柔性鋅二氧化錳電池將助力薄膜印刷電池發展

    鋰電世界  隨著可穿戴電子設備的興起，具有柔性的超薄印刷薄膜電池日漸成為科學家們研究的熱點。包括有機半導體薄膜晶體管在內的新技術紛紛涌現，但由于穩定性等局限性還無法應用于實際產品之上。據物理學家組織網報道，近日發表在《應用物理學快報》上的一篇研究，提出了一種新的方案——鋅二氧化錳電池。

    目前有許多研究都在致力于提高有機半導體薄膜晶體管的可用性，但經過努力后人們發現，這類設備靈活性低，化學鍵長，介質層厚，無法滿足實際應用的需要。因此，類似于鋅二氧化錳的堿性化學電池獲得了更多的關注。

    發展薄膜印刷電池的一大動力是其可以通過制造柔性電子設備的其余部件的生產線來生產，從而提高集成度，降低生產成本。堿性電池與鋰離子電池相比，原料更為環保，無需密封，成本更低。堿性化學電池的制造，采用模板印刷到纖維基材之上，可彎曲、能驅動柔印印刷電路，并滿足其所需要的性能特征。

    新研究中，通過使用一種特殊的制造工藝，研究人員能將10個單元的電池串聯起來組成串聯電路，峰值電壓可達14伏，容量為0.8毫安時。這種新型薄膜電池可采用目前商業上通用的聚乙烯醇或聚乙烯纖維素薄膜為原材料，使用100微米厚的薄膜隔離鋅和二氧化錳電極并成為其基板。疏水性氟聚合物溶液（特氟隆AF）被印刷在兩個電極之間，以減少電解質的遷移以及與相鄰的其他電池中電極的接觸。不同單元電池用含銀的印刷油墨連接。

    研究人員用100千歐電阻對這種電池進行了放電測試。0.8毫安時的電池經過7.5個小時的放電，電壓從14伏下降到了10伏。為了確定其在真實的印刷電路中的性能，他們還對該電池進行了與現實使用環境類似的測試。研究人員用由5個反相器首尾相連組成的簡單電路進行測試，該電路的輸出端對供電電壓和電路的延遲十分敏感。結果顯示，該電路的電壓波形在以10毫秒為單位的測量中均保持在13伏左右。20分鐘后，沒有檢測到超過該幅度的變化，這表明新電池有著較為穩定的供電能力。研究人員稱，更復雜的電路或許需要更大的能量來推動，但新的鋅二氧化錳電池至少為人們在現有的印刷電池之外提供了另外一個選擇。