Az akkumulátor teljesítménye nem romlott, mivel 70 töltési-kisütési ciklus után is megőrizte töltéstároló kapacitását – idézi az Interesting Engineering az egyetem sajtóközleményét. Az akkumulátorok szinonimái a kemény blokkoknak, amelyeket nehéz áttörni és hajlítani – a rugalmasság nem az a tulajdonság, amit az ember hozzájuk társít.
Mivel azonban az elektronika világa nagy változáson megy keresztül, és az olyan rugalmasabb eszközök, mint a hajlítható telefonok, képernyők és viselhető egészségügyi monitorok egyre inkább előtérbe kerülnek, az ezeket tápláló akkumulátoroknak is szükségük van a megújulásra.
A rugalmas akkumulátorok építésére tett korábbi kísérletek során vezető szövetet használtak, vagy olyan kézműves mesterségeket, mint az origami, ahol a merev alkatrészeket meghatározott formára hajtogatják, amelyek bizonyos határokon belül nyújthatók.
A Wen-Yong Lai, a Nanjingi Távközlési Egyetem professzora vezetésével dolgozó kutatócsoport azonban olyan akkumulátort akart építeni, amelyben minden összetevő rugalmas, így az akkumulátor valóban bármilyen formára hajlítható anélkül, hogy eltörne.
A kínai Nanjingi Távközlési Egyetem kutatói által készített, rendkívül rugalmas lítium-ion akkumulátor 5000 százalékos nyúlásra képes. (Fotó: ACS Energy Letters 2024)
A kutatók először egy ezüst nanodrótokat, szénport és lítiumalapú katód- és anódanyagokat tartalmazó vezető paszta vékony rétegét vitték fel egy lemezre. Ezután a vezető paszta fölé egy réteg polidimetil-sziloxánt vittek fel, egy rendkívül rugalmas anyagot, amelyet kontaktlencsék készítéséhez használnak.
E réteg fölé a csapat ezután egy nagymértékben vezető folyadékot, lítiumsót és minden olyan összetevőt adott, amely egy nagymértékben nyújtható polimer előállításához szükséges. A réteget ezután fény segítségével aktiválták, ami olyan szilárd anyaggá alakította, amely nemcsak lítiumionokat tud szállítani, hanem nyújtható is.
E réteg fölé a kutatók egy másik elektródafilmet helyeztek, majd az egész elrendezést védőburkolatba zárták.
Az így készült rugalmas akkumulátor eredeti hosszának 5000 százalékára nyújtható. Ugyanakkor a kutatóknak sikerült az akkumulátor átlagos töltési kapacitását is megnövelni, mégpedig a tipikus átlag hatszorosára folyékony elektrolit használatával.
A nyújtható akkumulátor a töltési és kisütési ciklusok során is stabilabb kapacitást mutatott.
A kutatók más prototípusokat is készítettek ugyanezt az elektrolitot használva, miközben szilárd elektródákat adtak hozzá az akkumulátor-felépítményhez. A csapat megállapította, hogy a polimer elektrolit sokkal stabilabb működést tett lehetővé még 1000 ciklus után is.
Az első 30 ciklusban a folyékony elektrolitot tartalmazó akkumulátoroknál jellemzően 16 százalékos csökkenés tapasztalható, míg a szilárd polimerelektrolitnál ugyanennyi ciklus alatt mindössze egy százalékos csökkenés következik be.
A kutatók elismerik, hogy az akkumulátor még nem tökéletes, és sok fejlesztésre van szüksége. A koncepció sikeres megvalósítása azonban megnyitja az utat a rugalmas eszközakkumulátorok elfogadása előtt.
Kiemelt kép forrása: ACS Energy Letters 2024
S.Rita
