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2013年3月8日 星期五

新式S形彈性線圈 增加太陽能電池效能


 【記者吳允欣綜合報導】美國伊利諾大學香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的教授約翰‧羅傑(John.A.Rogers)研究團隊在227日於《自然通訊》期刊(Nature Communications)發表彈性電池研究,研究團隊研發一種結合太陽能與彈性結構的薄型蓄電池。因為它可變形且具良好伸縮性,這款電池將可改善許多電子設備必須外接電源的缺點。

 近年來對於可變形、有彈性的電子產品研究增多,但如何使電池在變形或體積縮減下繼續維持性能卻是棘手問題。羅傑團隊的研究包含三個大方向:基底的彈性聚合物、可拉伸的電路、太陽能蓄電池體積的縮減。在電池製作的過程中,研究團隊首先將太陽能蓄電元件緊密排列,排成和一般鋰離子電池相仿的大小,之間用如蛇紋般的S形線圈聯繫,上下以具彈性的聚樹脂薄膜包覆。

 電路研發扮演重要角色,電池線圈必須能適應拉伸、擠壓、扭曲、折疊或其他變形,研究團隊嘗試各種方法後,研發出「Ss」的線圈模式提高其伸縮性,由小s形組成的單位線圈繞成一個大的S形,緊密地排列在太陽能蓄電池薄片間,該電池被拉長時,大的S形會先被拉開,若繼續將電池拉長,小的s形會繼續拉展延伸。電池被拉伸至原本的三倍大時仍能保持完好的電路系統。

 發展太陽能蓄電元件顆粒的困難在於如何減少厚度,太陽能蓄電元件顆粒對電池的彈性也扮演一個輔助角色,若太陽能蓄電元件顆粒太厚,則會影響可彎曲的幅度,降低電池的彈性、可變形的程度。

 團隊研究助理、西北大學(Northwestern University)醫學工程博士候程寰宇表示,因為此電池具彈性且可取代外接電源,電池用途廣泛,包括結構健康監測系統、環境感應系統、生物醫療裝置(例如LED治療燈具及植入體內的醫療裝置),甚至手機或平板等可攜式電子產品上。目前發展出的彈性電池可以充電20次,但為了將此商業化、增廣用途,未來研究方向朝向提高太陽能蓄電元件的壽命。

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