Волоконные батареи представляют собой батареи толщиной в миллиметр на основе волокон, которые можно вплетать в предметы одежды или использовать для создания очень гибкой носимой электроники. В последние годы многие исследовательские группы по всему миру пытались изготовить эти батареи, используя различные методы и подходы.
Большинство существующих методов создания волоконных аккумуляторов включают в себя процессы послойного покрытия, которые были адаптированы для производства планарных аккумуляторов, технологии плоских и тонких аккумуляторов. Несмотря на свои преимущества, эти процессы обычно позволяют создавать ограниченное количество батарей за раз, поэтому они не подходят для крупномасштабного производства.
Исследователи из Фуданьского университета в Китае недавно представили альтернативный метод производства волоконных аккумуляторов, который проще реализовать в промышленных масштабах. Этот метод, представленный в статье, опубликованной в Nature Nanotechnology , основан на общем методе экструзии раствора, который может производить партии из нескольких волоконных батарей за один этап.
Метод производства, предложенный исследователями, основан на структуре фильеры, колпачке или пластине с несколькими небольшими отверстиями, которые часто используются для производства волокон. Эта структура, которая имеет три основных экструзионных канала, может быть использована для создания волоконных батарей, состоящих из параллельных катода и анода, герметизированных электролитом, с замечательной производительностью 250 мч -1 .
«Наша трехканальная промышленная фильера одновременно экструдирует и объединяет электроды и электролиты волоконных батарей с высокой производительностью», — объяснили Мэн Ляо и его коллеги в своей статье. « Ламинарный поток между функциональными компонентами гарантирует их бесшовное соединение во время экструзии».
По сравнению с существующими методами производства волоконных батарей, подход исследователей может дать впечатляющие 1500 км непрерывных волоконных батарей для каждой отдельной используемой фильеры. Это более чем в три раза больше, чем у аккумуляторов, произведенных с использованием самых эффективных технологий, разработанных до сих пор.
В своей статье Ляо и его коллеги продемонстрировали высокий потенциал своего метода, используя его для создания примерно 10 м 2 тканого текстиля на основе волоконных батарей. Эти ткани были специально разработаны для создания умных и чувствительных палаток, а волоконная батарея, используемая для их питания, имела плотность энергии 550 мВтч- 2 .
Умная палатка, которую они разработали, имеет несколько интересных и продвинутых функций. Например, он может собирать энергию солнца, хранить ее и использовать для управления дисплеем и другими технологиями внутри него. В будущем метод производства батарей, представленный исследователями, может быть использован для создания подобных палаток или другой электроники на текстильной основе в больших масштабах, что потенциально облегчит их широкое использование.
«Наш метод прост, и полученная гибкая текстильная батарея стабильна, долговечна и безопасна», — написали Ляо и его коллеги в своей статье. «Мы ожидаем, что это будет способствовать крупномасштабному производству и практическому применению волоконных батарей для электроники следующего поколения».
