Elastyczna bateria litowo-jonowa: przełom w technologii

W dziedzinie elektroniki noszonej i miękkiej robotyki naukowcy od lat borykają się z jednym kluczowym problemem – sztywnością baterii. Podczas gdy inne komponenty, takie jak półprzewodniki czy płytki drukowane, mogą być elastyczne, baterie pozostawały sztywnym elementem, ograniczającym możliwości projektowe.

Jednak zespół badawczy z Nanjing University of Posts and Telecommunications w Chinach może właśnie zmienić tę sytuację, opracowując innowacyjną, elastyczną baterię litowo-jonową.

Chińscy naukowcy, poszukując rozwiązania problemu sztywności baterii, znaleźli inspirację w niespodziewanym miejscu – w technologii soczewek kontaktowych. Wykorzystali polidimetylosiloksan (PDMS), materiał powszechnie stosowany w produkcji soczewek, jako podstawę do stworzenia elastycznej struktury baterii.

Nowa bateria składa się z cienkiej warstwy pasty przewodzącej, zawierającej sadze, nanodruty srebrne oraz materiały katodowe i anodowe na bazie litu. Ta warstwa jest otoczona warstwami PDMS, które zostały poddane obróbce solą litową aktywowaną światłem, nadając im gumowate właściwości.

Mały akumulator na plecach?

Rezultatem jest bateria o niezwykłych właściwościach. Może być rozciągnięta do 5000% swojej pierwotnej długości, zachowując przy tym pełną funkcjonalność. Co więcej, utrzymuje pełną pojemność nawet po 67 cyklach ładowania. Dodatkową zaletą jest częściowa przezroczystość baterii, co otwiera nowe możliwości w projektowaniu urządzeń elektronicznych.

W porównaniu z tradycyjnymi bateriami z elektrolitem ciekłym, nowa elastyczna bateria wykazuje imponującą wydajność. Badacze donoszą o 600% wyższej średniej pojemności ładowania oraz lepszej retencji pojemności w czasie. W niektórych prototypach osiągnięto stabilną wydajność przez 1000 cykli ładowania, z minimalną degradacją pojemności.

Elastyczność i przezroczystość nowej baterii otwierają szereg możliwości w dziedzinie urządzeń noszonych i elastycznej elektroniki. Inteligentne zegarki mogłyby lepiej dopasowywać się do kształtu nadgarstka, a inteligentna odzież zyskałaby nowy wymiar funkcjonalności bez utraty komfortu noszenia. W medycynie ta technologia mogłaby przyczynić się do rozwoju dyskretniejszych i bardziej komfortowych urządzeń monitorujących.

iPhone’a 16 Pro Max zadebiutuje z 100-krotnym zoomem AI

Miękka robotyka to kolejna dziedzina, która mogłaby skorzystać z tej innowacji. Elastyczne baterie mogłyby umożliwić tworzenie robotów o bardziej naturalnych, organicznych kształtach, otwierając nowe możliwości w projektowaniu i zastosowaniu.

Mimo obiecujących wyników, przed komercjalizacją tej technologii stoi jeszcze wiele wyzwań. Naukowcy muszą opracować metody masowej produkcji, zapewnić długoterminową trwałość i bezpieczeństwo baterii w różnych warunkach użytkowania, a także dalej optymalizować ich wydajność.

Rozwój elastycznych baterii litowo-jonowych może mieć daleko idące konsekwencje dla przemysłu elektronicznego. Umożliwi tworzenie urządzeń o nietypowych, elastycznych kształtach, poprawi komfort użytkowania urządzeń noszonych i otworzy nowe możliwości w dziedzinie bioniki i zaawansowanych protez.