I ricercatori della Hong Kong Polytechnic University (PolyU) hanno sviluppato una batteria al litio tessile altamente flessibile e ad alta energia che fornisce un'alimentazione più stabile, duratura e sicura per l'elettronica indossabile con una varietà di usi, come la medicina, i tessuti `` intelligenti '', Smartphone, GPS e IoT.
Il professor Zheng Zijian guida il gruppo di ricerca dell '"Institute of Textiles and Clothing" al PolyU nello sviluppo di una batteria al litio tessile altamente flessibile e ad alta energia. Immagine: PolyU
L'innovativa e leggera batteria al litio tessile di PolyU ha un'elevata densità di energia di oltre 450 Wh / L e un'eccellente flessibilità - con un raggio di curvatura inferiore a 1 mm e una piegabilità di oltre 1.000 cicli con una piccola diminuzione della capacità.
In confronto, le attuali batterie al litio flessibili possono raggiungere solo un raggio di curvatura di circa 25 mm e una potenza significativamente inferiore a 200 Wh / L.
La batteria al litio tessile, che ha uno spessore inferiore a 0,5 mm, ha una capacità di carica / scarica rapida e una lunga durata rispetto alle batterie al litio convenzionali.
L'innovazione sviluppata dal gruppo di ricerca del "PolyU Institute of Textiles and Clothing" (ITC) ha vinto tre premi all'ultima "Fiera internazionale degli inventori" a Ginevra.
Il professor Zheng Zijian, che guida il team di ricerca dell'ITC, ha dichiarato: “La tecnologia indossabile è stata identificata come la prossima grande opportunità di mercato globale dopo gli smartphone. Si prevede che le vendite del mercato globale dei dispositivi portatili aumenteranno di oltre il 20% all'anno per raggiungere i 2024 miliardi di dollari entro il 100 ".
"Poiché tutta l'elettronica portatile richiede un alimentatore portatile, la nostra nuova tecnologia nella produzione di batterie tessili al litio offre una soluzione promettente per una varietà di applicazioni di prossima generazione che vanno dalla sanità, infotainment, sport, aerospaziale, moda, IoT fino ad applicazioni che possono persino superare le nostre attuali aspettative ”.
Le batterie al litio sono attualmente le batterie ricaricabili principali sul mercato a causa della loro densità di energia relativamente elevata e della lunga durata. Poiché le batterie al litio pesanti e ingombranti convenzionali non sono prontamente utilizzabili nei dispositivi portatili, gli scienziati negli ultimi dieci anni hanno cercato di sviluppare batterie al litio flessibili, spesso utilizzando fogli di metallo come collettori di corrente.
Tuttavia, le carenze di densità energetica, flessibilità, robustezza meccanica e durata del ciclo possono essere risolte solo dallo sviluppo della batteria al litio tessile PolyU.
La nuova tecnologia brevettata PolyU Assisted Metal Deposition (PAMD) di PolyU applica metalli altamente conduttivi, come rame (Cu) e nichel (Ni), in modo uniforme e conforme ai tessuti pre-trattati. Tali tessuti metallici fabbricati con bassa resistenza del foglio ed elevata area superficiale fungono da collettori di corrente nella batteria.
Dopo aver aggiunto materiali attivi come catodo e anodo, le maglie metalliche sono integrate con il separatore e l'elettrolita in una batteria al litio tessile.
I test di laboratorio condotti dal team ITC hanno dimostrato che la batteria al litio tessile ha una stabilità meccanica, una durabilità e una sicurezza sotto deformazione estremamente elevate.
Quando la batteria viene ripetutamente piegata a metà, ruotata con diverse angolazioni o spiegazzata liberamente, la finestra di tensione rimane invariata. Informazioni sui test di piegatura di 1000 hanno dimostrato che la batteria può essere piegata con una riduzione della capacità ridotta.
I test di sicurezza che comportano continui colpi di martello, taglio con le forbici e perforazione con un chiodo hanno dimostrato che la batteria può fornire un'uscita stabile per i componenti elettronici senza il rischio di incendi o esplosioni. Il rapporto di ricerca è apparso su "Nature Communications".
Il Politecnico di Hong Kong
