瑞典的一组研究人员发明了一种柔软、可拉伸的电池，它的形状可以像牙膏一样，并且可以嵌入到各种可穿戴技术和医疗设备中。

与常规的笨重电池不同，这种电池使用由可持续材料（如制纸工业的副产品木质素和导电塑料）制成的液态电极。即使将其拉伸至原来长度的两倍，它也能保持性能，并且可以充电数百次。这项创新在设计和环保方面具有主要优势，可能会彻底改变我们为预计将在未来十年内出现的数十亿智能小工具提供动力的方式。

可塑形软电池打破常规

林雪平大学的研究人员开发出一种新型电池，由于采用液态电极，几乎可以塑造成任何形状。这种柔软、灵活的设计为以全新方式将电池整合到未来技术中开辟了道路。相关研究成果已于今日（4月11日）发表在《科学进展》上。

林雪平大学助理教授艾曼·拉赫曼丁表示：“它的质地有点像牙膏。这种材料可以用在3D打印机中，随意塑形电池。这为一种新型技术带来了可能。”

在未来十年里，预计将有超过一万亿台设备连接到互联网。除了智能手机、智能手表和笔记本电脑等常见设备外，这场连接爆发式增长还将包括胰岛素泵、起搏器、助听器和健康监测仪等可穿戴医疗设备。再往前看，其范围可能还会扩展到软体机器人、电子纺织品和神经连接植入物。

柔性电池创新的需求

为了给这一大批设备供电（其中许多设备将佩戴在身上或植入体内），电池需要变得更小、更柔软、适应性更强。

“电池是所有电子设备中最大的元件。如今，它们是坚硬的，且体积相当庞大。但有了柔软且可贴合的电池后，设计就不再受限。它可以以完全不同的方式集成到电子设备中，并适应使用者，”艾曼·拉赫曼丁（Aiman Rahmanudin）说道。

他与有机电子实验室（LOE）的同事们共同研发了一种柔软且易塑形的电池。关键在于采用了一种新方法——将电极从固态转化为液态。

关于可拉伸性的电池结构再思考

以往制造柔软且可拉伸电池的方法都是基于不同类型的机械功能，比如使用可以拉伸的橡胶复合材料或彼此滑动的连接。但这并没有触及问题的核心——大容量电池虽然容量更高，但活性材料更多意味着电极更厚，因此刚性也更高。

“在这里，我们已经解决了这个问题，并且我们是第一个证明容量与刚度无关的人，”艾曼·拉赫曼丁（Aiman Rahmanudin）说。

过去已经对流体电极进行过测试，但并未取得显著成果。当时使用的是诸如镓之类的液态金属。然而，此类材料仅能起到阳极的作用，且在充放电过程中存在凝固风险，会失去其流体特性。此外，以往制造的可拉伸电池大多使用了稀有材料，这些材料在开采和加工时会对环境造成重大影响。

由废纸和塑料制成的电池

林雪平大学（LiU）诺尔雪平校区的研究人员则使用导电塑料（共轭聚合物）和木质素（造纸工业的副产品）来制造软电池。这种电池可反复充电放电500多次，且性能保持不变。将其拉伸至原来长度的两倍，仍可正常工作。

“由于电池中的材料是共轭聚合物和木质素，因此原材料十分丰富。我们将木质素等副产品转化为电池材料等高价值商品，从而有助于实现更循环的模式。因此，这是一种可持续的替代方案。”LOE 的博士后研究员兼《科学进展》上发表的文章的主要作者之一莫森·穆罕默迪说道。

下一步是尝试增加电池中的电压。据艾曼·拉赫曼丁介绍，他们目前需要克服一些局限性。

艾曼·拉赫马努丁（Aiman Rahmanudin）说：“这种电池并不完美。我们已经证明这一概念是可行的，但其性能仍有待提高。目前，它的电压是0.9伏特。因此，我们将研究如何利用其他化合物来提高电压。我们正在探索的一个方案是使用锌或锰这两种地壳中常见的金属。”

参考文献：《实现从固态到液态的转变：用于本征可拉伸电池的氧化还原活性电流体》，载于《科学进展》2025年4月11日，数字对象标识符：10.1126/sciadv.adr9010