Et lithiumbatteri, der er mønster med huller, er fleksibelt, strækbart og giver mere luftstrøm end bomuld, hvilket gør det perfekt til fitnesssporing eller medicinsk overvågning af bærbare
En batteripose med rektangulære huller
En stretchy og fleksibel batteripose fyldt med strategisk placerede huller er mere åndbar end bomuld. Det kan gøre det til en ideel strømkilde til bærbare sports- eller fitnessenheder bygget direkte i tøj.
”Dette er især nyttigt for atleter eller personer, der bærer elektronik i længere perioder – smart tøj til fitnesssporing, medicinske overvågningsenheder og lignende applikationer, der kræver både komfort og pålidelig ydelse,” siger Lin Xu på Yale University.
For at designe det nye batteri skabte Xu og hans kolleger et mønster af lange, rektangulære huller i et posecellebatteri – en type lithiumbatteri, der ligner et fladt bundt med en begrænset grad af bøjelighed. Simuleringer viste, hvordan matrixen af rektangulære huller gjorde det muligt at strække batteriet eller foldes 180 grader uden at rive, sammenlignet med alternative hulmønstre, der involverede firkanter eller cirkler.
”En udfordring var at opretholde nok aktivt materiale til at holde batteriets energitæthed høj – for mange eller for store huller ville reducere energilagringskapaciteten,” siger Xu. ”Vi var nødt til at afbalancere mekanisk strækbarhed med elektrisk ydeevne.”
Når det er strækket med 10 procent eller endda foldet op, kunne det hulige batteridesign stadig modstå fysisk stress og fortsætte med at tænde LED -pærer – med stræk- og foldeksperimenterne, der hver blev udført 100 gange. Testning i et temperatur- og fugtighedskammer viste også, at batteriet var dobbelt så åndelig som bomuld.
Som en praktisk demonstration af de mulige anvendelser vævet forskerne batteriet i en laboratoriefrakke og testede dens ydelse, mens bæreren løb rundt og træner. Dens huller gjorde det muligt for batteriet hurtigt at sprede varme, så det ikke ville føles smertefuldt eller fælde sved på bærerens hud.
Batteriet har stadig brug for mere slid-og-te-test, så forskerne planlægger at teste dens ydelse i kommercielle sundhedsovervågningsenheder og sportsudstyr.
De undersøger også, hvordan man bedst skalerer produktionen – automatiseret fremstilling skal være i stand til at give ensartet hulplacering og forsegling for at undgå lækager eller kortslutninger i batteriposen.