ساخت باتری منعطف توسط چینی‌ها

محققان این دانشگاه از مواد کشسان برای ساخت این باتری انعطاف پذیر استفاده کردند.

در بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران آمده است که عملکرد این باتری حتی پس از ۷۰ چرخه شارژ و تخلیه شارژ به خطر نیفتاد.

وقتی از باتری‌ها حرف زده می‌شود، همه به یاد قطعات سفت و سختی می‌افتند که به سختی سوراخ یا خم می‌شوند. انعطاف‌پذیری خاصیتی نیست که با باتری‌ها مرتبط دانسته شود. با این حال از آنجایی که دنیای الکترونیک هر روزه دستخوش تغییراتی می‌شود و دستگاه‌های انعطاف‌پذیرتری مانند تلفن‌های جمع شونده و صفحه‌نمایش‌های تاشو در حال رایج شدن هستند، باتری‌هایی که آنها را تغذیه می‌کنند نیز نیاز به تغییر اساسی دارند.

تلاش‌های قبلی برای ساخت باتری‌های انعطاف‌پذیر شامل استفاده از پارچه‌های رسانا یا کمک از صنایع دستی مانند اوریگامی بود که در آن اجزای سفت و سخت به شکل‌های خاصی تا می‌شوند و می‌توانند در محدوده‌های خاصی کشیده شوند.

با این حال این تیم تحقیقاتی چینی که زیر نظر ون یونگ لای، استاد دانشگاه پست و مخابرات نانجینگ کار می‌کند، می‌خواست باتری انعطاف‌پذیری بسازد که تمام اجزای باتری الاستیک باشند و باتری را واقعاً انعطاف‌پذیر کند تا بتوان آن را در هر جای دلخواه مورد استفاده قرار داد.

ساخت باتری منعطف

محققان با پخش یک لایه نازک از خمیر رسانای حاوی نانوسیم‌های نقره، کربن سیاه و مواد کاتد و آند مبتنی بر لیتیوم روی یک صفحه شروع کردند. آنها سپس یک لایه پلی دی متیل سیلوکسان، ماده‌ای بسیار انعطاف‌پذیر که برای ساختن لنزهای تماسی استفاده می‌شود، روی آن خمیر رسانا اعمال کردند.

سپس روی این لایه، نمک لیتیوم که یک مایع بسیار رساناست و تمام مواد مورد نیاز دیگر برای ساخت پلیمری که بتواند به ‌طور گسترده کشیده شود، اضافه کردند. این لایه سپس با استفاده از نور فعال شد که آن را به جامدی تبدیل کرد که نه تنها می‌توانست یون‌های لیتیوم را منتقل کند، بلکه می‌تواند کشیده شود.

محققان در بالای این سازه یک لایه الکترود دیگر قرار دادند و سپس کل این مجموعه را در یک محفظه محافظ قرار دادند.

پژوهشگران می‌گویند یک باتری انعطاف‌پذیر ساخته شده به این روش می‌تواند تا ۵۰۰۰ درصد طول اولیه خود کشیده شود.

در این بیانیه مطبوعاتی آمده است که محققان همچنین توانستند میانگین ظرفیت شارژ باتری را زمانی که از الکترولیت مایع استفاده می‌شود تا ۶ برابر میانگین معمولی افزایش دهند.

این باتری قابل کشش همچنین ظرفیت پایدارتری در طول چرخه شارژ و تخلیه شارژ از خود نشان داد.

پژوهشگران همچنین نمونه‌های اولیه دیگری را با استفاده از همان الکترولیت ساختند و در عین حال الکترودهای جامد را به مجموعه باتری اضافه کردند. این تیم دریافت که الکترولیت پلیمری حتی پس از ۱۰۰۰ چرخه عملکرد بسیار پایدارتری را ممکن می‌کند.

در ۳۰ چرخه اول، باتری‌های دارای الکترولیت مایع معمولاً ۱۶ درصد کاهش در عملکرد الکترولیت دارند، در حالی که الکترولیت پلیمری جامد در طول همین تعداد چرخه فقط یک درصد افت عملکرد داشت.

محققان اذعان دارند که این باتری هنوز کامل نشده است و نیاز به بهبودهای بیشتری دارد. با این حال، اجرای موفقیت آمیز این مفهوم راه را برای استفاده از باتری‌های دستگاه‌های انعطاف پذیر هموار می‌کند.

یافته‌های این پژوهش در مجله ACS منتشر شده است.