(Phys.org) — Hoewel er de laatste tijd veel onderzoek is gedaan naar de ontwikkeling van flexibele elektronische apparaten die in kleding kunnen worden geïntegreerd, bril, horloges, en zelfs huid, de beperkende factor van deze technologie is de batterij. Hoewel er recentelijk flexibele batterijen van koolstofnanobuisjes en grafeen zijn ontwikkeld, ze worden nog steeds geconfronteerd met hindernissen vanwege hun hoge weerstand en schaalbaarheidsproblemen.

Nu in een nieuwe studie, onderzoekers hebben de belangrijkste componenten van een typische batterij volledig herzien door nieuwe materialen te gebruiken die superieure prestaties leveren onder extreme vouwomstandigheden in vergelijking met flexibele oplaadbare batterijen gemaakt van koolstofnanomaterialen.

uiteindelijk, een dergelijke textielbatterij zou ofwel op kleding kunnen worden bevestigd of tussen de geweven lagen van de kledingstof worden ingebed. Het zou de stroom leveren voor draagbare elektronische apparaten die de functies van de huidige smartphones vervullen, van het bekijken van video's tot het maken van foto's tot het gebruik van sociale media.

De onderzoekers, onder leiding van Taek-Soo Kim, Jung-Yong Lee, en Jang Wook Choi aan het KAIST Institute NanoCentury aan het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) in Daejeon, Zuid-Korea, hebben hun paper over de nieuwe draagbare batterij gepubliceerd in een recent nummer van Nano-letters .

Net zoals de beperkende factor van flexibele elektronica de batterij is, de beperkende factoren van de flexibele batterijen zijn de elektroden, stroomafnemer, en andere belangrijke batterijcomponenten die traditioneel zijn gemaakt van stijve materialen.

In plaats van koolstofnanomaterialen te gebruiken voor deze belangrijke componenten, de onderzoekers hier onderzochten een breed scala aan onconventionele kandidaten voor batterijmateriaal. Ze besloten uiteindelijk polyestergaren als textielsubstraat te gebruiken, die ze bekleedden met nikkel als de stroomafnemer. De nikkelcoating werd vervolgens bedekt met polyurethaan om de elektroden te vormen, samen met het bindmiddel en de separator, die de elektroden ondersteunen.

"Het grootste belang van ons werk is dat het draagvermogen van lithium-ionbatterijen wordt vergemakkelijkt door de batterijassemblages te bouwen van hetzelfde materiaal als de moederkleding, textiel, " vertelde Choi Phys.org . "Het hervormen van het batterijsysteem door gebruik te maken van de materialen van de doeltoepassingen waaraan de batterijen zijn bevestigd, is een belangrijk idee in het huidige werk."

Samen, deze materialen creëren een batterij die zowel hoge prestaties als uitstekende flexibiliteit biedt. qua prestaties, de nikkelcoating geeft de batterij een zeer kleine weerstand die enkele ordes van grootte kleiner is dan die van koolstofnanomaterialen, en vergelijkbaar met die van het aluminium dat wordt gebruikt in conventionele (inflexibele) batterijen.

De onderzoekers demonstreerden de goede prestaties van de batterij onder vouwomstandigheden door een zelfgemaakt vouwinstrument te bouwen dat de batterij om de 1,5 cm opvouwt met een strak gecomprimeerde vouwstraal van 0,65 mm - een mate van vouwen die extremer is dan die waarmee de meeste andere werden getest. textiel batterijen. Hoe dan ook, de nieuwe batterij laat zien dat, na 5500 diepe vouw-ontvouwcycli, het behoudt 91,8% van zijn oorspronkelijke capaciteit. (De capaciteit van deze batterij is 13 mAh, maar kan worden verbeterd tot 85 mAh met behulp van een andere methode om het polyestergaren te weven, en de onderzoekers verwachten verdere verbeteringen in de toekomst.)

Naast deze aantrekkelijke woningen, de onderzoekers toonden ook aan dat flexibele polymere zonnecellen kunnen worden geïntegreerd in de textielbatterij en worden gebruikt om de batterij op te laden terwijl deze wordt gedragen, waardoor de noodzaak om de batterij (en uw shirt of horloge, enz.) elke keer dat het moet worden opgeladen in een stopcontact. De onderzoekers schrijven dat het zonnelaadsysteem behoorlijk is, en demonstreren dat een volledig op zonne-energie geladen textielbatterij negen LED's kan laten branden, die elk een stroomverbruik van 0,042 W hebben.

Algemeen, de nieuwe textielbatterij laat zien dat de energieopslagcomponent van draagbare elektronica de andere componenten inhaalt, draagbare elektronica een stap dichter bij de realiteit brengen.

"We moeten de batterij-eigenschappen op verschillende aspecten verder afstemmen (energiedichtheid, werkspanning, enz.) afhankelijk van de doeltoepassingen, "Zei Choi. "Communicatie met de industrie die zich bezighoudt met eindtoepassingen gaat momenteel in deze richting."

© 2013 Fys.org. Alle rechten voorbehouden.