打破众人对锂离子电池的想像,最近美国麻省理工学院(MIT)团队开发出外型设计独特的锂离子电池:纵使只有薄薄数百微米厚、但它的长度可以来到 140 米,甚至有机会长达 1 公里,未来有机会整合到一般衣服中,当成间谍毛线,默默为智慧衣、穿戴式电子设备充电。
这种电池既能当成供电来源、也可以变成衣物本体,而其实在 2014 年就有相关研究,像是中国复旦大学用奈米碳管纱线制成锂离子电池;2017 年美国宾汉顿大学研发出汗水发电的高延展性纤维燃料电池等等等。
根据新闻稿介绍,纤维电池是由新型电池凝胶、标准纤维并条(Drawing)系统制成,首先将包含所有电池元件的圆柱体加热软化,最后在不打乱元件排列的方式,拉出一条“线”。团队指出,电池特别之处在于,锂等电池关键材料在纤维内部结构化,外层再用涂层保护着,而在新型凝胶电极和凝胶电解质效果下,电池也具有一定阻燃效果。
▲ 右侧的新型纤维电池阻燃效果较佳。
这让人联想到,麻省理工团队在 7 月时,也成功将数位芯片嵌入纤维中。研究作者 Tural Khudiyev 指出,当我们成功将活性材料(active material)嵌入纤维中,也代表已经将那些脆弱的电池元件密封住,而且所有的活性材料都好好地整合排列在一起,不容易改变位置。
最终团队也打造出更薄、更灵活,长达 140 米的世界最长柔性纤维电池,容量虽然只有 123 mAh。但按照他们的说法,未来这款柔性纤维电池还会再“长大”,Khudiyev 指出,纤维电池长度没有上限,绝对可以做到 1 公里。
新型纤维电池也可机洗,团队认为未来可以将电池应用在水下供电,或是供电智慧手表与手机充电。麻省理工的演示设备还整合入 Li-Fi 光通讯系统,利用 LED 作为讯号发射器,纤维内还包括麦克风、效果器(preamp)、晶体管、二极管,可以在电池间建立光学资料连结。
▲ 剪断还可以持续供电。
研究作者 Jung Tae Lee 认为,我们可以在一条纤维中嵌入多个设备,逐步实现紧凑型纤维电脑(compact fabric computer)这个构想。现在麻省理工也已申请专利,不过研究团队还在持续最佳化研究,包括如何提高电池效率和容量,盼望可在“几年内”商业化。
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(图片来源:麻省理工学院)