虽然柔性屏幕早已不是什么新技术，不过如果想要实现真正的柔性手机的话，如何让电池能够弯曲也是必须解决的一个技术难题。此外，可穿戴式设备的兴起也对电池 的形态和弯曲能力提出了新的要求。无论采用OLED技术还是量子点技术的柔性显示屏在最近几年都得到了突飞猛进的发展和资本的高度关注。来自于美国硅谷的 深圳柔宇公司在2014年成功展示了世界上最薄的OLED屏幕，并在短短几年间就达到了10亿美元的估值。可见，资本对于未来消费电子轻、薄、柔发展趋势 的认可。

但是，电池的发展却步履维艰。除了新的高能量密度材料体系尚未得到突破外，电池无法弯曲也严重制约了柔性消费电子的开发与应用。最受关注的苹果手表的电池只 有200mAh, 且不可弯曲，只能放在表盘中间。目前，硬件设计师对于电池的认识仍然处于扣式、方形或者圆柱形且不可弯曲，严重限制了产品设计的想象力。可以说，柔性电池 的突破，将为可穿戴设备甚至柔性手机等黑科技的发展创造无限的可能。

学术界对于柔性电池/超级电容的发展注入了极大关注，仅2015年谷歌学术上就有超过33600篇相关论文。接下来就为您盘点一下学术界那些知名的柔性电池/超级电容上研究成果！

1、美国加州大学伯克利分校

2015 年美国加州大学伯克利分校报道，他们已经成功将电池正负极材料分别涂覆在碳纳米管形成的柔性导电纸上，制备成柔性锂电池。他们的研究发现，该柔性电池可以 达到1毫安时每平方厘米的容量，并且经过450圈循环仍然保持92%的容量。经过一百次弯曲，该电池容量几乎没有衰减。

2、瑞典林雪平大学

2015 年12月，瑞典科学家研制出了一种能作为电池的“纸”，其效率之高，所储存的电能可以和市场上最好的超级电容电相媲美。这是一种由纳米纤维素（与应用在纸 张中的纤维素类似）制成的材料。在高压水柱的作用下，这种“纸”的纤维能做到只有20纳米厚，在纳米纤维的外层覆盖着一层溶解在水溶液里的带电聚苯乙烯塑 料，一张直径15厘米的“纸电池”能储存1法拉的电容。

不久前，研究团队从瑞典战略研究基金会获得了3400万克朗(约合3700万欧元)的资助，用于开发制造纸电池的设备。

瑞典“纸电池”

3、美国亚利桑那州立大学

2015年6月，美国亚利桑那州立大学姜汉卿和于宏宇教授带领的科研小组融合传统的折纸艺术与现代材料科学，研发了一种柔性可变形的高性能锂离子电池，可以被反复拉伸（超过1300%的拉伸度）、弯曲和扭曲，同时保持着电池容量和输出功率不变。

这 种锂离子电池采用由Koryo Miura发明的Miuraori折纸结构，据悉，这种折纸结构最初的目的是为了建造航天飞船中可以节省空间的折叠式太阳能电池板。其关键是，褶皱让电池 可以被拉伸、扭曲、弯折，并且保证没有过多的应力施加到内部。该锂离子电池不仅具有优越的柔性和可拉伸性，而且具有相当好的电化学性能。一个1平方厘米大 小的折纸电池，面积的容量1-2毫安时左右，而且容量还可以通过增加更多的活性材料来提高。即使在经历过超过200次反复折叠后，折纸电池仍然能保持其性 能。该种电池最大的问题是连接部分容易断裂，导致电池失效。此外，涂布工艺和封装工艺也可能需要重新开发。

美国亚利桑那州立大学展示的折纸电池

不过，笔者需要强调的是多数学术文章的活性物质面密度过低（低于3毫克每平方厘米），而工业产品一般在10到20毫克每平方厘米甚至更高。因此，这些器件的容量偏低，更多是概念的展示。

近两年，柔性电池在产业界也受到追捧。接下来为您盘点一下那些钟情于柔性电池研发的企业及他们的研发成绩

1、韩国三星

韩国电子产业巨头三星在2015年10月展出了Stripe和Band两个电池柔性电池系列，不仅能够用于各种可穿戴式设备，而且电池容量还能提高50%。

Stripe 和Band柔性电池的厚度只有0.3mm，这意味着可以在不显著增加体积和厚度的强况下增加电池容量，或者还可以放到一些手机壳中，为手机供电。三星表示 Band系列是专门为智能手表设计的，而Stripe系列则更适合一些配件，比如智能手环或者智能项链。至于可弯曲的特性，三星表示Stripe至少能够 承受50000次弯曲。不过遗憾的是，三星并没有给出Stripe和Band柔性电池的性能指标和上市日期。

韩国三星展示的柔性电池

2、台湾辉能科技

台湾辉能科技公司自主研发的超薄柔性电池的厚度仅有 0.33mm，可以像纸一样任意被裁减，而且穿刺、撕裂、撞击、甚至枪击都不会导致漏液。

和纸不同的是，该固态电池还能耐高温，1300摄氏度高温喷枪火烧它也不会起火或爆炸。一块182*230*0.4 毫米标准的 柔性电池 容量为 1000-1400毫安时。采用了 FPC 软性电路板和固态电解质自行研发设计出了柔性电池已获得专利。

不过，从2013年辉能推出样品以来，市面上并未见到该产品的上市，应该是在固态电池的量产方面遇到一定问题。

提 到固态电解质电池，美国橡树林国家实验室早在上世纪末就开发出了基于氮掺杂的磷酸锂（LIPON）的薄膜电池。整套工艺都采用物理溅射的方法，其优势是 薄、柔、单位能量密度高、寿命长。但缺陷是工艺复杂，单位面积上活性物质太低，成本太高，只能在微电子等低能耗的领域应用。

台湾辉能展示的基于固态电解质的柔性电池

3、韩国LG公司

LG 公司一直在为数码产品带来新花样，例如曲面屏、可弯曲电池都颠覆了大家对消费电子的认识。据悉LG正在加速可弯曲手机的进程。继宣布量产6寸柔性屏幕后， LG又发布了三款电池，分别是线缆电池（Cable Battery）、子母电池（Stepped Battery）和柔性电池（Curved Battery）。

线 缆电池简单点说就是电池像线缆一样可进行扭曲（LG已经申请了Stack&Fold技术专利），从而适应智能手表等柔性设备的需求。子母电池（也 可以叫做阶梯电池）已经应用到G2、Moto X。2015年中旬，LG Chem发布了全球首款六边形电池，这款新产品主要应用于智能手表。据悉，LG推出六边形电池主要是为了智能手表的内部空间。LG Chem方面表示，相比传统的方型电池，这种新型电池可提升25%的能源效率，可延长4小时的续航时间。

另 外，LG Chem发言人Woo Byeong-min还向外界透露，这款电池在中国南京工厂生产，由LG和另一家科技公司合作开发，并且可能会应用于这家科技公司于2015年推出的智能 手表中。值得注意的是，虽然这款六边形电池无法应用于方形智能手表，但是，在圆形手表中完全适用，LG Chem宣称，未来会推出更多形状的电池，如堆叠式电池、曲面电池、柔性电池等。

韩国LG展示的电缆电池和异型电池

4、美国paper battery公司

由美国伦斯勒理工学院的几位科学家研制出来的一种薄如纸片，可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”引起了人们的关注。2008年，他们成立了paper battery公司，位于纽约州北部特洛伊。公司的愿景是卷到卷印刷生产可扩展、灵活、结构化的能量存储材料片。

这 种技术可以在同一大批量印刷生产线上制造电池和超级电容(能量和功率)材料，且对环境非常友好：超级电容技术使用的电极是由高表面积活性碳、碳纳米管或石 墨烯组成的。电体通常是铝箔，连接到电极上，并承载电荷的输入输出。PowerPatch产品没有电池中常见的有毒重金属 ，完全符合RoHS要求。典型的传统电池尺寸90x30x4mm，等效串联电阻(ESR)为75mΩ；纸电池公司的解决方案尺寸为 7cmx4mmx0.3mm，ESR不到30mΩ。

该 公司于2015年完成了累积超过700万美元的融资，其产品也分别参加了2015和2016年在美国拉斯维加斯的消费类电池展，并获得了极大的关注。其应 用领域主要是和锂电池配合，用于云存储的备用电源，提供瞬时的电流脉冲。不过，采用超级电容的原理则限制了该产品的容量，很难被用于消费类电子。

美国paper battery公司展示的柔性超级电容

5、日本NEC

2012 年，日本发布一款新型的有机游离基（ORB）电池。该电池可以轻松安装在信用卡或者可弯曲的屏幕当中，厚度仅仅为0.01英寸，约等于3毫米。电池性能测 试当中可了解，一块3平方厘米的游离基电池可以提供3mAh的电量，而且充放电500次仍能保持75%的电池容量，与当今我们常用的锂电池相当。但是，至 今并没有看到该产品的后续消息。

6、辉能（天津）

国 内研究柔性电池的单位很少，根据公开的报道，有辉能（天津）科技发展有限公司和艾特米克科技（ATMK）等团队致力于开发柔性锂电池。天津辉能坐落于天津 市西青经济开发区，成立于2013年， 2014年获得泰达科技追加投资。该公司致力于研发和生产可弯曲及超薄锂电池产品。可弯曲锂电池采用独创的电池材料和工艺，生产可弯曲、大容量、安全可靠 的带状电池，为智能手表（手环）等可穿戴设备的提供电源。其超薄电池用于信用卡、RFID标签，甚至医疗可穿戴设备中。更多有关电池性能方面的数据并没有 公开。

7、艾特米克科技

据 新材网报道，ATMK利用独创的纳米纤维和石墨烯技术，在国内首家推出了柔性锂电池。其电池体系仍然采用钴酸锂和石墨体系，因此输出电压可以直接用于现有 消费类设备。采用传统涂布工艺的锂电池电极在反复弯曲后，极易出现掉粉、电极材料脱落等现象，而添加了纳米纤维和石墨烯的电极则具有良好的柔韧性。该公司 成功展示了将电极卷绕在一支笔上的弯曲半径。石墨烯在此不仅扮演了导电剂的角色，更为电池的可弯曲性提供了至关重要的作用，这是传统导电炭黑和碳纳米管浆 料所无法实现的，将有可能为下游石墨烯企业寻找在电池领域的应用带来新的思路和突破。此外，纳米纤维和石墨烯的分散一直是难题，据了解该公司在电池制备工 艺上也有所创新,较好地解决了上述问题。

目前，该电池样品只有不到100毫安时的容量, 面积约为5厘米方形，而厚度不到0.5毫米。据悉，公司正在开发300毫安时的柔性锂离子电池，并预计在2016年中期开始小批量生产。

ATMK展示的可以卷在笔上的电极和柔性电池

柔性电池除了以上锂离子体系以外，其他电池体系亦有发展，但是多为不可充电的一次性电池。

Enfucell 公司首席技术官张霞昌博士是纸质电池的主要研发者。这种电池可作为智能卡、音乐贺卡和电子报纸等的电源，并可用于RFID（射频识 别）电子标签。随着RFID技术的迅速发展，这种纸质电池的潜在市场未来有望达到几十亿美元。2010年，张霞昌在宁波国家高新区成立了宁波博能印刷电子 科技有限公司，积极推动行业产业化的进程。经过5年研发，第一款应用纸电池的产品——温感标签诞生，它是一种可以全程实时记录温度的软性标签。据介绍，目 前温感标签主要有应用于两个领域，冷链物流和人体温度的监测。其材料体系应该锌锰一次性电池。

Enfucell公司的印刷柔性电池

天 津绿动能源科技有限公司的纸电池核心技术来源于以色列 Power Paper 公司。Power Paper的印刷电池提供了一系列可印刷的、整合性的一次性电源。基于其整体架构和高效的活性墨水，使得其生产的电池寿命很长且电力性能优越。这种清洁能 源电池由锌和二氧化锰构成阴极和阳极。Power Paper的电池层——包括电流收集器、阴极、电解液、阳极，黏性密封层和分离层——可印刷到多种薄膜基材上。该电池具有与作为印刷基底的纸张或塑料相同 的弹性，可根据不同产品的外形设计要求，调整为不同的形状、厚薄、尺寸等。目前的技术提供了（占有效面积）大约5毫安时/平方厘米的电流容量，和持续电流 密度占每有效电池区域0.1毫安/平方厘米的电流放电强度。该公司的产品大约20毫安时的容量，输出电压1.5V，形状为3.9厘米的方形。采用类似技术 和电池体系的还有苏州长显光电科技有限公司。受限于其容量低和不可充的特性，该类电池不太可能用于可穿戴设备和柔性手机上。

基于印刷技术的锌锰一次纸电池

一 百年前，爱迪生和特斯拉分别发明了直流和交流电。从此，人类社会就与电息息相关，而现如今人们的生活就更加离开不了电。未来的世界会有哪些黑科技，笔者很 难预测，但是将人与周围的一切都连接起来的物联网需要更加轻、薄、柔的可穿戴设备，这包括手机。电池作为一切电子设备的心脏，是最需突破也是最难突破。

目前，我国电池企业在消费类电池已经占据了大部江山，但是极少听到有做柔性电池这种未来产品的开发。有实力的企业和社会资本应该开始关注柔性电池的发展，努力追赶国际创新潮流。也许可弯手机这类黑科技短期不会来临，但是梦想总是要有的，万一实现了呢。

————来源：新材料在线

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