橫濱國立大學太田裕貴副教授、上野和英副教授的研究團隊實施了能彎曲拉伸的鋰離子電池，有望用於下一代可穿戴設備的電池。相關成果已發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
圖1 可拉伸阻氣膜（左）和鋰離子電池（右）概念圖（圖片:橫濱國立大學）
可拉伸電子作爲支撐下一代可穿戴設備的基礎技術備受期待。儘管已經有各種可拉伸感測器和介面的提案，但在器件化、系統化方面，堅硬並且體積大的鋰離子電池成爲一大課題。雖然能夠輸出大功率的可拉伸鋰離子電池已被開發出來，但還不能直接在空氣中使用。這是因爲外部材料使用了橡膠，氣體和水分可以滲透進去。
對此，研究團隊透過將液態金屬用於封裝材料，解決了該問題，實施了可以在大氣中使用的可拉伸鋰離子電池。
研究團隊採用的方法是，首先，在聚氨酯橡膠上形成一層金膜，然後在其上塗覆液態金屬。金膜無法承受聚氨酯的伸縮，但液態金屬包覆在聚氨酯橡膠上能夠抑制氣體和水分的滲透。電池的構木材料方面，電極基材使用多孔性SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯），負極和正極活性材料分別使用LTO（Li4Ti5O12）和LFP（LiFePO4），隔膜使用的是凝膠隔膜，由此賦予電池伸縮性。在此基礎上，將各個材料層疊。使用新開發的阻氣膜封裝這些材料後，最終實施了可拉伸的鋰離子電池。
圖2 可拉伸電池的變形能力。 a. 靜止狀態；b. 彎曲狀態；c. 扭轉狀態；d. 拉伸狀態（供圖：橫濱國立大學）
使用普通橡膠材料作爲封裝材料時，在空氣環境中，2小時之内電池電壓就會下降，但使用此次開發的阻氣膜來封裝電池後，可以保持15小時以上的高電壓。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：ACS Applied Materials & Interfaces
題目：Stretchable Gas Barrier Films Using Liquid Metal toward a Highly Deformable Battery
DOI：10.1021/acsami.2c13023
