Un braccialetto in tessuto intrecciato con la nuova batteria di filato può alimentare un orologio (a sinistra), LED (in alto a destra), e un sensore di pulsazioni (in basso a destra). Credito:Huang et al. ©2017 American Chemical Society
(Phys.org)—I ricercatori hanno fabbricato batterie ricaricabili utilizzando filati altamente conduttivi che hanno un diametro e una flessibilità simili a quelli di un filo di cotone. La nuova batteria di filato può essere tessuta in tessuto e indossata come un braccialetto o altro tipo di abbigliamento per alimentare orologi, LED, cardiofrequenzimetri, e altri piccoli dispositivi elettronici personali.
I ricercatori, guidato da Chunyi Zhi, Professore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso la City University di Hong Kong, hanno pubblicato un articolo sulla nuova batteria di filati in un recente numero di ACS Nano .
Finora è stato difficile sviluppare batterie indossabili ad alte prestazioni a causa della mancanza di materiali altamente conduttivi ma sufficientemente resistenti e flessibili da essere intrecciati in tessuto. Affrontando questi problemi, la nuova batteria di filati presenta una delle migliori prestazioni fino ad oggi, compresa una densità di potenza simile a quella dei supercondensatori, così come una densità di energia e una capacità simile a quella delle batterie convenzionali.
"Utilizziamo filati altamente conduttivi e tessibili per fabbricare una batteria di filati con prestazioni all'avanguardia in termini di capacità, densita 'energia, densità di potenza, e capacità di tasso, "Zhi ha detto Phys.org . "I filati sono ulteriormente intrecciati per creare una batteria da polso per alimentare vari dispositivi elettronici personali".
Il nucleo della batteria di filati è costituito da filamenti di acciaio inossidabile di dimensioni micrometriche altamente flessibili, su cui si depositano i metalli (zinco come anodo, idrossido di nichel cobalto come catodo). Un elettrolita in gel viene quindi rivestito attorno all'intero pezzo di filato.
Il flessibile, il filato conduttivo può essere tessuto o lavorato a maglia in stoffa, che può essere successivamente utilizzato per alimentare vari dispositivi elettronici. Credito:Huang et al. ©2017 American Chemical Society
Come spiegano i ricercatori, ogni materiale contribuisce alle buone prestazioni della batteria complessiva:il filo di acciaio inossidabile è abbastanza resistente da essere tessuto e lavorato a maglia sia a macchina che a mano, e la sua conduttività fornisce anche un buon trasporto di elettroni a lunga distanza. Gli effetti sinergici tra gli ioni del metallo nichel e cobalto aumentano i valori di capacità e densità di energia al di sopra di quelli che sarebbero possibili utilizzando entrambi i metalli da soli.
Dai numeri, la batteria fornisce densità di potenza di 2,2 W/cm 3 , e 33 mW/cm 2 per tutta la batteria. Ha densità di energia di 8 mWh/cm 3 , e 0,12 mWh/cm 2 per tutta la batteria. Tutti questi valori sono tra i più alti riportati fino ad oggi. La capacità della batteria, 16,6 mAh/cm 3 , è il valore più alto finora riportato per un dispositivo di accumulo di energia basato su fibra, al meglio delle conoscenze dei ricercatori.
Dopo aver piegato e ruotato per 1, 000 cicli, la batteria mantiene l'80% e il 70% della sua capacità iniziale, rispettivamente. I ricercatori spiegano che la perdita di capacità è dovuta alla formazione di crepe sugli elettrodi quando deformati.
Per dimostrare la batteria, i ricercatori hanno intrecciato il filo conduttivo in un grande panno conduttivo, che potrebbe essere utilizzata come batteria per braccialetti per alimentare dispositivi elettronici come orologi e LED. Si aspettano che la batteria del filato avrà applicazioni per l'elettronica indossabile, capi intelligenti, e nella sanità in futuro.
"Successivamente abbiamo in programma di realizzare batterie tessili lavabili, impermeabile, e durevole, per essere più vicini alla commercializzazione, " Disse Zhi.
© 2017 Phys.org
