这款超高强度车身电池由废弃芳纶纤维制成

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如今，安装在机器人上的电池可以提供电能，但代价是增加质量，这需要增加动力来移动和使用。然而，密歇根大学的一组研究人员设计了一个智能解决方案，它将使未来的电池能够在减轻自身重量的同时提供电力——它只需要一点凯夫拉尔。

在密歇根大学化学工程教授尼古拉斯科托夫的领导下，研究小组开发了一种电池系统，这种电池系统足够强大，可以为其他机器人提供结构支持。科托夫告诉密歇根大学新闻：“机器人的设计受到电池需求的限制，电池通常占据机器人内部20%或更多的可用空间，或者相当于机器人重量的比例。”

“就能量密度而言，没有其他报道的结构电池可以与当今最先进的锂电池相提并论。我们通过10种不同的措施对之前版本的结构锌电池进行了改进，其中一些措施需要100次才能实现。”他继续说道。

在周三发表在《科学机器人》杂志上的一项研究中，科托夫指出，他的团队不仅使用了能量密度是标准锂离子砖三倍的锌空气电池化学物质，还将电池集成到机器人本身中，与传统的动力系统相比，它可以打开机器人内部约20%的空间。

“不过，这不是极限。我们估计，如果用锌电池代替机器人的外观，机器人的功率容量将比单节锂离子电池增加72倍。”第一作者王明强指出。

此外，这种电池设计还克服了在将电池集成到机器结构中的其他努力中遇到的另一个困难的权衡：电池可以产生的能量及其抗压能力。通常，金属-空气电化学电池使用水溶液来分离正极和负极。密歇根大学的u型电池由锌电极和周围空气阴极组成，中间隔着一层悬浮在水基聚合物凝胶中的凯夫拉纤维，有助于氢氧离子在电极间转移。因为隔离层实际上是固体，在应力作用下不会像液体隔离层那样开裂或破裂。即使破了，溶液也是无毒的。

更重要的是，隔离层非常坚硬，这实际上可以帮助抑制锌枝晶的形成，并在充放电循环过程中在电极之间产生少量金属沉淀，从而降低电池性能和使用寿命。锂离子电池可以循环使用500次左右，不会出现明显的退化，但锌电池只有100次后就会开始衰退。

科托夫将电池系统比作人体脂肪。我们的脂肪不仅为我们储存能量，还为我们的关节提供缓冲，有助于保存体热。因此，他希望目前的单电池设计最终能发展成分布式储能系统。科托夫指出：“我们没有一个脂肪囊，它很大，需要大量的能量转移。”"分布式储能是一种生物方法，也是高效生物形态设备的一种方法."

科托夫希望在未来3-5年内准备好商用电池系统，并希望第一批买家将是无人机和机器人制造商。“这不仅关乎大型亚马逊机器人，也关乎小型机器人。”告诉科托夫的IEEE频谱。"对于小型柔性软机器人来说，储能是一个非常重要的问题."

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