可印刷且可延展的軟性電池技術能夠讓人們穿戴的衣物和可延展的LED顯示器自帶電源…

可印刷且可延展的軟性電池技術能夠讓人們穿戴的衣物和可延展的LED顯示器自帶電源… 美國加州大學聖地牙哥分校(University of California at San Diego;UCSD)的研究人員最近開發出可自供電的穿戴式裝置,採用了最新「鋅-銀-氧化物」配方的充電電池技術。 20170602_battery_NT02P1可延展的電池(圖中T恤上的‘NANO’字樣)能印製在任何織物上,甚至拉伸至原有尺寸的2倍,而不至於影響電池儲存容量、電流傳送或充電能力 (來源:UCSD) 研究人員們在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊中詳細介紹了這項電池技術——「全可印刷、可伸縮的鋅氧化銀(Zn-Ag₂O)充電電池以超彈性黏合劑實現自供電穿戴式電子」(All-Printed, Stretchable Zn-Ag₂O Rechargeable Battery via Hyperelastic Binder for Self-Powering Wearable Electronics)。該論文作者包括UCSD教授Shirley Meng、Joseph Wang,以及博士研究生Rajan Kumar、Jaewook Shin、Lu Yin與Jung-Min You. *印著‘NANO’字樣的可延展軟性電池用於讓下方的LED發出綠光 (來源:UCSD)* 該技術是以Shirley Meng去年所進行的「在鉍物質上沉積氧化鋅(ZnO),實現可充電的鋅基水性電池」(Deposition of ZnO on bismuth species towards a rechargeable Zn-based aqueous battery) http://smeng.ucsd.edu/wp-content/uploads/Deposition-of-ZnO-on-bismuth-species-towards-a-rechargeable-Zn-based-aqueous-battery1.pdf 研究為基礎。根據她的觀察,鋅基電池能與電池內的液體電解液發生反應,因而產生不需要的鋅鹽,當這些鋅鹽達到一定的濃度時,就會造成電池短路。 Shirley Meng同時也是UCSD可持續發展電力和能源中心主任。她在實驗中嘗試不同的配方後發現,在電池中添加氧化鉍有助於避免形成鋅鹽,從而打造出具有使用壽命長以及可充電的氧化鋅電池。此外,添加氧化鉍的方式也適用於下一代的鋰氧電池。 20170602_battery_NT02P2Rajan Kumar是該研究論文的作者之一,帶領該團隊讓這項技術實現商業化。 (資料來源:UCSD) Shirley Meng的研究發現讓Joseph Wang的研究團隊得以製造出可拉伸且能印在織物上的氧化鋅電池,為衣物提供可再充電的電源,從而實現具有自充電LED顯示器的穿戴式裝置。 研究人員證實,在T恤上印刷形成‘Nano’字樣的氧化鋅電池,能夠為綠光LED供電。 鋅氧化銀墨水在混合異戊二烯(橡膠的衍生物)和苯乙烯後更加耐用,使其得以被拉伸至原有尺寸的2倍,而不至於變形或影響輸出。然而,其容量僅有鈕扣電池的五分之一。 但電池的厚度大約是鈕扣電池厚度的十分之一,採用標準絲網印刷進行製造的成本更低,當然也更易於應用在可伸縮織物上。根據該團隊表示,以雙組合(由於每個電池僅產生1.5V,因而需要2個電池才能為3V LED充電)進行印製時的成本約為0.5美元,相形之下,可充電的鈕扣電池成本高達5美元。 為了能以更低成本超越鈕扣電池,研究人員接下來計劃提高電池的功率密度,嘗試以各種不同的配方進行實驗,以及重新調整鋰離子電池、超級電容器和太陽光電電池的配方,以實現可延展性。他們還計劃使其得以印在可應用於皮膚的透明基板上。 該研究計劃將由全球企業家研究所(Institute for the Global Entrepreneur)營運的UCSD新技術加速器提供贊助,該機構並負責管理美國國家科學基金會(NSF)的創新團隊(I-Corps)計劃。

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