Группа исследователей из Швейцарского федерального технологического института Цюриха (ETH Zurich) разработала аккумуляторы, которые можно подвергать деформации без прерывания питания. Планируется, что подобные батареи можно будет применять в технике со складывающимися дисплеями.
Как и традиционные коммерческие аккумуляторы, разработка имеет многослойный дизайн, напоминающий сэндвич. Главной инновацией проекта является создание батареи с использованием исключительно гибких материалов.
На сегодняшний день никто не использует при создании литий-ионного аккумулятора исключительно гибкие компоненты настолько систематически, как у нас
— проф. Маркус Нидербергер, руководитель проекта
Для изготовления токоприёмников был использован гибкий полимерный композит, содержащий электропроводящий углерод. На внутреннюю поверхность композита исследователи нанесли тонкий слой серебряных хлопьев, имеющих размер в несколько микрон. Благодаря тому, что хлопья наслаиваются друг на друга как черепица, они не теряют контакт при деформации материала. В случае, если во время сильного растяжения серебряные хлопья всё же теряют контакт друг с другом, электрический ток всё равно может протекать через композит с содержанием углерода, хотя и слабее.
На строго определённый участок слоя серебра исследователи распылили анод и катод в виде порошка. Катод в данном случае состоял из литий-марганцевого оксида, а анод — оксида ванадия. После этого компоненты собрали вместе, разместив в центре полимерную рамку. Пустоту внутри рамки заполнили электролитическим гелем.
Электролит аккумулятора, разработанный докторантом ETH Кси Ченом, является ещё одним компонентом, который делает созданный аккумулятор уникальным. По словам учёных, данный гель на водной основе значительно безопаснее чем электролиты традиционных современных аккумуляторов, которые являются горючими и токсичными.
Полученный тонкоплёночный аккумулятор может быть изогнут, растянут или скручен без прерывания питания. Это позволит использовать разработку в телефонах и компьютерах с экранами, которые сгибаются или сворачиваются, а также в гибких носимых устройствах и одежде со встроенной электроникой.
Однако, как отмечает руководитель команды профессор Нидербергер, прежде чем рассмотреть возможность коммерциализации батареи, исследователям необходимо будет провести ещё много усовершенствований. В частности, для соединения частей прототипа было использовано склеивание, но для финального продукта нужно будет найти другой процесс, который позволит сохранять герметичность аккумулятора длительный период времени. Также команде придётся увеличить количество электродного материала, который может вместить батарея.
Напомним, ранее свои гибкие аккумуляторы продемонстрировали Panasonic и Amotech, а также учёные Улсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее.