想象一下像食指上的戒指那么大的 Nike FuelBand,以及像信用卡一样柔软薄的手机。
如果电池可以做得很薄并且可以弯曲,并且功率足够强大,那么这些设备就可以做成你想象的样子。
电池已被证明是现代电子设计的主要障碍。
加州初创公司 Imprint Energy 正在努力突破这一障碍。
该公司开发了一种新型锌电池,有望让电子制造商超越标准锂电池的限制。
该公司使用源自加州大学伯克利分校研究的技术。
目前,该公司已开始小批量生产这种超薄、高能、柔性、廉价的充电电池,供客户试用。
这款电池使用的原材料不是锂,而是锌,生产过程中还采用了丝网印刷技术。
Imprint Energy首席执行官德文·麦肯齐(Devin MacKenzie)表示,标准锂离子电池很难制造得薄且柔性,而且由于锂化学反应性很强,需要大量的包装来确保锂离子电池的安全。
如果您在网上看过锂离子电池在空气甚至水中起火的视频,您就会明白这一点。
这种架构也使得锂离子电子产品注定变得坚硬且庞大。
即使是最薄的笔记本电脑(如 Macbook Air)或平板电脑(如 iPad)的设计也会受到电池尺寸和重量的限制。
Nike FuelBand 采用了弯曲的锂聚合物电池,但如果仔细观察腕带的形状,可以发现电池是腕带中唯一不能弯曲的部分。
锌电池的优点 Imprint Energy 的电池解决了锂电池的尺寸和灵活性问题。
该公司由加州大学伯克利分校博士生 Christine Ho 和 Brooks Kincaid 创立,最近获得了陶氏化学和 CIA In-Q-Tel Ventures 的种子投资。
这种电池的阳极是锌,阴极是金属氧化物,电解质是固体聚合物。
正负极位于电池的两侧。
锌离子在电解液中从阳极流向阴极,引发化学反应,从而不断产生电能。
麦肯齐表示,虽然锌很早就被用于电池中,但锌电池很难制成可充电的。
这是因为当锌与液体电解质结合时,会产生称为枝晶的物质,这是一种生长并阻碍充电反应的微小纤维。
Imprint Energy 采用锌与固体聚合物相结合的电解质解决了这个问题。
由于锌在环境中的反应性不太强,因此 Imprint 的电池可以做得更薄,小至几百微米(两根头发丝的宽度)。
这种超微型电池可用于数字智能标签,例如检查食品新鲜度的标签。
此外,锌还使 Imprint 的电池比锂电池更安全、毒性更小。
Imprint团队可以在露天生产锂电池。
对于佩戴在身体上甚至植入体内的设备,锌电池是更安全的选择。
想象一下,如果将使用锂电池的心脏装置安装在人体胸腔内,电池将锂泄漏到人体中,那将是多么可怕。
可打印电池 Imprint Energy的另一项重大创新是它采用标准丝网印刷技术来打印电池。
大多数电池都是通过将原材料涂覆在金属箔上,然后将其组装成电池来制造的。
McKenzie 在 Imprint Energy 的阿拉玛达实验室展示了他们的电池供电打印机和类似于用于打印 T 恤图案的屏幕。
电池原材料可根据客户要求印刷成任意形状。
当然,客户需要为定制形状支付额外费用。
该实验室目前每天生产细胞,虽然规模较小,但足以满足潜在客户的样品需求。
该公司可能会在未来两到三年内开始大规模生产。
不过,它可能不会自己建工厂,而是与制造商合作或提供技术许可。
瞄准可穿戴设备 尽管Imprint Energy刚刚起步,但其最终目标是可穿戴设备市场,其中既包括消费市场(如Nike FuelBand和Fitbit),也包括医疗健康市场(如植入式监测设备)。
这种新型电池将极大有利于可穿戴设备行业。
鉴于可穿戴电子产品仍然是一个新兴行业,可能只会在未来几年内成为主流,突破性设计可能会彻底改变该行业。