Processo di estrusione e caratterizzazione strutturale di batterie in fibra. Credito:Liao et al.
Le batterie in fibra sono batterie sottilissime basate su fibre che possono essere intrecciate in capi di abbigliamento o utilizzate per creare dispositivi elettronici altamente flessibili e indossabili. Negli ultimi anni, molti gruppi di ricerca in tutto il mondo hanno cercato di fabbricare queste batterie, utilizzando una gamma di tecniche e approcci diversi.
La maggior parte delle tecniche esistenti per la creazione di batterie in fibra comporta processi di rivestimento strato per strato che sono stati adattati dalla fabbricazione di batterie planari, una tecnologia di batteria piatta e sottile. Nonostante i loro vantaggi, questi processi in genere consentono la creazione di un numero limitato di batterie alla volta, quindi non sono adatti per la produzione su larga scala.
I ricercatori della Fudan University in Cina hanno recentemente introdotto un metodo alternativo per la produzione di batterie in fibra che potrebbe essere più facile da implementare su scala industriale. Questo metodo, introdotto in un articolo pubblicato su Nature Nanotechnology , si basa su una tecnica generale di estrusione in soluzione in grado di produrre lotti di più batterie in fibra in un unico passaggio.
Il metodo di produzione proposto dai ricercatori si basa su una struttura a filiera, un cappuccio o una piastra con diversi piccoli fori che viene spesso utilizzata per produrre fibre. Questa struttura, che dispone di tre canali di estrusione principali, può essere utilizzata per creare batterie in fibra composte da catodo e anodo paralleli, incapsulati da un elettrolita, con notevoli velocità di produzione di 250 m h -1 .
"La nostra filiera industriale a tre canali estrude e combina simultaneamente gli elettrodi e gli elettroliti delle batterie in fibra ad alti tassi di produzione", hanno spiegato Meng Liao e i suoi colleghi nel loro articolo. "Il flusso laminare tra i componenti funzionali garantisce le loro interfacce senza interruzioni durante l'estrusione."
Rispetto ai metodi esistenti per la produzione di batterie in fibra, l'approccio dei ricercatori può produrre ben 1.500 km di batterie in fibra continua per ogni singola unità di filiera utilizzata. Si tratta di oltre tre volte più batterie rispetto a quelle prodotte dalle tecniche più performanti sviluppate finora.
Nel loro articolo, Liao e i suoi colleghi hanno dimostrato l'alto potenziale del loro metodo utilizzandolo per creare circa 10 m 2 di tessuti in fibra a base di batterie. Questi tessuti sono stati progettati specificamente per essere utilizzati per creare tende intelligenti e reattive e la batteria in fibra utilizzata per alimentarli aveva una densità di energia di 550 mWhm -2 .
La tenda intelligente che hanno progettato ha diverse caratteristiche interessanti e avanzate. Ad esempio, può raccogliere energia dal sole, immagazzinarla e usarla per controllare un display e altre tecnologie al suo interno. In futuro, il metodo di produzione della batteria introdotto dai ricercatori potrebbe essere utilizzato per creare tende simili o altri dispositivi elettronici tessili su larga scala, facilitandone potenzialmente un uso diffuso.
"Il nostro metodo è semplice e la batteria tessile flessibile ottenuta è stabile, durevole e sicura", hanno scritto Liao e i suoi colleghi nel loro articolo. "Prevediamo che promuoverà la produzione su larga scala e le applicazioni pratiche di batterie in fibra per l'elettronica di prossima generazione". + Esplora ulteriormente
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