Исследователи из Гонконгского политехнического университета (PolyU) разработали очень гибкую и энергоемкую текстильную литиевую батарею, которая обеспечивает более стабильный, долговечный и безопасный источник питания для носимой электроники с широким спектром применений, таких как медицина, «умный» текстиль, Смартфоны, GPS и Интернет вещей.
Профессор Чжэн Цзицзянь возглавляет исследовательскую группу Института текстиля и одежды Политехнического университета в разработке очень гибкой и высокоэнергетической текстильной литиевой батареи. Изображение: PolyU
Новая легкая текстильная литиевая батарея от PolyU имеет высокую плотность энергии, более 450 Втч / л, и отличную гибкость - с радиусом изгиба менее 1 мм и возможностью складывания более 1.000 циклов с небольшим уменьшением емкости.
Для сравнения, современные гибкие литиевые батареи могут достигать радиуса изгиба только около 25 мм и значительно меньшей мощности, чем 200 Wh / L.
Текстильная литиевая батарея толщиной менее 0,5 мм обладает способностью быстрой зарядки / разрядки и долгим сроком службы по сравнению с обычными литиевыми батареями.
Нововведение, разработанное исследовательской группой Института текстиля и одежды Политехнического университета (ITC), получило три приза на последней «Международной ярмарке изобретателей» в Женеве.
Профессор Чжэн Цзицзянь, возглавляющий исследовательскую группу ИТЦ, сказал: «Носимые технологии были определены как следующая глобальная рыночная возможность после смартфонов. Согласно прогнозам, продажи на мировом рынке портативных устройств будут ежегодно расти более чем на 20 процентов и к 2024 году достигнут 100 миллиардов долларов ».
«Поскольку вся портативная электроника требует портативного источника питания, наша новая технология производства текстильных литиевых батарей предлагает многообещающее решение для множества приложений следующего поколения, начиная от здравоохранения, информационно-развлекательной, спортивной, аэрокосмической, модной и Интернет вещей вплоть до приложений, которые могут даже превзойти наши текущие ожидания ».
Литиевые батареи в настоящее время являются доминирующими перезаряжаемыми батареями на рынке из-за их относительно высокой плотности энергии и длительного срока службы. Поскольку обычные громоздкие тяжелые литиевые батареи нелегко использовать в портативных устройствах, ученые в течение последнего десятилетия пытались разработать гибкие литиевые батареи, часто используя металлическую фольгу в качестве токоприемников.
Однако недостатки в плотности энергии, гибкости, механической прочности и сроке службы могут быть устранены только путем разработки текстильной литиевой батареи PolyU.
Запатентованная компанией PolyU новая технология осаждения металлов с помощью полимеров (PAMD) применяет высокопроводящие металлы, такие как медь (Cu) и никель (Ni), равномерно и равномерно к предварительно обработанным текстильным тканям. Такие изготовленные металлические ткани с низким сопротивлением листа и большой площадью поверхности служат токосъемниками в батарее.
После добавления активных материалов в качестве катода и анода металлические сетки объединяются с сепаратором и электролитом в текстильной литиевой батарее.
Лабораторные испытания, проведенные командой ITC, показали, что текстильная литиевая батарея обладает чрезвычайно высокой механической стабильностью, долговечностью и безопасностью при деформации.
Когда аккумулятор многократно сложен, повернут под разными углами или сморщен свободно, его окно напряжения остается неизменным. Про тесты на изгиб 1000 показали, что батарею можно согнуть с небольшим уменьшением емкости.
Испытания на безопасность, включающие непрерывный удар молотком, резку ножницами и прокалывание гвоздем, показали, что аккумулятор может обеспечить стабильную работу электронных компонентов без риска возгорания или взрыва. Отчет об исследовании опубликован в «Nature Communications».
Гонконгский политехнический университет
