你将学习:
- 可充电电池的独特概念是用一根细纤维制成的。
- 如何使用传统的纤维拉伸技术制造电池。
- 详细介绍了这种纤维电池的电气和机械性能。
- 这种电池的一些不寻常的示范应用。
电池有多种全封闭、密封的形式和包装，包括圆柱形、矩形、按钮和硬币，以及特殊应用的定制单元。现在，一个由麻省理工学院领导的团队已经真正“走出了盒子”，他们开发了一种可充电的锂离子电池，使用标准的纤维拉伸系统和新型电池凝胶制成连续纤维。另一个关键的特点是，电池可以沿着其长度的任何地方切断，仍然功能不漏内容。
作为长度不受限制的具体证明，他们画了一个超过140米长的电池灯丝;该光纤电池的放电容量约为123毫安时，放电能量为217毫安时。将灯丝电源整合到最终产品的结构中，可以降低其整体重量，实现新的包装安排，并允许定制电池的物理尺寸，以最大限度地利用可用的包装体积和“角落和缝隙”。
制造过程
制造过程开始于一个更大的圆筒，其中包含了多种复杂电活性凝胶、粒子和聚合物同时流动的所有组件——所有组件都在一个保护性的柔性包层中——然后加热到刚好低于熔点。该材料通过一个狭窄的开口来压缩所有的零件，使其压缩到原来直径的一小部分，同时保持零件的原始排列(图1)．
博士后学生图拉尔·胡迪耶夫(项目负责人之一，现为新加坡国立大学助理教授)指出，其他人也曾尝试用纤维形式制造电池，但这些电池的结构是在纤维的外部使用关键材料。相比之下，他们的方法是将锂和其他材料嵌入纤维内部，并在纤维外部涂上一层保护性涂层，从而直接使该产品稳定且防水。他们还能够将led等设备嵌入到绘制的纤维结构中(图2)．
无人机和其他演示应用程序
他补充说，“打印后，你不需要添加任何其他东西，因为所有东西都已经在纤维内部;所有的金属，所有的活性物质。这只是一步打印。这是第一次。”纤维电池的灵活性和可配置性为包装选择提供了很大的自由度。例如，他们用20米长的绳索缠绕一架无人潜艇，为其提供动力(图3)．
该项目论文指出，这种直径约100米的纤维可以用来制造复杂的多功能电池“布”，因为它可机洗、柔韧、可在水下使用，而且防火/抗破裂。为了评估纤维的强度(这是现实生活中一个重要的考虑因素)，他们进行了静态和循环应力/应变拉伸测试。
除了潜水无人机，他们还制作了一种具有lifi功能的嵌入式有源组件(图4)．电池纤维还被打印成多种形状，包括飞行无人机的外部外壳，通过打印电池外壳，一架无人机的LED与另一架无人机的光电二极管进行通信。
他们坚持认为，他们的发展是创新的，可能是独特的电池供电的电子设备的出现的关键。该团队已经就该工艺申请了专利，并继续在功率容量和用于提高效率的材料上进行进一步的改进。作为进一步的好处，热拉伸纤维电池是耐火的，因为它的凝胶电极和凝胶电解质，不像其他纤维电池的液体电解质立即着火。
该工作详细在他们高度可读和信息丰富的论文发表在材料今天有个有趣的标题"热拉可充电电池光纤使普及电力当那篇论文被关在付费墙后面时，他们已经优雅地把它贴在了麻省理工学院的网站上在这里(但其他补充材料和视频是不可得的，抱歉)。他们也有五秒钟的视频这表明，纤维电池可以切断，但继续功能，并没有泄漏其组成材料。
该研究由美国国家科学基金会的麻省理工学院MRSEC计划、美国陆军研究实验室通过士兵纳米技术研究所、美国国家科学基金会的研究生研究奖学金计划和韩国国立研究财团支持。由于他们的努力，也许有一天设计者会指定电池的长度或他们需要多少毫安小时的容量。
