La batteria indossabile è incorporata nella felpa e nel cinturino dell'orologio. La batteria nel cinturino dell'orologio è mostrata mentre alimenta 6 LED. Entrambe le batterie sono realizzate con materiali non convenzionali che sono altamente adatti alla flessibilità. Credito:Yong-Hee Lee, et al.
(Phys.org) — Anche se ultimamente ci sono state molte ricerche sullo sviluppo di dispositivi elettronici flessibili che possono essere integrati nei vestiti, bicchieri, orologi, e anche la pelle, il fattore limitante di questa tecnologia è la batteria. Sebbene di recente siano state sviluppate batterie flessibili fatte di nanotubi di carbonio e grafene, devono ancora affrontare ostacoli a causa della loro elevata resistenza e problemi di scalabilità.
Ora in un nuovo studio, i ricercatori hanno completamente revisionato i componenti chiave di una tipica batteria utilizzando nuovi materiali che forniscono prestazioni superiori in condizioni di piegatura estreme rispetto alle batterie ricaricabili flessibili realizzate con nanomateriali di carbonio.
In definitiva, una tale batteria tessile potrebbe essere attaccata agli indumenti o annegata tra gli strati intessuti del tessuto dell'abbigliamento. Fornirebbe l'alimentazione ai dispositivi elettronici indossabili che soddisfano le funzioni degli smartphone di oggi, dalla visione di video allo scatto di foto all'utilizzo dei social media.
I ricercatori, guidato da Taek-Soo Kim, Jung Yong Lee, e Jang Wook Choi al KAIST Institute NanoCentury al Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) a Daejeon, Corea del Sud, hanno pubblicato il loro articolo sulla nuova batteria indossabile in un recente numero di Nano lettere .
Proprio come il fattore limitante dell'elettronica flessibile è la batteria, i fattori limitanti delle batterie flessibili sono gli elettrodi, collezionista attuale, e altri componenti chiave della batteria che sono tradizionalmente realizzati con materiali rigidi.
Invece di utilizzare nanomateriali di carbonio per questi componenti chiave, i ricercatori qui hanno studiato una vasta gamma di candidati materiali per batterie non convenzionali. Alla fine decisero di utilizzare il filato di poliestere come substrato tessile, che hanno rivestito di nichel come l'attuale collettore. Il rivestimento in nichel è stato poi rivestito con poliuretano per formare gli elettrodi, insieme al raccoglitore e al separatore, che supportano gli elettrodi.
Le celle solari flessibili possono essere integrate nella batteria tessile e utilizzate per ricaricare la batteria mentre è indossata, eliminando la necessità di collegare la batteria a una presa di corrente. Credito:Yong-Hee Lee, et al.
"Il più grande significato del nostro lavoro è che la capacità di usura delle batterie agli ioni di litio viene facilitata costruendo i gruppi batteria con lo stesso materiale dei vestiti della madre, tessile, "Choi ha detto Phys.org . "Rimodellare il sistema di batterie coinvolgendo i materiali delle applicazioni target a cui sono collegate le batterie è un'idea chiave nel lavoro attuale".
Insieme, questi materiali creano una batteria che ha sia un rendimento elevato che un'eccellente flessibilità. Per quanto riguarda le prestazioni, il rivestimento in nichel conferisce alla batteria una resistenza molto piccola che è di diversi ordini di grandezza inferiore a quella dei nanomateriali di carbonio, e simile a quello dell'alluminio utilizzato nelle batterie convenzionali (inflessibili).
I ricercatori hanno dimostrato le buone prestazioni della batteria in condizioni di piegatura costruendo uno strumento pieghevole fatto in casa che piega la batteria ogni 1,5 cm con un raggio di piegatura strettamente compresso di 0,65 mm, un grado di piegatura più estremo di quello utilizzato per testare la maggior parte degli altri batterie tessili. Tuttavia, la nuova batteria mostra che, dopo 5500 cicli di piegatura-spiegamento profondi, mantiene il 91,8% della sua capacità originaria. (La capacità di questa batteria è di 13 mAh, ma può essere migliorato a 85 mAh utilizzando un metodo diverso di tessitura del filo di poliestere, e i ricercatori si aspettano ulteriori miglioramenti in futuro.)
Oltre a queste interessanti proprietà, i ricercatori hanno anche dimostrato che le celle solari polimeriche flessibili possono essere integrate nella batteria tessile e utilizzate per ricaricare la batteria mentre viene indossata, eliminando la necessità di cablare la batteria (e la maglietta o l'orologio, ecc.) a una presa di corrente ogni volta che deve essere ricaricata. I ricercatori scrivono che il sistema di ricarica solare è decente, e dimostrare che una batteria tessile completamente caricata a energia solare può accendere nove LED, ognuno dei quali ha un consumo di 0,042 W.
Globale, la nuova batteria tessile mostra che il componente di accumulo di energia dell'elettronica indossabile sta raggiungendo gli altri componenti, portando l'elettronica indossabile un passo più vicino alla realtà.
"Abbiamo bisogno di un'ulteriore messa a punto delle proprietà della batteria in diversi aspetti (densità di energia, tensione di esercizio, ecc.) a seconda delle applicazioni di destinazione, " Choi ha detto. "La comunicazione con l'industria che si occupa di applicazioni finali sta attualmente andando in questa direzione".
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