طور الباحثون نموذجًا أوليًا لبطارية رقيقة من الأغشية المرنة يمكنها الثني والتمدد وحتى التشويش
تركز صناعة الإلكترونيات بشكل متزايد على أجهزة الكمبيوتر أو الهواتف الذكية المزودة بشاشات يمكن طيها أو طيها. حتى الملابس الذكية تستخدم أجهزة محمولة أو أجهزة استشعار للتحكم في وظائف الجسم.
بالطبع ، كل هذه الأجهزة تحتاج إلى مصدر طاقة ، والذي عادة ما يكون بطارية ليثيوم أيون.
في حين أن البطاريات التجارية عادة ما تكون ثقيلة وصلبة ، مما يجعلها غير مناسبة بشكل أساسي للتطبيقات في المنتجات الإلكترونية أو النسيجية المرنة ، فإن الأمور تتغير.
يقوم Markus Niederberger ، أستاذ المواد متعددة الوظائف في ETH Zurich ، وفريقه بإنشاء علاج لهذه المشكلة. طور الباحثون نموذجًا أوليًا لبطارية رقيقة من الأغشية الرقيقة التي يمكن أن تنحني وتمتد وحتى تدور دون مقاطعة مصدر الطاقة.
ما يجعل هذه البطارية الجديدة خاصة هو المنحل بالكهرباء. هذا هو جزء البطارية التي تتحرك خلالها أيونات الليثيوم عندما يتم شحن البطارية أو تفريغها. تم اكتشاف هذا المنحل بالكهرباء بواسطة طالب الدكتوراه ETH Xi Chen ، المؤلف الرئيسي للدراسة التي ظهرت مؤخرًا في المجلة العلمية Advanced Materials.
تم بناء هذا النوع الجديد من البطاريات في طبقات مثل الساندويتش. ومع ذلك، هذه هي المرة الأولى التي يستخدم فيها الباحثون مكونات مرنة للحفاظ على مرونة ومرونة البطارية. يقول نيدربرغر: "حتى الآن ، لم يستخدم أي أحد مكونات مرنة حصريًا بشكل منهجي كما هو الحال في إنشاء بطارية ليثيوم أيون".
يتكون مجمعا التيار الحاليين للأنوود والكاثود من مركب بوليمر مرن يحتوي على كربون موصل بالكهرباء ويعمل أيضًا كقذيفة خارجية. على السطح الداخلي للمركب ، استخدم الباحثون طبقة رقيقة من موازين الفضة المجهرية.
نظرًا لطريقة تداخلها مثل البلاط ، فإنها لا تفقد الاتصال مع بعضها البعض عند تمديد المطاط الصناعي. هذا يضمن توصيل الموصل الحالي ، حتى لو كان عرضة للتمدد الواسع. وفي حالة فقد المقاييس الفضية اتصالها مع بعضها البعض ، لا يزال التيار الكهربائي يتدفق عبر المركب الذي يحتوي على الكربون ، وإن كان بطريقة أضعف.
بمساعدة قناع ، قام الباحثون برش غبار الأنود والكاثود على مساحة محددة بدقة من الطبقة الفضية. يتكون الكاثود من أكسيد المنغنيز الليثيوم والأنود هو أكسيد الفاناديوم.
في الخطوة الأخيرة ، قام العلماء بتكديس المجمعين الحاليين باستخدام الأقطاب الكهربائية الموضوعة فوق بعضها البعض ، مفصولة بطبقة حاجزة مماثلة لإطار الصورة ، في حين امتلأت المساحة الموجودة في الإطار بجل الإلكتروليت.
يؤكد Niederberger على أن هذا الجل أكثر صداقة للبيئة من الشوارد التجارية: "المنحل بالكهرباء السائل في بطاريات اليوم قابل للاشتعال والسمية". في المقابل ، يحتوي هلام الإلكتروليت الذي طورته طالبة الدكتوراه تشن على مياه ذات تركيز عال من ملح الليثيوم ، مما لا يسهل فقط تدفق أيونات الليثيوم بين الكاثود والأنود أثناء شحن البطارية أو تفريغها ، ولكن أيضا يمنع الماء من التحلل الكهروكيميائي.
تعرف على أحدث ما في الاقتصاد الرقمي والشركات الناشئة والتقنية والابتكار المؤسسي و blockchain. انقر هنا
