Bodnut, řezaný, napadený, zkroucený – vědci podrobí novou roztažitelnou baterii k extrémnímu mučení a zachovala si 90% své kapacity
Vědci vytvořili roztažitelnou, flexibilní, samoléčivou hydrogelovou baterii, která je bez toxických složek a problémů souvisejících s vlhkostí, které dříve tyto produkty stály. Vědci prokázali svou robustnost tím, že ji řezali, bodli a agresivně kroutili.
Konvenční baterie měkkých lithium-iontů (li-ion) trpěly degradací výkonu, která vzniká z penetrace vlhkosti. Představují také potenciální bezpečnostní rizika z toxických, hořlavých elektrolytů, uvedli vědci.
Aby se tyto výzvy řešily, vědci vyvinuli elektrolyt s lithiovou solí bez fluoru. Nastínili svá zjištění ve studii zveřejněné 9. dubna v časopise Pokroky vědy.
Hydrogelové baterie používají elektrolyty na bázi vody, které jsou proti úniku nebo explozi, než jsou liko-iontové baterie, nehořlivé a méně náchylné k úniku nebo explozi. Prototypová roztažitelná Li-ionská baterie využívá hydrogel jako elektrolyt i separátor. Protože jsou bez fluoru, jsou také bezpečnější pro životní prostředí a méně toxičtí pro lidi, uvedli vědci ve studii.
Trvalé „mučení“
Tým testoval prototypové baterie v řadě situací, které popsali jako „mučení“. Zařízení byla napadena ostrými čepelemi, řezanými, bodnutím, zkroucením a vystavena extrémnímu teplu a vlhkosti.
Baterie si zachovala nebo udržovala stabilní provoz a prokázala stabilní operaci okolního okolí pro více než 500 cyklů vybírání náboje po dobu jednoho měsíce.
Související: Baterie „Springy“ v pevném stavu je dvojnásobkem šířky bílých krvinek a může drasticky zvýšit rozsah EV
Hydrogel udržoval 19% obsah vody při 50% relativní vlhkosti, což umožnilo efektivní provoz baterie bez tuhého obalu. Naproti tomu standardní li-iontové baterie často vyžadují přísné, hermetické obaly, aby jim poskytovaly dostatečnou ochranu, aby mohly spolehlivě fungovat.
Samolékký hydrogel, elektrolyt a elastomerový balíček umožnil baterii znovu získat asi 90% své původní kapacity, a to i po udržení řezu.
Elektrolyty na bázi vody na bázi vody na bázi vodních baterií se spoléhají na polymerní struktury, které snižují hustotu materiálu, ale v důsledku toho omezují kapacitu držení náboje. LI-ion může dosáhnout 200 až 300 watthodin na kilogram (WH/kg), zatímco hydrogelové baterie se pohybují od 50 do 150 wh/kg.
Tradiční baterie jsou vhodnější pro vysoce energetické aplikace, jako jsou elektrická vozidla a rozsáhlé skladování energie. Hydrogelové baterie jsou naproti tomu lepší pro flexibilní elektroniku nové generace. Patří mezi ně produkty, jako jsou flexibilní fitness sledovače, biosenzory a zdravotní monitory zabudované do oděvů, jakož i inteligentní oděvy s vestavěnými topnými prvky nebo LED displeji. Jejich samoléčivé charakteristiky znamenají, že operace mohou pokračovat bez přerušení nebo potřeby výměny.
Průzkum prostoru by také těžil ze zlepšené odolnosti baterie schopné flexibility a samoléčení, stejně jako pod vodovody, kteří mají další potřebu odolnosti vůči vody a odolnost proti soli.
