تیم آمریکایی باتری 'سوراخ-دار' با انعطاف‌پذیری ۱۸۰ درجه برای پوشیدنی‌ها ایجاد کرد

محققان دانشگاه ییل یک باتری نواورانه 'سوراخ‌دار' طراحی کرده‌اند که نسبت به باتری‌های معمولی انعطاف‌پذیرتر و قابل تنفس تر است. این می‌تواند راه را برای استفاده مناسب از باتری‌های لیتیوم در الکترونیک پوشیدنی هموار کند. در حال حاضر، اکثر باتری‌ها استفاده محدودی در پوشیدنی‌ها دارند، به ویژه برای کاربردهایی که ممکن است منجر به ساییدگی و پارگی قابل توجهی شوند. "ماهیت سخت و غیرقابل تنفس باتری‌های معمولی به عنوان یک محدودیت قابل توجه برای الکترونیک پوشیدنی باقی مانده است، به ویژه در کاربردهایی که شامل فعالیت های فیزیکی پویا باشد،" تیم در مقاله‌ای که در مجله Matter منتشر شده نوشتند. با این حال، این باتری جدید 'سوراخ‌دار' می‌تواند بسیاری از مشکلات موجود باتری را با یک راه حل نسبتاً ساده حل کند. تیم به منظور دستیابی به این هدف یک پاکت باتری لیتیوم-یون انعطاف‌پذیر را گرفته و در آن یک سری سوراخ‌های مستطیلی افقی و عمودی برش داد. این باتری‌ها شامل یک ترکیب مسطح از مواد هستند که درجه محدودی از انعطاف‌پذیری دارند. آنها همچنین نسبتاً آسان برای ساخت هستند و شامل مواد الکترودی معمولی و مصرفی‌های فشرده داغ هستند. "این به ویژه برای ورزشکاران یا افرادی که الکترونیک را برای مدت طولانی می‌پوشند - لباس‌های هوشمند برای ردیابی تناسب اندام، دستگاه‌های مانیتورینگ پزشکی، و برنامه‌های مشابه که نیاز به راحتی و عملکرد قابل اعتماد دارند،" توضیح داد لین ژو، یکی از اعضای تیم. با افزودن یک سری سوراخ‌ها، تیم دریافت که پاکت باتری بسیار انعطاف‌پذیر است و همچنان قدرت زیادی را حفظ می‌کند. شبیه‌سازی طراحی نیز نشان داد که باتری باید بتواند بدون پاره شدن تا شود یا انعطاف ۱۸۰ درجه را تحمل کند. یکی از چالش‌ها حفظ مواد فعال کافی برای حفظ تراکم انرژی بالا بود - سوراخ‌های بیش از حد یا بزرگ ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی را کاهش می‌دهند، گفت ژو. همچنین باید بین کشش مکانیکی و عملکرد الکتریکی تعادل برقرار کنیم. گروه همچنین دریافت که زمانی که باتری کشیده شده به اندازه ۱۰ درصد یا تا شده، می‌تواند در برابر استرس فیزیکی مقاومت کند و به روشن کردن لامپ‌های LED ادامه دهد. تیم این را با کشیدن و تایید بیش از ۱۰۰ بار تایید کرد. به طور مهم، این معماری اجازه می‌دهد برای یک تراکم انرژی سطحی بالا، دستیابی به ۷.۲ میلی‌وات ساعت بر سانتی‌متر مربع در یک پاکت تک لایه، که به ۱۴.۴ میلی‌وات ساعت بر سانتی‌متر مربع با استفاده از لایه‌های الکترود دوتایی قابل اندازه‌گیری است. آنها همچنین دریافتند که باتری جدید 'سوراخ‌دار' می‌تواند بهتر در برابر دماهای نوسانی و رطوبت مقاومت کند. به نظر می‌رسد که باتری جدید تقریباً دو برابر نفوذ پذیرتر از پنبه است. برای آزمایش بیشتر باتری 'سوراخ‌دار'، تیم آن را در یک کت آزمایشگاهی بافته تا عملکرد آن را هنگامی که پوشنده فعالیت‌های سبک مانند دویدن انجام می‌دهد، ارزیابی کند. طراحی باتری به طور چشمگیری توانایی آن را در دفع حرارت و جلوگیری از تجمع عرق در زیر بهبود بخشید. بر اساس گفته‌های تیم تحقیقاتی، باتری هنوز به آزمایش‌های سایش و پارگی بیشتری نیاز دارد، بنابراین محققان قصد دارند عملکرد آن را در دستگاه‌های تجاری مانیتورینگ سلامت و تجهیزات ورزشی آزمایش کنند. آنها همچنین در حال بررسی نحوه افزایش بهترین تولید هستند - باید ساخت اتوماتیک سوراخ گذاری و آب بند کردن منسجم برای جلوگیری از نشت یا مدارهای کوتاه در پاکت باتری انجام دهد. مطالعه در مجله Matter منتشر شده است.