智能手环、智能眼镜、弧形手机甚至可弯曲手机，这些都已不是新鲜事物了。而可穿戴设备在未来几年更有巨大的发展空间，届时，消费电子产品形态将发生更大的改变。在异形身躯下，将如何放入块状电池而不影响设备的轻薄呢？又该如何给那些可弯曲，可变形的设备提供动力呢？在这种情况下，可弯曲的电池也就应运而生了。

脑补：电池弯曲可不是简单的事儿

不少人觉得，电池弯曲这也算个技术吗？直接把电池拗弯不就得了。千万别这样想。

锂离子电池，内部有电解液，在充电时，电解液升温会产生气体，这样，电池外壳必须承压，因此，早期的液态锂离子电池都是做成圆柱形，在这种情况下，根本不能弯曲。

即便是可以做成扁平形状的聚合物锂离子电池在弯曲时也面临诸多问题。聚合物锂电池是使用聚合物当作正负极之间的绝缘材料，由于聚合物锂离子电池有一定厚度，在弯曲时，由于内外径不一样，外层的薄膜就会被拉伸，轻则造成聚合物中让锂离子通过的微孔增大，重则会导致聚合物破裂，在这种情况下，电池内部的正负极会产生短路，令电池发热，甚至燃烧。近期有一款iPhone 6在被拗弯后起火燃烧，就是因为电池弯曲后内部短路而造成的。

   图：液体锂电池与聚合物锂电池的结构原理图

苹果专利，把锂电池“拗”弯

    如果不能在较低成本下让电池弯曲的话，异形设备就难以普及。在这种情况下，能不能依靠传统工艺的改进来将锂电池变弯呢？如今淘宝开售的弯曲弧形电池是怎么做到的呢？

从苹果2013年申请的专利中，我们可以看出其实现的方法。这一专利依靠的是在平面电池上通过每平方毫米至少施加0.13千克的压力并在85摄氏度的温度下经四小时时间折弯而成。在高温环境下，聚合物锂电池内部的薄膜处于“高弹”状态，在这种状态下，薄膜有极强的弹性，在弯曲的过程中，薄膜逐步的拉伸，不容易出现破裂的情况。而长时间、小压力的弯曲过程，更减少应力在特定区域的集中，让薄膜整体受力，平衡拉伸，这样，弯曲过程中，薄膜就不易出现局部过度拉伸而破裂的情况。

    不过，这样的电池并没有办法随外力而弯曲，也就是说：生产时弯成啥样儿就必须得是啥样儿了。如果设备可弯曲折叠，这种电池是放不进去的。另外，为保证弯曲时的安全性，弧形电池大多使用轻薄设计，容量较小，影响了它在部分高能耗（相对而言）设备上的应用。

图：苹果申请弯曲电池专利图与市面上销售的弯曲电池

层叠结构，让电池可反复弯曲

    面对可弯曲设备的要求，电池结构要如何改变才能满足真正的“变形”需求呢？

其实，从前面的分析中我们就可以得知，电池的厚度在弯曲时，产生的内外径差，正是聚合类锂离子电池难于弯曲的根本原因。那么，把电池做薄，只有几层甚至是单层结构，并加强薄膜的弹性，不就可以做到弯曲时内外径差极小了吗？实际上，如今的可弯曲电池，正是基于这一理论而生产出来的，如三星近期展示的可弯曲成环状的电池，其厚度就有如纸片般薄，从而在弯曲时，内外径差极小，对于电池使用影响也就很小了。

    不过，使用单层结构，厚度降低，也就意味着电池容量降低，设备续航缩短，这对于可穿戴设备来说可不是什么好消息噢。那么，如何保证容量呢？其实，解决方法也很简单，将多个电芯层叠起来，将其电极引出进行并联。另外，各层电池间并不使用刚性固定，而是可在一定范围内滑动，以吸收弯曲时各层间的位移差，这样，就可以保证大容量与可弯曲了。LG推出的可弯曲手机G-flex使用的电池正是依靠这一技术，在弯曲的同时，还拥有3400mAh的容量。

当然，反复的弯曲和变形，还会产生另一个问题，即涂抹在绝缘薄膜上的电极材料在反复弯曲，挠曲过程中，会因受力开裂，剥落或变形，这不仅会让电池容量减小，剥落物还可能造成电池短路而起火等问题。为解决这一问题，可弯曲电池的绝缘聚合物采用了压花设计，即在薄膜上压上纹路，再喷涂正负电极，这样，不仅薄膜与电极接触面积增大，提升电极材料的附着力，同时弯曲产生的位移主要有薄膜承担，电极受力小，剥离的概率也就大大降低。据测试，经这样技术处理后，对电池进行半径为40mm到150mm的弯曲万次时，电池依旧能保持良好的性能。

图：三星展示薄如纸片的可弯曲电池

图：层叠电芯实现了G-flex电池的大容量与可弯曲

异型电池，创新技术各处开花

    面对可弯曲电池，各厂家还有不同的思路，如诺基亚就曾申请过一个类似“春卷”的可弯曲电池专利，它将电芯卷成一个个圆筒状以储藏电能，在圆筒间连接部分，则是单层结构，这样在弯曲时，单层部分由于强度较低，将产生弯曲，但单层结构由于内外径几乎无差异，因此弯曲时，不容易破裂损坏，这样，整个电池就像是表链一样，可以自由地弯曲。这种结构看上去很美，不过由于存在活动部分，会降低电芯的安装密度，对容量有较大的影响。

   LG发布的线缆型可弯曲电池更有创意，它外形像一根电线，还可以像普通电线那样随意弯曲、缠绕甚至打结。为了实现这一目标，其结构也有巨大的改变。将表层电镀镍锡合金细铜线一圈圈缠绕在极柱上，用铝线包裹，在极柱间加入电解液后添加外层保护层，因此，可弯曲程度与普通的铜芯线缆几乎一样。不过，它还只是概念级产品，想要普及应用也许还要等两三年。

图：诺基亚申请的可弯曲电池结构示意图

图：LG线缆型可弯曲电池

总结：可弯曲电池只是第一步，可弯曲设备

    可弯曲，说起来很简单，可要真正实现这点，却要求整个供应链全面改变。我们熟悉的EL显示屏已经可以弯曲，电池也在为可弯曲而努力着，但除此之外，可弯曲设备还要具备可弯曲却又要求有足够强度的外壳材料，可弯曲的PCB板等。当可弯曲的要求达到极致时，甚至要求芯片，扬声器都是可弯曲的，总体来说，目前的可弯曲产品，只能是“初级阶段”的。可弯曲电池，也只是可弯曲设备普及的第一步！