باتری لیپو انعطاف پذیر

این کشف سایر محققان را بر آن داشت تا انواع جدیدی از باتری‌های لیتیوم یونی انعطاف‌پذیر را بسازند که از مواد غیر استاندارد مانند پلیمرهای الاستیک و مایعات آلی به جای الکترولیت‌های مایع قابل اشتعال (ماده‌ای که به یون‌ها اجازه می‌دهد بین دو الکترود حرکت کنند) استفاده می‌کنند. در مورد این مواد جدید، و این مقاله دو نوع باتری قابل شارژ قابل انعطاف را که در حال حاضر برای استفاده تجاری در دسترس هستند، بررسی خواهد کرد.

نوع اول از یک الکترولیت استاندارد اما با جداکننده کامپوزیت پلیمری به جای پلی اتیلن متخلخل یا مواد پلی پروپیلن معمولی استفاده می کند. این اجازه می دهد تا بدون شکستگی خم شود یا به اشکال مختلف شکل بگیرد. به عنوان مثال، سامسونگ اخیراً اعلام کرده است که چنین باتری ابداع کرده است که می تواند شکل خود را حتی با تا شدن از وسط حفظ کند. این باتری‌ها گران‌تر از باتری‌های سنتی هستند، اما می‌توانند بیشتر دوام بیاورند زیرا مقاومت داخلی کمتری از الکترودها و جداکننده‌های ضخیم‌تر وجود دارد. با این حال، یک نقطه ضعف چگالی توان نسبتا کم آنهاست: آنها فقط می توانند به اندازه یک باتری لیتیوم یونی با اندازه مشابه انرژی ذخیره کنند و نمی توانند به سرعت شارژ شوند.

این نوع باتری لیتیوم یونی در حال حاضر در حسگرهای پوشیدنی برای نظارت بر علائم حیاتی بدن استفاده می شود، اما می توان آن را در لباس های هوشمند نیز ادغام کرد. به عنوان مثال، Cute Circuit لباسی می‌سازد که سطوح آلودگی هوا را ردیابی می‌کند و از طریق یک نمایشگر LED در پشت به کاربران هشدار می‌دهد که سطوح بالایی در مجاورت پوشنده وجود داشته باشد. استفاده از این نوع باتری منعطف، ادغام حسگرها را به طور مستقیم در لباس ها بدون افزایش حجم یا ناراحتی آسان تر می کند.

باتری‌های لیتیومی به طور گسترده در محصولات مصرفی مانند تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ استفاده می‌شوند، اما بهبود قابلیت‌های آن (قدرت، وزن) می‌تواند به کاربردهای مفیدی مانند دستگاه‌های پزشکی و خودروهای الکتریکی منجر شود. از آنجایی که بیشتر باتری‌ها از یک محفظه سفت و سخت با الکترودهای قرار داده شده در داخل آن استفاده می‌کنند، تحقیقات گسترده‌ای در مورد اینکه آیا می‌توان باتری انعطاف‌پذیری را ایجاد کرد که به اشکال مختلف و دستگاه‌های بالقوه قدرتمندتر اجازه دهد، انجام شده است.

خودروهای برقی موجود در حال حاضر به دلیل چگالی توان کم باتری ها که ناشی از استفاده از محفظه های سفت و سخت است، برد محدودی دارند. باتری‌های انعطاف‌پذیر را می‌توان روی لباس پوشید یا در اطراف سطوح نامنظم پیچید، که امکان‌های جدیدی را برای فناوری پوشیدنی باز می‌کند. علاوه بر این، انعطاف‌پذیری بیشتر به این معنی است که باتری‌ها را می‌توان در فضاهای تنگ ذخیره کرد و با اشکال غیرعادی مطابقت داشت. این می تواند منجر به باتری هایی با اندازه کوچکتر از باتری های معمولی شود.

نتایج:

محققان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، باتری قابل انعطافی ساخته اند که از فویل فلزی به جای الکترودهای سفت و سخت استفاده می کند. این طراحی نوید عملکرد بهتری نسبت به دستگاه‌های فعلی دارد، زیرا از چندین ورقه نازک که در کنار هم قرار گرفته‌اند تشکیل شده است که منجر به چگالی انرژی بالا و در عین حال کاملاً انعطاف‌پذیر می‌شود. تلاش های قبلی با استفاده از مواد دیگری مانند گرافن به دلیل شکنندگی این ساختارها و عدم مقیاس پذیری آنها شکست خورد. با این حال، طراحی جدید فویل فلزی از ساختاری مشابه با باتری‌های لیتیوم یونی تجاری پیروی می‌کند و به این واحدها اجازه می‌دهد بدون مشکل در مقیاس صنعتی تولید شوند.

برنامه های کاربردی:

باتری‌های لیپو انعطاف‌پذیر می‌توانند منجر به وسایل پزشکی شوند که راحت‌تر روی بدنه قرار می‌گیرند، خودروهای الکتریکی با برد رانندگی بیشتر، فناوری پوشیدنی که در حرکت تداخلی ایجاد نمی‌کند و سایر کاربردهایی که از این افزایش انعطاف‌پذیری بهره می‌برند.

نتیجه:

تحقیقات در دانشگاه کالیفرنیا برکلی یک باتری انعطاف پذیر متشکل از ورق های فویل فلزی روی هم بدون استفاده از مواد شکننده گرافن تولید کرد. این طراحی نسبت به دستگاه های فعلی چگالی انرژی افزایش یافته و در عین حال کاملاً انعطاف پذیر است. باتری‌های لیپو انعطاف‌پذیر همچنین کاربردهای بالقوه‌ای در خودروهای الکتریکی، فناوری‌های پوشیدنی و سایر زمینه‌هایی دارند که افزایش انعطاف‌پذیری مفید است.