(Phys.org)—Onderzoekers hebben oplaadbare batterijen gefabriceerd met behulp van sterk geleidende garens met een diameter en flexibiliteit die vergelijkbaar zijn met die van een stuk katoengaren. De nieuwe garenbatterij kan in stof worden geweven en als polsbandje of ander soort kleding worden gedragen om horloges van stroom te voorzien, LED's, pols monitoren, en andere kleine persoonlijke elektronica.

De onderzoekers, geleid door Chunyi Zhi, Hoogleraar Materials Science and Engineering aan de City University van Hong Kong, hebben een artikel gepubliceerd over de nieuwe garenbatterij in een recent nummer van: ACS Nano .

Tot nu toe was het een uitdaging om draagbare batterijen met hoge prestaties te ontwikkelen vanwege een gebrek aan materialen die zowel zeer geleidend zijn als sterk en flexibel genoeg om in stof te worden geweven. Door deze problemen aan te pakken, de nieuwe garenbatterij vertoont een van de beste prestaties tot nu toe, inclusief een vermogensdichtheid vergelijkbaar met die van supercondensatoren, evenals een energiedichtheid en capaciteit vergelijkbaar met die van conventionele batterijen.

"We gebruiken zeer geleidende en weefbare garens om een ​​garenbatterij te fabriceren met state-of-the-art prestaties in termen van capaciteit, energiedichtheid, vermogensdichtheid, en beoordeel vermogen, "Zhi vertelde Phys.org . "De garens worden verder geweven om een ​​batterij van een polsbandje te maken om verschillende persoonlijke elektronica van stroom te voorzien."

De kern van de garenbatterij bestaat uit zeer flexibele roestvrijstalen filamenten van micrometerformaat, waarop metalen worden afgezet (zink als anode, nikkel-kobalthydroxide als de kathode). Een gelelektrolyt wordt vervolgens om het hele stuk garen gecoat.

Zoals de onderzoekers uitleggen, elk materiaal draagt ​​bij aan de goede prestaties van de totale batterij:het roestvrijstalen garen is sterk genoeg om zowel machinaal als met de hand te worden geweven en gebreid, en de geleidbaarheid ervan zorgt ook voor een goed elektronentransport over lange afstand. Synergetische effecten tussen de nikkel- en kobaltmetaalionen verhogen de capaciteit en energiedichtheidswaarden boven die welke mogelijk zouden zijn met behulp van elk metaal alleen.

Door de cijfers, de batterij levert vermogensdichtheden van 2,2 W/cm ³ , en 33 mW/cm ² voor de hele batterij. Het heeft een energiedichtheid van 8 mWh/cm ³ , en 0,12 mWh/cm ² voor de hele batterij. Al deze waarden behoren tot de hoogste die tot nu toe zijn gerapporteerd. De capaciteit van de batterij, 16,6 mAh/cm ³ , is de hoogste waarde die tot nu toe is gerapporteerd voor een op glasvezel gebaseerd apparaat voor energieopslag, naar beste weten van de onderzoekers.

Na 1 keer buigen en draaien 000 cycli, de batterij behoudt 80% en 70% van zijn oorspronkelijke capaciteit, respectievelijk. De onderzoekers leggen uit dat het capaciteitsverlies te wijten is aan de vorming van scheuren op de elektroden bij vervorming.

Om de batterij te demonstreren, de onderzoekers weefden het geleidende garen tot een grote geleidende doek, die kan worden gebruikt als een batterij voor een polsbandje om elektronische apparaten zoals horloges en LED's van stroom te voorzien. Ze verwachten dat de garenbatterij toepassingen zal hebben voor draagbare elektronica, slimme kleding, en in de zorg in de toekomst.

"Vervolgens zijn we van plan textielbatterijen te maken die wasbaar zijn, waterbestendig, en duurzaam, om dichter bij commercialisering te komen, ' zei Zhi.

© 2017 Fys.org