Ευέλικτη μπαταρία lipo

Αυτή η ανακάλυψη ώθησε άλλους ερευνητές να αναπτύξουν νέους τύπους εύκαμπτων μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούν μη τυποποιημένα υλικά όπως ελαστικά πολυμερή και οργανικά υγρά αντί για εύφλεκτους υγρούς ηλεκτρολύτες (η ουσία που επιτρέπει στα ιόντα να ταξιδεύουν μεταξύ δύο ηλεκτροδίων). Πολλές εταιρείες έχουν αναπτύξει προϊόντα που βασίζονται σχετικά με αυτά τα νέα υλικά και αυτό το άρθρο θα εξερευνήσει τους δύο τύπους εύκαμπτων επαναφορτιζόμενων μπαταριών που διατίθενται επί του παρόντος για εμπορική χρήση.

Ο πρώτος τύπος χρησιμοποιεί έναν τυπικό ηλεκτρολύτη αλλά με ένα πολυμερές σύνθετο διαχωριστή αντί για το συνηθισμένο πορώδες υλικό πολυαιθυλενίου ή πολυπροπυλενίου. Αυτό του επιτρέπει να λυγίσει ή να διαμορφωθεί σε διαφορετικές μορφές χωρίς να σπάσει. Για παράδειγμα, η Samsung ανακοίνωσε πρόσφατα ότι έχει αναπτύξει μια τέτοια μπαταρία που μπορεί να διατηρήσει το σχήμα της ακόμα και όταν είναι διπλωμένη στη μέση. Αυτές οι μπαταρίες είναι πιο ακριβές από τις παραδοσιακές, αλλά μπορούν να διαρκέσουν περισσότερο επειδή υπάρχει λιγότερη εσωτερική αντίσταση από παχύτερα ηλεκτρόδια και διαχωριστές. Ωστόσο, ένα μειονέκτημα είναι η σχετικά χαμηλή πυκνότητα ισχύος τους: Μπορούν να αποθηκεύσουν τόση ενέργεια μόνο όσο μια μπαταρία ιόντων λιθίου παρόμοιου μεγέθους και δεν μπορούν να επαναφορτιστούν τόσο γρήγορα.

Αυτός ο τύπος μπαταρίας Li-ion χρησιμοποιείται επί του παρόντος σε Wearable Sensors για την παρακολούθηση των ζωτικών σημείων του σώματος, αλλά μπορεί επίσης να ενσωματωθεί σε έξυπνα ρούχα. Για παράδειγμα, το Cute Circuit φτιάχνει ένα φόρεμα που παρακολουθεί τα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης και ειδοποιεί τους χρήστες μέσω μιας οθόνης LED στο πίσω μέρος όταν υπάρχουν υψηλά επίπεδα στην άμεση γειτνίαση του χρήστη. Η χρήση αυτού του είδους εύκαμπτης μπαταρίας θα διευκόλυνε την ενσωμάτωση αισθητήρων απευθείας στα ρούχα χωρίς να προσθέτει όγκο ή ενόχληση.

Οι μπαταρίες λιθίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε καταναλωτικά προϊόντα όπως κινητά τηλέφωνα και φορητοί υπολογιστές, αλλά οι βελτιώσεις στις δυνατότητές τους (ισχύς, βάρος) μπορούν να οδηγήσουν σε ευεργετικές εφαρμογές όπως ιατρικές συσκευές και ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Δεδομένου ότι οι περισσότερες μπαταρίες χρησιμοποιούν ένα άκαμπτο περίβλημα με τα ηλεκτρόδια τοποθετημένα μέσα, έχει γίνει εκτενής έρευνα για το εάν θα μπορούσε να αναπτυχθεί μια εύκαμπτη μπαταρία που θα επέτρεπε διαφορετικά σχήματα και δυνητικά πιο ισχυρές συσκευές.

Τα ηλεκτρικά οχήματα που διατίθενται σήμερα έχουν περιορισμένη εμβέλεια λόγω της χαμηλής πυκνότητας ισχύος των μπαταριών που προκύπτει από τη χρήση άκαμπτων περιβλημάτων. Οι εύκαμπτες μπαταρίες μπορούν επίσης να φορεθούν σε ρούχα ή να τυλιχτούν γύρω από ακανόνιστες επιφάνειες, γεγονός που ανοίγει νέες δυνατότητες για φορητή τεχνολογία. Επιπλέον, η μεγαλύτερη ευελιξία σημαίνει ότι οι μπαταρίες μπορούν να αποθηκευτούν σε στενούς χώρους και να συμμορφώνονται με ασυνήθιστα σχήματα. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε μπαταρίες με μικρότερο μέγεθος από τις συμβατικές με παρόμοια βαθμολογία.

Αποτελέσματα:

Μια εύκαμπτη μπαταρία που χρησιμοποιεί μεταλλικό φύλλο αντί για άκαμπτα ηλεκτρόδια αναπτύχθηκε από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. Ο σχεδιασμός υπόσχεται καλύτερη απόδοση από τις τρέχουσες συσκευές, επειδή αποτελείται από πολλά λεπτά φύλλα στοιβαγμένα μεταξύ τους, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα υψηλή ενεργειακή πυκνότητα ενώ παραμένει εντελώς ευέλικτο. Προηγούμενες προσπάθειες χρήσης άλλων υλικών όπως το γραφένιο απέτυχαν λόγω της ευθραυστότητας αυτών των δομών και της έλλειψης επεκτασιμότητας. Ωστόσο, ο νέος σχεδιασμός μεταλλικού φύλλου ακολουθεί παρόμοια δομή με τις εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου και επιτρέπει σε αυτές τις μονάδες να παράγονται σε βιομηχανική κλίμακα χωρίς δυσκολία.

εφαρμογές:

Οι εύκαμπτες μπαταρίες lipo μπορούν να οδηγήσουν σε ιατρικές συσκευές που φοριούνται πιο εύκολα στο αμάξωμα, ηλεκτρικά αυτοκίνητα με μεγαλύτερη αυτονομία, φορετή τεχνολογία που δεν παρεμποδίζει την κίνηση και άλλες εφαρμογές που εκμεταλλεύονται αυτήν την αυξημένη ευελιξία.

Συμπέρασμα:

Η έρευνα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ παρήγαγε μια εύκαμπτη μπαταρία που αποτελείται από στοιβαγμένα φύλλα μεταλλικού φύλλου χωρίς τη χρήση εύθραυστου υλικού γραφενίου. Αυτός ο σχεδιασμός παρέχει αυξημένη ενεργειακή πυκνότητα από τις τρέχουσες συσκευές, ενώ παραμένει εντελώς ευέλικτη. Οι ευέλικτες μπαταρίες lipo έχουν επίσης πιθανές εφαρμογές σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τεχνολογία φορητών συσκευών και σε άλλους τομείς όπου η αυξημένη ευελιξία είναι πλεονεκτική.