Гибкая липо-батарея

Это открытие побудило других исследователей разработать новые типы гибких литий-ионных аккумуляторов, в которых используются нестандартные материалы, такие как эластичные полимеры и органические жидкости, вместо горючих жидких электролитов (вещества, которое позволяет ионам перемещаться между двумя электродами). Несколько компаний разработали продукты на основе на этих новых материалах, и в этой статье будут рассмотрены два типа гибких перезаряжаемых батарей, доступных в настоящее время для коммерческого использования.

В первом типе используется стандартный электролит, но с полимерно-композитным сепаратором вместо обычного пористого полиэтилена или полипропилена. Это позволяет изгибать его или придавать ему различные формы без разрушения. Например, Samsung недавно объявила, что разработала такой аккумулятор, который может сохранять свою форму даже в сложенном пополам виде. Эти батареи дороже, чем традиционные, но могут работать дольше, потому что у них меньше внутреннее сопротивление из-за более толстых электродов и сепараторов. Однако одним недостатком является их относительно низкая удельная мощность: они могут хранить столько же энергии, сколько литий-ионные батареи аналогичного размера, и не могут перезаряжаться так же быстро.

Этот тип литий-ионных аккумуляторов в настоящее время используется в носимых датчиках для контроля показателей жизнедеятельности организма, но его также можно интегрировать в умную одежду. Например, компания Cute Circuit производит платье, которое отслеживает уровень загрязнения воздуха и предупреждает пользователей с помощью светодиодного дисплея на спине, когда в непосредственной близости от владельца появляется высокий уровень загрязнения. Использование такой гибкой батареи упростило бы интеграцию датчиков непосредственно в одежду, не увеличивая ее объем и не вызывая дискомфорта.

Литиевые батареи широко используются в потребительских товарах, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, но улучшение их характеристик (мощность, вес) может привести к полезным применениям, таким как медицинские устройства и электромобили. Поскольку в большинстве батарей используется жесткий корпус с размещенными внутри электродами, были проведены обширные исследования возможности разработки гибкой батареи, которая позволила бы использовать различные формы и потенциально более мощные устройства.

Имеющиеся в настоящее время электромобили имеют ограниченный запас хода из-за низкой удельной мощности аккумуляторов, возникающей из-за использования жестких корпусов. Гибкие батареи также можно носить на одежде или обернуть вокруг неровных поверхностей, что открывает новые возможности для носимых технологий. Кроме того, большая гибкость означает, что батареи можно хранить в ограниченном пространстве и принимать необычные формы; это может привести к тому, что батареи будут иметь меньший размер, чем обычные батареи аналогичного номинала.

Результаты:

Гибкая батарея, в которой вместо жестких электродов используется металлическая фольга, была разработана исследователями Калифорнийского университета в Беркли. Конструкция обещает лучшую производительность, чем современные устройства, поскольку она состоит из нескольких тонких листов, сложенных вместе, что обеспечивает высокую плотность энергии при сохранении полной гибкости. Предыдущие попытки использовать другие материалы, такие как графен, потерпели неудачу из-за хрупкости этих структур и отсутствия возможности их масштабирования. Тем не менее, новый дизайн металлической фольги имеет структуру, аналогичную коммерческим литий-ионным батареям, и позволяет без труда производить эти устройства в промышленных масштабах.

Области применения:

Гибкие липо-батареи могут привести к медицинским устройствам, которые легче носить на теле, электромобилям с большим запасом хода, носимым технологиям, которые не мешают движению, и другим приложениям, которые используют преимущества этой повышенной гибкости.

Вывод:

Исследователи Калифорнийского университета в Беркли создали гибкую батарею, состоящую из сложенных друг на друга листов металлической фольги без использования хрупкого графенового материала. Эта конструкция обеспечивает повышенную плотность энергии по сравнению с существующими устройствами, оставаясь при этом полностью гибкой. Гибкие липо-аккумуляторы также имеют потенциальное применение в электромобилях, носимых устройствах и других областях, где выгодна повышенная гибкость.