Созданы прозрачные элементы питания

Ученые Стэнфордского университета разработали прозрачный и гибкий литий-ионный аккумулятор. Элементы питания такого типа могут совершить настоящую дизайнерскую революцию в области электроники, связанную с выводом на рынок гибких прозрачных гаджетов.

В последнее время было предложено множество технологий, которые дают возможность производить полностью или частично прозрачные элементы цифровых устройств. Тем не менее, традиционные компоненты литий-ионных батарей просто заменить на прозрачные сложно — электроды в батарее практически невозможно сделать настолько тонкими, чтобы они были невидимы, и при этом не потерять в мощности.

Аспирант Юан Янг (Yuan Yang) демонстрирует прозрачную батарею, разработанную с профессором Йи Цуй (Yi Cui)

Адъюнкт- профессор материаловедения Йи Цуй (Yi Cui) и аспирант Юан Янг (Yuan Yang) из SLAC National Accelerator Laboratory предложили вместо одного электрода использовать сеть тонких проводников, неразличимых человеческим глазом. В прототипе батареи толщина нитей, составляющих сетку электродов, составляет 35 микрон (причем помимо лития для них могут использоваться медь, алюминий, полидиметилсилоксан (PDMS), пр.), а сама сеть имеет относительно небольшие (200 микрон) ячейки.

Электроды печатаются на подложке по принципу работы современных струйных принтеров, при помощи микроканальной технологии, в несколько этапов. Сначала кремниевая форма заливается кремний-органическим гелем, который после остывания снимают и покрывают тонкой пленкой золота. Образованные микроканалы заполняют раствором наночастиц из соединений лития, марганца и кобальта. После высыхания раствора золотую пленку аккуратно снимают и выполняют сборку батареи из двух пластинок и электролита (им служит гель специального состава).

В результате получается элемент питания (его, кстати, можно перезаряжать как обычный литий-ионный аккумулятор), прозрачность которого во время работы при дневном освещении составляет 62%. Более того, прототип устройства гибкий и устойчив к сгибанию — по данным разработчиков, после 100 скручиваний в трубку мощность батареи упала всего на 5%.

Исследования проводились при финансовой поддержке Stanford Graduate Fellowships Program in Science and Engineering и King Abdullah University of Science and Technology (KAUST). Результаты работы опубликованы в журнале Nature.