Kada razmišljate o bateriji, verovatno ne mislite na rastegljivi materijal. Ali baterijama će biti potreban ovaj kvalitet koji menja oblik da bi se ugradio u fleksibilnu elektroniku, koja postaje sve popularnija za nosive zdravstvene monitore. Sada, istraživači u ACS Energi Letters izveštavaju o litijum-jonskoj bateriji sa potpuno rastegljivim komponentama, uključujući sloj elektrolita koji se može proširiti za 5000%, i zadržava svoj kapacitet skladištenja punjenja nakon skoro 70 ciklusa punjenja/pražnjenja.
Elektronici koja se savija i rasteže potrebne su baterije sličnih svojstava. Većina istraživača koji su pokušali da naprave takve baterije kreirali su ih od tkane provodljive tkanine ili krutih komponenti presavijenih u proširive oblike, slične origamiju. Ali za zaista savitljivu bateriju, svaki deo – elektrode koje sakupljaju naelektrisanje i srednji sloj elektrolita za balansiranje napunjenosti – mora biti elastičan. Do sada, istinski rastezljivi prototipovi baterija imaju umerenu elastičnost, složene procese sklapanja ili ograničen kapacitet skladištenja energije, posebno tokom vremena sa ponovljenim punjenjem i pražnjenjem.
Ovo poslednje može biti posledica slabe veze između sloja elektrolita i elektroda ili nestabilnosti tečnog elektrolita, koji se može pomerati kada baterija promeni oblik. Dakle, umesto da koriste tečnost, Ven-Iong Lai i saradnici su želeli da ugrade elektrolit u polimerni sloj spojen između dva fleksibilna elektrodna filma, kako bi stvorili potpuno čvrstu, rastezljivu bateriju.
Da bi napravio elektrode za potpuno elastičnu bateriju, tim je raširio tanak film provodljive paste koja sadrži srebrne nanožice, čađu i katodne ili anodne materijale na bazi litijuma na ploču. Sloj polidimetilsiloksana, fleksibilnog materijala koji se obično koristi u kontaktnim sočivima, zatim je nanet na vrh paste. Direktno na vrh ovog filma, istraživači su dodali litijumovu so, visoko provodljivu tečnost i sastojke da bi napravili rastezljivi polimer.
Kada se aktiviraju svetlošću, ove komponente se kombinuju da formiraju čvrst, gumeni sloj sposoban da se rastegne do 5000% svoje prvobitne dužine i može da transportuje litijum jone. Konačno, gomila je prekrivena drugim elektrodnim filmom, a ceo uređaj je zapečaćen zaštitnim premazom.
Upoređujući čvrsti rastezljivi dizajn baterije sa sličnim uređajem sa tradicionalnim tečnim elektrolitom, nova verzija je imala oko šest puta veći prosečan kapacitet punjenja pri brzom punjenju. Isto tako, čvrsta baterija je zadržala stabilniji kapacitet dok je radila tokom 67 ciklusa punjenja i pražnjenja. U drugim prototipovima napravljenim sa čvrstim elektrodama, polimerni elektrolit je održavao stabilan rad tokom 1.000 ciklusa, sa padom kapaciteta za 1% u prvih 30 ciklusa, u poređenju sa padom od 16% za tečni elektrolit.
Postoje još poboljšanja koja treba da se naprave, ali ovaj novi način stvaranja potpuno rastegljivih, čvrstih baterija mogao bi biti obećavajući korak napred za uređaje koji se mogu nositi ili implantirati koji se savijaju i kreću zajedno sa telom.
