En lovende metode til at producere fiberbatterier i industriel skala

Fiberbatterier er millimetertynde batterier baseret på fibre, der kan væves ind i tøj eller bruges til at skabe meget fleksibel, bærbar elektronik. I de senere år har mange forskerhold verden over forsøgt at fremstille disse batterier ved at bruge en række forskellige teknikker og tilgange.

De fleste eksisterende teknikker til fremstilling af fiberbatterier involverer lag-for-lag belægningsprocesser, der blev tilpasset fra fremstillingen af ​​plane batterier, en flad og tynd batteriteknologi. På trods af deres fordele muliggør disse processer typisk oprettelsen af ​​et begrænset antal batterier ad gangen, og de er derfor uegnede til produktion i stor skala.

Forskere ved Fudan University i Kina har for nylig introduceret en alternativ metode til fremstilling af fiberbatterier, som kunne være lettere at implementere i industriel skala. Denne metode, introduceret i et papir offentliggjort i Nature Nanotechnology , er baseret på en generel løsningsekstruderingsteknik, der kan producere batcher af flere fiberbatterier i et enkelt trin.

Den produktionsmetode, som forskerne foreslår, bygger på en spindedysestruktur, en hætte eller plade med flere små huller på, som ofte bruges til at fremstille fibre. Denne struktur, som har tre hovedekstruderingskanaler, kan bruges til at skabe fiberbatterier sammensat af en parallel katode og anode, indkapslet af en elektrolyt, med bemærkelsesværdige produktionshastigheder på 250 m h ^-1 .

"Vores tre-kanals industrielle spindedyse ekstruderer og kombinerer samtidigt elektroderne og elektrolytterne fra fiberbatterier ved høje produktionshastigheder," forklarede Meng Liao og hans kolleger i deres papir. "Det laminære flow mellem funktionelle komponenter garanterer deres sømløse grænseflader under ekstrudering."

Sammenlignet med eksisterende metoder til fremstilling af fiberbatterier, kan forskernes tilgang give bemærkelsesværdige 1.500 km kontinuerlige fiberbatterier for hver enkelt anvendt spinddyseenhed. Dette er mere end tre gange flere batterier end dem, der er produceret af de bedst ydende teknikker, der er udviklet hidtil.

I deres papir demonstrerede Liao og hans kolleger det høje potentiale i deres metode ved at bruge den til at skabe omkring 10 m ² af fiber batteribaserede vævede tekstiler. Disse tekstiler er specielt designet til at blive brugt til at skabe smarte og lydhøre telte, og fiberbatteriet, der blev brugt til at drive dem, havde en energitæthed på 550mWhm ^-2 .

Det smarte telt, de har designet, har flere interessante og avancerede funktioner. For eksempel kan den høste energi fra solen, opbevare den og bruge den til at styre en skærm og andre teknologier inde i den. I fremtiden kan den batteriproduktionsmetode, som forskerne introducerede, bruges til at skabe lignende telte eller anden tekstilbaseret elektronik i stor skala, hvilket potentielt vil lette deres udbredte brug.

"Vores metode er ligetil, og det fleksible tekstilbatteri, der opnås, er stabilt, holdbart og sikkert," skrev Liao og hans kolleger i deres papir. "Vi forventer, at det vil fremme storskalaproduktion og praktiske anvendelser af fiberbatterier til næste generations elektronik." + Udforsk yderligere

Ingeniører producerer verdens længste fleksible fiberbatteri

© 2022 Science X Network