Ученые создали супергибкую, тонкую литиевую батарею

Исследователям из гонконгского университета удалось создать эластичную литиевую батарею, которая могла бы безопасно снабжать энергией носимую электронику. Традиционные батареи не совсем удобно использовать для умной одежды. А с новым тонким источником питания одежда будет легкая, компактная и удобная. Вот почему в последние годы было предпринято много усилий для создания такого устройства.

Технология создания гибкой батареи

Для создания батареи была запатентована новая технология осаждения металла с помощью полимеров (PAMD). Высокопроводящий металл, такой как медь и никель, равномерно наносят на предварительно обработанные ткани. В результате получается металлическая ткань с низким сопротивлением и большой площадью поверхности. Ее используют в качестве токосъемника.

После добавления активных материалов, которые служат анодом и катодом, металлические ткани подвергают электрохимической обработке, и они окончательно интегрируются с батареей. Толщина такого изделия составляет менее 0,5 мм.

Характеристики батареи

Текстильная литиевая батарея PolyU демонстрирует высокую плотность энергии (более 450 Вт/л). Также у нее превосходная гибкость с радиусом изгиба менее 1 мм. Для сравнения, радиус изгиба у существующей сгибаемой литиевой батареи составляет 25 мм. Кроме того, у нее гораздо более низкая производительность – менее 200 Вт/л.

Команда ITC провела надлежащие испытания на деформацию батареи. Ее многократно складывали пополам, скручивали под разными углами и свободно сминали. Результаты порадовали всех, так как изделие показало чрезвычайно высокую механическую стабильность, долговечность и безопасность. Испытание на изгиб показало, что батарею можно сгибать более 1000 раз до деформации!

Испытания на безопасность проводили путем непрерывного удара молотком, обрезки ножницами и проникновения гвоздем. Опыты доказали, что батарея может стабильно обеспечивать энергией электронные компоненты без риска возгорания или взрыва.

Дополнительные преимущества

Батарея PolyU не только очень эластичная и тонкая. У нее есть ряд других преимуществ:

• Высокая энергоемкость. Батарея способна хранить большое количество энергии, а значит она дольше работает, по сравнению с оригинальной литиевой батареей.
• Быстрая зарядка. Для полной зарядки требуется от 1 до 5 часов.
• Длительный срок службы (80% при 500 циклах зарядки/разрядки, т.е. емкость сохраняется на > 80% после зарядки/разрядки в течение 500 циклов).

Инновационная технология завоевала 3 премии на 47-й Международной выставке изобретений в Женеве, которая прошла в апреле.

Важность изобретения

По словам Чжэн Цзыцзяна – ведущего исследователя команды, носимая электроника станет следующей важной отраслью после смартфонов. Доходы от мирового рынка умной одежды будут расти как на дрожжах. Ежегодно будет прибавляться более 20%. Такими темпами к 2024 году отрасль начнет приносить 100 млрд. долл.

Соответственно, растут потребности в устойчивом, но удобном источнике энергии, таком как Textile Lithium Battery. Батарея может быть полезным инструментом, помогающим применять носимые девайсы.

Для справки. Носимые девайсы могут отслеживать состояние человеческого организма или окружающей среды с различными целями. Их могут использовать медики, спортсмены и даже военные. Одежду с электроникой можно носить для красоты или для развлечения. В нее встраивают системы навигации, музыкальные проигрыватели, светодиоды и т.д.