Joustava lipo-akku

Tämä löytö sai muut tutkijat kehittämään uudentyyppisiä joustavia Li-ion-akkuja, joissa käytetään epästandardeja materiaaleja, kuten elastisia polymeerejä ja orgaanisia nesteitä syttyvien nestemäisten elektrolyyttien (aine, joka mahdollistaa ionien kulkemisen kahden elektrodin välillä) sijasta. Useat yritykset ovat kehittäneet tuotteita, jotka perustuvat siihen. näistä uusista materiaaleista, ja tässä artikkelissa tarkastellaan kahta tyyppiä joustavia ladattavia akkuja, jotka ovat tällä hetkellä saatavilla kaupalliseen käyttöön.

Ensimmäisessä tyypissä käytetään tavallista elektrolyyttiä, mutta siinä on polymeerikomposiittierotin tavallisen huokoisen polyeteeni- tai polypropeenimateriaalin sijaan. Näin sitä voidaan taivuttaa tai muotoilla eri muotoihin murtumatta. Esimerkiksi Samsung ilmoitti äskettäin kehittäneensä sellaisen akun, joka säilyttää muotonsa myös puoliksi taitettuna. Nämä akut ovat kalliimpia kuin perinteiset, mutta voivat kestää pidempään, koska paksummat elektrodit ja erottimet aiheuttavat vähemmän sisäistä vastusta. Yksi haittapuoli on kuitenkin niiden suhteellisen alhainen tehotiheys: ne voivat varastoida vain yhtä paljon energiaa kuin vastaavan kokoinen Li-ion-akku, eikä niitä voida ladata yhtä nopeasti.

Tämän tyyppistä Li-ion-akkua käytetään tällä hetkellä puettavissa antureissa kehon elintoimintojen seuraamiseen, mutta se voidaan myös integroida älyvaatteisiin. Esimerkiksi Cute Circuit valmistaa mekon, joka seuraa ilmansaastetasoja ja varoittaa käyttäjiä takana olevan LED-näytön kautta, kun käyttäjän välittömässä läheisyydessä on korkeita pitoisuuksia. Tällaisen joustavan akun käyttö helpottaisi antureiden integroimista suoraan vaatteisiin lisäämättä massaa tai epämukavuutta.

Litiumakkuja käytetään laajalti kuluttajatuotteissa, kuten matkapuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa, mutta niiden ominaisuuksien (teho, paino) parannukset voivat johtaa hyödyllisiin sovelluksiin, kuten lääketieteellisiin laitteisiin ja sähköautoihin. Koska useimmat akut käyttävät jäykkää koteloa, jonka elektrodit on sijoitettu sisälle, on tutkittu laajasti, voitaisiinko kehittää joustava akku, joka mahdollistaisi eri muotoisia ja mahdollisesti tehokkaampia laitteita.

Tällä hetkellä saatavilla olevien sähköajoneuvojen toimintasäde on rajallinen, koska akkujen tehotiheys on pieni, mikä johtuu jäykkien koteloiden käytöstä. Joustavia akkuja voidaan käyttää myös vaatteiden päällä tai kääriä epäsäännöllisten pintojen ympärille, mikä avaa uusia mahdollisuuksia puettavalle teknologialle. Lisäksi suurempi joustavuus tarkoittaa, että akkuja voidaan säilyttää ahtaissa tiloissa ja ne mukautuvat epätavallisiin muotoihin; tämä voi johtaa akkuihin, jotka ovat pienempiä kuin vastaavasti luokitellut perinteiset akut.

Tulokset:

Kalifornian Berkeleyn yliopiston tutkijat ovat kehittäneet joustavan akun, joka käyttää metallifoliota jäykkien elektrodien sijaan. Suunnittelu lupaa paremman suorituskyvyn kuin nykyiset laitteet, koska se koostuu useista ohuista levyistä, jotka on pinottu yhteen, mikä johtaa korkeaan energiatiheyteen ja pysyy täysin joustavana. Aiemmat yritykset käyttää muita materiaaleja, kuten grafeenia, epäonnistuivat näiden rakenteiden haurauden ja niiden skaalautuvuuden puutteen vuoksi. Uusi metallikalvorakenne noudattaa kuitenkin samanlaista rakennetta kuin kaupalliset litiumioniakut ja mahdollistaa näiden yksiköiden valmistuksen teollisessa mittakaavassa ilman vaikeuksia.

Sovellukset:

Joustavat lipo-akut voivat johtaa lääkinnällisiin laitteisiin, joita on helpompi kuluttaa keholle, sähköautoihin, joilla on suurempi ajomatka, käytettävään tekniikkaan, joka ei häiritse liikkumista, ja muihin sovelluksiin, jotka hyödyntävät tätä lisääntynyttä joustavuutta.

Johtopäätös:

Kalifornian yliopiston Berkeleyn tutkimus tuotti joustavan akun, joka koostui pinotuista metallifoliolevyistä käyttämättä herkkää grafeenimateriaalia. Tämä rakenne tarjoaa suuremman energiatiheyden kuin nykyiset laitteet, mutta pysyy täysin joustavana. Joustavilla lipoakuilla on myös potentiaalisia käyttökohteita sähköautoissa, puettavissa tekniikoissa ja muilla aloilla, joissa joustavuuden lisääminen on edullista.