美陸軍與大學實驗室合作研發出新型電池：可切割、可摺疊、可入水

近日，約翰霍普金斯大學應用物理實驗室研究人員同馬里蘭大學和美陸軍研究實驗室的科學家們一起，聯合設計出一款可根據需要隨意改變大小及形狀的新型攜帶型鋰離子電池。專家認為，對於美國防部而言，該型電池的問世可大幅提高戰場上的操作敏捷性。

研發緣由

鋰離子電池提供高能量密度和功率。但促使其性能優異的因素也同時使它們變得危險。實驗室研究員介紹稱，鋰離子電池並不穩定，有爆炸或著火等安全隱患，在轉移或儲存時具有危險性。因此研究人員著手研究如何使電池更加安全。

理論支持

團隊研究人員在《先進材料》雜誌上發表了題為「高能量和高功率密度的柔性水離子鋰電池」一文，認為水是一種用更簡單、更穩定的方式替換電池常用電解質介質。他們表示，這種新型高濃度水基電解質可以解決傳統鋰離子電池不穩定的問題。據實驗室項目經理傑弗里·馬蘭奇介紹稱，他們將電池製造成電池薄片，在需要時進行裁剪，再通電即可。

實現過程

為尋找一種可切割、靈活、防水的電池，研究人員嘗試用水代替有機溶劑，但並沒有產生高水平的電密度。為了使混合物變稠，研究人員加入大量的鹽。通常情況下，水中含有大量的鹽，鹽不會溶解；但是所加入的這種鹽可在很高的濃度下溶解，並抑制水的電化學活性。簡而言之，鹽可使水累積起常規鋰離子電池中的那種能量密度，從而產生了一種安全、穩定、高密度的能源，這種能源可軍事環境中很好地發揮作用。

研究小組將水基電池嵌入聚乙烯醇（PVA）聚合物基質中形成凝膠聚合物電解質（GPE），而不是將其封裝在通常的硬質塑料盒中。它可以切割、成型，以適應多種用途。

未來規劃

目前，這種電池的電量與普通的手機電池相當，稍加調整，電量將會增加兩倍。研究人員預計，這種多功能電池需要三到五年的時間才可投入戰場為戰士所用。在此之前，需要進行更廣泛的實地測試。

從長遠來看，研究人員正設想將他們的靈活電池作為一種通用、可穿戴的電源直接集成到士兵的制服上。對此，馬蘭奇稱，更大的願景不僅是製造靈活的電池，還要有一種「動力結構」，能夠將電池3D列印成制服或者裝備；未來五到十年希望達到設想程度的靈活性，同時具有非常高的性能水平。

來源：美國《C4ISR與網路》/圖片來自互聯網

軍事科學院軍事科學信息研究中心 於雪

如需轉載請註明出處：「國防科技要聞」（ID：CDSTIC）

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