Ця літій-іонна батарея має компоненти, які повністю розтягуються, а також стабільну здатність заряджати та розряджати протягом тривалого часу. Така властивість — змінювати форму — необхідна для батареї, щоб бути інтегрованими в гнучку електроніку, яка все більше набирає популярність, наприклад, пристрої для моніторингу стану здоров’я.
Ця літій-іонна батарея має компоненти, які повністю розтягуються, а також стабільну здатність заряджати та розряджати протягом тривалого часу. Така властивість — змінювати форму — необхідна для батареї, щоб бути інтегрованими в гнучку електроніку, яка все більше набирає популярність, наприклад, пристрої для моніторингу стану здоров’я.
Про нову літій-іонну батарею з повністю розтяжними компонентами розповіли дослідники в науковому журналі ACS Energy Letters. Батарея включає шар електроліту, який може розширюватися на 5 000%, і зберігає свою місткість після майже 70 циклів заряджання/розряджання, пише Tech Xplore.
Електроніка, яка згинається та розтягується, потребує акумуляторів із подібними властивостями. Більшість дослідників, які намагалися побудувати такі батареї, створили їх із тканої провідної тканини або жорстких компонентів, складених у розширювані форми, подібні до оригамі. Але для справді гнучкої батареї кожна частина — електроди, які збирають заряд, і середній шар електроліту, який балансує заряд, — має бути еластичною. Поки що справді еластичні прототипи акумуляторів мають помірну еластичність, складні процеси складання або обмежену місткість накопичення енергії, особливо з часом під час повторного заряджання та розряджання.
Останнє може бути наслідком слабкого зв’язку між шаром електроліту та електродами або нестабільністю рідкого електроліту, який може рухатися, коли батарея змінює форму. Таким чином, замість того, щоб використовувати рідину, Вен-Йонг Лай і його колеги хотіли включити електроліт у полімерний шар, сплавлений між двома гнучкими електродними плівками, щоб створити повністю тверду, еластичну батарею.
Щоб виготовити електроди для повністю еластичної батареї, команда нанесла на пластину тонкий шар струмопровідної пасти, що містить срібні нанодроти, технічний вуглець і катодні та анодні матеріали на основі літію. Потім на поверхню пасти нанесли шар полідиметилсилоксану, гнучкого матеріалу, який зазвичай використовується в контактних лінзах. Безпосередньо на цю плівку дослідники додали літієву сіль, високопровідну рідину та інгредієнти для створення еластичного полімеру.
При активації світлом ці компоненти об'єдналися, утворивши твердий, гумовий шар, здатний розтягуватися до 5 000% від своєї початкової довжини і здатний транспортувати іони літію. Нарешті, стек накрили ще однією електродною плівкою, і весь пристрій запечатали в захисне покриття.
Якщо порівнювати конструкцію твердого еластичного акумулятора з аналогічним пристроєм з традиційним рідким електролітом, то нова версія має приблизно в шість разів вищу середню місткість заряду при швидкому заряджанні. Крім того, тверда батарея підтримувала більш стабільну місткість під час роботи протягом 67 циклів заряджання та розряджання. В інших прототипах, виготовлених з твердими електродами, полімерний електроліт підтримував стабільну роботу протягом 1000 циклів, при цьому місткість падала на 1% за перші 30 циклів, порівняно з 16% падінням для рідкого електроліту.
Цей новий спосіб створення повністю розтяжних твердих акумуляторів може стати багатообіцяючим кроком вперед для пристроїв, що носяться або імплантуються, які гнуться і рухаються разом з тілом.
