Корейская исследовательская группа разработала литий-ионную батарею, которая достаточно гибкая, чтобы ее можно было растягивать. Исследовательская группа доктора Чон Гон Сона в Центре фотоэлектронных исследований гибридов при Корейском институте науки и технологии (KIST) объявила о создании мощной растяжимой литий-ионной батареи. Батарея была разработана путем изготовления структурно растягиваемого электрода, состоящего исключительно из электродных материалов, а затем сборки с растягивающимся гелевым электролитом и растягиваемой упаковкой.
Быстрые технологические достижения в электронной промышленности привели к быстро растущему рынку высокопроизводительных носимых устройств, таких как умные браслеты и имплантируемые в тело электронные устройства, такие как кардиостимуляторы. Эти достижения значительно увеличили потребность в устройствах для накопления энергии, которые должны быть разработаны в гибких и растягивающихся формах, которые имитируют кожу и органы человека.
Однако, это очень трудно придать батарее растяжимость, поскольку твердый неорганический электродный материал занимает большую часть объема, и другие компоненты, такие как токосъемники и сепараторы, также должны быть выполнены растяжимыми. Кроме того, проблема утечки жидкого электролита при деформации также должна быть решена, так же как и проблема утечки жидкого электролита.
Для решения этих проблем исследовательская группа доктора Чон Гон Сона в KIST сосредоточилась на создании аккордеоноподобной микроструктуры, которая обеспечивает структурную растяжимость растягиваемые материалы и, таким образом, сконструированы изогнутые микроэлектродом каркас электрода в виде сот. Выдвинутый внутрь сотовый каркас состоял из графена толщиной в атом, который служит в качестве занавеса, и углеродных нанотрубок, которые образовывали наноразмерную веревку. Сотовидный композитный каркас, выполненный из активных материалов, графена и углеродных нанотрубок, был внутренне высован как аккордеон с использованием процесса радиального сжатия, напоминающего прокатку корейских рисовых рулетиков (гимбап), что привело к созданию растяжимых свойств.
Электроды, разработанные исследовательской группой, не содержат никаких материалов, обычно используемых для растягивания, таких как резина, которые не способствуют накоплению энергии. Все материалы, использованные исследовательской группой в их новой батарее, полностью используются для накопления энергии и переноса заряда. Фактически, растягиваемая батарея, созданная командой, показала емкость накопления энергии (5. 05 мАч / см 2 ) столько же, сколько существующие не растягиваемые батареи.
Недавно представленные растягивающиеся гелевые электролиты и растягивающиеся упаковочные материалы, которые блокируют воздух и влагу и предотвращают утечку электролитов. Получающаяся в результате растягиваемая батарея показала высокую емкость записи 5. 05 мАч / см 2 , превосходные электрохимические характеристики до 50% деформации при повторных (до 500) циклах растяжения-выпуска и долгосрочной стабильности 95. 7% после 100 циклов в условиях воздуха.
д-р. Чон Гон Сон из KIST сказал: «Ожидается, что растягиваемая литий-ионная батарея, разработанная в рамках этого исследования, представит новую парадигму в отношении растягивающихся систем накопления энергии для дальнейшей разработки носимых и имплантируемых в тело электронных устройств».