Diese flexible Batterie dehnt sich um 5000% aus und weist bemerkenswerte Kapazitäten auf
Veröffentlicht von Cédric - Mittwoch 4 September 2024 - Andere Sprachen: FR, EN, ES, PT Autor des Artikels: Cédric DEPOND Quelle:ACS Energy Letters
Tragbare Geräte, wie Smartwatches und Gesundheitsmonitore, benötigen immer flexiblere Batterien, um den Anforderungen des täglichen Gebrauchs gerecht zu werden. Bis vor kurzem dominierten starre Batterien den Markt, doch mit dem Aufstieg tragbarer Technologien hat die Nachfrage nach anpassungsfähigeren Energiequellen stark zugenommen.
Eine neue Generation von Batterien könnte diesen Anforderungen gerecht werden, indem sie Flexibilität mit Leistung kombiniert.
Historisch gesehen wurden Batterien entwickelt, um stabile Energie in starren Gehäusen zu liefern, die für statische Geräte geeignet sind. Doch mit dem Aufschwung tragbarer Technologien müssen diese Batterien nun in der Lage sein, sich zu biegen, zu dehnen und sich den Bewegungen des menschlichen Körpers anzupassen.
Die ersten Versuche, dehnbare Batterien zu entwickeln, stießen auf viele Hindernisse, darunter eine begrenzte Elastizität und eine oft unzureichende Energiekapazität. Forscher suchten daher nach Lösungen, um diese Geräte zu verbessern und gleichzeitig ihre Energieeffizienz zu erhalten.
Traditionelle Batterien bestehen häufig aus flüssigen Elektrolyten und starren Komponenten, was Probleme aufwirft, wenn man versucht, sie dehnbar zu machen. Die bisher vorgeschlagenen Lösungen beinhalteten oft den Einsatz von gewebten Materialien oder faltbaren Strukturen, aber diese Ansätze hatten erhebliche Einschränkungen. Zu den Hauptschwierigkeiten zählt die Instabilität der flüssigen Elektrolyten, die sich bewegen, wenn die Batterie ihre Form ändert, sowie die schlechte Verbindung zwischen den verschiedenen Schichten der Batterie.
Kürzlich wurde ein bedeutender Fortschritt von Wen-Yong Lai und seinem Team erzielt, die eine vollständig dehnbare Lithium-Ionen-Batterie entwickelt haben. Diese neue Batterie zeichnet sich durch ihre Zusammensetzung aus: ein fester Elektrolyt, eingebettet in eine Polymerschicht, die selbst zwischen zwei flexiblen Elektrodenfilmen verschmolzen ist. Diese Struktur ermöglicht es der Batterie, sich auf das 5000-fache ihrer ursprünglichen Länge zu dehnen und dabei die für die Energieproduktion notwendigen Lithium-Ionen effizient zu transportieren. Die verwendeten Materialien, wie Polydimethylsiloxan, bieten bemerkenswerte Flexibilität und erhalten gleichzeitig die Batterieleistung.
Tests an dieser neuen Batterie zeigen vielversprechende Ergebnisse. Im Vergleich zu einer Batterie mit traditionellem Flüssigelektrolyt bietet die dehnbare Version eine durchschnittlich etwa sechsmal höhere Ladekapazität bei einer schnellen Ladegeschwindigkeit. Zudem hielt diese Batterie während 67 Lade- und Entladezyklen eine stabile Kapazität, was einen bedeutenden Fortschritt gegenüber früheren Prototypen darstellt. Diese Leistungen ebnen den Weg für eine breitere Nutzung dieser Batterien in tragbaren und medizinischen Geräten.
Trotz dieser Fortschritte bleiben Herausforderungen bestehen. Die langfristige Stabilität und Haltbarkeit dieser Batterien erfordern noch Verbesserungen, um ihre Verwendung unter realen Bedingungen sicherzustellen. Dennoch markiert diese Innovation einen wichtigen Schritt in der Entwicklung leistungsfähigerer und auf die Bedürfnisse der Benutzer zugeschnittener tragbarer Technologien. Mit weiterer Forschung könnten diese Batterien in den kommenden Jahren zur Norm werden und die Landschaft tragbarer Technologien revolutionieren.
