自充电电池的核心是压电膜，当膜通过机械应力变形时，该压电膜将锂离子从电池的一侧驱动到另一侧。通过压电电势驱动通过极化膜的锂离子使用电化学过程直接作为化学能储存。

通过利用压力，例如鞋跟从行走的人撞击人行道，动力单元产生足够的电流来为小型计算器供电。一个传统的纽扣电池大小的混合动力电池可以为小型电子设备提供动力-并且可以为士兵提供军事应用，这些士兵可能有一天会在他们走路时给电池供电设备充电。

“人们习惯于将发电和储存视为两个独立单元中的两个单独操作，”乔治亚理工学院材料科学与工程学院的Regents教授钟琳王说。“我们将它们组合在一个混合单元中，以创建一个自充电电池，展示了一种集成单元中的电荷转换和存储的新技术。”

该研究于2012年8月9日在NanoLetters期刊上发表。该研究得到了国防高级研究计划局(DARPA)，美国空军，美国能源部，国家科学基金会和中国科学院知识创新计划的支持。

电池包括由锂-钴氧化物(LiCoO2)制成的阴极和由在钛膜顶上生长的二氧化钛(TiO2)纳米管组成的阳极。两个电极由聚(偏二氟乙烯)(PVDF)膜制成的膜隔开，当置于应变下时产生压电电荷。当动力电池被机械压缩时，PVDF膜产生压电电势，该压电电势用作电荷泵以将锂离子从阴极侧驱动到阳极侧。然后将能量作为锂-钛氧化物储存在阳极中。

充电发生在电池压缩的循环中，产生压电势，驱动锂离子的迁移，直到重新建立两个电极的化学平衡并且锂离子的分布可以平衡压电场中的压电场。PVDF薄膜。当施加到电池的力被释放时，PVDF中的压电场消失，并且锂离子通过化学过程保持在阳极。

通过电化学过程完成充电循环，该过程将阴极处的少量锂-钴氧化物氧化成Li1-xCoO2并在阳极处将少量二氧化钛还原成LixTiO2。再次压缩电池重复循环。

当电负载连接在阳极和阴极之间时，电子流到负载，并且电池内的锂离子从阳极侧流回到阴极侧。

利用频率为2.3赫兹的机械压缩力，研究人员在短短四分钟内将电池电压从327增加到395毫伏。然后用1毫安的电流将器件放电回原来的电压约2分钟。研究人员估计，电池的储存电容大约为0.036毫安小时。

到目前为止，Wang和他的研究团队-包括XinyuXue，SihongWang，WenxiGuo和YanZhang--已经建造并测试了500多个电池。Wang估计，作为双电池发电机-存储系统，发电机-蓄电池在将机械能转换为化学能方面的效率将高出五倍。

现在，大部分应用于细胞的机械能量都会在研究人员用来容纳电池的不锈钢外壳变形时消耗掉。Wang认为，通过使用改进的外壳可以提高蓄电量。

“当我们改进包装材料时，我们期望提高整体效率，”他说。“实际进入细胞的能量在这个阶段相对较小，因为壳体消耗了大部分能量。”

除了将机械能直接转换为化学能所带来的效率之外，动力电池还可以减少单独的发电机和电池所需的重量和空间。机械能可以来自行走，车辆的轮胎撞击人行道，或通过利用海浪或机械振动。

“有一天，我们可以准备好使用这种混合方法的电源包，”王说。“几乎任何涉及机械动作的东西都可以提供充电所需的压力。人们行走时可能会产生电力。”