Ученые разработали прозрачную литий-ионную батарею, которую можно растянуть на 5000%

Исследователи из ACS Energy Letters создали литий-ионную батарею с полностью растягивающимися компонентами, включая слой электролита, который может расширяться на 5000%, и которая сохраняет свою емкость хранения заряда после почти 70 циклов зарядки/разрядки. О новинке рассказало издание Тechxplore.

Электроника, которая сгибается и растягивается, нуждается в батареях с аналогичными свойствами. Большинство исследователей, пытавшихся создать такие батареи, делали их из плетеной проводящей ткани или жестких компонентов, сложенных, как оригами. Но для по-настоящему пластичного аккумулятора каждая часть — электроды, собирающие заряд, и средний слой электролита, уравновешивающий заряд, — должны быть эластичными.

На данный момент по-настоящему эластичные прототипы аккумуляторов имеют умеренную эластичность, сложные процессы сборки или ограниченную емкость хранения энергии, особенно с течением времени при многократной зарядке и разрядке. Последнее может быть связано со слабой связью слоя электролита с электродами или нестабильностью жидкого электролита, который может перемещаться при изменении формы аккумулятора.

Вместо использования жидкости ученые включили электролит в полимерный слой, сплавленный между двумя гибкими электродными пленками, чтобы создать полностью прочную и эластичную батарею. Чтобы сделать электроды для полностью эластичного аккумулятора, исследователи нанесли на пластину тонкую пленку проводящей пасты, содержащей серебряные нанопроволоки, углеродную сажу и катодные или анодные материалы на основе лития. Затем на верхнюю часть пасты был нанесен слой полидиметилсилоксана, гибкого материала, обычно используемого в контактных линзах. Поверх этой пленки нанесли соль лития, жидкость с высокой проводимостью, и ингредиенты для создания эластичного полимера. При активации светом эти компоненты объединялись, образуя твердый эластичный слой, способный растягиваться до 5000% от своей первоначальной длины и транспортировать ионы лития. Наконец, всю эту конструкцию покрыли еще одной электродной пленкой, и все устройство герметизировали защитным покрытием.

Сравнивая конструкцию твердотельного эластичного аккумулятора с аналогичным устройством с традиционным жидким электролитом, новая версия имела примерно в 6 раз большую среднюю зарядную емкость при быстрой скорости зарядки. Аналогично, твердотельная батарея сохраняла более стабильную емкость, работая в течение 67 циклов зарядки и разрядки. В других прототипах, изготовленных с твердыми электродами, полимерный электролит сохранял стабильную работу в течение 1000 циклов, при этом емкость падала на 1% в первые 30 циклов по сравнению с падением на 16% для жидкого электролита.

Новый способ создания полностью растягивающихся батарей может стать многообещающим шагом для развития носимых или имплантируемых устройств, которые сгибаются и перемещаются вместе с телом.

Ранее мы писали о пяти портативных аккумуляторов емкостью 50 000 мАч с Aliexpress. В рейтинг вошли мощные повербанки, способные напитать не только мелкую электронику, но и планшеты с ноутбуками.