Схематична диаграма на процеса на производство на разтегателни батерии Кредит: Корейски институт за наука и технологии (KIST)
Корейски изследователски екип е разработил литиево-йонна батерия, която е достатъчно гъвкава, за да се разтегне. Изследователският екип на д-р Jeong Gon Son в Центъра за изследване на фото-електронни хибриди в Корейския институт за наука и технологии (KIST) обяви, че са конструирали разтегателна литиево-йонна батерия с голям капацитет. Батерията е разработена чрез изработване на структурно разтеглив електрод, състоящ се единствено от електродни материали и след това сглобяване с разтегателен гел електролит и разтеглива опаковка.
Бързият технологичен напредък в електронната индустрия доведе до бързо разрастващ се пазар за високопроизводителни носими устройства, като интелигентни ленти и имплантирани от тялото електронни устройства, като пейсмейкъри. Тези постижения значително увеличиха необходимостта устройствата за съхранение на енергия да бъдат проектирани в гъвкави и разтегливи форми, които имитират човешката кожа и органи.
Въпреки това е много трудно да се придаде разтегливост на батерията, тъй като твърдият неорганичен електроден материал заема по -голямата част от обема, а други компоненти, като токоуловители и сепаратори, също трябва да бъдат разтегливи. Освен това трябва да бъде решен и проблемът с изтичане на течен електролит при деформация, както и проблемът с изтичане на течен електролит.
(А) Схематична диаграма на сглобена клетка на разтегателната батерия. (Б) Капацитетът за съхранение на енергия на разтегателната батерия: а) среда, в която се прилагат вариации от 0% до 50%, б) среда, която прави не се променят много при продължителни експерименти за зареждане или разреждане. (В) Промяна в капацитета за съхранение, измерена, когато 0% и 50% варианти се изпълняват многократно 500 пъти. (D) Снимка на LED лампа, работеща в състояние на удължаване и разширяване ( 50% напрежение) от разтегателна батерия. Кредит: Корейски институт за наука и технологии (KIST)
За да се справят с тези проблеми, изследователският екип на д-р Jeong Gon Son в KIST се фокусира върху създаването на микроструктура, подобна на акордеон, която придава структурна разтегливост на неразтегливи материали, и по този начин конструира микро-навътре извита рамка на електрода в пчелна пита форма. Изпъкналата навътре рамка от пчелна пита се състои от графен с дебелина на атома, който служи като завеса, и въглеродни нанотръби, които образуват въже с наноразмери. Композитната рамка във формата на пчелна пита, изработена от активни материали, графен и въглеродни нанотръби, беше изпъкнала навътре като акордеон с помощта на процес на радиално компресиране, наподобяващо търкаляне на корейски оризови ролки (gimbap), което доведе до създаване на разтегливи свойства.
Електродите, разработени от изследователския екип, не съдържат материали, които обикновено се използват за разтягане - като каучук, които не улесняват съхранението на енергия. Всички материали, използвани от изследователския екип в новоразработената им батерия, се използват изцяло за съхранение на енергия и транспорт на заряд. Всъщност, разтегателната батерия, създадена от екипа, показа капацитет за съхранение на енергия (5,05 mAh/cm2), който е толкова висок, колкото съществуващите неразтегливи батерии.
Ново въведените разтегателни гел електролити и разтегливи опаковъчни материали, които блокират въздуха и влагата и предпазват електролитите от изтичане. Получената разтегателна батерия показа висок ареален капацитет от 5,05 mAh/cm2, превъзходно електрохимично представяне до 50% напрежение при многократни (до 500) цикъла на разтягане и дългосрочна стабилност от 95,7% след 100 цикъла при въздушни условия.
Д-р Jeong Gon Son от KIST каза: „Разтегателната литиево-йонна батерия, разработена чрез това изследване, се очаква да представи нова парадигма по отношение на разтегателните системи за съхранение на енергия за по-нататъшното развитие на носими и имплантируеми от тялото електронни устройства.“
