Mostrando la flessibilità di un elettrodo organico monolitico Credito:Soojin Park (POSTECH)
Con il lancio di dispositivi indossabili e smartphone che richiedono un'elevata capacità di elettricità come telefoni pieghevoli e telefoni 5G, l'interesse per le batterie è in aumento e sono in fase di sviluppo vari tipi di batterie. Per esempio, batterie flessibili incorporate in un cinturino dell'orologio mobile o batterie per la condivisione dell'alimentazione wireless sviluppate dalla ricarica wireless. Però, attualmente non esiste un processo di produzione per una batteria che produce migliaia di milliampere per ora (mAh) con la capacità di essere pieghevole. Recentemente, un team di ricerca coreano ha sviluppato un elettrodo monolitico che può sostituire i pesanti collettori di rame e ha consentito lo sviluppo di una batteria così flessibile e ad alta capacità.
Il Professor Soojin Park della Divisione di Chimica e Scienza Avanzata dei Materiali con il suo ricercatore post-dottorato, Jaegeon Ryu e il suo dottorato di ricerca. alunno, Jieun Kang ha sviluppato con successo una batteria flessibile con elettrodi organici sottili e tridimensionali in collaborazione con il Korea Institute of Materials Science.
Per di più, sono stati in grado di ridurre il peso di una batteria di 10 volte di più rispetto al collettore di rame convenzionale utilizzando un collettore di rame tridimensionale. Invece di usare un anodo di grafite, hanno utilizzato materiali organici e sono stati in grado di aumentare la densità energetica di una batteria di quattro volte e più. La loro ricerca è stata pubblicata nel recente numero di ACS Nano .
La conduttività elettrica di un materiale organico è bassa e non c'era una soluzione per integrare un collettore e un materiale organico. Per questa ragione, non era stato possibile dimostrare un elettrodo monolitico con materiali organici prima del loro studio. Il team di ricerca ha studiato un nuovo modo per sostituire un collettore di corrente che appesantisce una batteria e un anodo di grafite a bassa densità di energia al fine di ridurre in modo innovativo il peso della batteria.
Dimostrazione della batteria flessibile utilizzando un elettrodo organico monolitico Credito:Soojin Park (POSTECH)
Il team ha prodotto una struttura tridimensionale con un'elevata conduttività elettrica utilizzando aerogel di nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT). Qui, hanno costruito sottili elettrodi organici monolitici rivestendo una rete a base di immide su scala nanometrica (IBN)2) di materiale organico.
Gli elettrodi monolitici tridimensionali rivestiti con strati di IBN organici sottili 8 nm e spessi regolabili hanno fornito una capacità fino a 1550 mA h g -1 e aveva la capacità di ricaricare più di 800 volte. Questi elettrodi sono stati rivestiti con materiali organici. Nonostante la loro scarsa conduttività elettrica intrinseca, avevano un'elevata conduttività elettrica e hanno anche dimostrato prestazioni elettrochimiche migliorate della batteria ricaricabile aiutando il trasferimento rapido di litio attraverso abbondanti siti redox-attivi. Inoltre, lo spessore dei materiali organici rivestiti può essere controllato facilmente e sono stati in grado di migliorare notevolmente la densità di corrente dell'elettrodo organico.
L'elettrodo di nuova concezione può sostituire i collettori a base metallica e ciò consente lo sviluppo di una batteria ricaricabile leggera e flessibile che può essere successivamente applicata a dispositivi elettronici indossabili, dispositivi flessibili, telecomunicazioni e veicoli elettronici di nuova generazione.
Il professor Soojin Park che ha guidato la ricerca ha commentato:"Possiamo ridurre enormemente il peso di una batteria ricaricabile utilizzando questo elettrodo monolitico di nuova concezione con materiali organici SWCNT. Questo può superare i limiti della batteria ricaricabile convenzionale e può realizzare la flessibilità e l'alleggerimento del peso di una batteria organica".
