續航可達10年！基於鋰氟化碳(CFx)的可穿戴設備電池

研究人員新近發佈一款續航能力超強的電池，這款電池可供可穿戴設備及醫療保健設備運行10年多的時間而無需充電。這個新設計基於鋰氟化碳(CFx)化學式，要比現有電池安全。美國能源部橡樹嶺國家實驗室的研究人員已經測試了新電池的原型產品，相應的論文于上周發佈在《美國化學會志》。

論文的第一作者Chengdu Liang表示，CFx電池可以做到小如硬幣，可以給裝配感測器的低功耗健身追蹤器或者可穿戴設備供電數年。
不可充電，但沒關係
Liang說：“電池不能充電，是一次性電池。”
可穿戴設備主要給使用者傳遞少量資訊，不需要多少電量，可以延長CFx電池的使用期限。Liang說，對於感測器和起搏器這樣難以充電和替換的設備，這款電池非常合適。CFx電池原型產品目前的形式並不適用於電腦和移動設備，因為電腦和移動設備耗電量大，而且需要不斷充電。
Liang還說：“這是一項概念驗證研究，但有一家私營公司對這款電池的商業化感興趣，已經和我們取得聯繫。在未來幾年，這款概念電池可能就會變成現實，取決於其商業化進程。”
現在的電池續航能力都不強，而且有些電池還不安全。PC製造商索尼和聯想最近報導了鋰電池引起筆記型電腦過熱和燃燒的事例。
鋅空氣(zinc-air)電池和鋰空氣(lithium-air)電池正在研究當中。一些類似的電池，例如銀鋅電池，則被認為成本過高。汽車製造商則正在研究燃料電池。
可以肯定的是，CFx電池不是新鮮事。Contour Energy公司已經在出售基於CFx化學式的專用電池，供軍隊用於無人機、夜視鏡和其他電子設備。這款電池可以有不同的尺寸。
“大突破”
根據美國陸軍的現有研究，CFx化學式“已知相對於其他流行的鋰電池化學反應，是理論能量容量最高的化學式之一。”
Liang說：“這款電池基於舊理論但設計是新的。這是一個大突破。”
在實驗中，橡樹嶺國家實驗室的研究人員開發、測試一個真正的CFx電池，採用固體電解質來增加電池能量容量。現有的鋰電池採用陽陰極和負正極形式的電極，充電時鋰離子可以在它們之間的電解質移動。充電時，鋰離子從陰極移向陽極存儲。在放電時，鋰離子從陽極向陰極移動，並給設備供電。
新的CFx電池設計中有可以作為離子導體和陰極的固體鋰硫代磷酸鹽多用電解質。電解質可以攜帶存儲電荷，有助於增加電池的能量容量。Liang說， CFx電池原型產品採用固體電解質，而普通電池採用液體電解質。
“你有的電解質不僅做自己的工作，還能提供陰極的功能。你還可以在電解質存儲能量。”
Liang說，雙重功能的電解質可以引向新的電池設計。新的電池可能會在未來幾年推出市場。但他不確定製造這款電池的成本。
他說，“我不瞭解批量生產以及每個電池的成本。我們這裡使用的所有材料都是充足的。”
他還說，橡樹嶺國家實驗室的研究人員在這款電池的技術上花了三四年時間，目前正在研究新的固體電解質材料。
美國橡樹嶺國家實驗室位於田納西州橡樹嶺，由田納西大學和Battelle紀念研究所共同管理。

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