Flexibelt lipo-batteri

Denna upptäckt fick andra forskare att utveckla nya typer av flexibla litiumjonbatterier som använder icke-standardiserade material som elastiska polymerer och organiska vätskor istället för brandfarliga flytande elektrolyter (ämnet som gör att joner kan färdas mellan två elektroder). Flera företag har utvecklat produkter baserade om dessa nya material, och den här artikeln kommer att utforska de två typerna av flexibla uppladdningsbara batterier som för närvarande är tillgängliga för kommersiellt bruk.

Den första typen använder en standardelektrolyt men med en polymerkompositseparator istället för det vanliga porösa polyeten- eller polypropenmaterialet. Detta gör att den kan böjas eller formas till olika former utan att spricka. Till exempel meddelade Samsung nyligen att de har utvecklat ett sådant batteri som kan behålla sin form även när det är vikt på mitten. Dessa batterier är dyrare än traditionella men kan hålla längre eftersom det är mindre internt motstånd från tjockare elektroder och separatorer. En nackdel är dock deras relativt låga effekttäthet: De kan bara lagra lika mycket energi som ett li-jonbatteri av liknande storlek och kan inte laddas lika snabbt.

Den här typen av Li-ion-batterier används för närvarande i Wearable Sensors för att övervaka kroppens vitala tecken, men det kan också integreras i smarta kläder. Till exempel gör Cute Circuit en klänning som spårar luftföroreningsnivåer och varnar användare genom en LED-display på baksidan när det är höga nivåer i bärarens omedelbara närhet. Att använda den här typen av flexibla batterier skulle göra det enklare att integrera sensorer direkt i kläderna utan att lägga till bulk eller obehag.

Litiumbatterier används ofta i konsumentprodukter som mobiltelefoner och bärbara datorer, men förbättringar av dess kapacitet (kraft, vikt) kan leda till fördelaktiga tillämpningar som medicinsk utrustning och elbilar. Eftersom de flesta batterier använder ett styvt hölje med elektroderna placerade inuti, har det gjorts omfattande forskning om huruvida ett flexibelt batteri skulle kunna utvecklas som skulle möjliggöra olika former och potentiellt mer kraftfulla enheter.

För närvarande tillgängliga elfordon har en begränsad räckvidd på grund av batteriernas låga effekttäthet som är resultatet av användning av styva höljen. Flexibla batterier kan även bäras på kläder eller lindas runt oregelbundna ytor, vilket öppnar upp för nya möjligheter för bärbar teknologi. Dessutom innebär större flexibilitet att batterier kan förvaras i trånga utrymmen och anpassa sig till ovanliga former; detta kan resultera i batterier med mindre storlek än konventionella batterier med liknande klassificering.

Resultat:

Ett flexibelt batteri som använder metallfolie istället för stela elektroder har utvecklats av forskare vid University of California, Berkeley. Designen lovar bättre prestanda än nuvarande enheter eftersom den är sammansatt av flera tunna ark staplade tillsammans, vilket resulterar i hög energitäthet samtidigt som den förblir helt flexibel. Tidigare försök med andra material som grafen misslyckades på grund av dessa strukturers bräcklighet och deras brist på skalbarhet. Den nya metallfoliedesignen följer dock en liknande struktur som kommersiella litiumjonbatterier och gör att dessa enheter kan tillverkas i industriell skala utan svårighet.

Program:

Flexibla lipo-batterier kan leda till medicinsk utrustning som lättare bärs på kroppen, elbilar med större räckvidd, bärbar teknologi som inte stör rörelsen och andra applikationer som drar fördel av denna ökade flexibilitet.

Slutsats:

Forskningen vid University of California Berkeley producerade ett flexibelt batteri bestående av staplade metallfolieark utan att använda ömtåligt grafenmaterial. Denna design ger ökad energitäthet än nuvarande enheter samtidigt som den förblir helt flexibel. Flexibla lipo-batterier har också potentiella tillämpningar inom elbilar, bärbar teknologi och andra områden där ökad flexibilitet är fördelaktigt.