Фото iStock
Химики Нанкинского университета почты и телекоммуникаций разработали гибкие литий-ионные аккумуляторы, способные выдерживать сильное растягивание и прочие механические деформации. По словам ученых, батареи можно будет использовать для носимой и имплантируемой электроники.
Гибкие аккумуляторы — не новшество. Их, прежде всего, используют во всевозможных гаджетах, в том числе предназначенных для мониторинга здоровья. Но большинство гибких систем питания созданы из тканых или жестких материалов, сложенных в расширяющиеся формы, напоминающие оригами. Это не позволяет таким батареям сильно растягиваться и сжиматься, особенно многократно. Для создания по-настоящему гибкой батареи каждая ее деталь должна быть эластичной и из раза в раз выдерживать подобные нагрузки.
Китайские ученые заявили, что придумали такой аккумулятор, представив выводы из своей работы в журнале ACS Energy Letters. Их литий-ионный аккумулятор состоит из компонентов, каждый из которых способен выдерживать многократное и сильное растягивание.
Исследователи нанесли на гибкую защитную подложку тонкую пленку проводящей пасты, содержащую серебряные нанопроволоки, технический углерод и катодные или анодные материалы на основе лития. Затем на верхнюю часть пасты положили слой полидиметилсилоксана. Сверху добавили соль лития, жидкость с высокой проводимостью и эластичный полимер. Последний, верхний слой представляет собой еще одну электродную пленку с защитным покрытием. Получился «бутерброд», состоящий из нескольких слоев. При активации светом эти компоненты в сочетании образуют прочный «резиновый» слой, способный растягиваться в 50 раз больше своего первоначального размера и транспортировать ионы лития. Переносчик заряда в литий-ионном аккумуляторе — это положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться в кристаллическую решетку других материалов (например, в соли металлов) с образованием химической связи.
Помимо гибкости батарея китайских ученых отличается от аналогов тем, что способна растягиваться без потери свойств, переносит значительно больше циклов (почти 70) зарядки и разрядки и обладает в шесть раз более высокой емкостью при быстрой зарядке. Последнее свойство стало возможным благодаря полимерному электролиту (в аналогах используется жидкий, поэтому он может перемещаться, когда батарея меняет форму).
Ученые считают, что их аккумулятор после усовершенствования можно будет использовать в различных видах носимой и вживляемой в тело электроники, для которой необходимы эластичность и способность выдерживать механические нагрузки. При этом ученые не сообщили об экономической целесообразности производства таких батарей, поэтому будет ли технология востребована в дальнейшем, пока неизвестно.