先來看看上邊的這張圖。

看起來，這似乎是一個外部裹了電線的潛艇模型，但實際上，這些像棉線一樣纏繞在外部的物體其實是一種超長纖維形式的可充電鋰離子電池。

這種電池不僅防水，而且極具可塑性，甚至像圖中那樣，可以編織成織物。有了這種電池，人類對于電子設備的想象力又將被進一步拓寬，各種可穿戴電子設備都會成為可能，將其用于3D打印，甚至可以用來制造幾乎任何形狀的電池，例如可以像普通衣服一樣穿著的自供電通信設備、傳感器和計算設備。

更有趣的事，這一電池的生產不受長度的限制。為了證明這一點，該電池技術背后的MIT研發團隊生產了世界上最長的柔性纖維電池，長 140 米，以證明該材料可以制造成任意長的長度，此外，目前這一140米長的電池已經可以為智能手機和手表獨立充電了。

這項研究12月20日在“今日材料（Materialstoday）”雜志上發布。麻省理工學院博士后 Tural Khudiyev（現為新加坡國立大學助理教授）、前麻省理工學院博士后 Jung Tae Lee（現為慶熙大學教授）和 Benjamin Grena SM "13, Ph.D. "17是該論文的主要作者。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702121004077?via%3Dihub

這一研究有什么開創性？

包括該團隊成員在內的研究人員此前已經發布過包含多種電子元件（比如發光二極管 (LED)、光電傳感器、通信和數字系統）的纖維電池，過往這些纖維電池雖然也可塑可以清洗，但都依賴于外部電源。 最新的這一纖維電池已經可以使此類設備完全獨立運行了。

研究組將該纖維電池剪斷后，依然不影響為電子設備的供電

Khudiyev 稱，雖然很多研究組都試圖制造纖維形式的電池，但這些電池的結構是在纖維外部使用關鍵材料，而MIT團隊的研究將鋰和其他材料嵌入纖維內部，并帶有保護性外部涂層，從而直接使版本穩定防水。他說，這是長纖維電池的首次演示，該電池足夠長且非常耐用，可用于實際場景中。

MIT研究組稱，能夠制造出 140 米長的纖維電池這一事實表明，“長度沒有明顯的上限，我們絕對可以做到千米級長度?！笔褂眯滦凸饫w電池的演示設備集成了“Li-Fi”通信系統——使用了光脈沖傳輸數據，并包括麥克風、前置放大器、晶體管和二極管，以在兩者之間建立光學數據鏈路兩個機織織物裝置。

“將活性材料嵌入纖維中，意味著這類敏感的電池組件已經具有良好的密封性?！?/p>

Khudiyev 還表示，“所有活性材料都非常好地集成在一起，因此它們在纏繞、編織過程中不會改變位置”。此外，由此產生的纖維電池更薄、更靈活，產生的縱橫比，即長寬比，高達一百萬，這遠遠超過其他設計，也使得使用標準編織設備來實現創建包含電池和電子系統的織物。

這種電池有啥用？

研究顯示，目前這一140 米光纖的儲能容量已經可以達到 123 毫安，且能夠為智能手表或手機充電了。 纖維裝置的厚度只有幾百微米，比以往任何以纖維形式生產電池的嘗試都要薄。

“這種方法的好處在于我們可以在單個光纖中嵌入多個設備，”Lee 說，“與需要集成多個光纖設備的其他方法不同。”研究組還展示了 LED 和鋰離子電池在單根光纖中的集成，稱未來在如此小的空間內可以組合三四個以上的設備?！皩⑦@些包含多設備的光纖集成在一起，或將推動緊湊型織物計算機的實現?！?/p>

除了可以編織成二維織物的單個一維纖維外，該材料還可以用于 3D 打印或定制形狀系統以創建固體物體，例如可以提供結構的外殼設備及其電源。文章開頭的圖中可以看出這種能力的應用場景：一艘玩具潛艇用電池纖維包裹起來，以為其提供動力。將電源整合到此類設備的結構中可以降低整體重量，從而提高它們可以實現的效率和范圍。

“這是纖維電池設備的首次 3D 打印，”Khudiyev 說。他說，“如果你想通過包含電池裝置的3D 打印制造復雜的物體”，這是首個可以實現這一目標的系統。“打印后，你不需要添加任何其他東西，因為一切都在纖維內部，所有金屬，所有活性材料都被包裹起來了。

該團隊已經申請了該工藝的專利，并繼續開發功率容量和用于提高效率的材料變化的進一步改進。Khudiyev 說，這種纖維電池可以在幾年內完成商用轉化。

相關素材：

https://techxplore.com/news/2021-12-world-longest-flexible-fiber-battery.html

https://www.researchgate.net/publication/346357635_Flexible_Aqueous_Lithium-ion_Batteries_with_Ultrahigh_Areal_Capacity_and_Long_Cycle_Life

本文來自微信公眾號 “大數據文摘”（ID：BigDataDigest），作者：Mickey，36氪經授權發布。