باتری تغییر شکل دهنده می‌تواند ۵۰۰۰٪ کشیده و پس از ۷۰ چرخه شارژ خود را حفظ کند

پژوهشگران دانشگاه پست و مخابرات نانجینگ در چین باتری لیتیوم یونی بسیار انعطاف پذیری ساخته‌اند که می‌تواند تا ۵۰۰۰ درصد کشیده شود. محققان از اجزای کششی برای ساخت این باتری استفاده کرده‌اند.

عملکرد باتری تحت تأثیر قرار نگرفت زیرا حتی پس از ۷۰ چرخه شارژ و دشارژ، ظرفیت ذخیره سازی شارژ خود را حفظ کرد، به گفته یک بیانیه مطبوعاتی.

باتری‌ها معمولاً به عنوان بلوک‌های سخت شناخته می‌شوند که سختی در نفوذ و خم کردن دارند. انعطاف‌پذیری ویژگی‌ای نیست که معمولاً مرتبط با باتری‌ها است. اما با تغییرات عمده‌ای که دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر مانند تلفن‌های رول شدنی، صفحه‌نمایش‌ها و نظارت‌های سلامت پوشیدنی به جریان اصلی می‌آیند، باتری‌هایی که آنها را تغذیه می‌کنند نیز به بازنگری نیاز دارند.

تلاش‌های قبلی برای ساخت باتری‌های انعطاف‌پذیر شامل استفاده از پارچه‌های رسانا یا کمک از هنرهایی مانند اُریگامی بوده است که در آن اجزای سخت به شکل‌های خاصی تا می‌شوند و می‌توانند در محدوده‌های خاصی کشیده شوند.

تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور ون-یونگ لای از دانشگاه پست و مخابرات نانجینگ، اما، خواستند باتری انعطاف پذیری بسازند که همه اجزای باتری الاستیک باشند و توانایی تبدیل شدن به هر شکلی بدون شکستن را داشته باشد.

ساخت یک باتری انعطاف پذیر

پژوهشگران با پخش یک فیلم نازک از خمیر رسانا که شامل نانوسیم‌های نقره، کربن سیاه و مواد کاتد و آند مبتنی بر لیتیوم است، بر روی یک صفحه شروع کردند. سپس یک لایه از پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان، ماده‌ای بسیار انعطاف‌پذیر که در ساخت لنزهای تماسی استفاده می‌شود، بر روی خمیر رسانا اعمال کردند.

بر روی این فیلم، تیم یک مایع بسیار رسانا، نمک لیتیوم و تمام مواد لازم برای ساخت یک پلیمر که می‌تواند به شدت کشیده شود، اضافه کرد. لایه سپس با استفاده از نور فعال شد که آن را به یک جامد تبدیل کرد که نه تنها می‌تواند یون‌های لیتیوم را انتقال دهد، بلکه نیز قابلیت کشیده شدن داشت.

بر روی این لایه، محققان یک فیلم الکترودی دیگر قرار دادند و سپس تمامی ساختار را در یک محفظه محافظ قرار دادند.

گنجایش شارژ کشیده شده

باتری انعطاف‌پذیری که به این روش ساخته شده است می‌تواند تا ۵۰۰۰ درصد از طول اصلی خود کشیده شود. با این حال، محققان توانستند میانگین ظرفیت شارژ باتری را تا شش برابر میانگین معمولی افزایش دهند وقتی از یک الکترولیت مایع استفاده شد، به گفته بیانیه مطبوعاتی.

باتری انعطاف‌پذیر همچنین نشان‌دهنده ظرفیت پایدارتر در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ خود بود.

پژوهشگران همچنین نمونه‌های دیگری با استفاده از همان الکترولیت در حالی که الکترودهای جامد به تنظیمات باتری اضافه کردند، ساختند. تیم دریافت که الکترولیت پلیمری اجازه می‌دهد به عملکردی بسیار پایدارتر حتی پس از ۱۰۰۰ چرخه.

در اولین ۳۰ چرخه، باتری‌ها با الکترولیت‌های مایع به طور معمول یک افت ۱۶ درصدی در عملکرد الکترولیت می‌بینند، در حالی که الکترولیت پلیمری جامد فقط در همان تعداد چرخه یک درصد افت می‌یابد.

پژوهشگران اذعان می‌کنند که باتری همچنان ناقص است و نیاز به بهبودهای بسیاری دارد. با این حال، اجرای موفقیت‌آمیز مفهوم راه را برای پذیرش گسترده باتری‌های دستگاه انعطاف‌پذیر هموار می‌سازد.

یافته‌های این پژوهش در مجله ACS منتشر شد.