بطارية ليبو مرنة

دفع هذا الاكتشاف الباحثين الآخرين إلى تطوير أنواع جديدة من بطاريات Li-ion المرنة التي تستخدم مواد غير قياسية مثل البوليمرات المرنة والسوائل العضوية بدلاً من الشوارد السائلة القابلة للاشتعال (المادة التي تسمح للأيونات بالانتقال بين قطبين كهربائيين). على هذه المواد الجديدة ، وستستكشف هذه المقالة نوعي البطاريات المرنة القابلة لإعادة الشحن المتاحة حاليًا للاستخدام التجاري.

النوع الأول يستخدم إلكتروليت قياسي ولكن مع فاصل مركب بوليمر بدلاً من مادة البولي إيثيلين المسامية أو مادة البولي بروبيلين المعتادة. هذا يسمح لها بالثني أو التشكيل لأشكال مختلفة دون كسر. على سبيل المثال ، أعلنت شركة Samsung مؤخرًا أنها طورت بطارية يمكنها الحفاظ على شكلها حتى عند طيها إلى النصف. هذه البطاريات أغلى من البطاريات التقليدية ولكنها يمكن أن تدوم لفترة أطول نظرًا لوجود مقاومة داخلية أقل من الأقطاب الكهربائية والفواصل السميكة. ومع ذلك ، فإن أحد العيوب هو كثافة طاقتها المنخفضة نسبيًا: لا يمكنها تخزين سوى قدر من الطاقة مثل بطارية Li-ion ذات الحجم المماثل ولا يمكن إعادة شحنها بسرعة.

يستخدم هذا النوع من بطاريات Li-ion حاليًا في أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء لمراقبة العلامات الحيوية للجسم ، ولكن يمكن أيضًا دمجها في الملابس الذكية. على سبيل المثال ، تصنع Cute Circuit فستانًا يتتبع مستويات تلوث الهواء وينبه المستخدمين من خلال شاشة LED على الظهر عندما تكون هناك مستويات عالية في المنطقة المجاورة لمرتديها. سيسهل استخدام هذا النوع من البطاريات المرنة دمج المستشعرات مباشرة في الملابس دون زيادة الحجم أو عدم الراحة.

تُستخدم بطاريات الليثيوم على نطاق واسع في المنتجات الاستهلاكية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، ولكن التحسينات في قدراتها (الطاقة والوزن) يمكن أن تؤدي إلى تطبيقات مفيدة مثل الأجهزة الطبية والسيارات الكهربائية. نظرًا لأن معظم البطاريات تستخدم غلافًا صلبًا مع وضع الأقطاب الكهربائية بداخله ، فقد كان هناك بحث مكثف حول ما إذا كان يمكن تطوير بطارية مرنة والتي من شأنها أن تسمح بأشكال مختلفة وربما أجهزة أكثر قوة.

تمتلك السيارات الكهربائية المتوفرة حاليًا نطاقًا محدودًا بسبب كثافة طاقة البطاريات المنخفضة الناتجة عن استخدام أغلفة صلبة. يمكن أيضًا ارتداء البطاريات المرنة على الملابس أو لفها حول أسطح غير منتظمة ، مما يفتح إمكانيات جديدة للتكنولوجيا القابلة للارتداء. بالإضافة إلى ذلك ، تعني المرونة الأكبر إمكانية تخزين البطاريات في أماكن ضيقة ومطابقة لأشكال غير عادية ؛ قد ينتج عن ذلك بطاريات بحجم أصغر من البطاريات التقليدية المصنفة.

النتائج:

تم تطوير بطارية مرنة تستخدم رقائق معدنية بدلاً من الأقطاب الكهربائية الصلبة بواسطة باحثين في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي. يبشر التصميم بأداء أفضل من الأجهزة الحالية لأنه يتكون من عدة صفائح رقيقة مكدسة معًا ، مما ينتج عنه كثافة طاقة عالية مع الحفاظ على المرونة الكاملة. فشلت المحاولات السابقة لاستخدام مواد أخرى مثل الجرافين بسبب هشاشة هذه الهياكل وافتقارها إلى قابلية التوسع. ومع ذلك ، فإن تصميم الرقائق المعدنية الجديد يتبع هيكلًا مشابهًا لبطاريات الليثيوم أيون التجارية ويسمح بإنتاج هذه الوحدات على نطاق صناعي دون صعوبة.

التطبيقات:

يمكن أن تؤدي بطاريات ليبو المرنة إلى أجهزة طبية يمكن ارتداؤها بسهولة أكبر على الجسم ، والسيارات الكهربائية ذات نطاق القيادة الأكبر ، والتكنولوجيا القابلة للارتداء التي لا تتداخل مع الحركة ، والتطبيقات الأخرى التي تستفيد من هذه المرونة المتزايدة.

الخلاصة:

أنتج البحث في جامعة كاليفورنيا بيركلي بطارية مرنة تتكون من صفائح معدنية مكدسة دون استخدام مادة الجرافين الهشة. يوفر هذا التصميم كثافة طاقة أكبر من الأجهزة الحالية مع الحفاظ على المرونة الكاملة. تحتوي بطاريات ليبو المرنة أيضًا على تطبيقات محتملة في السيارات الكهربائية ، والتكنولوجيا القابلة للارتداء ، وغيرها من المجالات التي يكون فيها زيادة المرونة أمرًا مفيدًا.