近日，复旦大学王永刚团队和彭慧胜团队研发出可弯曲的新型充电机充电电池，其设计重点放在了可穿戴电子设备的机械应力要求和植入设备的安全要求上。相关研究刊登于细胞出版集团旗下《化学》期刊。

“目前的充电机充电电池，比如用于医疗植入的充电机充电锂离子电池，通常都是刚性的。”王永刚说，“此外，大部分柔性充电机充电电池使用了易燃或腐蚀性电解质，既有安全风险，而且与可穿戴设备的生物兼容性差，更不必说植入充电机充电电池了。”

研究人员设计了两种柔性充电机充电电池：一种2D带状充电机充电电池和1D纤维状充电机充电电池。前者能将轻薄的电极薄膜黏附在一个钢绞线网中，而后者能在一个碳纳米管骨架周围嵌入电极材料的纳米粒子。除了测试了生物兼容性液体外，研究人员还测试了硫酸钠作为液体电解质用于可穿戴设备充电机充电电池的适用性。

结果显示，在使用硫酸钠溶液作为电解质时，两种新型充电机充电电池的容量和输出功率等比目前报告的大多数用于可穿戴设备的充电机充电锂离子电池更好。

此外，1D充电机充电电池使用的碳纳米管能加速将溶解氧转化成氢氧离子，这一过程如果不受控制会危害充电机充电电池的有效性，但却具有治疗癌症和细菌感染的潜力。

“我们或能将这些纤维状的电极植入人体以消耗基础氧气，特别是对那些注射药物难以到达的位置。我们希望能与生物学家和医学家进一步研究该假设。”王永刚说。

该充电机充电电池呈卡片状,轻薄且可弯曲,厚度仅有0.55毫米,面积为40×65平方毫米。据悉,该充电机充电电池可实现最大半径25毫米的弯曲和扭转,可扭转或弯曲高达上千次,且不会产生泄漏和破损,其电量也不受影响。该充电机充电电池还具有寿命长、充放电性能优异等特点。唯一不足的是,该充电机充电电池的电量仅为60毫安,无法用于高电耗的电子产品。

充电机充电超级电容器的困境

在研究之初，科研团队已经发现了充电机充电锂离子电池的最大的缺点就是蓄电性能不够强，所以研究制备一个充电机充电超级电容器，来提高普通充电机充电电池的蓄电能力甚至是代替普通充电机充电锂离子电池是一件非常有必要的事情。

目前一些主要的研究方法就是利用一种新型的纳米材料，通过这种材料来提高、增强电子设备里的普通充电机充电电池的充电机充电电池性能。其中，一些研究团队做了很多类似的研究，他们尝试着使用石墨烯以及其他种类的二维材料来制备充电机充电超级电容器，但是成功的案例却少之又少。

究其原因，制备充电机充电超级电容器最大的困难就是如何将这些二维材料与现有的普通充电机充电电池材料进行融合，这对于科学家们来说是最头疼的事情，所以，大家的研究都遇到了瓶颈，很难继续进行。

新型充电机充电超级电容器的原理

科学家们已经证明，二维材料的使用，能够极大程度的提高储能元器件的性能，并且非常有希望能够应用到充电机充电电池体系中去。所以UCF团队的科学家们已经尝试运用最新发现的二维材料，来制备充电机充电超级电容器，运用这种材料制备的超级充电机充电电池的厚度只有几个原子的大小。

被纳米科学技术中心和材料科学与工程中心联合任命的助理教授Yeonwoong （Eric）Jung教授，作为主要的研究人员表示：“我们研究团队目前开发了一种简单的化学合成方法，利用这种方法能够很好的将现有的材料和二维材料进行融合。”

Jung团队开发的这种充电机充电超级电容器，主要是由数以百万计的纳米线组成，并且在充电机充电超级电容器的表面喷涂负载上了一层二维材料，制备出一种核壳型的充电机充电超级电容器。这种充电机充电超级电容器具有超高导电性能的芯，从而使得充电机充电电池体系能够快速的进行电子转移，从而能实现快速充放电的效果。具有二维材料壳的充电机充电超级电容器，能够非常显著的提高充电机充电电池体系的能量，增加其功率密度。

Jung说：“在我们实验室开辟出这种新的制备方法之前，始终没有人能够实现二维材料的潜力，而我们实验室，首次将二维材料与普通充电机充电电池材料进行了融合。”

乔社里说：“对于小型电子设备而言，我们的制备出的材料在能量密度、功率密度和循环稳定性等方面的性能，在全世界范围都处于领先地位，要远远强于那些传统的充电机充电电池材料。”

循环稳定性的数据可以反应出充电机充电电池到底在充电机充电多少次之后，充电机充电电池性能开始下降。我们可以举例来说明情况，普通的充电机充电锂离子电池基本上只能保证充电机充电1500次之内充电机充电电池性能不会有所下降。而目前研发的具有二维材料的充电机充电超级电容器。可以充电机充电几千次，而不会出现充电机充电电池性能下降的情况。UCF团队目前正在测试的这种新型的充电机充电超级电容器，该充电机充电电容器在测试过程中，表现出非常优异的性能，已经充电机充电30000次了，却并没有出现充电机充电电池能量下降的现象。

目前Jung正在与UCF团队，正在针对这项最新的技术申请发明专利。

总而言之，充电机充电超级电容器，使用了新的二维材料，可用于手机和其它电子设备，甚至是电动汽车，而这种充电机充电电池体系的高速度和高爆发力会带来不可估量的商业价值。与此同时，新型充电机充电超级电容器的可弯曲性，更加增加了其应用的范围，因为具备可弯曲特性的充电机充电电池体系非常适合可穿戴设备的应用。

Jung表示：“虽然目前这个充电机充电超级电容器还没有做好完全市场化的准备，但是这项技术的出现，证明了充电机充电超级电容器无限的可能性，而且，我们的研究将会对未来其他的研究，产生非常巨大的影响。”