Ученые из Исследовательского центра мягких гибридных металлов при Корейском институте науки и техники разработали мягкие и эластичные литий-ионные батареи. Их можно наносить на ткани, а в будущем эта разработка будет полезна для создания «умной» одежды. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.
В последнее время повышается спрос на «умные» гаджеты, будь то фитнес-трекеры, электрокардиостимуляторы или одежда. В связи с этим внимание ученого сообщества привлекает перспектива разработки мягких и эластичных, словно человеческая кожа и органы, батарей. Большую часть аккумуляторов традиционно занимает твердый неорганический электрод. Именно это представляет главную трудность в разработке эластичных батарей. При этом эластичными должны быть и все остальные их компоненты, а также разработчики должны предотвратить протечку жидкого электролита.
Корейские исследователи смогли собрать эластичную батарею. В отличие от других групп ученых, они отказались от использования простых материалов, например резины. Разработчики создали мягкий и эластичный органический гель, который был нанесен на связующее вещество. Эта конструкция удерживает электроды и упрощает процесс переноса ионов. Из эластичного и газонепроницаемого материала исследователи получили проводящие чернила. Из них создали токоприемник и капсулу. Такая батарея стабильно работала даже при высоких напряжениях и деформациях. При этом она не разбухала и не впитывала электролит. Плотность энергии полученной литий-ионной батареи составила около 2,8 мВт/см2. Этот показатель сравним с большинством твердых аналогов, которые работают при напряжении от 3,3 В. Собранная эластичная батарея была устойчива и механически: она выдержала более 1000 растяжений, может растягиваться более чем на 50% без повреждений. Батарея стабильна на воздухе.
Ученые напечатали такую батарею на поверхности термозащитных нарукавников, сделанных из спандекса. Это показало, что такую высоковольтную батарею можно печатать прямо на ткани. С помощью этой разработки исследователи могли подзаряжать смарт-часы.
Ученые считают, что их разработка имеет ряд преимуществ. Во-первых, она предоставляет структурную свободу: эластичную батарею можно печатать на ткани. Во-вторых, она предоставляет свободу в материалах, так как использует те же материалы, что применяются для создания обычных литий-ионных батарей. В-третьих, благодаря устойчивости к механическим деформациям батарея обладает высокой плотностью энергии. Подобные эластичные системы в будущем могут войти в состав нательных девайсов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
