Keďže technológia flexibilnej elektroniky rýchlo napreduje, kompromis- medzi flexibilitou batérie a hustotou energie je už dlho výzvou. Výskumníci z Ústavu pre výskum kovov pod Čínskou akadémiou vied (CAS) teraz prekonali túto prekážku. Ich novo vyvinutá flexibilná-batéria nielenže vydrží 20 000 cyklov ohybu bez zníženia výkonu, ale dosahuje aj 86% zvýšenie hustoty energie. Tento prelom, publikovaný v Advanced Materials, predstavuje pre Čínu významný míľnik v oblasti flexibilného skladovania energie.
Technický prelom: Integrovaný dizajn rozhrania na molekulárnej{0}}úrovni
Tradičné-batérie v tuhej fáze trpia zlým kontaktom elektródy-elektrolytu, čo vedie k neefektívnemu transportu iónov. Výskumný tím inovatívne zaviedol etoxyskupiny (pre iónovú vodivosť) a krátke sírne reťazce (pre elektrochemickú aktivitu) do hlavného reťazca polyméru, čím sa vytvoril „prechod iónov“ v molekulárnom-meradle. Táto konštrukcia výrazne znižuje odpor transportu iónov a zároveň umožňuje dynamické prepínanie režimov vedenia na základe potenciálu, čím sa zaisťuje stabilný výkon aj pri extrémnej deformácii.
Testovacie údaje: Žiadna degradácia po 20 000 ohyboch
V laboratórnych testoch si batéria po 20 000-násobnom ohnutí robotickými ramenami zachovala viac ako 98 % svojej počiatočnej nabitia-účinnosti vybitia-, čo výrazne prekročilo priemyselné štandardy. Jeho energetická hustota dosiahla 350 Wh/kg, čo je 86 % zlepšenie v porovnaní s bežnými-polovodičovými batériami, ktoré poskytujú flexibilnú elektroniku s dlhšou výdržou-.
Aplikácie: Revolučný spôsob nosenia a zdravotnej starostlivosti
Táto technológia najskôr transformuje nositeľné zariadenia. Flexibilné batérie môžu byť votkané do látok, ako sú textílie, čím sa eliminuje potreba externého napájania v inteligentnom oblečení. V zdravotníctve ich vysoká bezpečnosť a dlhá životnosť (predpokladá sa viac ako 10 rokov) umožnia „neviditeľné“ implantáty, akými sú kardiostimulátory. Okrem toho by sa dali použiť v skladacích smartfónoch a flexibilných displejoch.
Sociálny vplyv: Technológia cenovo dostupné riešenia&priemyselná modernizácia
Napriek sľubnej budúcnosti môžu vysoké počiatočné náklady prehĺbiť technologické rozdiely. Na základe úspechu Číny v oblasti obnoviteľnej energie je potrebný spoločný model „aplikácie-akademického-výskumu-priemyselného odvetvia, aby sme mohli otestovať dostupné riešenia v oblasti medicíny a pohotovosti. S postupujúcou industrializáciou sa flexibilné batérie môžu stať základným kameňom-ukladania energie ďalšej generácie.
Budúce výzvy: Rozšírenie a komercializácia
Zatiaľ čo laboratórne výsledky sú pôsobivé, hromadná výroba čelí prekážkam. Zníženie výrobných nákladov, zlepšenie výnosov a vytvorenie jednotných štandardov sú rozhodujúce ďalšie kroky. Tím plánuje partnerstvo so spoločnosťami s cieľom urýchliť komercializáciu s cieľom pripraviť sa na trh do piatich rokov.
Záver: Flexibilné batériezačalanová éra interakcie medzi ľuďmi-zariadeniami
Tento prielom rieši kľúčové technické obmedzenia flexibilných batérií a zároveň nanovo definuje interakciu medzi ľudským-zariadením. Ako technológia dozrieva, vyvinie elektroniku z nástrojov na rozšírenia ľudského tela, čím odomkne nové možnosti. Vedúce postavenie Číny v tejto oblasti tiež ponúka nové poznatky pre globálny rozvoj skladovania energie.