此前，研究人员试图通过使用氢电解质来克服传统锂离子电池的挑战。

锂离子电池为当今大多数便携式和电池供电的电子产品提供动力。

虽然锂离子电池效率极高，但它也有局限性，阻碍了其在软机器人和可穿戴电子产品中的应用。他们使用液体电解质，最常见的是有机溶剂，当暴露在空气中是有毒和危险的。

这就要求锂离子电池用刚性材料封装，限制了它们在柔性电子产品中的应用。

现在，来自加州大学伯克利分校、佐治亚理工学院亚特兰大分校和香港科技大学广州分校的研究人员开发了一种可拉伸、弯曲甚至切割的锂离子电池。

此前，研究人员试图通过使用氢电解质来克服传统锂离子电池的挑战。这些电池在柔性电子产品中工作良好，但性能不佳。

水凝胶电池

水凝胶是一种以准固态存在的类凝胶材料。这意味着它们可以变形，但仍能恢复原来的形状，这是柔性电子产品的关键要求。

水凝胶电解质是由具有交联（氢键）的聚合物链网络构成的。它们具有高含水量（高达80%）和用于导电的盐。

高含水量有助于水凝胶保持柔软和灵活，类似于生物组织。然而，高含水量也造成了它们最大的限制。

当暴露在大约1.2伏以上的电压下时，这些水分子开始分解，分裂成氧气和氢气。它会破坏电池的结构，存在安全隐患，并且会缩小电池的安全承受电压范围。

工作电压为1.2伏特比大多数电子设备的3.3伏特要低得多。

“所有这些电池只能工作很短的时间，有时几个小时，有时几天，”该研究的合著者林利伟（音译）在一份新闻稿中说。

此前，研究人员试图通过使用含有高氟化锂盐的高浓度盐水混合物来克服操作电压问题。

然而，这些氟化锂盐具有剧毒、昂贵和环境持久性。

限制含水量

研究人员的目标是通过使用无氟锂盐来制造一种不仅含水量低而且安全的电池。

他们使用了一种叫做两性离子聚合物的特殊聚合物，这种聚合物同时带正电荷和负电荷。对于盐，研究人员使用了氯化锂。

两性离子聚合物是优化电池性能的关键。

双电荷使聚合物能够将水分子紧密地结合在一起，防止它们在更高的电压下分解。同时，聚合物还促进了锂离子的运动，有助于电池的功能。

但是，还有改进的空间

由此产生的是一种含水量只有19%的缺水水凝胶电解质。该团队使用电解质制造了一个功能齐全的电池，并对其电力进行了测试。

水凝胶电解质电池可以在超过3.1伏特的电压下工作，这与3.3伏特的电压相当，并且水分裂最小。此外，他们的电池在没有封闭包装的情况下工作了一个多月，表明其稳定性。

最后，他们测试了电池的物理性能，它可以承受弯曲、刺穿、刺穿和180度的扭曲。在被切成两半并重新连接后，电池恢复到原来容量的90%，显示出自我修复的能力。

尽管取得了成功，但这种电池在容量方面有很大的限制。

理论上，设计用于500次循环的商用电池在完成500次循环后将保持80%的容量。然而，研究人员的电池只保留了60%的容量。

合著者何培生（音译）在新闻稿中说：“当你将其与我们今天拥有的最先进的电池进行比较时，我们实现了大约十分之一的容量。因此，我认为我们肯定可以尝试在能量密度方面进行更多优化。根据应用的不同，我们可能会牺牲一些特性，比如自愈。”

该研究结果发表在《科学进展》杂志上。

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