。
這項研究已于12月7日發(fā)表在期刊《焦耳》上。
這種創(chuàng)新電池的能量密度在室溫下為每平方厘米50毫安——這比傳統(tǒng)鋰離子電池的面積容量大10-20倍。所以對于相同的表面積，焦耳描述的電池可以提供5到10倍的功率。
這種新電池的容量比目前市場上任何一種柔性電池都要高。這是因為電池的阻抗低得多。阻抗越低，電池抵抗高電流放電的性能越好。
一名研究人員表示“這種面積容量是前所未有的，其制造工藝是經(jīng)濟(jì)和可拓展的?！?
新型電池 (圖源：UCSDC)
（白色薄膜下的方塊就是此次的新電池）
這塊新型電池成功地為一個配備微型控制器和藍(lán)牙模塊的柔性顯示系統(tǒng)供電，其表現(xiàn)出來的電池性能也比市售的鋰離子紐扣電池好。
目前，這塊電池充放電已經(jīng)超過80次，沒有顯示任何容量損失的跡象。盡管反復(fù)彎曲和扭曲，但電池仍然保持功能正常。
為了制造這種電池，研究人員使用了ZPower公司的專有陰極設(shè)計和化學(xué)物質(zhì)。研究團(tuán)隊則貢獻(xiàn)了他們在可印刷、可拉伸傳感器和可拉伸電池方面的專業(yè)知識。
這種電池異常高的能量密度得益于氧化銀鋅(AgO-Zn)。大多數(shù)商用柔性電池使用氧化亞銀(Ag2O)，因此其循環(huán)壽命和容量都不是很好，這限制了這些電池在低功耗、一次性電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。
傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，AgO不穩(wěn)定。但是ZPower的AgO陰極材料依賴于專有的氧化鉛涂層來提高AgO的電化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。而AgO-Zn正是低阻抗的原因所在。電池的印刷集電器也具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，這也有助于實現(xiàn)較低的阻抗。
不過，由于具有高度氧化性，化學(xué)降解速度快，所以AgO此前從未用于絲網(wǎng)印刷電池。通過測試各種溶劑和粘合劑，加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員找到了一種能使AgO適用于印刷的油墨配方。
因此，一旦墨水準(zhǔn)備好，電池就可以在幾秒鐘內(nèi)打印出來，而且?guī)追昼娋涂梢允褂?。電池也可以采用卷對卷工藝印刷，這將提高速度，并提高可擴(kuò)展性。
電池被印在一層化學(xué)穩(wěn)定、有彈性、高熔點(約200℃)的聚合物薄膜上，可以熱封。集電器、鋅陽極、AgO陰極和它們相應(yīng)的隔板各自構(gòu)成一個堆疊的絲網(wǎng)印刷層。
有研究人員表示，這種電池外形靈活，可以根據(jù)電子設(shè)備來調(diào)整，這和傳統(tǒng)上根據(jù)電池形狀調(diào)整電子設(shè)備的做法不同。
該研究第一作者喬納森·沙爾夫(Jonathan Scharf)說，“隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)市場的快速增長，這種新電池可能會與目前的商用電池展開競爭，用于下一代消費電子產(chǎn)品?！?
該團(tuán)隊已經(jīng)在開發(fā)下一代電池，旨在開發(fā)更便宜、更快、阻抗更低的充電設(shè)備，用于需要高功率、可定制的5G設(shè)備和軟體機(jī)器人。（來源：/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人）
