Nadchodzi elastyczna rewolucja w bateriach. Takiego ogniwa jeszcze nie było

Wyobraź sobie akumulator, który niczym elastyczna taśma dopasowuje się do kształtu Twojego telefonu, smartwatcha, a nawet ubrania. Nie musisz martwić się o ciężkie i nieporęczne powerbanki, bo ta bateria będzie integralną częścią Twojego urządzenia, dając mu nową moc i funkcjonalność. Brzmi jak science fiction? Już nie.

Badacze stworzyli akumulator, której każdy komponent, od elektrod po warstwę elektrolitu, może rozciągać się nawet o 5000 proc. To niesamowita elastyczność, która otwiera drzwi do zupełnie nowych zastosowań. Co więcej, bateria zachowuje swoją pojemność magazynowania energii nawet po 70 cyklach ładowania i rozładowania, co jest imponującym wynikiem w porównaniu z tradycyjnymi bateriami.

Więcej o akumulatorach przyszłości przeczytasz na Spider`s Web:

Elektronika, która się wygina i rozciąga, potrzebuje baterii o podobnych właściwościach. Większość badaczy, którzy próbowali zbudować takie baterie, tworzyła je z tkaniny przewodzącej lub sztywnych komponentów złożonych w rozszerzalne kształty, podobnie jak w origami.

Jednak w przypadku naprawdę plastycznej baterii każda ich część - elektrody gromadzące ładunek i równoważąca ładunek środkowa warstwa elektrolitu - musi być elastyczna.

Do tej pory naprawdę rozciągliwe prototypy akumulatorów mają umiarkowaną elastyczność, złożone procesy montażu lub ograniczoną pojemność magazynowania energii, szczególnie przy wielokrotnym ładowaniu i rozładowywaniu. To ostatnie może być spowodowane słabym połączeniem między warstwą elektrolitu a elektrodami lub niestabilnością płynnego elektrolitu, który może się przemieszczać, gdy bateria zmienia kształt.

Dlatego zamiast używać cieczy, amerykańscy naukowcy pod przewodnictwem Wen-Yong Lai postanowili włączyć elektrolit do warstwy polimerowej połączonej między dwiema elastycznymi foliami elektrod, aby stworzyć całkowicie stałą, rozciągliwą baterię.

Jak działa ta elastyczna rewolucja? Kluczem jest nowa struktura polimerowa, która pozwala na rozciąganie i kurczenie się komponentów bez uszkadzania ich. Dzięki temu bateria może dostosować się do różnych kształtów i ruchów, stając się idealnym źródłem zasilania dla urządzeń noszonych i elastycznych.

Aby wykonać elektrody do całkowicie elastycznej baterii, zespół rozprowadził cienką warstwę pasty przewodzącej zawierającej srebrne nanodruty i materiały katodowe lub anodowe na bazie litu.

Następnie na wierzch pasty nałożono warstwę polidimetylosiloksanu, elastycznego materiału powszechnie stosowanego w soczewkach kontaktowych. Bezpośrednio na wierzch tej warstwy naukowcy dodali sole litu, wysoce przewodzącą ciecz i pozostałe składniki, aby uzyskać rozciągliwy polimer.

Po aktywacji światłem składniki te połączyły się, tworząc stałą, gumową warstwę zdolną do rozciągnięcia się do 5000 proc. swojej pierwotnej długości i zdolną do transportu jonów litu. Na koniec stos został pokryty kolejną warstwą elektrody, a całe urządzenie zostało uszczelnione powłoką ochronną.

Porównując rozciągliwą konstrukcję baterii z podobnym urządzeniem z tradycyjnym ciekłym elektrolitem, nowa wersja miała około sześć razy większą średnią pojemność ładowania przy szybkim tempie ładowania.

Nowy sposób tworzenia w pełni rozciągliwych, stałych baterii może być obiecującym krokiem naprzód dla urządzeń noszonych lub wszczepianych, które zginają się i poruszają wraz z ciałem.

Elastyczna bateria litowo-jonowa to nie tylko nowe źródło zasilania, ale także symbol postępu technologicznego i ludzkiej pomysłowości. To kolejny krok w kierunku bardziej inteligentnej, połączonej i zrównoważonej przyszłości, w której energia będzie dostępna na wyciągnięcie ręki, w sposób elastyczny i przyjazny dla środowiska.