柔性鋅二氧化錳薄膜電池是什么？

隨著可穿戴電子設(shè)備的興起，具有柔性的超薄印刷薄膜電池日漸成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)，特別是柔性鋅二氧化錳薄膜電池的出現(xiàn)，為該領(lǐng)域增添了新的選擇可能性。而在包括有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管在內(nèi)的新技術(shù)紛紛涌現(xiàn)，但由于穩(wěn)定性等局限性還無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品之上。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，近日發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》上的一篇研究，提出了一種新的柔性鋅二氧化錳薄膜電池。目前有許多研究都在致力于提高有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管的可用性，但經(jīng)過(guò)努力后人們發(fā)現(xiàn)，這類物質(zhì)靈活性低，化學(xué)鍵長(zhǎng)，介質(zhì)層厚，無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用的要。因此，類似于鋅二氧化錳的堿性化學(xué)電池獲得了更多的關(guān)注。

發(fā)展薄膜印刷電池的一大動(dòng)力是其可以通過(guò)制造柔性電子設(shè)備的其余部件的生產(chǎn)線來(lái)生產(chǎn)，從而提高集成度，降低生產(chǎn)成本。堿性電池與鋰離子電池相比，原料更為環(huán)保，無(wú)需密封，成本更低。堿性化學(xué)電池的制造，采用模板印刷到纖維基材之上，可彎曲、能驅(qū)動(dòng)柔印印刷電路，并滿足其所要的性能特點(diǎn)。新研究中，通過(guò)使用一種特殊的制造工藝，研究人員能將10個(gè)單元的電池串聯(lián)起來(lái)組成串聯(lián)電路，峰值電壓可達(dá)14伏，容量為0.8毫安時(shí)。這種新型柔性鋅二氧化錳薄膜電池可采用目前商業(yè)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(gè)電極之間，以減少電解質(zhì)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(duì)這種柔性鋅二氧化錳薄膜電池進(jìn)行了放電測(cè)試。0.8毫安時(shí)的電池經(jīng)過(guò)7.5個(gè)小時(shí)的放電，電壓從14伏下降到了10伏。為了確定其在真實(shí)的印刷電路中的性能，他們還對(duì)該電池進(jìn)行了與現(xiàn)實(shí)使用環(huán)境類似的測(cè)試。研究人員用由5個(gè)反相器首尾相連組成的簡(jiǎn)單電路進(jìn)行測(cè)試，該電路的輸出端對(duì)供電電壓和電路的延遲十分敏感。結(jié)果顯示，該電路的電壓波形在以10毫秒為單位的測(cè)量中均保持在13伏左右。20分鐘后，沒(méi)有檢測(cè)到超過(guò)該幅度的變化，這表明新電池有著較為穩(wěn)定的供電能力。研究人員稱，更復(fù)雜的電路或許要更大的能量來(lái)推動(dòng)，但柔性鋅二氧化錳薄膜電池至少為人們?cè)诂F(xiàn)有的印刷電池之外供應(yīng)了另外一個(gè)選擇。