Исследовательская группа из Йельского университета (США) представила новый тип аккумулятора, который может изменить подход к носимой электронике. Этот «пористый» аккумулятор отличается не только гибкостью, но и воздухопроницаемостью.
Современные литиевые батареи часто ограничивают возможности носимых устройств из-за своей жесткости и непроницаемости. Эти характеристики создают проблемы для пользователей, особенно в активных сценариях. Ученые нашли решение, разработав аккумулятор, который преодолевает эти ограничения.
Команда использовала гибкий пакет для литий-ионного аккумулятора и вырезала в нем ряд горизонтальных и вертикальных прямоугольных отверстий. Этот подход позволил создать аккумулятор из композитного материала с определенной степенью кривизны. Процесс изготовления оказался достаточно простым и использует традиционные электродные материалы. Линь Сюй, один из членов команды, отметил, что такая конструкция будет особенно полезна для спортсменов и пользователей, которые используют электронные устройства длительное время.
Моделирование конструкции показало, что аккумулятор способен сгибаться на 180 градусов без повреждений, сохраняя при этом значительную часть заряда. Линь Сюй объяснил, что важно сохранить достаточное количество активного материала для обеспечения необходимой плотности энергии. Слишком большие отверстия могут снизить емкость, поэтому команда тщательно работала над балансом между механической гибкостью и электрическими характеристиками.
Исследователи также обнаружили, что аккумулятор сохраняет работоспособность даже при растяжении на 10% или сгибании. В ходе тестирования команда проверила его на устойчивость к физическому стрессу, растянув и сложив батарею более 100 раз. Результаты оказались многообещающими: аккумулятор продолжал питать светодиодную лампочку даже после таких испытаний.
Кроме того, новые «пористые» батареи продемонстрировали высокую устойчивость к температурным колебаниям и влажности. Их воздухопроницаемость в два раза превышает аналогичную характеристику хлопчатобумажной ткани. Для проверки эффективности конструкции ученые прикрепили аккумуляторы к лабораторным халатам и оценили их работу во время легких физических нагрузок. Результаты показали, что такая структура улучшает рассеивание тепла и предотвращает накопление пота под устройством.
Несмотря на многообещающие результаты, ученые планируют провести дополнительные испытания на долговечность и производительность в реальных условиях. Они также работают над масштабированием производства, чтобы обеспечить точное позиционирование отверстий и предотвратить утечки или короткие замыкания в аккумуляторных пакетах.
