Создан прототип гибкого аккумулятора с отличными характеристиками

Простой в производстве и невероятно эффективный аккумулятор, по заверениям своих создателей, способен стать основой для создания уникальных носимых устройств и гибких роботов нового поколения.

Создан прототип гибкого аккумулятора с отличными характеристиками

Группа исследователей разработала гибкую перезаряжаемую батарею из оксида серебра и цинка с поверхностной плотностью энергии в 5-10 раз большей, чем у современных. Аккумулятор также проще в производстве; В то время как большинство гибких батарей необходимо производить в стерильных условиях (в вауукуме). Этот аккумулятор можно распечатать в обычных лабораторных условиях. Устройство может использоваться в гибкой растягиваемой электронике для носимых устройств, а также в гибкой робототехнике.

Команда, состоящая из исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего и калифорнийской компании ZPower, подробно рассказала о своих успехах в журнале Joule.

Емкость этой инновационной батареи составляет 50 миллиампер на квадратный сантиметр при комнатной температуре — это в 10-20 раз больше, чем емкость типичной ионно-литиевой батареи. Таким образом, при той же площади поверхности батарея, описанная в Джоулях, может обеспечить в 5-10 раз большую мощность.

Создан прототип гибкого аккумулятора с отличными характеристиками

Источник: Калифорнийский университет в Сан-Диего.

Новая батарея имеет большую емкость, чем любые гибкие батареи, доступные в настоящее время на рынке. Это потому, что батарея имеет гораздо более низкий импеданс — сопротивление электрической цепи или устройства переменному току. Чем ниже импеданс, тем лучше характеристики батареи против сильноточного разряда.

Аккумуляторы успешно питали гибкую систему отображения, оснащенную микроконтроллером и модулями Bluetooth. И здесь батарея показала лучшие характеристики, чем имеющиеся в продаже литиевые батарейки.

Напечатанные аккумуляторные элементы заряжались более 80 циклов без каких-либо серьезных признаков потери емкости. Клетки также оставались функциональными, несмотря на многократные изгибы и скручивания.

Для создания батареи исследователи использовали запатентованную конструкцию катода и химию от ZPower. Ван и его команда поделились своим опытом в области печатных растягиваемых датчиков и растягиваемых батарей. Мэн и ее коллеги поделились своим опытом в области расширенных характеристик для систем электрохимического накопления энергии и охарактеризовали каждую итерацию прототипа батареи до достижения максимальной производительности.

Рецепт повышения производительности

Исключительная плотность энергии аккумулятора обусловлена ​​химическим составом оксида серебра и цинка (AgO-Zn). В большинстве коммерческих гибких батарей используется химия Ag2O-Zn. В результате они обычно имеют ограниченный срок службы и низкую производительность. Это ограничивает их использование маломощной одноразовой электроникой.

AgO традиционно считается нестабильным. Но материал катода AgO компании ZPower основан на запатентованном покрытии из оксида свинца, которое улучшает электрохимическую стабильность и проводимость AgO. Дополнительным преимуществом является то, что химический состав AgO-Zn отвечает за низкий импеданс батареи. Печатные токосъемники батареи также обладают отличной проводимостью, что также помогает достичь более низкого импеданса.

Улучшенное производство

Но AgO никогда раньше не использовался в батареях с трафаретной печатью, потому что он обладает высокой окислительной способностью и быстро разлагается химически. Тестируя различные растворители и связующие, исследователи из лаборатории Вана в Калифорнийском университете в Сан-Диего смогли найти состав чернил, который делает AgO пригодным для печати. В результате на батарею можно напечатать всего за несколько секунд после подготовки чернил. Он высохнет и готов к использованию через несколько минут. Батарею можно также напечатать в процессе рулонной печати, что повысит скорость и сделает производство масштабируемым.

Батареи напечатаны на полимерной пленке, которая является химически стабильной, эластичной и имеет высокую температуру плавления (около 200 градусов C или 400 градусов по Фаренгейту ), которая может быть запечатана при нагревании. Токосъемники, цинковый анод, катод из AgO и соответствующие им сепараторы составляют сложенный слой с трафаретной печатью.

Команда уже работает над аккумулятором следующего поколения, стремясь создать более дешевые и более быстрые зарядные устройства с еще более низким импедансом, которые будут использоваться в устройствах 5G и мягкой робототехнике, которые требуют высокой мощности и настраиваемых и гибких форм-факторов.

Читайте также

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Энтузиаст собрал компьютер для апокалипсиса, работающий от огня

Энтузиаст собрал компьютер для апокалипсиса, работающий от огня

Канатная дорога между Россией и Китаем заработает в мае 2027 года

Канатная дорога между Россией и Китаем заработает в мае 2027 года

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Радиационный жилет AstroRad для астронавтов оказался эффективнее ожиданий во время солнечных бурь

Радиационный жилет AstroRad для астронавтов оказался эффективнее ожиданий во время солнечных бурь

Ученые предложили новую версию путешествия 6-тонного камня Стоунхенджа из Шотландии

Ученые предложили новую версию путешествия 6-тонного камня Стоунхенджа из Шотландии

NASA предложило собирать гигантские космические радары с помощью роботов

NASA предложило собирать гигантские космические радары с помощью роботов

Лучшие фотографии полного солнечного затмения 2026 года со всего мира

Лучшие фотографии полного солнечного затмения 2026 года со всего мира