Разтегливите батерии с бариера срещу влага и газ могат да дадат тласък на бъдещето на носимите устройства

Гумената батерия, опакована в течен метал, е нанизана ръчно. Батериите могат да издържат над 50% разширение. Кредит: Национален университет в Йокохама

Носимите устройства привлякоха внимание заради потенциала си като сензори, които могат да наблюдават различни жизнени показатели, средство за доставяне на лекарства, медицински устройства и др. За да бъдат тези носими устройства практични и функционални, те трябва да имат силно деформируеми и разтегливи батерии.

Въпреки че има изследвания за това как да се подобри гъвкавостта на батерията, като същевременно се запази живота на батерията и други желани свойства, по-малко внимание се обръща на важността на това как да се предпазят батериите от влага и газове. защото носими устройства Изложени на атмосферата е важно да се разтягате Живот на батерията Със защита на батериите от влажност на въздуха И на газове.

Екип от изследователи от Националния университет на Йокохама в Япония разработи разтегливо опаковъчно фолио за тези батерии с висока бариерна функция от газ и влага, което ни доближава до възможността за носими устройства с батерии с висока деформация като обща технология.

Резултатите от тях бяха публикувани в Приложни материали и ACS интерфейси На 27 септември.

„В момента използването на твърди и големи батерии за разширяеми устройства е проблем в Разтеглива електроника Кореспондентът Хироки Ота от катедрата по машинно инженерство в Националния университет на Йокохама каза… Докато сензорите и интерфейсите са меки, батериите все още използват твърди батерии.

„Меките и разтегливи батерии са изследвани в света, но не могат да се използват във въздуха поради газопропускливостта и високата влажност на разширяващите се опаковъчни материали за батерии.“

за да създадете това гъвкаво фолио С висока газова бариера изследователите капсулираха тънък слой от течен метал върху златисто нанесен термопластичен полиуретанов филм по метода слой по слой. Този метод позволи необходимата деформация, за разлика от ламинираните с алуминий филми, които преди бяха използвани за справяне с проблема с пропускливостта на газ и влага, но не успяха да позволят необходимата гъвкавост.

Според изследователите, полученият филм показва отлична пропускливост на кислородния газ при механичен стрес и изключително ниска пропускливост на влага. Разтегливата литиево-йонна батерия, която събраха в своето проучване, успя да работи надеждно във въздуха благодарение на разработената от тях гумена газова бариерна мембрана.

„Вълнуващо е, че в допълнение към разработването на разтеглива батерия, която може да се използва в следващото поколение интелигентни устройства, включително бъдещи носими устройства, филми с високи свойства на газ и влага могат да бъдат постигнати с помощта на нов материал, наречен течност“, каза Ота.

Това изследване е обещаващо за потенциала за батерии с висока енергийна плътност, високо работно напрежение и дългосрочна стабилност и са силно деформируеми – за разлика от обемистите и нееластични – в устройствата за носене. В резултат на това констатациите доближават носимите устройства до това да станат по-практични, отваряйки възможности в медицината и здравеопазването, както и в други области.

„Това изследване допринася за социалното приложение на разтегливи устройства“, каза Ота.

Следващите стъпки включват оптимизиране Влажност Защитната способност на филма чрез модифициране на материала. Друга бъдеща тенденция е да се подобри стабилността на производителността на батериите, дори при деформация, чрез разработване на по-подходящи материали за техните части. Правенето на филма рентабилен също ще допринесе за неговата евентуална мащабируемост.

„Повече намаления на цената на проявения филм ще доведат до използването на разтегливи батерии“, каза Ота. “В допълнение, филмът може да бъде полезен като бариерна мембрана за органична електроника и така нататък.”


Разработване на литиево-йонни батерии със свободна форма, разтегливи и печатни


повече информация:
Nyamjargal Ochirkhuyag et al, Разтегливи газови бариерни филми, използващи течен метал към силно деформируема батерия, Приложни материали и ACS интерфейси (2022). DOI: 10.1021 / acsami.2c13023

Предоставено от Националния университет на Йокохама

цитатът: Разширяема батерия с бариера срещу влага и газ може да поддържа бъдещето на носими устройства (2022 г., 31 октомври) Изтеглено на 31 октомври 2022 г. от

Този документ е обект на авторско право. Независимо от честното отношение с цел частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието се предоставя само за информационни цели.