Elastyczna bateria lipo

Odkrycie to skłoniło innych badaczy do opracowania nowych typów elastycznych akumulatorów litowo-jonowych, które wykorzystują niestandardowe materiały, takie jak elastyczne polimery i płyny organiczne zamiast palnych ciekłych elektrolitów (substancji, która umożliwia jonom przemieszczanie się między dwiema elektrodami). Wiele firm opracowało produkty oparte na o tych nowych materiałach, a w tym artykule omówimy dwa rodzaje elastycznych akumulatorów, które są obecnie dostępne do użytku komercyjnego.

Pierwszy typ wykorzystuje standardowy elektrolit, ale z separatorem z kompozytu polimerowego zamiast zwykłego porowatego polietylenu lub polipropylenu. Dzięki temu można go wyginać lub kształtować w różne formy bez pękania. Na przykład Samsung niedawno ogłosił, że opracował taką baterię, która może zachować swój kształt nawet po złożeniu na pół. Baterie te są droższe niż tradycyjne, ale mogą trwać dłużej, ponieważ grubsze elektrody i separatory mają mniejszy opór wewnętrzny. Jednak jedną wadą jest ich stosunkowo niska gęstość mocy: mogą przechowywać tylko tyle energii, co akumulator litowo-jonowy podobnej wielkości i nie mogą być ładowane tak szybko.

Ten typ akumulatora litowo-jonowego jest obecnie używany w czujnikach do noszenia do monitorowania funkcji życiowych organizmu, ale można go również zintegrować z inteligentną odzieżą. Na przykład Cute Circuit tworzy sukienkę, która śledzi poziom zanieczyszczenia powietrza i ostrzega użytkowników za pomocą wyświetlacza LED z tyłu, gdy w bezpośrednim sąsiedztwie użytkownika występuje wysoki poziom zanieczyszczenia. Korzystanie z tego rodzaju elastycznej baterii ułatwiłoby integrację czujników bezpośrednio z ubraniami bez zwiększania objętości lub dyskomfortu.

Baterie litowe są szeroko stosowane w produktach konsumenckich, takich jak telefony komórkowe i laptopy, ale poprawa ich możliwości (moc, waga) może prowadzić do korzystnych zastosowań, takich jak urządzenia medyczne i samochody elektryczne. Ponieważ większość baterii ma sztywną obudowę z umieszczonymi wewnątrz elektrodami, przeprowadzono szeroko zakrojone badania nad możliwością opracowania elastycznej baterii, która pozwoliłaby na różne kształty i potencjalnie mocniejsze urządzenia.

Obecnie dostępne pojazdy elektryczne mają ograniczony zasięg ze względu na niską gęstość mocy akumulatorów, wynikającą z zastosowania sztywnych obudów. Elastyczne baterie można również nosić na odzieży lub owijać wokół nieregularnych powierzchni, co otwiera nowe możliwości dla technologii noszenia. Ponadto większa elastyczność oznacza, że ​​baterie można przechowywać w ciasnych przestrzeniach i przybierać nietypowe kształty; może to skutkować bateriami o mniejszym rozmiarze niż konwencjonalne baterie o podobnej ocenie.

Wyniki:

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opracowali elastyczną baterię, która wykorzystuje folię metalową zamiast sztywnych elektrod. Konstrukcja daje nadzieję na lepszą wydajność niż obecne urządzenia, ponieważ składa się z wielu cienkich arkuszy ułożonych razem, co zapewnia wysoką gęstość energii przy zachowaniu pełnej elastyczności. Wcześniejsze próby z wykorzystaniem innych materiałów, takich jak grafen, nie powiodły się ze względu na kruchość tych struktur i ich brak skalowalności. Jednak nowy projekt folii metalowej ma podobną strukturę do komercyjnych akumulatorów litowo-jonowych i umożliwia bezproblemową produkcję tych jednostek na skalę przemysłową.

Aplikacje:

Elastyczne baterie lipo mogą prowadzić do urządzeń medycznych, które łatwiej nosić na ciele, samochodów elektrycznych o większym zasięgu, technologii do noszenia, która nie zakłóca ruchu oraz innych zastosowań, które wykorzystują tę zwiększoną elastyczność.

Wnioski:

Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley pozwoliły na wyprodukowanie elastycznej baterii składającej się z ułożonych w stos arkuszy folii metalowej bez użycia kruchego materiału grafenowego. Taka konstrukcja zapewnia większą gęstość energii niż obecne urządzenia, pozostając jednocześnie całkowicie elastyczną. Elastyczne baterie lipo mają również potencjalne zastosowania w samochodach elektrycznych, technologii noszenia i innych obszarach, w których zwiększona elastyczność jest korzystna.