Корейская исследовательская группа разработала мягкую, механически деформируемую и растяжимую литиевую батарею, которую можно использовать при разработке носимых устройств, и проверила возможность использования батареи, напечатав ее на поверхности одежды. Исследовательская группа во главе с доктором Чон Гон Соном из Исследовательского центра мягких гибридных материалов Корейского института науки и технологий (KIST; президент: Сок-Джин Юн) объявила, что они разработали литиевую батарею, в которой все материалы , включая анод, катод, токосъемник, электролиты и герметик, растягиваются и пригодны для печати. Литиевая батарея, разработанная командой, обладает высокой емкостью и характеристиками свободной формы, пригодными для механической деформации.

В связи с быстро растущим спросом на высокопроизводительные носимые устройства, такие как смарт-браслеты, имплантируемые электронные устройства, такие как кардиостимуляторы, и мягкие носимые устройства для использования в реалистичной метавселенной, разработка мягкой и растяжимой батареи , такой как человеческая кожа и органы вызывают интерес.

Твердый неорганический электрод обычной батареи составляет большую часть объема батареи, что затрудняет его растяжение. Другие компоненты, такие как сепаратор и токосъемник для отвода и переноса зарядов, также должны быть растяжимыми, а также должна быть решена проблема утечки жидкого электролита.

Чтобы улучшить растяжимость, исследовательская группа избегала использования материалов, используемых в других исследованиях, которые не нужны для хранения энергии, таких как резина. Затем был разработан и применен новый мягкий и эластичный органический гель на основе существующего связующего материала. Этот материал прочно удерживает активные электродные материалы на месте и облегчает перенос ионов. Кроме того, были изготовлены проводящие чернила с использованием материала с превосходной растяжимостью и газонепроницаемыми свойствами, которые служат в качестве токосъемного материала, переносящего электроны, и герметика, который может стабильно функционировать даже при высоком напряжении и в различных деформированных состояниях без вздутия из-за всасывание электролита.

Аккумулятор, разработанный группой, также может включать в себя существующие материалы литий-ионных аккумуляторов, поскольку они демонстрируют превосходную плотность накопления энергии (~ 2,8 мВтч / см ² ) на уровне, аналогичном имеющимся в продаже жестким литий-ионным аккумуляторам при вождении. напряжение 3,3 В или выше. Все составляющие компоненты растягиваемой литий-ионной батареи команды обладают механической стабильностью, позволяющей сохранять свои рабочие характеристики даже после многократного вытягивания батареи 1000 и более раз, высокой растяжимостью на 50% и выше и долговременной стабильностью на воздухе.

Кроме того, исследовательская группа непосредственно напечатала разработанные ими электроды и токосъемные материалы по обе стороны грелки для рук из спандекса и нанесла на материал растягивающийся герметик, продемонстрировав возможность печати растяжимой высоковольтной органической батареи непосредственно на одежда. Используя полученную батарею, исследовательская группа смогла непрерывно питать смарт-часы, даже когда их надевали, снимали или растягивали.

Доктор Сон из KIST заявил, что его команда разработала технологию растягивающихся литий-ионных аккумуляторов, которая обеспечивает как структурную свободу в результате конфигурации батареи произвольной формы, позволяющей печатать на таких материалах, как ткани, так и материальную свободу благодаря возможность использовать существующие материалы для литий-ионных аккумуляторов в дополнение к устойчивости к растяжению, что обеспечивает высокую плотность энергии и механическую деформацию. Он также заявил, что растяжимая система накопления энергии , разработанная его командой, как ожидается, будет применима для разработки различных носимых или прикрепляемых к телу устройств.