Ученые создали литий-ионный аккумулятор с полностью растягивающимися компонентами, включая электролитный слой, который расширяется на 5000%. Батарея сохраняет емкость даже после 70 циклов зарядки/разрядки, сообщает TechXplore.
Создавая эластичные батареи, исследователи обычно используют тканые проводящие материалы или складывают жесткие компоненты в растягивающиеся формы, как оригами. Но для истинно эластичной батареи все ее части, электроды и электролит, должны быть упругими. Прототипы таких батарей имеют ограниченную эластичность, сложный процесс сборки или малую емкость, особенно при многократных зарядках.
Ограниченная емкость связана с плохим контактом электролита с электродами или нестабильностью жидкого электролита, который «течет» при деформации батареи. Поэтому ученые отказались от жидкости. Они предложили внедрить электролит в полимерный слой, расположенный между двумя гибкими электродами, для создания твердого и растягивающегося аккумулятора.
Чтобы создать электроды для эластичной батареи, команда нанесла на пластину тонкую пленку проводящей пасты, содержащей серебряные нанопровода, сажу, а также катодные или анодные материалы на основе лития. Затем на пасту был нанесен слой полидиметилсилоксана — гибкого материала, который обычно применяется в контактных линзах. Поверх этой пленки исследователи добавили литиевую соль, высокопроводящую жидкость и ингредиенты для создания эластичного полимера.
После активации светом эти компоненты соединились, образовав твердый, похожий на резину слой. Этот слой растягивался до 5000% от своей первоначальной длины и обеспечивал транспортировку ионов лития. Завершающим штрихом стало добавление еще одной электродной пленки сверху, а затем все устройство было покрыто защитным слоем.
Емкость эластичной батареи при быстрой зарядке оказалась в 6 раз больше по сравнению с традиционным литий-ионным аккумулятором на жидком электролите. Кроме того, она демонстрирует более стабильную емкость на протяжении 67 циклов зарядки/разрядки.
В других прототипах батарей с твердыми электродами и полимерным электролитом емкость снизилась всего на 1% за первые 30 циклов из 1000, в то время как батареи с жидким электролитом теряют 16% емкости за то же количество циклов.
Ранее исследователи из США представили новую батарею: она хранит энергию в жидкой форме.