近日，瑞典林雪平大學研究團隊在國際期刊《科學進展》上發表最新研究成果，他們開發出一種創新的柔性電池（見圖，托爾·巴爾克德攝，瑞典林雪平大學供圖），將電池電極從傳統的固態轉化為流體形態。該研究的共同作者、林雪平大學有機電子實驗室軟電子研究小組的研究負責人艾曼·拉赫曼丁在接受本報記者採訪時表示，柔軟且易成形的電池有望消除傳統剛性電池帶來的設計限制，從而為可穿戴設備開辟創新性應用場景。

從智能手表、健康監測貼片，到植入式胰島素泵、神經接口，再到電子織物與軟體機器人，隨著越來越多小型設備接入互聯網，體積過大且無法適應復雜形變的傳統剛性電池在一定程度上約束著電子設備的形態設計和性能釋放。林雪平大學研究團隊研發的這種柔性流體電池質地猶如牙膏，在拉伸至兩倍長度、充放電超過500次的條件下仍可保持性能，可根據需要通過3D打印塑造各種形態，有望為萬億級物聯網設備提供能源解決方案。拉赫曼丁舉例說，在電子織物或皮膚表面顯示器等柔性電子領域，“牙膏電池”可被塑造成任意形狀，被直接集成到衣物甚至人體中。

柔性電池的開發曾長期面臨“容量與柔性難以兼得”的矛盾：增加活性材料、提升容量會導致電極變厚變硬﹔採用液態金屬作為電極雖能實現形變，卻存在充放電過程中固化的風險，且僅能作為陽極使用。為解決這一難題，該研究團隊將活性顆粒懸浮於電解質中形成“流體電極”，通過調控顆粒的化學特性使其成為陽極或陰極。“由於流體隻需微小外力即可形變，我們能夠添加更多活性材料而不犧牲柔性。”拉赫曼丁說。

研究團隊還選擇導電塑料（共軛聚合物）和木質素作為電池材料。木質素是制漿造紙工業的副產品，全球每年產生超過5000萬噸，此前多被直接排入江河或焚燒處理，帶來嚴重的環境污染問題。“通過將木質素等副產品升級利用為電池材料等高附加值商品，我們為循環經濟模式貢獻了力量。”該研究的主要作者、林雪平大學有機電子實驗室的博士后研究員莫森·穆罕默迪表示。

目前該電池的性能並非完美，其電壓為0.9伏，約為鋰電池（3.7伏）的1/4。研究團隊正將目光投向地殼中豐度更高的鋅、錳等金屬化合物。“鋅錳離子體系有望將電池電壓提升至1伏以上，它需要重新設計電解質配方並保持電極柔性。”拉赫曼丁透露。與此同時，如何實現電池能量密度提升與規模化生產也是需要解決的問題。研究團隊計劃進一步提高氧化還原活性物質的濃度與容量，開發出適用於大規模量產的工藝。

“高容量、可拉伸的柔性電池對於柔性電子的發展至關重要。”清華大學氣候變化與可持續發展研究院副教授彭天鐸表示，“這種使用木質素作為活性材料的流體電池技術兼具實用性和生態友好特性，不僅可以通過造紙工業廢棄物的高值轉化實現可持續供應，更有望在智能醫療、電子皮膚、軟體機器人等領域引發鏈式創新，進一步促進人機深度融合。”

《 人民日報 》（ 2025年04月30日 16 版）

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