美國(guó)西北大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)的科研人員合作研發(fā)出可拉伸鋰離子電池，電池能夠?yàn)閯?chuàng)新性電子設(shè)備提供動(dòng)力，真正實(shí)現(xiàn)電子裝置和電力來(lái)源的小型化、延伸性集成。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在2月26日出版的《自然•通訊》雜志上。
    這款可拉伸鋰電池的功率和電壓設(shè)計(jì)與同尺寸的傳統(tǒng)鋰離子電池相同，但它的柔韌特性卻使其能夠拉伸至原有尺寸的3倍，而不影響自身的功能和運(yùn)行，并能在之后恢復(fù)至原有大小。此外，它可以無(wú)線充電，這種特性與其柔韌性相結(jié)合，使其能夠適應(yīng)大多數(shù)人創(chuàng)新性產(chǎn)品當(dāng)中，例如應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，植入式的電子設(shè)備能夠監(jiān)控人類(lèi)的腦電波和心臟活動(dòng)等，并能在平直、剛性電池?zé)o法工作的區(qū)域正常發(fā)揮效力。
    這款產(chǎn)品的技術(shù)關(guān)鍵為無(wú)線充電，正是在解決無(wú)線充電的過(guò)程中一并完成了可拉伸功能的設(shè)計(jì)。
    在鋰電池設(shè)計(jì)領(lǐng)域，目前科學(xué)家通過(guò)“空間填充技術(shù)”制成了小型高性能電池。按照這種設(shè)計(jì)理念，科學(xué)家們構(gòu)建了可拉伸電路（而非鋰電池）技術(shù)，這是一種“金屬絲彈出式”技術(shù)，以金屬絲作為橋梁將微小的電路元件連接起來(lái)形成陣列，當(dāng)陣列被拉伸時(shí)，金屬絲就會(huì)彈出、展開(kāi)，使得柔性電路能夠自由彎曲、伸縮和扭動(dòng)。不過(guò)這一技術(shù)因?yàn)榭臻g有限的局限性而無(wú)法應(yīng)用在電池組件間無(wú)法，隨著鋰電池取代其他電池產(chǎn)品的加速，科學(xué)家希望能把拉伸電路技術(shù)應(yīng)用到鋰電池上以制造可伸縮鋰電池。
    西北大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)的科研人員為此展開(kāi)了合作，西北大學(xué)著重理論方面，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建模；伊利諾伊大學(xué)香檳分校則負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)部分和新型電池的制造。在可拉伸鋰電池開(kāi)發(fā)過(guò)程中，科學(xué)家利用金屬絲互連成較長(zhǎng)的波形線，以填充電池組件之間的微小空間。與元件相連的線條呈大“S”形，其間還有眾多的小“S”形金屬絲，當(dāng)電池被拉伸時(shí)，大“S”會(huì)先被拉伸并消失，隨后小“S”也會(huì)隨拉伸消失，而100個(gè)并聯(lián)電極之間的連接也會(huì)變得更加緊密。這便是新型鋰電池能伸展至自身尺寸3倍的關(guān)鍵所在。
    鋰電池的拉伸過(guò)程是可逆的，允許可伸縮有感線圈的集成，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)由外部電源進(jìn)行充電，但又無(wú)需物理連接。實(shí)驗(yàn)證明，可拉伸鋰離子電池能反復(fù)充電20次左右，基本不會(huì)對(duì)動(dòng)力電池容量造成損害。無(wú)線充電與可拉伸技術(shù)使新型鋰電池可以在一些特殊場(chǎng)合發(fā)揮作用，除了上面說(shuō)的應(yīng)用于人體植入設(shè)備外，其特種應(yīng)用前景亦十分可觀。