Rozwój elektroniki użytkowej skłania się ku elastycznym urządzeniom. Producenci eksperymentują jak mogą – od zginanych smartfonów, przez opaski na rękę, po eksperymenty z e-ubraniami. Jednym z podzespołów, który znajduje się w każdym takim produkcie, a który do obecnej chwili pozostał „sztywny”, jest akumulator. Na horyzoncie pojawia się jednak technologia, która może zmienić ten stan rzeczy. Profesor Markus Niederberger i jego zespół z Laboratorium Materiałów Wielofunkcyjnych ETH w Zurychu stworzyli prototyp ładowalnej baterii w postaci cienkiego filmu. Może być rozciągana, wyginana i skręcana bez uszkadzania jej struktury. Jak to możliwe?
Nowe materiały
Omawiany akumulator ma strukturę kanapki, tak jak tradycyjne ogniwo. Różnicą jest to, że wszystkie elementy baterii są elastyczne, od obudowy przez elektrody po elektrolit. Niederberg mówi, że nikt do tej pory nie stosował elastycznych materiałów przy budowie baterii tak konsekwentnie, jak jego zespół.
Katody i anody składają się ze specjalnego polimerowego kompozytu zawierającego węgiel, który pełni także rolę powłoki zewnętrznej. W środku kompozytu naukowcy zaaplikowali cienką warstwę mikroskopijnych płatków srebra. Zachodzą one na siebie jak dachówki, co pozwala utrzymać im wzajemny kontakt w czasie rozciągania baterii. Jeśli jednak dojdzie do ich rozdzielenia się, to prąd może dalej płynąć przez kompozyt, tylko wolniej.
Nie tylko elektrody się zmieniły. Elektrolit również różni się od tego stosowanego powszechnie. Ma konsystencję żelu i zawiera wodę oraz dużą ilość litowych soli. Nie tylko ułatwia to przepływ litowych jonów między katodą i anodą w czasie ładowania i rozładowywania, ale także zabezpiecza wodę przed rozkładem elektrolitycznym na wodór i tlen. Opisywany elektrolit jest ponadto nietoksyczny i przyjazny dla środowiska.
Elementy prototypu łączone są za pomocą spoiwa działającego na zasadzie kleju. Niederberger informuje, że jeśli chcą wypuścić swoją technologię na rynek, to muszą go dopracować i znaleźć sposób na uszczelnienie baterii wytrzymujące użytkowanie i upływ czasu. Zaznacza jednak, że nawet w wyniku rozszczelnienia nowy typ akumulatora nie wywołuje żadnych szkód. Jest to ogromny progres w stosunku do współczesnych ogniw efektownie wybuchających przy przedziurawieniu.
Niekończące się zastosowania
Elastyczne akumulatory dają mnóstwo możliwości niedostępnych dla dzisiejszych rozwiązań. Można taki element wszyć np. w koszulkę, która mogłaby wtedy służyć jako power bank. Będzie to też kolejny krok w kierunku „rolowanych” komputerów i smartfonów zawijanych wokół ręki. Przyznacie, że działa to na wyobraźnię. Mam jednak nadzieję, że nie będzie to tylko kolejna śmiała technologia, o której słuch szybko zaginie.
Źródło: ethz.ch
