A kutatók egy rendkívül rugalmas lítium-ion akkumulátort fejlesztettek ki, amely akár 5000%-kal is nyújtható. A kínai Nanjingi Egyetem kutatói a rugalmasság eléréséhez olyan anyagokat használtak, amiből kontaktlencséket is gyártanak. De, hogyan is működik a rugalmas akkumulátor?
A sajtóközlemény szerint a rugalmas akkumulátor teljesítménye nem romlott, még 70 töltési-kisütési ciklus után is megőrizte a töltési kapacitását. Az akkumulátorok általában szilárd tömbök, amelyeket nehéz átlyukasztani vagy meghajlítani, így a rugalmasság nem olyan tulajdonság, amit általában az akkumulátorokkal társítunk. Azonban az elektronikai eszközök világában óriási forradalom tapasztalható, hiszen egyre elterjedtebbek a hajlítható telefonok, képernyők és hordható egészségügyi monitorok. Ezeknek az eszközöknek a működtetéséhez olyan akkumulátorokra van szükség, amelyek szintén rugalmasak.
A korábbi kísérleteknél a rugalmas akkumulátorok készítéséhez vezetőképes szövetet használtak, vagy olyan technikákat, mint az origami, ahol merev elemeket hajtogatnak meghatározott formákra, és bizonyos határok között nyújthatók.
A Wen-Yong Lai professzor vezetésével dolgozó kutatócsoport azonban olyan rugalmas akkumulátort akart létrehozni, amelynek minden eleme rugalmas, így az akkumulátor valóban alakítható – bármilyen formába bele lehet nyomni törés nélkül.
Hogyan sikerült kifejleszteni a rugalmas akkumulátort?
Az akkumulátor alakíthatóvá tételéhez a kutatók először egy vékony vezető pasztát kentek egy lemezre. Ez a paszta ezüst nanohuzalokat, kormot, valamint lítium alapú katód- és anódanyagokat tartalmaz. Ezután a vezető pasztára egy polidimetil-sziloxán réteget vittek fel, ez egy rendkívül rugalmas anyag, amit kontaktlencsék készítéséhez is használnak.
A filmre ezután a csapat egy rendkívül jól vezető folyadékot, lítium-sót és minden olyan összetevőt hozzáadtak, amire egy erősen nyújtható polimer előállításához szükség van. Ezt a réteget aztán fénnyel aktiválták, ami szilárddá változtatta, így nemcsak lítiumionokat tud szállítani, hanem nyújthatóvá is vált.
A rétegek tetejére a kutatók egy másik elektródfóliát helyeztek, majd az egész szerkezetet védő burkolattal látták el.
A rugalmas akkumulátor kapacitásának nyújtása
Így elkészítve a rugalmas akkumulátor akár eredeti hosszúságának 5000%-ára is nyújtható. A sajtóközlemény szerint a kutatók azonban a hagyományos, folyékony elektrolit használatakor tapasztalt átlagos kapacitás akár hatszorosára is növelhették. A nyújtható akkumulátor a töltési és kisütési ciklusok során is stabilabb kapacitást mutatott.
A kutatók ugyanezt az elektrolitot használva más prototípusokat is készítettek, miközben szilárd elektródákat adtak az akkumulátor felépítéséhez. A csapat azt tapasztalta, hogy a polimer elektrolit sokkal stabilabb működést tesz lehetővé még 1000 ciklus után is.
Az első 30 ciklusban a folyékony elektrolittal rendelkező akkumulátoroknál jellemzően 16 százalékos csökkenést tapasztalnak az elektrolit teljesítményében, míg a szilárd polimer elektrolit ugyanilyen ciklusszám alatt mindössze 1 százalékot csökken.
A kutatók elismerik, hogy az akkumulátor még mindig nem tökéletes, és számos fejlesztésre szorul. Azonban a koncepció sikeres megvalósítása megnyitja az utat a rugalmas eszközökhöz használható akkumulátorok elterjedésének.
Forrás: nuus