横滨国立大学太田裕贵副教授、上野和英副教授的研究团队实现了能弯曲拉伸的锂离子电池，有望用于下一代可穿戴设备的电池。相关成果已发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
图1 可拉伸阻气膜（左）和锂离子电池（右）概念图（图片:横滨国立大学）
可拉伸电子作为支撑下一代可穿戴设备的基础技术备受期待。尽管已经有各种可拉伸传感器和接口的提案，但在器件化、系统化方面，坚硬并且体积大的锂离子电池成为一大课题。虽然能够输出大功率的可拉伸锂离子电池已被开发出来，但还不能直接在空气中使用。这是因为外部材料使用了橡胶，气体和水分可以渗透进去。
对此，研究团队通过将液态金属用于封装材料，解决了该问题，实现了可以在大气中使用的可拉伸锂离子电池。
研究团队采用的方法是，首先，在聚氨酯橡胶上形成一层金膜，然后在其上涂覆液态金属。金膜无法承受聚氨酯的伸缩，但液态金属包覆在聚氨酯橡胶上能够抑制气体和水分的渗透。电池的构成材料方面，电极基材使用多孔性SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯），负极和正极活性物质分别使用LTO（Li4Ti5O12）和LFP（LiFePO4），隔膜使用的是凝胶隔膜，由此赋予电池伸缩性。在此基础上，将各个材料层叠。使用新开发的阻气膜封装这些材料后，最终实现了可拉伸的锂离子电池。
图2 可拉伸电池的变形能力。 a. 静止状态；b. 弯曲状态；c. 扭转状态；d. 拉伸状态（供图：横滨国立大学）
使用普通橡胶材料作为封装材料时，在空气环境中，2小时之内电池电压就会下降，但使用此次开发的阻气膜来封装电池后，可以保持15小时以上的高电压。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：ACS Applied Materials & Interfaces
题目：Stretchable Gas Barrier Films Using Liquid Metal toward a Highly Deformable Battery
DOI：10.1021/acsami.2c13023
