Гибкая Li-ion батарея растягивается на 300% и может использоваться внутри тела человека

Исследователи из Северо-Западного университета и Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейне создали растягиваемый и очень гибкий литий-ионный аккумулятор, который можно заряжать без проводов. Это отличная новость для разработчиков носимых компьютеров, гибких дисплеев и имплантируемых устройств – всем им очень нужен источник питания такого типа.

Исторически сложилось так, что аккумуляторы, чьи электроды изготавливаются из графита и металла, являются негибкими. Попробуете согнуть батарею ноутбука. Если вы окажетесь достаточно сильны, она действительно изменит форму, но при этом обязательно сломается (и, возможно, взорвется; поэтому, пожалуйста, не пытайтесь проделать этот трюк дома). Кроме того, в большинстве батарей используется токсичный и жидкий электролит. А это обычно оборачивается необходимостью применения жесткого и прочного корпуса, чтобы предотвратить его утечку.



Новая эластичная батарея американцев состоят из сотен крошечных ячеек, соединенных проводами. Ячейки расположены на эластичной подложке из силикона. Как вы можете видеть на фото выше, сами ячейки по своей сути являются стандартными литий-ионными аккумуляторами (крайне малого размера), упакованными в защитную оболочку из силикона. Но соединяющие их провода являются крайне интересным конструкционным элементом.   
 
Соединяющие ячейки провода были созданы по так называемой технологии "пружина внутри пружины" (на фото слева). Они отлично растягиваются, позволяя самой батарее увеличиваться в три раза по сравнению с исходным размером. Когда внешнее воздействие прекращается, аккумулятор благополучно возвращается к своей первоначальной форме и размеру.

Но ученые решили не останавливаться на достигнутом, добавив в передовой аккумулятор механизм беспроводной передачи электричества. Эластичные батареи содержат специальные антенны и микросхемы, позволяющие осуществлять беспроводную зарядку посредством электромагнитной индукции. Вероятно, это связано с тем, что ученым оказалось проще создать механизм беспроводной зарядки, чем снабжать батарею специальным механическим гнездом. И опять же это очень хорошая новость для разработчиков имплантируемых медицинских устройств. Ведь в этом сегменте технология беспроводной зарядки быстро становится стандартом.



Чтобы протестировать свою разработку, американские исследователи создали батарею площадью в один квадратный дюйм, которая состояла из 100 отдельных ячеек. Как вы можете видеть на фотографии выше, батарея оказалась способна запитать светодиод. При этом она сохраняла свою работоспособность, даже когда очень сильно растягивалась. Исследователи говорят, что аккумулятор выдержал 20 циклов заряда / разряда с небольшой потерей мощности. Они также подчеркивают, что "для коммерциализации устройства будут необходимы дополнительные исследования в области повышения продолжительности жизненного цикла".

Это, безусловно, значительный шаг вперед в области создания носимой электроники, гибких вычислительных систем и дисплеев. Представьте себе аккумулятор, который моно прикрепить к ноге или даже поместить в живот. Любителям киберпанка такая возможность точно придется по вкусу. Плотность энергии новой эластичной батареи не очень высокая - но после небольшой доработки ее может быть достаточно для запитки нескольких датчиков и небольшого компьютера.

Использованы материалы ExtremeTech, Science Recorder и Nature Communications

Фото: ExtremeTech ©

к списку