可穿戴设备因其作为可以监测各种生物标志物的传感器、药物输送手段、医疗设备等的潜力而备受关注。为了使这些可穿戴设备具有功能性和实用性，它们需要具有可拉伸且高度可变形的电池。

虽然已经研究了如何在保持电池寿命和其他理想特性的同时提高电池的灵活性，但很少有人关注如何保护电池免受湿气和气体的影响。由于可穿戴设备暴露在大气中，因此延长电池寿命并保护电池免受大气湿气和气体影响非常重要。

日本横滨国立大学的一组研究人员为这些电池开发了一种可拉伸的包装膜，具有高阻气和防潮功能，使我们更接近将高变形电池作为一种通用技术的可穿戴设备的可能性。

他们的研究结果于9月27日发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces上。

横滨国立大学机械工程系的通讯作者HirokiOta说：“目前，可拉伸设备使用固态和大型电池是可拉伸电子产品的一个问题……虽然传感器和接口是软的，但电池仍然使用硬电池。”

“世界上已经研究过柔软和可拉伸的电池，但由于可拉伸电池的包装材料具有很高的透气性和透湿性，因此不能在空气中使用。”

为了制造这种具有高阻气性的柔性薄膜，研究人员使用逐层方法在镀金的热塑性聚氨酯薄膜上涂上一层薄薄的液态金属。这种方法可以实现所需的可变形性，这与以前用于解决气体和水分渗透性问题的铝层压薄膜不同，但未能提供所需的柔韧性。

据研究人员称，所得薄膜在机械应变下表现出优异的氧气不透性和极低的透湿性。由于他们开发的可拉伸阻气膜，他们在研究中组装的可拉伸锂离子电池能够在空气中可靠运行。

“令人兴奋的是，除了开发可用于下一代智能设备(包括未来的可穿戴设备)的可拉伸电池外，还可以通过使用一种称为液体的新型材料来实现具有高气体和水分阻隔性能的薄膜金属，”Ota说。

这项研究有望在可穿戴设备中使用具有高能量密度、高工作电压和长期稳定性以及高度可变形的电池，而不是笨重和不灵活的电池。结果，这些发现使可穿戴设备更接近于变得更加实用，这为医学和健康以及其他领域开辟了机会。

“这项研究有助于可拉伸设备的社会实施，”Ota说。

接下来的步骤包括通过修改材料来增强薄膜的防潮能力。另一个未来方向是通过开发更适合其部件的材料来提高电池性能的稳定性，即使在变形的情况下也是如此。使电影具有成本效益也将有助于最终的可扩展性。

“进一步降低开发薄膜的成本将导致可拉伸电池的实施，”Ota说。“此外，该薄膜可用作有机电子等的阻隔薄膜。”