这种超高强度的身体电池是用废弃的芳纶制成的

如今，安装在机器人上的电池可提供电能，但要以增加质量为代价，这又需要增加动力才能移动和使用。但是，来自密歇根大学的一组研究人员设计了一种聪明的解决方案，它将使明天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学教授尼古拉斯·科托夫(Nicholas Kotov)的带领下，研究小组开发了一种电池系统，该系统足够坚固，还可以为其余的机器人提供结构支撑。Kotov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可用空间的20%或更多，或者占机器人重量的相似比例。”

“就能量密度而言，没有其他报告的结构性电池可以与当今最先进的先进锂电池相提并论。我们通过10种不同的措施改进了先前版本的结构锌电池，其中一些措施要好100倍才能实现。”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，他的团队不仅使用的锌-空气电池化学物质的能量密度是标准锂离子砖的三倍，而且还可以将电池整合到机器人体内本身，与使用传统动力系统相比，它们能够在机器人内部打开约20%的空间。

“但是，这不是极限。我们估计，如果机器人的外观被锌电池代替，那么与单节锂离子电池相比，机器人的动力容量将提高72倍。”第一作者王明强指出。

此外，这种电池设计还克服了将电池整合到机器结构中的其他努力中遇到的另一个困难的权衡：即电池可以产生的能量与其承受压力的能力之间。通常，金属空气电化学电池使用水溶液将正极和负极分开。密歇根大学的U电池由锌电极和周围的空气阴极组成，阴极由一层悬浮在水基聚合物凝胶中的凯夫拉尔纤维隔开，该凝胶有助于在电极之间转移氢氧根离子。由于隔离层实际上是固体，因此不会在应力下像液体隔离层那样破裂或破裂。即使破裂，该溶液也无毒。

更重要的是，隔离层非常坚硬，实际上可以帮助抑制锌枝晶的形成，在充放电循环期间在电极之间产生的少量金属析出物，从而降低电池性能和使用寿命。锂离子电池可以循环使用约500次，而不会明显降解，但是锌电池仅经过100次就会开始下降。

科托夫将电池系统比作人体脂肪。我们的脂肪不仅为我们存储能量，还为我们的关节提供了缓冲，并有助于节省体热。因此，他希望当前的单电池设计最终能够发展成为分布式电源存储系统。Kotov指出：“我们没有一个单一的脂肪囊，它很庞大，需要大量的能量转移。”“分布式能量存储是一种生物方法，是高效生物形态设备的一种方法。”

Kotov希望在未来3-5年内准备好商用电池系统，并希望第一批购买者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，而且还关乎小型机器人。”科托夫告诉IEEE Spectrum。“对于小型且灵活的软机器人而言，储能是一个非常重要的问题。”