耶魯大學的研究人員近日宣布了一項電池技術(shù)的革新成果，他們成功研發(fā)出一種獨特的“多孔”電池。這款電池不僅極大地提升了柔韌度，還具備出色的透氣性，預示著鋰電池或?qū)⒂瓉碓诳纱┐麟娮釉O(shè)備領(lǐng)域的廣泛應用。相關(guān)研究成果已在知名期刊《Matter》上發(fā)表。

在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，傳統(tǒng)電池因其剛性和不透氣性而受到諸多限制，特別是在需要頻繁活動的場景中。研究團隊在論文中明確指出，這些問題一直是可穿戴電子設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵阻礙。而耶魯大學團隊所研發(fā)的新型“多孔”電池，通過一種簡潔有效的方法，成功突破了這些限制。

該團隊采用了一種柔性鋰離子電池袋，并在其表面精心切割了一系列矩形孔洞，這些孔洞以水平和垂直方向交錯排列。電池本身由一種扁平且具有一定彎曲度的復合材料制成，其制造過程相對簡單，且沿用了傳統(tǒng)的電極材料和熱壓耗材。團隊成員Lin Xu解釋道，這種設(shè)計尤其適用于需要兼顧舒適性和可靠性的應用場景，如健身追蹤的智能服裝和醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備等。

通過在電池袋上添加孔洞，團隊發(fā)現(xiàn)電池在保持大部分電量的同時，展現(xiàn)出了極高的柔韌性。設(shè)計模擬顯示，這種電池能夠承受180度的拉伸或折疊而不會損壞。然而，Lin Xu也指出，如何在保持機械拉伸性的同時確保足夠的活性材料以維持電池的能量密度，是一個不小的挑戰(zhàn)。他們必須在機械性能和電性能之間找到最佳的平衡點。

實驗結(jié)果顯示，當電池被拉伸10%或折疊時，它能夠抵抗物理應力并持續(xù)為LED燈泡供電。團隊通過多次拉伸和折疊實驗驗證了這一點，電池在超過100次的測試中均表現(xiàn)良好。研究團隊特別指出，這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高面積能量密度，單層電池袋的能量密度高達7.2 mW h/cm2，而使用雙層電極時則可擴展至14.4 mW h/cm2。

新型“多孔”電池在抗溫度波動和濕度變化方面也表現(xiàn)出色，其透氣性大約是棉織物的兩倍。為了進一步驗證電池的性能，研究團隊將其編織到實驗服中，并評估了用戶在跑步等輕度運動時的表現(xiàn)。結(jié)果顯示，電池的設(shè)計不僅顯著提高了散熱能力，還有效防止了汗液在設(shè)備下的積聚。

盡管取得了顯著的成果，但研究團隊表示，這種電池仍需進行更多的耐久性測試。他們計劃在商用健康監(jiān)測設(shè)備和運動裝備中進一步測試其性能，以確保其在實際應用中的可靠性和穩(wěn)定性。同時，團隊還在積極探索如何擴大生產(chǎn)規(guī)模，自動化制造過程中必須確保孔洞的精準定位和密封，以避免電池袋泄漏或短路的問題。