Ёмкость гибких батарей удалось увеличить на порядок

10 декабрь, 2020 - 10:25

Ёмкость гибких батарей удалось увеличить на порядок

В декабрьском номере журнала Joule группа учёных и инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего и компании ZPower рассказала о разработке гибкой перезаряжаемой батареи, которая по энергоёмкости превосходит лучшие литий-ионные батареи в 5-10 раз.

В отличие от большинства известных гибких батарей, новое устройство не требует для изготовления вакуума и стерильной среды — его можно получать способом трафаретной печати, легко масштабируемым на условия массового производства.

«В условиях быстрого роста рынков 5G и Интернета Вещей (IoT) быстро растет, эта батарея, которая превосходит коммерческие продукты для сильноточных беспроводных устройств, вероятно, станет основным претендентом на роль источника питания следующего поколения для бытовой электроники», — сказал Джонатан Шарф (Jonathan Scharf), первый автор и кандидат технических наук в UC San Diego.

Ёмкость гибких батарей удалось увеличить на порядок

Экспериментальные образы новых аккумуляторов были успешно использованы для питания гибкого дисплея, оснащённого микроконтроллером и модулем Bluetooth. И здесь новое решение продемонстрировало лучшие характеристики, чем имеющиеся на рынке литиевые батарейки.

Печатные элементы питания выдержали более 80 циклов перезарядки без каких-либо признаков снижения ёмкости. Их производительность также не пострадала от многократного сгибания и скручивания.

Исключительная плотность энергии батареи обусловлена использованием в ней оксида серебра (AgO) вместо двуокиси (Ag2O), применяемой в большинстве коммерческих гибких батарей. Благодаря запатентованному ZPower покрытию из оксида свинца, удалось решить проблему низкой электрохимической стабильности катода AgO и улучшить его проводимость. Опробовав всевозможные растворители и связующие вещества, в UC San Diego смогли найти состав чернил, который делает AgO пригодным для печати, препятствуя окислению и химической деградации моноксида.

Батареи печатали на химически стабильной и эластичной полимерной пленке с высокой температурой плавления (около 200 °C), которая может быть герметизирована. Каждый из компонентов — токосъёмники, цинковый анод, катод из AgO и соответствующие сепараторы — изготавливался за отдельный проход трафаретной печати.

На очереди у команды разработчиков уже следующее поколение новых батарей — более дешёвое, со сниженным импедансом, нацеленное на мягких роботов и устройства 5G свободно конфигурируемых и гибких форм-факторов.