耶鲁大学的研究人员近日宣布了一项电池技术的革新成果，他们成功研发出一种独特的“多孔”电池。这款电池不仅极大地提升了柔韧度，还具备出色的透气性，预示着锂电池或将迎来在可穿戴电子设备领域的广泛应用。相关研究成果已在知名期刊《Matter》上发表。
在可穿戴设备领域，传统电池因其刚性和不透气性而受到诸多限制，特别是在需要频繁活动的场景中。研究团队在论文中明确指出，这些问题一直是可穿戴电子设备发展的关键阻碍。而耶鲁大学团队所研发的新型“多孔”电池，通过一种简洁有效的方法，成功突破了这些限制。
该团队采用了一种柔性锂离子电池袋，并在其表面精心切割了一系列矩形孔洞，这些孔洞以水平和垂直方向交错排列。电池本身由一种扁平且具有一定弯曲度的复合材料制成，其制造过程相对简单，且沿用了传统的电极材料和热压耗材。团队成员Lin Xu解释道，这种设计尤其适用于需要兼顾舒适性和可靠性的应用场景，如健身追踪的智能服装和医疗监测设备等。
通过在电池袋上添加孔洞，团队发现电池在保持大部分电量的同时，展现出了极高的柔韧性。设计模拟显示，这种电池能够承受180度的拉伸或折叠而不会损坏。然而，Lin Xu也指出，如何在保持机械拉伸性的同时确保足够的活性材料以维持电池的能量密度，是一个不小的挑战。他们必须在机械性能和电性能之间找到最佳的平衡点。
实验结果显示，当电池被拉伸10%或折叠时，它能够抵抗物理应力并持续为LED灯泡供电。团队通过多次拉伸和折叠实验验证了这一点，电池在超过100次的测试中均表现良好。研究团队特别指出，这种结构实现了高面积能量密度，单层电池袋的能量密度高达7.2 mW h/cm²，而使用双层电极时则可扩展至14.4 mW h/cm²。
新型“多孔”电池在抗温度波动和湿度变化方面也表现出色，其透气性大约是棉织物的两倍。为了进一步验证电池的性能，研究团队将其编织到实验服中，并评估了用户在跑步等轻度运动时的表现。结果显示，电池的设计不仅显著提高了散热能力，还有效防止了汗液在设备下的积聚。
尽管取得了显著的成果，但研究团队表示，这种电池仍需进行更多的耐久性测试。他们计划在商用健康监测设备和运动装备中进一步测试其性能，以确保其在实际应用中的可靠性和稳定性。同时，团队还在积极探索如何扩大生产规模，自动化制造过程中必须确保孔洞的精准定位和密封，以避免电池袋泄漏或短路的问题。
