Diagramma schematico del processo di produzione della batteria estensibile Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Un team di ricerca coreano ha sviluppato una batteria agli ioni di litio sufficientemente flessibile da poter essere allungata. Il team di ricerca del Dr. Jeong Gon Son presso il Photo-Electronic Hybrids Research Center presso il Korea Institute of Science and Technology (KIST) ha annunciato di aver costruito un batteria estensibile agli ioni di litio. La batteria è stata sviluppata fabbricando un elettrodo strutturalmente estensibile costituito esclusivamente da materiali per elettrodi e quindi assemblandolo con un elettrolita in gel estensibile e una confezione estensibile.
I rapidi progressi tecnologici nel settore dell'elettronica hanno portato a un mercato in rapida crescita per dispositivi indossabili ad alte prestazioni, come cinturini intelligenti e dispositivi elettronici impiantabili sul corpo, come i pacemaker. Questi progressi hanno notevolmente aumentato la necessità di progettare dispositivi di accumulo di energia in forme flessibili ed estensibili che imitano la pelle e gli organi umani.
Però, è molto difficile conferire elasticità alla batteria perché il materiale dell'elettrodo inorganico solido occupa la maggior parte del volume, e anche altri componenti come collettori e separatori di corrente devono essere resi estensibili. Inoltre, va risolto anche il problema della fuoriuscita di elettrolita liquido sotto deformazione, così come il problema della fuoriuscita di elettrolita liquido.
(A) Schema schematico di una cella assemblata della batteria estensibile. (B) La capacità di accumulo di energia della batteria estensibile:(a) un ambiente in cui vengono applicate variazioni dallo 0% al 50%, (b) un ambiente che non cambia molto durante lunghi esperimenti di carica o scarica. (C) Un cambiamento nella capacità di stoccaggio misurato quando le varianti 0% e 50% vengono eseguite ripetutamente 500 volte. (D) Una fotografia di una lampada a LED utilizzata in uno stato di allungamento ed espansione (deformazione del 50%) da una batteria estensibile. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Per affrontare questi problemi, Il team di ricerca del Dr. Jeong Gon Son al KIST si è concentrato sulla creazione di una microstruttura simile a una fisarmonica, che conferisce elasticità strutturale a materiali non estensibili, e quindi costruito una struttura di elettrodi curvati verso l'interno micro in una forma a nido d'ape. La struttura a nido d'ape sporgente verso l'interno consisteva in grafene dello spessore di un atomo, che fa da tenda, e nanotubi di carbonio, che formava una corda di dimensioni nanometriche. La struttura composita a nido d'ape, fatto di materiali attivi, grafene, e nanotubi di carbonio, sporgeva verso l'interno come una fisarmonica mediante un processo di compressione radiale, simile al rotolamento degli involtini di riso coreani (gimbap), che ha portato alla creazione di proprietà elastiche.
Gli elettrodi sviluppati dal team di ricerca non contengono materiali tipicamente utilizzati per l'elasticità, come la gomma, che non facilitano l'accumulo di energia. Tutti i materiali utilizzati dal team di ricerca nella batteria di nuova concezione sono completamente utilizzati nell'immagazzinamento dell'energia e nel trasporto della carica. Infatti, la batteria estensibile creata dal team ha mostrato una capacità di accumulo di energia (5,05 mAh/cm 2 ) che è alto quanto le batterie non estensibili esistenti.
Gli elettroliti in gel estensibile di nuova introduzione e i materiali di imballaggio estensibili che bloccano l'aria e l'umidità e impediscono la fuoriuscita degli elettroliti. La batteria estensibile risultante ha mostrato un'elevata capacità areale di 5,05 mAh/cm 2 , prestazioni elettrochimiche superiori fino al 50% di deformazione sotto ripetuti (fino a 500) cicli di allungamento-rilascio e stabilità a lungo termine del 95,7% dopo 100 cicli in condizioni di aria.
Il dottor Jeong Gon Son del KIST ha detto:"La batteria estensibile agli ioni di litio sviluppata attraverso questa ricerca dovrebbe presentare un nuovo paradigma in termini di sistemi di accumulo di energia estensibile per l'ulteriore sviluppo di dispositivi elettronici indossabili e impiantabili".
