柔性电池是什么(柔性电池的优点)

柔性折叠屏示意图。资料图片

世界经济论坛公布2023年十大新兴技术制图：程春雷

不久前，第十四届世界经济论坛新领军者年会（被誉为“夏季达沃斯论坛”）在天津举行。论坛公布了《2023年十大新兴技术报告》，列出了未来3至5年内将对社会产生重大积极影响的10项新兴技术。值得注意的是，柔性电池被列为“十大新兴技术”之首。

报告指出，传统的刚性电池可能很快就会被淘汰，由可弯曲、折叠和拉伸的轻质材料制成的薄型柔性电池即将进入市场。

柔性电池将如何改变电池的未来？它将在哪些领域得到广泛应用？未来发展将面临哪些挑战？今天就让我们一起来了解一下吧。

以柔克胜强

几年前，人类就想象过这样一个浪漫而梦幻的未来——

手机可以像手帕一样折叠起来塞进口袋，电视屏幕可以像卷轴一样自由卷动，随身佩戴的智能手表不仅薄如翅膀，还完全贴合身体。手腕.想象一下这些照片，是不是很酷？

现在，未来已经到来，这些美好的幻想和期待正在加速进入我们的生活。这个加速的过程离不开一个高度柔性的储能器件的“加持”，它就是——柔性电池。

柔性电池是指能够承受弯曲、拉伸、扭曲甚至折叠等变形而不保持性能的电池。早在20世纪80年代，科学家就开始尝试制造柔性电池。但由于技术和成本问题，柔性电池难以大面积应用。近年来，随着纳米技术、材料科学和3D打印技术的进步，柔性电池逐渐进入公众视野。

目前，柔性电池主要包括柔性锂电池、柔性薄膜电池、柔性纤维电池和柔性纸电池。

我们日常使用的传统刚性电池大多是堆叠组装的，尺寸和形状都非常“刚性”。相比之下，柔性电池主要有以下优点：

——更灵活。柔性电池使用一系列轻质材料，例如可弯曲聚合物和金属箔，使电池能够弯曲和变形而不损失性能。这种灵活性为手机等智能电子设备的设计带来了许多新的可能性。不仅可以实现更轻薄、更时尚的外观，还可以让设备更加贴合用户的需求和生活方式。

——能量更强。柔性电池可以根据具体需求进行切割和定制，以适应不同设备的尺寸和形式。这意味着柔性电池可以在更大的空间内实现更大的能量存储，并在相同容量的情况下节省更多的组装部件，从而使电池具有更高的能量密度和功率输出。

—— 非常环保。一些传统电池中使用的重金属材料成本高且往往不可降解，导致其使用寿命结束后产生大量电子垃圾。柔性电池采用更多可回收、可重复利用的新材料生产，有利于减少资源消耗和对稀有资源的依赖，促进绿色循环经济发展。

——更安全。柔性电池具有良好的环境适应性和耐碰撞性，且传热面积大，易于散热和管理，即使在极端条件下也不会影响使用。与传统电池相比，柔性电池在热失控时产生的气体很容易释放，可以快速冷却，避免因温度过高而导致电池爆炸的风险。

目前，世界各地的研究人员正在竞相探索更新的材料和技术来制造柔性电池。一些研究人员受到人们做仰卧起坐时脊柱灵活性的启发，开发出了一种柔性锂电池。无论如何弯曲，这种锂电池都具有卓越的柔韧性、高能量密度和稳定的电压。在未来的可穿戴设备，特别是折叠屏电子和智能手表中具有广阔的应用前景。还有一种柔性纤维电池。虽然厚度只有几百微米，但其存储容量却高达123mAh，长度达到惊人的140米。其可编织性和可拉伸性使柔性电池能够集成到衣服和手腕中。在腰带、手套、口罩等生活用品中……

可以预见，在不久的将来，柔性电池凭借其“以柔克刚”的独特优势，将在诸多领域取代刚性电池的主导地位，为人类美好生活创造更多可能。

更多鲜花

《2023年十大新兴技术报告》指出，柔性电池技术预计到2027年市场价值将达到2.4亿美元。随着市场的发展，柔性电池将在消费电子、医疗保健、可穿戴设备等领域蓬勃发展，呈现出多样化的应用场景。

在未来消费电子领域，柔性显示器的发展与柔性电池密切相关。如今，虽然我们看到了可折叠屏手机、可弯曲电子书的出现，但它们的技术尚未成熟，普及度也不高。柔性电池的出现将进一步推动可折叠和可卷曲显示器的发展，这将为消费者带来全新的移动体验，让他们拥有更多的屏幕空间和电池寿命，同时仍能轻松地将设备放入口袋中。

医疗设备领域—— 传统医疗设备通常体积庞大，不方便携带，影响患者的活动范围和舒适度。柔性电池可以使医疗设备变得更轻、更灵活。例如可穿戴心电图、柔性给药装置、柔性内窥镜等设备可以更好地适应患者的身体曲线和活动需求，减少不必要的不适，提高治疗效果。

在电子标签领域，通过纳米材料、印刷电子生产等新技术，一张邮票大小的“薄片”就能为低功耗电子产品长期提供电力支持。这种柔性薄膜电池应用在电子标签上，可以让监控安防、射频识别、冷链物流、仓储管理等场景更加智能化。

航天工程领域—— 在中国空间站天河核心舱发射任务中，天河核心舱首次采用大面积可展开柔性太阳能电池翼作为航天器的能源。与传统的刚性和半刚性太阳能电池相比，柔性翼具有体积小、膨胀面积大、功率重复比高等优点。在满足舱内所有设备正常运行的同时，也能充分保障空间站上宇航员的日常生活。

随着科学技术的快速发展，柔性电池的应用场景将不断增加。随着研究人员不断完善设计并克服挑战，柔性电池成为我们日常生活不可或缺的一部分只是时间问题。

相当的战斗力

柔性电池除了广泛应用于智能穿戴、医疗健康等民用领域外，在国防军事领域也有着广阔的应用前景。

单兵作战系统的重要动力源。柔性电池不仅可以为战场上单兵电子设备提供持久稳定的电力，还可以大大减轻单兵的负荷，增强单兵作战的灵活性和机动性，为单兵作战提供最优解决方案。未来单兵装备的电源选择。英国“维特斯”士兵系统将柔性电池集成到可穿戴作战背心和腰带中，更易于携带，且不妨碍士兵行动。美军新一代单兵系统的动力来源已从单一的传统电池演变为包括柔性电池、便携式自发电、人体能量回收在内的综合能源系统，可有效延长传感器的续航能力、电子设备和士兵携带的通信系统。

无人机的“新能源宠儿”。在近年来的几次局部战争中，无人机都表现出色。然而，许多使用传统电池维持电力的小型无人机存在续航能力差等缺点。想要持续提升无人机的作战性能，就必须解决电池能效问题。能量密度更高、重量更轻、更易于携带的柔性电池显然是一个不错的选择。一旦技术成熟，这将大大提高无人机执行远程侦察监视任务的战斗力。

军事物流领域也有巨大潜力。柔性电池可以集成到夹克、手套、鞋子、袜子等衣物中，实现内置加热。不仅能有效增强士兵手、脚、膝盖等部位的保暖防护，还能使防寒服装更加轻便。这对于在高原、寒冷地区执行任务的士兵来说具有重要意义。此外，美国研究人员还开发出了一种基于柔性电池技术的电子“创可贴”。这种新型可伸缩无线生物电子系统可用于监测慢性感染伤口，并通过伤口部位的电刺激和药物治疗促进伤口愈合，可有效提高战斗伤员救援的效果。

柔性电池的智能化时代正在加速向我们走来。目前，与柔性电池相关的柔性显示器、柔性传感器、柔性超级电容器等技术已取得重大进展。更多关于柔性电池的研究方兴未艾，让我们拭目以待。 （周韵程春雷）