CN104488052A - 可伸展电子装置及相关方法 - Google Patents

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P·希拉拉尔
S·哈奎
D·科顿
C·鲍尔
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Abstract

一种装置包括至少一个衬底(722、723)，至少一个衬底(722、723)包括第一电极(702)和第二电极(703)，并且被配置为形成使第一电极和第二电极(702、703)被包含在其中并且彼此面对的密封腔室，密封腔室包括在第一电极和第二电极(702、703)之间的空间中的电解质(701)，其中至少一个衬底(722、723)被配置为经受可逆伸展而仍然形成包含电解质(701)的密封腔室。

Description

可伸展电子装置及相关方法
技术领域
本公开涉及柔性/可伸展电子设备、相关方法和装置的领域，并且特别涉及可以适用于可穿戴电子设备的可伸展储能电池。某些公开的示例方面/实施例涉及便携式电子设备，特别是可以手持使用(尽管它们可以被放置在支架上使用)的所谓手持式电子设备。这种手持式电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)。
根据一个或多个所公开的示例方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如电信、视频通信、和/或文本传输、短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能)，交互式/非交互式查看功能(例如网页浏览、导航、TV/程序查看功能)，音乐记录/播放功能(例如MP3或其它格式和/或(FM/AM)无线电广播记录/播放)，数据的下载/传送功能，图像捕捉功能(例如使用(例如内置)数字照相机)，以及游戏功能。
背景技术
可穿戴(或类似)电子设备是其中电子设备被嵌入在服装(例如智能织物)中的新兴技术领域。为了保持服装的舒适，这种设备应该是软的、柔性的并且一定程度可伸展的。然而现存的大多数储能技术采用块(固体块)的形式。尽管存在薄膜柔性电池，但是这些设备的柔性由于电极材料的层离而相对受限。此外，当前可用的柔性电池均为不可伸展的。
在本文中所公开的装置和方法可以解决或不解决该问题。
在本说明书中对之前公开的文档或任何背景技术的列举或讨论未必视作承认文档或背景技术是现有技术的一部分或者是公知常识。本公开的一个或多个方面/实施例可以解决或者不解决一个或多个背景技术的问题。
发明内容
根据第一方面，提供了一种装置，包括至少一个衬底，至少一个衬底包括第一电极和第二电极并且被配置为形成使第一电极和第二电极被包含在其中并且彼此面对的密封腔室，密封腔室包括在第一电极和第二电极之间的空间中的电解质，其中至少一个衬底被配置为经受可逆伸展而仍然形成包含电解质的密封腔室。
装置可以被配置用于产生(例如经由氧化还原反应或嵌入机制)和/或存储(例如经由电荷分离)电能。
装置可以包括第一衬底和第二衬底。第一衬底可以包括第一电极，并且第二衬底可以包括第二电极。第一衬底和第二衬底可以接合在一起以形成密封腔室。第一衬底和/或第二衬底可以被配置为经受可逆伸展。
装置可以包括第一衬底。第一衬底可以包括第一电极和第二电极二者。第一衬底可以被弯折到其自身上以形成密封腔室。
装置可以被配置为使得当至少一个衬底经受可逆伸展时第一电极能够相对于第二电极横向移动。
至少一个衬底可以包括热塑性弹性体(可伸展热塑性)。热塑性弹性体可以包括以下项中的一项或多项：热塑性聚氨酯(聚酯基、聚醚基或聚己内酯基)、苯乙烯基热塑性弹性体(例如苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS))；聚酰胺基热塑性弹性体(例如酯-醚-酰胺(PEEA)、酯-酰胺(PEA)、碳酸酯-酯-酰胺(PCEA)或醚-嵌段-酰胺(PEBA))；聚酯基热塑性弹性体(例如酯-醚(PEE))；聚烯烃基热塑性弹性体(例如聚丙烯或乙烯和硫化橡胶(PP+EPDM)，或聚丙烯或乙烯和硫化/非硫化橡胶)；聚合有机硅(例如聚二甲硅氧烷(PDMS))；含氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE))；以及具有动态硫化硅树脂的热塑性聚氨酯。
第一电极和/或第二电极可以包括活性材料。术语“活性材料”可以视为意指参与装置的充电/放电机制的电极材料。例如在电池中，活性材料可以是参与了电化学反应或嵌入机制的电极材料。另一方面，在超级电容器中，活性材料可以是参与了电偶层的形成的电极材料。
活性材料可以包括以下项中的一项或多项：碳纳米颗粒，碳纳米管，碳纳米角，碳纳米管网络，石墨烯，石墨烯薄片，金属纳米线，金属纳米线网，半导体纳米线，半导体纳米线网，以及金属氧化物纳米颗粒。碳纳米管可以在至少一个衬底上基本上水平对准。活性材料用于电池时，活性材料可以包括LiCoO2、LiFeO2、Li金属和石墨(优选为纤维形式)。活性材料可以是透光的。
第一电极和/或第二电极可以包括电荷收集材料。电荷收集材料可以包括以下项中的一项或多项：导电织物、金属层、金属曲径层、以及多个金属颗粒。导电织物可以包括导电莱卡。金属可以包括金、铝、铜和/或银。
第一电极和/或第二电极可以包括电连接器。电连接器可以包括金属条带和/或金属曲径。金属可以包括金、铝、铜和/或银。
装置可以包括在第一电极和第二电极之间的分离器。分离器可以包括以下一种或多种：棉，聚酯，莱卡，含氟弹性体，聚酯弹性体，烃类弹性体，或任何其它绝缘、可伸展纤维。电解质可以被包含在分离器内(也即分离器被浸渍在电解质中)。
术语“电解质”可以涵盖如传统静电电容器中使用的电绝缘材料(例如电介质)，以及电解质电容器和超级电容器中使用的离子导电材料。电解质可以是液体或胶体电解质。电解质可以包括碳酸丙烯酯，氯化钾的水溶液，或者对于至少一个衬底以及第一电极和第二电极化学抗腐蚀的任何离子导电介质。
活性材料、电荷收集材料和电连接器的一个或多个可以位于至少一个衬底上和/或内。活性材料可以位于电荷收集材料上和/或内。
至少一个衬底、活性材料、电荷收集材料、电连接器、分离器、和电解质的一个或多个可以被配置为经受可逆伸展和/或弯折。至少一个衬底、活性材料、电荷收集材料、电连接器、分离器、以及电解质的一个或多个可以被配置为经受高达20％、30％、50％或100％拉伸应变的可逆伸展。至少一个衬底、活性材料、电荷收集材料、电连接器、分离器和电解质的一个或多个可以被配置为经受45°、90°、135°或180°角度的可逆弯折。至少一个衬底、活性材料、电荷收集材料、电连接器、分离器和电解质的一个或多个可以是充分柔性和/或可伸展的以使得装置适用于挠曲安装、伸展安装、动态伸展、和/或动态挠曲应用。
在未伸展状态下，装置可以具有总体平坦的形式。可以配置至少一个衬底、活性材料、电荷收集材料、电连接器、分离器和电解质的一个或多个可以被配置为经受基本上平行于装置平面的可逆伸展。至少一个衬底、活性材料、电荷收集材料、电连接器、分离器和电解质的一个或多个可以被配置为围绕基本上平行于装置平面的轴线可逆弯折。
装置可以是以下的至少一个：电池(一次或二次电池)，电容器(静电，电解质，或超级电容器)，和电池-电容器混合体。
根据另一方面，提供了一种包括在本文中所描述的任何装置的设备。设备可以是以下项中的至少一项：电子设备，便携式电子设备，便携式电信设备，以及用于任何前述设备的模块。设备可以包括串联或并联的多个如上所述的电池、电容器或电池-电容器混合体。
根据另一方面，提供了一种包括在本文中所描述的任何装置的织物。织物可以形成了服装类物品的一部分。
根据另一方面，提供了一种制造装置的方法，方法包括：提供至少一个衬底；在至少一个衬底上形成第一电极和第二电极；提供电解质；以及将至少一个衬底配置为形成使第一电极和第二电极被包含在其中并且彼此面对的密封腔室，密封腔室包括在第一电极和第二电极之间的空间中的电解质，其中至少一个衬底被配置为经受可逆伸展而仍然形成包含电解质的密封腔室。
形成第一电极和/或第二电极可以包括在至少一个衬底上提供基本上水平对准的碳纳米管的层。基本上水平对准的碳纳米管的层可以通过以下步骤提供：在生长衬底上生长基本上垂直对准的碳纳米管的阵列；压缩在生长衬底与至少一个衬底之间的碳纳米管；以及从至少一个衬底分离生长衬底，以在至少一个衬底上产生基本上水平对准的碳纳米管的层。
语句“基本上水平对准”可以视为意指碳纳米管的长轴线相对于至少一个衬底的平面成0°-20°的角，以及相对于彼此成0°-20°的角(也即基本上平坦和平行)而对准。
语句“基本上垂直对准”可以视为意指碳纳米管的长轴线相对于生长衬底的平面成80°-100°的角度，以及相对于彼此成0°-20°的角度(也即基本上竖直和平行)而对准。
在本文中所公开的任何方法的步骤不必以所公开的精确顺序执行，除非明确指出或者由本领域技术人员所理解。
根据另一方面，提供了一种记录在载体上的计算机程序，计算机程序包括被配置为执行在本文中所描述的任何方法的计算机代码。
装置可以包括被配置为处理计算机程序的处理器。处理器可以是微处理器，包括专用集成电路(ASIC)。
本公开包括孤立或者以各种组合的一个或多个对应方面、示例性实施例或特征，不论是否具体陈述(包括要求保护)为组合或者孤立。用于执行一个或多个所讨论的功能的对应机制也在本公开的范围内。
用于执行一个或多个所公开的方法的对应的计算机程序也在本公开的范围内，并且由一个或多个所描述的示例性实施例所涵盖。
上述发明内容仅意在示例性而并非限制性。
附图说明
现在参考附图仅借由示例来进行描述，其中：
图1a示意性示出了传统电池的放电过程；
图1b示意性示出了传统电池的充电过程；
图2a示意性示出了锂离子电池的放电过程；
图2b示意性示出了锂离子电池的充电过程；
图3a示意性示出了超级电容器的充电过程；
图3b示意性示出了超级电容器的放电过程；
图4a示意性示出了锂离子电容器的充电过程；
图4b示意性示出了锂离子电容器的放电过程；
图5示意性示出了可逆可伸展的电池；
图6示意性示出了可逆可伸展的超级电容器；
图7示意性示出了包括接合在一起以形成密封腔室的两个衬底的可逆可伸展储能单元；
图8示意性示出了包括被弯折到其自身上以形成密封腔室的单个衬底的可逆可伸展储能单元；
图9示意性示出了包括包含在分离器内的液体电解质的可逆可伸展储能单元；
图10示意性示出了在每个电极处包括电荷收集器的可逆可伸展储能单元；
图11示意性示出了在每个电极处包括电连接器的可逆可伸展储能单元；
图12示意性示出了在衬底表面上形成水平对准的碳纳米管的层的方法；
图13示意性示出了可以施加至可逆可伸展储能单元的不同类型的拉伸应力；
图14示意性示出了可逆柔性储能单元可以围绕平行于储能单元的平面的轴线弯折的范围；
图15示意性示出了在各个幅度的拉伸应变下的可逆可伸展储能单元；
图16示意性示出了对于图15的可逆可伸展储能单元在不同幅度的拉伸应变下电容和等效串联电阻的变化；
图17示意性示出了对于图15的可逆可伸展储能单元在100％拉伸应变下电容和等效串联电阻的周期变化；
图18a示意性示出了包括可逆可伸展储能单元的织物服装；
图18b在截面中示意性示出了图18b的织物服装；
图19示意性示出了包括可逆可伸展储能单元的设备；
图20示意性示出了制造可逆可伸展储能单元的方法；
图21示意性示出了提供用于控制可逆可伸展储能单元的制造的程序的计算机可读介质；
图22a示意性示出了串联的可逆可伸展储能单元的堆叠；以及
图22b示意性示出了并联的可逆可伸展储能单元的堆叠。
具体实施方式
在电子电路中，电池和电容器用于向其它部件提供电能。然而这些电源以完全不同方式运行。
电池使用电化学反应以产生电。传统电池的放电过程示出在图1a中。电池包括由电解质101分隔的两个电端子(电极102、103)。电池也可以包括分离器110以防止电极之间的直接物理接触，当使用液体电解质时这是特别重要的。在负电极(阳极102)处，发生产生电子的氧化反应。这些电子绕着从阳极102至负电极(阴极103)的外部电路105(如箭头104所示)流动，从而在阴极103处引起发生还原反应。电子的流动可以用于对外部电路105中的一个或多个电部件106供电。氧化和还原反应可以继续，直至反应物完全转换。但是重要的，除非电子能够从阳极102经由外部电路105流至阴极103，否则无法发生电化学反应。这允许电池长时间存储电能。当电子绕着从阳极102至阴极103的外部电路流动时，在阴极103周围的电解质101中发展了负电荷云，而在阳极102周围的电解质101中发展了正电荷云。在电解质101中的正离子107和负离子108移动以中和这些电荷云，从而允许反应以及电子的流动继续。在没有来自电解质101的离子107、108的情况下，每个电极102、103周围的电荷云将抑制电力的产生。
一次电池是其中电化学反应不可逆的任何类型的电池。这些用作一次性电池。另一方面，采用二次电池，电化学反应是可逆的，意味着化学反应物可以恢复至它们的原始状态。这些用作可再充电电池。图1b中示出了传统可再充电电池的充电过程。为了对电池进行充电，在阳极102和阴极103之间施加电势差。充电器109的正端子从阴极103夺去电子并且将它们返回至阳极102(由箭头111所示)，从而在电极-电解质界面处诱导了化学反应。此外，为了补偿电荷转移，在电解质101中的正离子107和负离子108在电极102、103之间沿与之前相反的方向而移动。
由电池产生的电流和电压直接与用于电极和电解质的材料相关。材料相对于另一材料损失或者获取电子的能力已知为其电极电势。氧化剂和还原剂的强度由它们的标准电极电势指示。具有正电极电势的材料用于形成阳极，而具有负电极电势的那些用于形成阴极。阳极和阴极电势之间的差值越大，则可以由电池产生的电能量也越大。
锂出现在电化序的顶部(最大的负电极电势)，指示了其是最强的还原剂。同样，氟出现在电化序的底部(最大的正电极电势)，指示了其是最强的氧化剂。作为锂的高电极电势的结果，锂电池能够产生接近4V的电压，在锌-碳或碱性电池电压的两倍之上。取决于对于阳极、阴极和电解质的材料的选择，可以显著改变锂电池的电流、电压、容量、寿命和安全性。最近，已经采用新颖架构以改进这些电池的性能。纯锂是非常易反应的，并且将与水剧烈反应以形成氢氧化锂和氢气。为此原因，使用无水电解质，并且使用密封容器从电池组严格排除水。
也就是说，因为锂与多个阴极和无水电解质的低反应活性，存在上述许多不同的锂电池。术语“锂电池”涉及一系列不同的化学物，包括锂金属或锂化合物作为阳极而对于阴极和电解质采用许多不同材料。多孔碳材料通常用作阴极电荷收集器以从外部电路接收电子。
锂离子电池是使用锂离子“嵌入”机制而不是传统的氧化还原反应的不同类型的可再充电电池。这涉及当离子在充电和放电期间在电极之间来回穿梭时将锂离子插入和抽出电极的晶体结构。为了实现这一点，电极需要开放的晶体结构，允许插入和提取锂离子，以及同时接受补偿电子的能力。这样的电极称作“嵌入受主”。锂离子电池当前是用于便携式电子设备的最受欢迎类型的电池的一种，因为它们展现出最佳能量-重量比、没有记忆效应、当不使用时缓慢电荷损耗中的一个特性。此外，因为锂离子电池包括锂化合物电极而不是锂金属电极(其是高度易反应的)，它们比锂金属电池天生地更安全。
在典型的锂离子电池中，阳极由碳制成，阴极是金属氧化物，而电解质是在有机溶剂中的锂盐。商业上，最流行的阳极材料是石墨，并且阴极通常是如下三种材料中的一种：层状氧化物(诸如氧化锂钴)，基于聚阴离子的一种(诸如磷酸锂铁)，或尖晶石(诸如氧化锂锰)。电解质通常是有机碳酸酯的混合物，诸如包含了锂离子复合物的碳酸次乙酯或碳酸二乙酯。这些无水电解质通常包括非配位的阴离子盐，诸如六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂一水合物(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)和三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)。
图2a和图2b分别示意性示出了锂离子电池的放电和充电过程。如图所示，阳极202和阴极203均包括沉积在电荷收集衬底214顶部上的开放晶体嵌入材料213。在放电期间，锂离子212从阳极202被提取，跨电解质201迁移，并且插入阴极203的晶体结构中。与此同时，补偿电子行进在外部电路中(沿由箭头240所示方向)，并且由阴极203接受以对反应进行平衡。该过程是可逆的。在充电期间，外部电源(充电器209)在电极202、230之间施加电势差，迫使电子沿相反方向行进(由箭头211所示)。锂离子212随后从阴极203被提取，跨电解质201迁移，并且插入回至阳极202的晶体结构中。
在锂离子电池中，锂离子被传输至阴极和阳极以及从阴极和阳极被传输，其中在充电期间LixCoO2中的过渡金属钴(Co)从Co3+氧化至Co4+，并且在放电期间从Co4+还原至Co3+。对于包括石墨阳极和氧化锂钴阴极的锂离子电池的阳极和阴极半反应如下：
阳极  方程1
阴极  方程2
然而总反应具有其限制。对锂离子电池过度放电可以使得氧化锂钴过度饱和，导致由以下不可逆反应而形成氧化锂：
Li++LiCoO2→Li2O+CoO  方程3
而对锂离子电池过度充电可以导致由以下不可逆反应而合成Co4+：
LiCoO2→Li++CoO2  方程4
与电池相反，电容器静电地存储电荷，并且不能产生电力。已知为“超级电容器”(也已知为电偶层电容器、超电容器、伪电容器、以及电化学双层电容器)的相对较新型的电容器提供比传统的或电解质电容器更多的电能存储，并且对于便携式电子应用变得越来越受欢迎。
图3a和图3b分别示意性示出了超级电容器的充电和放电过程。超级电容器具有阴极303和阳极302，阴极303和阳极302均包括导电极板314(电荷收集器)，阴极303和阳极302由电解质301分隔。当使用液体电解质时，超级电容器也可以包括分离器310以防止阴极和阳极之间的直接物理接触。极板314涂覆多孔材料315(诸如粉末碳)以增大它们表面积以用于存储更多电荷。当电源(充电器)在电极302、303之间施加电势差时，电解质301变得极化。阴极303上的电势吸引电解质301中的负离子308，而阳极302上的电势吸引正离子307.
不同于电池，施加的电势保持低于电解质301的击穿电压以防止在电极302、303的表面处发生电化学反应。为此原因，超级电容器无法像电化学电池那样产生电力。此外，在没有发生电化学反应的情况下，没有产生电子。结果，没有显著的电流可以在电解质301与电极302、303之间流动。替代地，溶液中的离子307、308将它们自身布置在电极302、303的表面处以镜像表面电荷316，并且形成绝缘的“电偶层”。在电偶层(也即表面电荷316的层和离子307、308的层)中，表面电荷316和离子307、308的分离在纳米量级。电偶层与在极板314表面上使用高表面积材料315的组合允许巨量电荷载流子被存储在电极-电解质界面处。
为了对超级电容器放电，在带电的电极302、303之间形成电连接305，从而导致电子从阳极经由外部电路流至阴极(如箭头304所示)。该电荷的流动可以用于对外部电路305中的一个或多个电部件306供电。
超级电容器具有超越电池的数个优点，并且作为结果已经倾向于在许多应用中替代了电池。它们通过提供大突发电流以向设备供电并且随后对它们快速地再充电而实现功能。它们的低内部电阻、或者等效串联电阻(ESR)允许它们递送以及吸收这些大电流，而传统化学电池的更高内部电阻可以使得电池电压崩溃。此外，当电池通常需要长充电周期时，超级电容器可以非常快速地再充电，通常在几分钟内。它们也保留了能够比电池保持电荷更长时间的能力，即便在多次充电之后。当与电池组合时，超级电容器可以消除通常发生在电池上的瞬时能量需求，由此增长了电池寿命。
然而电池通常需要维护并且仅可以在小温度范围内工作良好，而超级电容器可以无需维护并且在宽温度范围之上工作良好。超级电容器也具有比电池更长的寿命，并且构造为坚持到最后至少直至它们用于供电的电子设备的寿命。另一方面，通常需要在设备寿命期间数次更换电池。
然而超级电容器也不是没有缺点。尽管能够存储比传统和电解质电容器更多量的电能，但是由超级电容器单位重量存储的电能远小于电化学电池。此外，超级电容器的操作电压受限于电解质击穿电压，这对于电池而言不是问题。
锂离子电池具有所有系统的最高能量密度，而超级电容器具有最高功率密度和寿命。近期，已经研发出称作锂离子电容器的新型混合储能设备，其目的在于整合锂离子电池和超级电容器的优点。锂离子电容器的阴极采用激活碳，在此处电荷被存储为在碳与电解质之间界面处的电偶层，类似于超级电容器。另一方面，阳极由采用锂离子预掺杂的纳米结构嵌入材料制成，类似于锂离子电池。该预掺杂工艺降低了阳极电势并且导致高电池输出电压。通常，锂离子电容器的输出电压在3.8V至4V的范围内。结果，锂离子电容器具有高能量密度。此外，阳极的容量比阴极的容量高数个数量级的幅度。结果，在充电和放电期间阳极电势的改变远小于阴极电势的改变。嵌入阳极也可以与嵌入阴极耦合，诸如LiCoO2或LiMn2O4，以增大锂离子电容器的功率。用于锂离子电容器的电解质通常为锂离子盐溶液，并且分离器可以用于防止阳极与阴极之间的直接物理接触。
图4a和图4b分别示意性示出了锂离子电容器的充电和放电过程。锂离子电容器的行为几乎与超级电容器相同，并且因此图4a和图4b的附图标记对应于图3a和图3b中的类似特征。然而两个系统之间主要差别在于，替代当设备充电时电解质401中的正离子将它们自身布置在电极-电解质界面处以形成电偶层，锂离子412将它们自身插入(嵌入)在阳极402的晶体结构413中。因此，类似于锂离子电池，锂离子电容器经受了快速电化学反应并且并非简单地依赖于电偶层的形成来存储电荷。
如背景技术部分中所述，当前可用的储能电池不能满足可穿戴电子设备的实际需求，因为用于形成这些电池的材料不足够柔性和可伸展。已经做出一些近期尝试以解决该问题，但是得到的设备(图5和图6所示)遭受额外的缺点。
图5示出了嵌入在弹性体中的Zn/MnO2电池。该设备的阳极502和阴极503分别包括MnO2517和锌518膏，MnO2517和锌518膏均沉积在由碳膏制成的电荷收集器514上。为了防止阳极和阴极材料混杂，电极502、503在下层弹性体519上被定位成彼此邻接(而不是彼此层叠)，由弹性体的分离器510物理地分离。电路由如所示位于阳极502、阴极503和分离器510顶部的电解质胶体501完成。通过形成作为膏的电极502、503并且采用弹性体519密封设备，电池能够承受一定程度的伸展和弯折。然而，因为阳极502和阴极503与沉积在顶部的电解质501位于相同平面中，所以设备展现出大的内部电阻。此外，设备厚度为2mm，这对于可穿戴电子设备而言太厚。
图6示出了可伸展的超级电容器。在该设备中，电极602、603由采用碳纳米管墨水涂覆的织物纤维620形成，并且由被浸渍在液体电解质601中的织物纤维621而彼此分隔。导电织物纤维620已经被示出为提供可穿戴电子设备所需的柔性和可伸展性水平，但是设备展现了大的等效串联电阻。此外，没有提供封装以防止电解质601的蒸发和电极材料随外部环境的退化。
现在将描述可以提供对上述问题的解决方案的装置和相关方法。
图7和图8示出了电能存储装置，其中电极702、703、802、803支撑在可伸展衬底722、723、822上，可伸展衬底自身用于形成密封腔室以用于对电池封装。在图7中，第一电极702和第二电极703(阳极702和阴极703)支撑在各自衬底722、723上，衬底722、723随后接合在一起以形成密封腔室，而在图8中，第一电极802和第二电极803支撑在相同衬底822上，衬底822被弯折到其自身上(并且接合)以形成密封腔室。电能存储装置也包括在第一电极702、802与第二电极703、803之间的空间中在密封腔室内的电解质701、801。密封腔室防止电解质701、801蒸发或泄露，并且也防止空气从外部环境进入电池和退化(例如经由氧化)电极材料。通过使用可逆可伸展材料以封装电池，形成了适用于可穿戴电子设备的电能存储装置。密封过程通常在真空中执行，以使得当储能单元随后暴露至大气压时，迫使电极702、703、802、803接合在一起。
为了用于可伸展储能单元，衬底722、723、822应该能够经受在装置平面内高达50％的重复拉伸应变而不损坏。其也应该能够形成气密密封。已经发现大量热塑性弹性体满足这些需求。热塑性弹性体是展现了热塑性聚合物和弹性聚合物的两种特性的一类聚合物。不同于热固性聚合物，热塑性聚合物可以融化并且重新模塑。该特性允许衬底722、723、822形成热密封的腔室。另一方面，弹性聚合物展现出弹性，并且通常具有显著较低的杨氏模量以及高屈服应变。该特性允许衬底722、723、822可逆伸展。
合适的热塑性弹性体的示例包括：热塑性聚氨酯(聚酯基、聚醚基或聚己内酯基)、苯乙烯基热塑性弹性体(例如苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS))；聚酰胺基热塑性弹性体(例如酯-醚-酰胺(PEEA)、酯-酰胺(PEA)、碳酸酯-酯-酰胺(PCEA)或醚-嵌段-酰胺(PEBA))；聚酯基热塑性弹性体(例如酯-醚(PEE))；聚烯烃基热塑性弹性体(例如聚丙烯或乙烯和硫化橡胶(PP+EPDM)，或聚丙烯或乙烯和硫化/非硫化橡胶)；聚合有机硅(例如聚二甲硅氧烷(PDMS))；含氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE))；以及具有动态硫化硅树脂的热塑性聚氨酯。
电能存储装置的每个电极702、703、802、803包括参与了装置的充电/放电机制的活性材料724、824。在电池中，例如，活性材料724、824是参与电化学反应或嵌入机制的电极材料。另一方面在，在超级电容器中，活性材料724、824是参与形成电偶层的电极材料。为了使得电能存储装置可逆伸展，第一电极702、802和第二电极703、803(由衬底722、723、822支撑)的活性材料724、824也应该是可逆可伸展的。
研究已经表明，沉积在热塑性弹性体衬底顶部上的基本上水平对准的碳纳米管(单壁或多壁碳纳米管)的层能够承受多于100％的拉伸应变而电导率仅适中的减小。结果，碳纳米管层可以用作活性材料724、824自身，或者其可以用作用于另一活性材料724、824(诸如碳纳米颗粒、石墨烯薄片、金属氧化物纳米颗粒或者参照图1至图4所述的任何电极材料)的可伸展高表面积支撑。在后者情形中，碳纳米管层也可以用作用于电能存储装置的电荷收集器。碳纳米管层经受可逆伸展而仍然保持良好导电率的能力是由于纳米管的对准。当纳米管首先沉积在衬底上时(如稍后所述)，纳米管并未完全平坦或者彼此平行(例如它们可以相对于衬底平面成0°-20°角度，并且相对于彼此成0°-20°角度对准)。然而，当层被增多地应变时，纳米管变得更加彼此对准。在该对准过程期间，各个纳米管经受可忽略的应变。并未直至纳米管完全对准，纳米管层的结构开始随着进一步应力而恶化。在该阶段处，相邻纳米管(沿着应变轴线)开始移动分开，并且各个纳米管开始经受纳米级应变。两种效应均导致导电率减小并且也可以引起对于层的不可逆损伤。
可以使用金属或半导体纳米线替代碳纳米管、或者通过使用碳、金属或半导体纳米管/纳米线网络或网来实现类似的结果。与碳纳米管层一样，这些材料也可以用作用于另一活性材料724、824的可伸展高表面积支撑、和/或用作电荷收集器。
在图7和图8中，电解质701、801是胶体而不是液体的形式。使用胶体电解质的优点在于，取决于胶体的粘度，可以无需分离器(通常用于防止在阳极702、802与阴极703、803之间的物理接触以及因此防止电短路)。另一方面，图9示出了包括包含在吸收性分离器910内的液体电解质901的电能存储装置。对于可伸展储能单元，重要的是分离器910(或者胶体电解质901)也是可逆可伸展的。电解质901将取决于电池的特殊化学作用，但是合适的分离器910包括诸如棉的织物，聚酯或莱卡，由含氟弹性体制成的多孔弹性体隔膜，聚酯弹性体或烃类弹性体。
图10示出了可伸展储能单元，其包括在活性电极材料1024与衬底1022、1023之间的电荷收集材料1014的层。电荷收集材料1014使得电子在充电和放电操作期间传输至活性材料1024或者从其传出。与可伸展储能单元的其它部件一样，任何电荷收集材料1014应该也是可逆可伸展的。在这点上，合适的材料包括导电织物(例如导电莱卡)，金属层(例如金、铝、铜和/或银层)，金属曲径层(例如包括金、铝、铜和/或银曲径的阵列的层)，或者多个金属颗粒(例如金、铝、铜和/或银颗粒)。如果使用多个金属颗粒，这些可以沉积在衬底1022、1023顶部上(也即在衬底1022、1023与活性材料1024之间)，或者与衬底材料1022、1023一起分散(也即形成混合物)。
为了使得电子能够在每个电极1102、1103与外部电路1125之间传输(例如使得对电池充电和放电以及向其它部件供电)，可逆的储能单元也可以包括在第一电极1102和第二电极1103处的电连接器1126(接触)，如图11所示。在所示的示例中，电连接器1126位于活性材料1124的顶部上(也即在活性材料1124与电解质1101之间)，但是实际上可以位于衬底1122、1123与活性材料1124之间，在衬底1122、1123与电荷收集材料1114(未示出)之间，在活性材料1124与电荷收集材料1114(未示出)之间，或者甚至作为衬底1122、1123的导电层(例如如果衬底1122、1123是可伸展印刷布线板)。在后者情形中，导电层应该电连接至活性材料1124和/或电荷收集材料1114(例如使用垂直互联访问(VIA)连接)。并未将电连接器1126定位在活性材料1124与电解质1101之间的一个原因在于，其可以通过物理地阻碍电解质离子与活性材料1124之间的交互而减小电极1102、1103的有效面积。
电连接器1126也应该是可逆可伸展的。可以提供该功能的可能的连接器1126的示例包括金属条带或金属曲径(例如金、铝、铜和/或银条带或曲径)。
如前所述，对于第一电极和第二电极有用的活性材料是基本上水平对准的碳纳米管的层。图12示出了可以用于形成这种层的一种方法。首先，通过RF溅射10nm Al2Ox至200nm热氧化1228的Si衬底1229(生长衬底)上而制备双分子层催化剂，接着以的沉积速度热蒸发1nm的Fe层1230。涂覆的衬底1229随后被加载到热化学气相沉积(CVD)反应室中，以及使用采用192sccm H2稀释的8sccmC2H2将腔室增压至26mbar。欧姆加热的石墨基台随后以5℃/s升温至700℃的生长温度。通常在约520℃下以约0.8μm/s的生长速度开始碳纳米管生长(随着时间单调降低)。得到的衬底1229包括基本上垂直的纳米管1231的阵列。
随后使用干法转移工艺以将纳米管1231从生长衬底1229转移至可逆可伸展衬底1222。该工艺涉及对准可伸展衬底1222并且使其与垂直纳米管1231接触以使得纳米管1231经受力的水平分量(而不损坏)。可伸展衬底1222随后平坦定位于在生长衬底1229的顶部上以使得纳米管1231基本上水平位于并且夹设在两个衬底1222、1229之间。为了促使纳米管1231从生长衬底1229转移至可伸展衬底1222，石英圆柱体1232随后跨可伸展衬底1222的上表面1249滚动以压缩下方的纳米管1231。假定可伸展衬底122的可变性特性，衬底1222的下表面1233适应了(更刚性的)纳米管1231。当生长衬底1229和可伸展衬底1222被拉开分离时，纳米管1231从生长衬底1229脱离并且粘附至可伸展衬底1222。在一些情形下(取决于特定衬底材料)，可伸展衬底1222可能需要加热以提供对于纳米管1231的改进粘合性。另一选项是在可伸展衬底1222的下表面1233上预沉积粘附促进剂(诸如聚(赖氨酸)或氨丙基三乙氧基硅烷)。得到的衬底1222包括基本上水平对准的碳纳米管1231的层1234。
图13中箭头示出了可以施加至储能单元以诱导拉伸应变的力的方向。当施加力F1和-F1时，储能单元经受了在电池平面中的可逆伸展(假定装置具有总体平坦的形式)。这具有减小装置厚度的效应(参见图14)。另一方面，当施加力F2和-F2时，储能单元经受垂直于电池平面的可逆伸展。这具有增大装置厚度的效应。此外，当施加力F3和-F3时，储能单元经受剪切应变。在该情形中，第一电极1302和第二电极1303可以相对于彼此而横向移动(也即平行于电池平面)。然而，假设电极1302、1303保持与电解质1301接触，电极1302、1303的相对横向移动不应不利地影响设备的工作。
除了经受可逆伸展之外，装置可以被配置为经受可逆弯折(挠曲)。储能单元可以弯折的范围取决于各个构成层的数目和柔性。在一些情形中，装置可以相对于电池平面被弯折至45°、90°、135°或180°的角度(弯折角度)。
图15示出了在各个拉伸应变(平行于装置平面)程度下可伸展的超级电容器1535，而图16示出了对应的ESR和电容测量值。超级电容器1535可以在图中见到在测量器械的夹具1536之间。超级电容器1535包括聚氨酯衬底(50μm厚)，包括水平对准的碳纳米管(500μm长)的第一电极和第二电极，包含在莱卡分离器内的KCl电解质，以及在碳纳米管与分离器之间以将电极连接至外部电路的铜条带。在约120°下加热密封结构以将聚氨酯结合在一起。
超级电容器在所有应变数值下示出了良好电响应(高电容，低ESR)，并且高达100％的应变而功能正常。然而，电容在约50％的应变之上急剧减小，致使推荐的工作区域在0-50％范围内。设备的ESR随着应变线性增大，这预期是由于碳纳米管层的导电率减小。当拉伸应变随后减小至0％时，完全恢复了初始性能(也即在拉伸之前0％的应变下的电响应)。
为了测试设备的耐久性，超级电容器随后伸展至100％的应变，并且在1800个充电/放电周期之上监控的电行为。电容和ESR随周期数目的变化示出在图17中。如从这些图可见，电响应在整个实验进程中相当恒定(电容减小约18％，而ESR增大约18％)。然而发现性能的降低是莱卡分离器而不是活性材料的机械故障的结果，这对于改进留下了很多空间。针对该设备测得的ESR大于现有技术的大体积超级电容器。然而，该数值可以通过在结构中包含电荷收集材料(之前所述)而显著减小。
可穿戴电子设备的整个概念在于完全功能的电子部件和设备可以继承在服装物品内而对于织物的柔性和可伸展性具有最小影响。在本文中所描述的可伸展储能单元可以能够满足该需求。图18a示出了包括储能单元1838的t恤衫1837，而图18b示出了嵌入在t恤衫材料1837(可以是棉、聚酯、莱卡等等)内的储能单元1838的剖视图。
储能单元可以通过胶合、热附接、或者将储能单元缝合至材料而嵌入或者被附接至材料。
除了可穿戴电子设备之外，本装置通常也可以用于现代电子设备中。在现代设备中，小型化是重要因素，并且现有技术的电池和超级电容器并未足够满足尺寸需求。在本文中所描述的可伸展储能单元可以提供对该问题的解决方案。柔性安装和动态柔性电路板变得越来越普通。柔性安装涉及在设备组装期间弯折或者折叠、但是在设备寿命期间经受最小挠曲的电路板(例如柔性印刷电路(FPC)板)。然而如果电路板足够耐用，其也可以适用于其中需要在设备组装期间和之后弯折电路板的动态柔性应用。可伸展设备也可能需要可以在设备组转期间和/或之后(也即伸展安装和/或动态伸展应用)经受伸展的电路板。本装置可以允许该概念扩展至设备的储能单元，其可以弯折或伸展以便于安装在设备外壳的最小部分内。可伸展储能单元甚至可以被附接至FPC板。
假定电池和电容器用于向设备中其它电子部件供电，电池/电容器的电特性(例如操作电流、电压、电阻、电容等等)是重要考虑量。通常，超级电容器的最大操作电压受限于电解质的击穿电压(对于水性电解质约1.1V，对于有机电解质约2.3V)，而电池的最大操作电压受限于用于电化学反的活性材料。为了增大储能单元2240(电池或电容器)的操作电压，数个单元2240可以串联连接(例如作为储能单元2240的堆叠)，如图22a所示。串联连接的三个储能单元的总电压由Vtotal＝V1+V2+V3给出，其中Vn是相应单元的操作电压。当串联连接时，总电流由ltotal＝l1＝l2＝l3，给出，总电阻由Rtotal＝R1+R2+R3给出，而总电容(对于超级电容器)由Ctotal＝1/C1+1/C2+1/C3给出，其中In、Rn和Cn是相应单元的操作电流、电阻值和电容。
另一方面，数个单元2240可以并联连接(例如作为储能单元2240的堆叠)，如图22b所示。在该配置结构中，总电压由Vtotal＝V1＝V2＝V3给出，总电流由ltotal＝l1+l2+l3给出，总电阻由Rtotal＝1/R1+1/R2+1/R3给出，以及总电容(对于超级电容器)由Ctotal＝C1+C2+C3给出。
图19示意性示出了包括在本文中所描述的电能存储装置1940的设备1939。设备1939也包括处理器1941和存储介质1942，处理器1941和存储介质1942通过数据总线1943而彼此电连接。设备1939可以是电子设备，便携式电子设备，便携式电信设备，或者用于任何前述设备的模块。
电能存储装置1940被配置为产生和/或存储电能，其可以用于向设备1939的一个或多个部件供电。电能存储设备1940被配置为经受可逆伸展(以及可能的可逆挠曲)，以及可以被附接至设备1939的FPC板。
处理器1941被配置用于通过向其它设备部件发送信号或者从其它设备部件接收信号以管理它们的操作而对设备1939进行总体操作。
存储介质1942被配置为存储被配置用于执行、控制或使能对电能存储装置1940的操作的计算机代码。存储介质1942也可以被配置为存储对于其它设备部件的设置。处理器1941可以访问存储介质1942以检索部件设置以便于管理设备部件的操作。特别地，存储介质1942可以包括用于对电能存储装置1940充电的电压设置。存储介质1942可以是诸如易失性随机存取存储器的临时存储介质。另一方面，存储介质1942可以是诸如硬盘驱动器、闪存或非易失性随机存取存储器的永久存储介质。
用于制造电能存储装置1940的方法的主要步骤2044-2047示意性示出在图20中。
图21示意性示出了根据一个实施例的提供计算机程序的计算机/处理器可读介质2148。在该示例中，计算机/处理器可读介质2148是诸如数字化通用碟盘(DVD)或光盘(CD)的光盘。在其它实施例中，计算机/处理器可读介质2148可以是以执行本发明功能的方式而编程的任何介质。计算机/处理器可读介质2148可以是诸如存储棒或存储卡(SD，迷你SD或微型SD)之类的可移除存储设备。
计算机程序可以包括被配置用于执行、控制或使能以下一个或多个的计算机代码：提供至少一个衬底；在至少一个衬底上形成第一电极和第二电极；提供电解质；以及将至少一个衬底配置为形成使第一电极和第二电极被包含在其中并且彼此面对的密封腔室，密封腔室包括在第一电极和第二电极之间的空间中的电解质，其中至少一个衬底被配置为经受可逆伸展而仍然形成包含电解质的密封腔室。
附图中所描绘的其它实施例已经设置于对应于之前所述实施例的类似特征的附图标记。例如，特征编号1也可以对应于编号101、201、301等等。这些编号特征可以出现在附图中但是可以不直接涉及这些特定实施例的描述。已经在附图中提供了这些附图标记以帮助理解其它实施例，特别是涉及之前所述类似实施例的特征。
本领域技术人员应该知晓的是可以由被布置为使得它们被配置为仅当使能(例如接通)等时执行所需操作的装置提供任何所述装置/设备/服务器和/或特定所述装置/设备/服务器的其它特征。在这些情形中，它们可以不必具有在非有效状态(例如关断状态)下被加载到主动式存储器中的合适软件以及仅在有效状态(例如导通状态)下加载合适的软件。装置可以包括硬件电路和/或固件。装置可以包括被加载到存储器上的软件。这些软件/计算机程序可以记录在相同存储器/处理器/功能单元上和/或在一个或多个存储器/处理器/功能单元上。
在一些实施例中，特定所述装置/设备/服务器可以采用合适的软件预编程以执行所需操作，并且其中合适的软件可以被使能以用于用户下载“密钥”例如以解锁/使能软件及其相关功能。与这些实施例相关联的优点可以包括当设备需要其它功能时减少下载数据的需要，并且这在其中认识到设备具有足够容量以存储这种预编程软件以用于用户可以不使能的功能的示例中是有用的。
应该知晓的是任何所述装置/电路/元件/处理器除了所述功能之外可以具有其它功能，以及这些功能可以由相同的装置/电路/元件/处理器来执行。一个或多个所公开的方面可以涵盖记录在合适载体(例如存储器、信号)上的相关计算机程序和计算机程序(其可以是源/传输编码的)的电子分布。
应该知晓是在本文中所描述的任何“计算机”可以包括可以位于或者不位于相同电路板上、或者电路板的相同区域/位置上或者甚至相同设备上的一个或多个个体处理器/处理元件。在一些实施例中，一个或多个任何所述处理器可以分布在多个设备之上。相同或不同的处理器/处理元件可以执行一个或多个在本文中所描述的功能。
应该知晓的是术语“传送信号”可以涉及作为一系列所传输和/或所接收信号被传输的一个或多个信号。信号的系列可以包括一个、两个、三个、四个或者甚至更多个体信号分量或者明确有区别信号以构成所述传送信号。这些个体信号的一些或所有可以同时、顺序和/或使得它们暂时彼此重叠而被发射/接收。
参照对任何所述计算机和/或处理器和存储器(例如包括ROM、CD-ROM等)的任何讨论，这些可以包括计算机处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)和/或已经编程以执行本发明功能的其它硬件部件。
申请人由此单独公开了在本文中所描述的每个个体特征以及公开了两个或多个这些特征的任意组合，在本领域技术人员的公知常识教导下能够基于本说明书执行这些特征或组合，不论这些特征或特征的组合是否解决了在本文中所公开的任何问题，以及不限于权利要求的范围。申请人指示了所公开的方面/实施例可以由任何这样的个体特征或特征组合而构成。由于之前说明书，对于本领域技术人员明显的是可以在本公开的范围内做出各种修改。
尽管已经示出和描述并且指出了所应用于其不同实施例的基本创新性特征，但是应该理解的是，可以由本领域技术人员不脱离本发明的精神而对所述设备和方法的形式和细节做出各种省略、替换和改变。例如，明确有意的是以基本上相同方式执行相同功能以获得相同结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合落入本发明的范围内。此外，应该知晓的是结合任何所公开的形式或实施例示出和/或描述的特征和/或元件和/或方法步骤可以包含在任何其它所公开或描述或建议的形式或实施例中作为设计选择的通常主题。此外，在权利要求中，功能性限定权项已在覆盖如执行所述功能的在本文中所描述的结构、以及不仅是结构性等价形式而且还是等价结构。因此尽管钉子和螺钉可以不是结构等价形式，其中钉子采用圆柱形表面以将木质部件固定在一起而螺钉采用螺旋表面，但是在固定木质部件的环境中，钉子和螺钉可以是等价结构。

Claims (24)

1.一种装置，包括至少一个衬底，所述至少一个衬底包括第一电极和第二电极并且被配置为形成使所述第一电极和所述第二电极被包含在其中并且彼此面对的密封腔室，所述密封腔室包括在所述第一电极和所述第二电极之间的空间中的电解质，其中所述至少一个衬底被配置为经受可逆伸展而仍然形成包含所述电解质的所述密封腔室。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括第一衬底和第二衬底，所述第一衬底包括所述第一电极并且所述第二衬底包括所述第二电极，并且其中所述第一衬底和所述第二衬底接合在一起以形成所述密封腔室。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一衬底和/或所述第二衬底被配置为经受可逆伸展。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括第一衬底，所述第一衬底包括所述第一电极和所述第二电极二者，并且其中所述第一衬底被弯折到其自身上以形成所述密封腔室。
5.根据权利要求1所述的装置，其中在未伸展状态下，所述装置具有总体平坦的形式，并且其中所述至少一个衬底被配置为经受基本上平行于所述装置的平面的可逆伸展。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个衬底被配置为经受高达100％拉伸应变的可逆伸展。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个衬底包括热塑性弹性体。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述热塑性弹性体包括以下项中的一项或多项：热塑性聚氨酯(聚酯基、聚醚基或聚己内酯基)、苯乙烯基热塑性弹性体(例如苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS))；聚酰胺基热塑性弹性体(例如酯-醚-酰胺(PEEA)、酯-酰胺(PEA)、碳酸酯-酯-酰胺(PCEA)或醚-嵌段-酰胺(PEBA))；聚酯基热塑性弹性体(例如酯-醚(PEE))；聚烯烃基热塑性弹性体(例如聚丙烯或乙烯和硫化橡胶(PP+EPDM)，或聚丙烯或乙烯和硫化/非硫化橡胶)；聚合有机硅(例如聚二甲硅氧烷(PDMS))；含氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE))；以及具有动态硫化硅树脂的热塑性聚氨酯。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极和/或所述第二电极包括活性材料。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述活性材料被配置为经受可逆伸展。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述活性材料包括以下项中的一项或多项：碳纳米颗粒，碳纳米管，碳纳米角，碳纳米管网络，石墨烯，石墨烯薄片，金属纳米线，金属纳米线网，半导体纳米线，半导体纳米线网，以及金属氧化物纳米颗粒。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极和/或所述第二电极包括电荷收集材料。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述电荷收集材料包括以下项中的一项或多项：导电织物、金属层、金属曲径层、以及多个金属颗粒。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括在所述第一电极和所述第二电极之间的分离器。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述分离器包括以下项中的一项或多项：棉，聚酯，莱卡，含氟弹性体，聚酯弹性体，以及烃类弹性体。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述电解质包括氯化钾的水溶液或丙烯碳酸酯。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个衬底被配置为经受可逆弯折。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个衬底被配置为经受180°角的可逆弯折。
19.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置是以下项中的至少一项：电池，电容器，和电池-电容器混合体。
20.一种包括根据权利要求1所述的装置的设备。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述设备是以下项中的至少一项：电子设备，便携式电子设备，便携式电信设备，以及用于任何前述设备的模块。
22.一种包括根据权利要求1所述的装置的织物。
23.根据权利要求22所述的织物，其中所述织物形成服装类物品的一部分。
24.一种形成装置的方法，所述方法包括：
提供至少一个衬底；
在所述至少一个衬底上形成第一电极和第二电极；
提供电解质；以及
将所述至少一个衬底配置为形成使所述第一电极和所述第二电极被包含在其中并且彼此面对的密封腔室，所述密封腔室包括在所述第一电极和所述第二电极之间的空间中的电解质，其中所述至少一个衬底被配置为经受可逆伸展而仍然形成包含所述电解质的所述密封腔室。
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