Растягиваемые и пригодные для печати литий-ионные аккумуляторы – уже реальность

Корейским институтом науки и технологий (KIST) разработан элемент питания нового поколения. Литиевая батарея не только мягкая, но и может деформироваться, а также растягиваться без ущерба эксплуатационным характеристикам. Более того, исследователи напечатали элемент питания на ткани и он заряжал смарт-часы, надетые поверх повязки.

Как пояснил доктор Сон, руководящий работой исследовательской группы, перед ними стояла задача разработать вариант свободной формы с высокой емкостью, который обеспечит питание различных носимых устройств.



В первом образце анод, катод, токосъемник, а также электролит с герметиком представляют собой эластичные материалы, способные растягиваться. Еще одна особенность – их можно наносить методом печати на разные поверхности, обеспечивая автономное питание.



Изобретение предназначено для зарядки смарт-устройств, кардиостимуляторов и другого медицинского оборудования, а также для обеспечения работы мягких носимых устройств, используемых в реалистичных метавселенных.

В обычных батареях большую часть объема занимает твердый электрод из неорганических материалов. Поэтому разработчики избегали традиционных решений и не применяли компоненты вроде резины, которые хоть и тянутся, но не могут наноситься на поверхность при печати.

Основой выступил один из органических связующих материалов. На его основе был разработан гель с высокими показателями мягкости и эластичности. Он удерживает активные электродные материалы и обеспечивает быстрый перенос ионов. Для создания газонепроницаемых токопроводящих чернил с хорошими показателями эластичности применяется синтетическое сырье. Также используется специальный герметик, который сохраняет целостность при деформациях.



Все компоненты отличает механическая стабильность. Эластичные аккумуляторы сохраняют первоначальные характеристики после 1000 и более циклов растяжения. Они подходят для использования как внутри помещений, так и на открытом воздухе.

Для демонстрации надежности высоковольтной органической батареи ее нанесли на нарукавник из спандекса. Поверх него были надеты смарт-часы, чтобы проверить уровень зарядки при расправленной, скомканной и растянутой ткани. Показатели остались неизменными вне зависимости от степени деформации гибкого элемента питания. Новинка пройдет проверку на безопасность, после чего ее сертифицируют.