Исследователи использовали растяжимые материалы для разработки аккумулятора, который можно сгибать, растягивать и скручивать. Он оптимально подойдет для гибких электронных устройствах.
Производители смартфонов, ноутбуков, смарт-гаджетов и датчиков все большее внимание уделяют эластичным и складным элементам. Однако все они нуждаются в источнике питания, которым сейчас обычно является литий-ионный аккумулятор. К сожалению, такие элементы питания тяжелые и жесткие, что не позволяет использовать их в гибкой электронике или текстиле.
Поэтому команда ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработала прототип гибкого тонкопленочного аккумулятора, который можно сгибать, растягивать и даже скручивать без нарушения подачи энергии. Команда добилась успеха благодаря открытию нового электролита.
Два токосъемника для анода и катода состоят из гибкого полимерного композита, который содержит электропроводящий углерод и служит внешней оболочкой. На внутреннюю поверхность композита нанесен тонкий слой микроскопических серебряных чешуек, сложенных, как черепица. При растяжении эластомера они продолжают контактировать друг с другом, что гарантирует проводимость токосъемника даже при значительной деформации.
В случае если серебряные чешуйки действительно перестают контактировать, то электрический ток все еще может протекать через углеродсодержащий композит, но более слабо.
Затем исследователи распылили порошок анода и катода на точно определенный участок серебряного слоя. Катод состоит из оксида лития-марганца, а анод - оксида ванадия.
На последнем этапе ученые уложили два токосъемника с электродами друг на друга, разделив их барьерным слоем, похожим на рамку картины, заполнив зазор в нем электролитным гелем. Разработанный гелевый электролит содержит воду с высокой концентрацией соли лития, которая не только облегчает перемещение ионов Li между катодом и анодом, но и сдерживает электрохимическое разложение.
Части представленного прототипа были скреплены с помощью клея, но, по словам самих разработчиков, для коммерческих вариантов потребуется найти другой способ соединения, который обеспечит герметичность в течение длительного периода времени.
Напомним, что недавно в Сколтехе придумали, как сделать долговечные и быстро заряжаемые аккумуляторы.
текст: Илья Бауэр, фото: ETH Zurich/Peter Ruegg
