德国弗朗霍夫研究所：可穿戴便携设备电池迎来新突破

图片来源：Fraunhofer IZM（德国弗朗霍夫研究所）

日前，有一项新技术抓住了未来的市场。众所周知，可穿戴设备是便携式系统，其中包含用于从我们的身体收集测量数据的传感器。在没有电线的情况下需要柔性电池为这些传感器供电，这些电池可以适应特定的材料并提供系统所需的电力。 由Fraunhofer可靠性和微集成IZM研究所开发的微电池为这一新技术趋势提供了技术基础。

在医学领域，可穿戴设备用于收集数据并且不会干扰患者的日常生活，例如记录长期心电图。由于传感器轻便、灵活且隐藏在衣服中，因此这是监控患者心跳的便捷方式。该技术还有更多的日常应用，例如，健身带，可以在跑步时测量慢跑者的脉搏。可穿戴设备的市场增值潜力巨大，预计到2020年将达到720亿欧元的市场价值。

如何为这些智能配件供电是一项重大的技术挑战。有技术考虑，如耐用性和能量密度，还有材料要求，如重量，灵活性和尺寸，这些必须相互结合。这就是Fraunhofer IZM研究所的用武之地：该研究所的专家已经开发出一种原型智能腕带，从字面上看，它可以直接收集数据。硅胶带的技术部件是它的三个闪闪发光的绿色电池。这些电池的容量为300毫安小时，为腕带提供电源。它们可以存储1.1瓦时的能量，并且每年的充电容量损失不到3％。通过这些参数，新原型具有比目前市场上可用的智能波段更高的容量，使其能够为要求苛刻的便携式电子设备提供能量。实际上可用容量足以使传统智能手表运行时无损失。通过这些类型的统计数据，该新原型设备击败了智能手表等成熟产品，其中电池仅内置于表壳而非表带中。

成功细分

Fraunhofer IZM的RF & Smart Sensor Systems的研究员Robert Hahn解释了为什么分割是成功的秘诀：“如果你制造的电池极其柔韧，那么它的能量密度会非常差，所以采用分段是效果要好得多的办法”。

该研究所不再以能源密度和可靠性为代价使电池极其柔韧，而是将重点转向设计非常小巧，功能强大的电池和优化的安装技术。 电池在各段之间是柔韧的。 换句话说，智能手环具有灵活性，同时比市场上其他智能手环保留更多功率。

定制解决方案

在为可穿戴设备开发电池时，Fraunhofer IZM研究所将新方法和多年经验与客户定制的开发流程相结合：“我们与公司合作为他们开发合适的电池，”研究生电气工程师解释道。该团队与客户密切协商，以制定能源需求。他们仔细调整形状、大小、电压、容量和功率等参数，并将它们组合在一起形成电源概念。 该团队还进行了客户特定的测试。

智能石膏测量汗量法

2018年，该研究所开始研究一种新的可穿戴技术----智能石膏。与瑞士传感器制造商Xsensio一起，这个Eusponsored项目旨在开发一种可以直接测量和分析患者汗液的石膏。进而可以用它来得出关于患者的一般健康状况的结论。在任何情况下，拥有方便的实时分析工具是更好地跟踪和监控愈合过程的理想方式。 Fraunhofer IZM负责开发汗液测量传感器的设计概念和能量供应系统。 该系统是集成非常平坦，轻便和灵活的传感器。这需要开发各种新概念。例如，一个想法是由铝复合箔制成的封装系统。研究人员还需要确保他们选择价格低廉且易于处理的材料。毕竟，石膏是一次性产品。


原文题目：Pliable micro-batteries for wearables，原文来自：phys，由材料科技在线团队编译。