Международная команда ученых разработала новый пластичный электролит для литий-ионного аккумулятора. Его основой стал полидиметилсилоксан — силиконовый материал, используемый в линзах. Электролит способен растягиваться на 5000% от первоначальной длины. По средней емкости аккумулятор с новым полимерным электролитом превосходит аналогичные устройства в шесть раз. Новая структура компонента позволит разработать эластичные носимые устройства, движущиеся вместе с человеком. Исследование опубликовано в журнале ACS Energy Letters.
Ученые уже долгое время работают над созданием эластичных батарей. Их можно будет использовать в фитнес-браслетах и других гаджетах для отслеживания состояния здоровья. Большинство исследователей разрабатывали такие батареи из плетеного проводящего материала или жестких компонентов, сложенных в формы, похожие на оригами. Но для создания по-настоящему гибкой батареи каждый ее компонент должен быть эластичным — и электроды, и электролиты. Существующие прототипы отличаются сложностью сборки и ограниченной емкостью аккумулятора, особенно при многократном заряде-разряде. Вероятно, это связано со слабым соединением между слоем электролита и электродами или с нестабильностью жидкого электролита, который может перемещаться в аккумуляторе, когда батарея меняет форму.
Международная команда ученых решила создать эластичный электролит для литий-ионного аккумулятора. Команда нанесла на металлическую пластину тонкую пленку проводящей пасты, содержащей серебряные нанопроволоки, технический углерод, катодные и анодные материалы на основе лития. Поверх пасты исследователи разместили слой полидиметилсилоксана — силиконового полимера, используемого в контактных линзах. Он выступил в роли электролита. На слой полимера ученые добавили соль лития и жидкость с высокой электропроводностью. При воздействии на батарею светом ее компоненты объединились и образовали прочный эластичный слой. Он способен растягиваться на 5000% от первоначальной длины и переносить ионы лития. Наконец, ученые нанесли на эластичный слой электродную пленку и защитное покрытие.
Исследователи сравнили батарею с полимерным электролитом с аналогичными устройствами с жидким электролитом. Оказалось, что средняя емкость устройства с новым веществом была примерно в шесть раз выше, чем у аналогов. Кроме того, оно сохранило стабильную емкость после 67 циклов заряда-разряда. Ученые поместили полимерный электролит в аккумуляторы с разными электродами. В прототипе с твердыми электродами полимерный электролит сохранил стабильную работу в течение 1 тысячи циклов. Его емкость снизилась на 1% в течение первых 30 циклов, а емкость жидкого электролита — на 16%.
В будущем ученые продолжат совершенствование эластичной батареи. По словам авторов, новый способ создания электролита для аккумуляторов позволит разработать умные носимые устройства, сгибающиеся вместе с телом человека.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
