Экспериментальный аккумулятор для пластичной электроники

Благодаря работе многих исследовательских групп в направлении разработки гибкой и пластичной электроники сегодня уже появились такие вещи, как умные ткани, гибкие дисплеи, чувствительное к прикосновениям покрытие, предназначенное для роботов и другие подобные устройства. Несмотря на практически безграничный потенциал гибкой электроники, ее практическое применение ограничивается необходимостью использования обычных "твердых" аккумуляторных батарей и других типов источников питания. Для решения этой проблемы команда исследователей из Северо-Западного университета и университета Иллинойса создали гибкую и пластичную литий-ионную аккумуляторную батарею, которую можно скручивать, изгибать, сжимать, растягивать и заряжать с помощью беспроводного зарядного устройства.

Аккумуляторная батарея, созданная исследователями, состоит из сотни маленьких твердых дисковых электродов, расположенных в узлах квадратной сетки и заключенных в объем листа эластичного полимера, называемого силиконовым эластомером (silicone elastomer). Эти твердые электроды связаны между собой в общую цепь с помощью тонких металлических проводников, форма которых представляет собой плоскую спираль, форму, которую примет витой телефонный шнур, если зажать его и сдавить между двумя плоскими поверхностями.

Когда силиконовый лист подвергается растяжению, это приводит к увеличению расстояния между электродами. Соединяющие электроды проводники распрямляются, не теряя при этом качества электрического соединения. Тесты показали, что батарея может быть растянута на 300 процентов относительно своих изначальных размеров, оставаясь при этом полностью функциональной. За счет проводников-пружин батарея без проблем выдерживает даже сильные изгибы и скручивание.

Такие аккумуляторные батареи могут использоваться для снабжения электрической энергией электронных схем медицинских имплантатов, гибких электронных устройств, встраиваемых в одежду и предметы обихода. Для обеспечения удобства эксплуатации устройств с такими батареями, разработчики технологии встроили в опытный образец пластичной аккумуляторной батареи катушки индуктивности, изготовленные из растягивающихся проводников, которые обеспечивают зарядку аккумуляторной батареи от беспроводного зарядного устройства.

Разработчики утверждают, хотя в это верится с трудом, что гибкая аккумуляторная батарея имеет точно такое же напряжение и электрическую емкость, как и обычный литий-ионный аккумулятор таких же габаритов. Во время испытаний опытный образец пластичной аккумуляторной батареи использовался для свечения светодиода непрерывно в течение восьми часов времени. А сама аккумуляторная батарея выдерживает до 20 циклов заряда-разряда, в чем она существенно проигрывает традиционным аккумуляторам.