اخبار صنعت

باتری لیتیوم یون قابل کشش بر اساس ساختار جدید لانه زنبوری میکرو

2021-08-03


نمودار شماتیک فرآیند تولید باتری قابل کشش اعتبار: موسسه علم و فناوری کره (KIST)


یک تیم تحقیقاتی کره ای باتری لیتیوم یونی ساخته است که انعطاف پذیری کافی برای کشش دارد. تیم تحقیقاتی دکتر جئونگ گون سون در مرکز تحقیقاتی Photo-Electronic Hybrids در موسسه علم و فناوری کره (KIST) اعلام کرد که آنها یک باتری لیتیوم یونی با ظرفیت بالا و قابل کشش ساخته اند. باتری با ساخت یک الکترود قابل انعطاف از نظر ساختاری که فقط از مواد الکترود تشکیل شده است و سپس با یک الکترولیت ژل قابل کشش و بسته بندی قابل کشش مونتاژ شده است.

پیشرفتهای سریع فناوری در صنعت الکترونیک منجر به بازار سریع رشد دستگاههای پوشیدنی با عملکرد بالا ، مانند نوارهای هوشمند و دستگاههای الکترونیکی قابل کاشت بدن ، مانند ضربان سازها شده است. این پیشرفتها به طور قابل ملاحظه ای نیاز به دستگاههای ذخیره انرژی را برای طراحی در فرمهای انعطاف پذیر و کشسان که از بدن و اندام انسان تقلید می کنند ، افزایش داده است.

با این حال ، انتقال کشش به باتری بسیار دشوار است زیرا مواد الکترود معدنی جامد بیشتر حجم را اشغال می کند و سایر اجزا مانند جمع کننده ها و جدا کننده های جریان نیز باید کشش پذیر باشند. علاوه بر این ، مشکل نشت الکترولیت مایع تحت تغییر شکل نیز باید حل شود ، همچنین مشکل نشت الکترولیت مایع.



(الف) نمودار شماتیک سلول مونتاژ شده باتری قابل کشش. (ب) ظرفیت ذخیره انرژی باتری قابل کشش: (الف) محیطی که در آن تغییرات از 0 تا 50 درصد اعمال می شود ، (ب) محیطی که تحت آزمایش های طولانی مدت شارژ یا تخلیه تغییر چندانی نمی کند. (C) تغییر در ظرفیت ذخیره سازی زمانی که تغییرات 0٪ و 50٪ به طور مکرر 500 بار انجام می شود اندازه گیری می شود. (D) یک عکس از یک لامپ LED که در حالت افزایش و انبساط کار می کند ( 50٪ فشار) توسط یک باتری قابل کشش. اعتبار: موسسه علم و فناوری کره (KIST)


به منظور رسیدگی به این مشکلات ، تیم تحقیقاتی دکتر جئونگ گون سون در KIST بر ایجاد یک ساختار کوچک شبیه آکاردئون تمرکز کرد که به مواد غیر قابل کشش قابلیت کشش ساختاری می دهد و بدین ترتیب یک چارچوب الکترود خمیده از درون را در یک لانه زنبوری ساخت. شکل. چارچوب لانه زنبوری بیرون زده از گرافن به ضخامت اتم ، که به عنوان پرده عمل می کند ، و نانولوله های کربنی ، که یک طناب به اندازه نانو تشکیل داده بودند ، تشکیل شده بود. چارچوب کامپوزیتی شکل لانه زنبوری ، ساخته شده از مواد فعال ، گرافن و نانولوله های کربنی ، از نظر درونی مانند یک آکاردئون با استفاده از یک فرآیند فشرده سازی شعاعی بیرون زده بود و شبیه غلطیدن رول های برنج کره ای (گیمباپ) بود که منجر به ایجاد خواص کششی شد.

الکترودهای توسعه یافته توسط تیم تحقیق حاوی هیچ موادی نیستند که معمولاً برای کشش استفاده می شوند - مانند لاستیک - که ذخیره انرژی را تسهیل نمی کند. تمام موادی که توسط تیم تحقیقاتی در باتری تازه توسعه یافته خود استفاده می شود به طور کامل در ذخیره انرژی و انتقال بار استفاده می شود. در واقع ، باتری قابل کشش ایجاد شده توسط تیم نشان دهنده ظرفیت ذخیره انرژی (5.05 mAh/cm2) است که به اندازه باتری های غیر قابل کشش موجود است.

الکترولیت های ژل کششی جدید و مواد بسته بندی قابل کشش که هوا و رطوبت را مسدود کرده و از نشت الکترولیت ها جلوگیری می کند. باتری قابل کشش حاصله ظرفیت منطقه ای 5.05 میلی آمپر ساعت بر سانتیمتر مربع ، عملکرد الکتروشیمیایی برتر تا 50٪ فشار تحت چرخه های کشش مکرر (تا 500) و پایداری طولانی مدت 95.7٪ پس از 100 چرخه در شرایط هوا را نشان داد.

دکتر جئونگ گون سون در KIST گفت: "انتظار می رود باتری لیتیوم یونی قابل کشش که از طریق این تحقیق توسعه یافته است ، الگویی جدید در زمینه سیستم های ذخیره انرژی قابل کشش برای توسعه بیشتر دستگاه های الکترونیکی پوشیدنی و قابل کاشت در بدن ارائه دهد."