Bateria, która może przybierać dowolny kształt i być integrowana z wieloma urządzeniami na wiele sposobów, to najnowsze przełomowe odkrycie szwedzkich naukowców. – Toruje to drogę do nowej kategorii technologii, twierdzi wynalazca.
/ 123RF/PICSEL
Szwedzcy naukowcy opracowali urządzenie, które może przybierać dowolną formę, umożliwiając tym samym integrację z różnymi urządzeniami na różne sposoby. Można je nawet produkować przy użyciu drukarki 3D.
Naukowcy tworzą płynną komórkę. „Jej tekstura jest podobna do pasty do zębów”
Oprócz dążenia do większych i wydajniejszych baterii, naukowcy badają innowacyjne metody łączenia ich z innymi urządzeniami. Koncepcja jest taka, że na przykład bateria mogłaby stać się częścią nadwozia lub podłogi pojazdu , lub obudową smartfona lub laptopa.
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Linköping niedawno opracował komórkę płynną, która może ułatwić tworzenie się takich połączeń.
Reklama
– Tekstura naszego materiału przypomina nieco pastę do zębów. Może być wykorzystana na przykład w drukarce 3D do nadania baterii dowolnego kształtu. To otwiera drogę do nowego rodzaju technologii, stwierdza prof. Aiman Rahmanudin, wynalazca omawiany w czasopiśmie „Science Advances” (DOI 10.1126/sciadv.adr9010).
Obecnie baterie są sztywne i nieporęczne. Wkrótce staną się miękkie i elastyczne
Naukowcy podkreślają, że w ciągu następnej dekady przewiduje się, że ponad bilion urządzeń będzie podłączonych do Internetu. Oprócz tradycyjnych technologii, takich jak telefony komórkowe, smartwatche i komputery, będą również urządzenia medyczne noszone na ciele lub w ciele, takie jak pompy insulinowe, rozruszniki serca, aparaty słuchowe i różne czujniki monitorujące stan zdrowia. Ponadto trwają prace nad postępem w dziedzinie miękkiej robotyki, e-tekstyliów, a nawet połączonych z siecią implantów neuronowych.
– Baterie są najważniejszym elementem wszystkich urządzeń elektronicznych. Obecnie są sztywne i dość nieporęczne. Jednak dzięki miękkiej i elastycznej baterii nie będzie już żadnych ograniczeń projektowych obecnych dzisiaj . Taką baterię można zintegrować z elektroniką w zupełnie inny sposób i dostosować do użytkownika, wyjaśnia badacz.
Kluczem do tego wynalazku było przejście elektrod ze stanu stałego do stanu ciekłego. Poprzednie próby stworzenia miękkich i rozciągliwych baterii opierały się na różnych rozwiązaniach mechanicznych, takich jak wykorzystanie materiałów kompozytowych, które można rozciągać, lub połączeń, które poruszają się względem siebie. Jednak te metody nie rozwiązały podstawowego problemu – większa bateria ma większą pojemność, ale bardziej aktywne materiały skutkują grubszymi elektrodami, co prowadzi do większej sztywności.
– Rozwiązaliśmy ten problem i jako pierwsi wykazaliśmy, że nośność nie zależy od sztywności – mówi prof. Rahmanudin.
Nowa bateria może przejść 500 cykli ładowania i rozładowania
Naukowcy wskazują, że w przeszłości eksperymentowano z elektrodami ciekłymi, choć z ograniczonym powodzeniem. W tamtym czasie stosowano metale ciekłe, takie jak gal. Niestety, takie materiały – wyjaśniają naukowcy – mogą służyć jedynie jako anoda i stwarzają ryzyko zestalenia się podczas ładowania i rozładowywania, tracąc tym samym swoje właściwości ciekłe.
Co więcej, wiele istniejących rozciągliwych baterii wykorzystuje rzadkie materiały, których wydobycie i przetwarzanie znacząco szkodzi środowisku.
Szwedzki zespół oparł swoją baterię na przewodzących polimerach i ligninie, produkcie ubocznym procesu produkcji papieru. Tę baterię można ładować i rozładowywać ponad 500 razy, zachowując przy tym wydajność . Można ją również rozciągnąć do dwukrotności jej pierwotnej długości i nadal działać efektywnie.
Bateria nie jest bez skazy. Konieczne są ulepszenia wydajności
Uważa się również, że wynalazek jest bardziej przyjazny dla środowiska.
– Ponieważ materiały użyte w baterii składają się ze sprzężonych polimerów i ligniny, surowce są łatwo dostępne. Przekształcając produkt uboczny, taki jak lignina, w cenny zasób do produkcji baterii, przyczyniamy się również do bardziej cyrkularnej gospodarki. Stanowi to zrównoważoną alternatywę dla obecnych technologii , stwierdza dr Mohsen Mohammadi, jeden z autorów publikacji.
Następnym etapem będą działania mające na celu zwiększenie napięcia elektrycznego akumulatora.
– Bateria nie jest bez skazy. Wykazaliśmy, że koncepcja jest wykonalna, ale wydajność nadal wymaga poprawy . Obecne napięcie wynosi 0,9 V. Teraz poszukamy innych związków chemicznych, które mogłyby pomóc nam podnieść to napięcie. Jedną z możliwości, które badamy, jest wykorzystanie cynku lub manganu – dwóch metali, które występują obficie w skorupie ziemskiej, wyjaśnia prof. Rahmanudin.
Odtwarzacz wideo wymaga obsługi JavaScript w Twojej przeglądarce. Polsat News
