Vědci z hongkongské polytechnické univerzity (PolyU) vyvinuli vysoce flexibilní a vysokoenergetickou textilní lithiovou baterii, která poskytuje stabilnější, trvanlivější a bezpečnější zdroj energie pro přenosnou elektroniku s širokou škálou aplikací, například v medicíně, „inteligentních“ textilech, Smartphony, GPS a IoT.
Profesor Zheng Zijian vede výzkumný tým „Institutu textilu a oděvů“ na PolyU při vývoji vysoce flexibilní, vysokoenergetické textilní lithiové baterie. Obrázek: PolyU
Nová, lehká textilní lithiová baterie od PolyU má vysokou hustotu energie více než 450 Wh / L a vynikající flexibilitu - s poloměrem ohybu menším než 1 mm a skladatelností více než 1.000 XNUMX cyklů s malým poklesem kapacity.
Oproti tomu současné flexibilní lithiové baterie mohou dosáhnout pouze poloměru ohybu asi 25 mm a výrazně nižšího výkonu méně než 200 Wh / L.
Textilní lithiová baterie, která je tlustší než 0,5 mm, má ve srovnání s běžnými lithiovými bateriemi schopnost rychlého nabíjení / vybíjení a dlouhou životnost.
Inovace vyvinutá výzkumným týmem „Institutu textilu a oděvů PolyU“ (ITC) získala na posledním „Mezinárodním veletrhu vynálezců“ v Ženevě tři ceny.
Profesor Zheng Zijian, který vede výzkumný tým ITC, uvedl: „Technologie nositelnosti byla po smartphonech identifikována jako další velká příležitost na globálním trhu. Předpokládá se, že tržby z globálního trhu s přenosnými zařízeními každoročně vzrostou o více než 20 procent a do roku 2024 dosáhnou 100 miliard dolarů. “
„Jelikož veškerá přenosná elektronika vyžaduje přenosné napájení, nabízí naše nová technologie ve výrobě textilních lithiových baterií slibné řešení pro celou řadu aplikací nové generace, od zdravotnictví, infotainmentu, sportu, letectví, módy, IoT. až po aplikace, které mohou dokonce překonat naše současná očekávání “.
Lithiové baterie jsou v současné době dominantní dobíjecí baterie na trhu kvůli jejich relativně vysoké hustotě energie a dlouhé životnosti. Protože konvenční objemné těžké lithiové baterie nejsou snadno použitelné v přenosných zařízeních, vědci se v posledním desetiletí snažili vyvinout flexibilní lithiové baterie - často využívající kovové fólie jako sběrače proudu.
Nedostatky v hustotě energie, flexibilitě, mechanické odolnosti a životnosti cyklu však lze napravit pouze vývojem textilní lithiové baterie PolyU.
Patentovaná nová technologie PolyAM-Assisted Metal Deposition (PAMD), patentovaná PolyU, aplikuje vysoce vodivé kovy, jako je měď (Cu) a nikl (Ni), rovnoměrně a shodně na předem upravené textilie. Takovéto kovové textilie s nízkým odporem archu a velkou povrchovou plochou slouží jako sběratel proudu v baterii.
Po přidání aktivních materiálů jako katody a anody jsou kovové sítě integrovány do odlučovače a elektrolytu do textilní lithiové baterie.
Laboratorní testy provedené týmem ITC ukázaly, že textilní lithiová baterie má extrémně vysokou mechanickou stabilitu, trvanlivost a bezpečnost při deformaci.
Pokud je baterie opakovaně složena, otočena v různých úhlech nebo volně zvrásněna, její okno napětí zůstává nezměněno. O testech ohybu 1000 ukázalo, že baterii lze ohnout při nízkém poklesu kapacity.
Bezpečnostní testy zahrnující nepřetržité bušení, řezání nůžkami a propíchnutí hřebíkem ukázaly, že baterie může poskytovat stabilní výkon elektronických součástek bez rizika požáru nebo prasknutí. Zpráva z výzkumu se objevila v „Nature Communications“.
Hongkongská polytechnická univerzita
