密歇根大学的科学家研制出“仿生电池”,使机器人能够像人类一样储存能量。
通过把机器人的外部结构用作电池,电池容量得以提升。
据估算,如果用锌电池取代原有电池,机器人的动力可提高至72倍。
密歇根大学的一个科学家团队研制出“仿生电池”,使机器人能够像人类一样储存能量——能量储存在遍布机器人身体的“脂肪储备”之中。
其思路是通过模仿生物体分布式的能量来源,大幅提升机器人的电池容量;结果表明,这种新型电池的储电能力也可能远超传统的锂离子电池。
“机器人的设计受制于电池的需求,电池往往占据机器人内部可用空间的20%或更多,或占到机器人重量的相近比例,”该项目的首席研究员、密歇根大学工程学教授尼古拉斯·科托夫(Nicholas Kotov)在一份声明中表示。
据该团队称,他们新研制的锌电池可大幅提高能量密度。
“我们估算,与使用单个锂离子电池相比,如果将机器人的外壳替换为锌电池,机器人的动力容量可提高72倍,”论文第一作者王明强在一篇论文中表示,该论文介绍了发表于期刊《科学机器人》(Science Robotics)上的相关研究,他在声明中说道。
这些电池还更灵活,可安装在机器人的不同位置,并能同时承担多种功能。
“这种电池既能储电,又能保护机器人的“器官”,具备双重功能,复制了生物体中脂肪组织储存能量的多功能性,”生物医学工程专业博士生艾哈迈特·埃姆雷(Ahmet Emre)在声明中说道。
“我们没有设置单一的脂肪囊,因为那样会很笨重,而且需要大量代价高昂的能量传输,”科托夫补充道。“分布式储能,即生物界的方式,是实现高效仿生装置的正确路径。”
该电池借助一层经过特殊“芳纶纳米纤维”涂层的隔膜,使氢氧根离子在锌电极与空气之间传输。这些材料常见于防弹背心和水基聚合物凝胶中,基本无毒。这意味着,与锂离子电池相比,新型锌电池对环境要友好得多。
但它们也有一个致命弱点:只能在约100次充电循环内保持较高容量,远不及锂离子电池。幸运的是,更换这类电池不仅相对便宜,研究人员还表示它们也可以很容易地回收利用。


