(Phys.org) —Los científicos han utilizado terrones de azúcar como plantilla para sintetizar electrodos de batería extensibles, que sirven como un componente clave en baterías de iones de sodio estirables pero mecánicamente robustas de nuevo diseño. Aunque recientemente se han realizado muchas investigaciones sobre baterías extensibles, por lo general, estos dispositivos todavía contienen algunos componentes rígidos. Mediante el uso de electrodos con plantilla en terrones de azúcar, la nueva batería es una de las primeras baterías de iones de sodio cuyos componentes son completamente estirables.

Los científicos, dirigido por Guihua Yu en la Universidad de Texas en Austin, han publicado un artículo sobre las nuevas baterías extensibles en un número reciente de Materiales avanzados .

Al comenzar con terrones de azúcar, los investigadores pudieron obtener el tamaño, forma, y porosidad necesaria para electrodos de batería de alto rendimiento. Los investigadores primero colocaron terrones de azúcar ordinarios sobre un gel de polímero en un plato. Después de colocar el plato al vacío, calentado en un horno, y lavado, el azúcar se disolvió y el gel de polímero tomó su lugar, resultando en esponjas de polímero estirables. Los poros de las esponjas de polímero se rellenaron con una solución conductora a base de grafeno para crear "electrodos de esponja, "que los investigadores lograron sumergiendo las esponjas en la solución y exprimiéndolas varias veces para absorberla.

Como explicaron los investigadores, La arquitectura porosa de la esponja proporciona una combinación de capacidad de estiramiento, fuerza mecánica, transporte rápido de iones de sodio, y gran capacidad de almacenamiento. Las pruebas demostraron que la batería llena se puede estirar hasta un 50% más allá de su longitud original, y que la deformación está limitada por las propiedades intrínsecas del material polimérico. Los investigadores esperan que la modificación del polímero o el desarrollo de un nuevo elastómero nanoarquitecturado pueda aumentar aún más la capacidad de estiramiento de la batería.

"Este diseño de batería, el primero en su tipo, mantiene mejores propiedades mecánicas en comparación con la mayoría de los diseños informados que utilizan uno o más componentes rígidos que no cumplen con el requisito de capacidad de estiramiento para todo el dispositivo, "Yu le dijo a Phys.org". Además, el rendimiento electroquímico demostrado compite con la mayoría de los sistemas de energía extensible informados anteriormente. Esta novedosa batería estirable de iones de sodio representa una alternativa prometedora para la próxima generación de tecnologías de almacenamiento de energía en una amplia gama de aplicaciones ".

En su forma actual, la batería retiene casi el 90% de su capacidad después de 100 ciclos de estiramiento hasta un 50% de tensión. Este rendimiento es suficiente para permitir a los investigadores montar la batería estirable en una rodillera, y demostrar que la batería continúa alimentando un LED cuando el brazo del usuario está doblado en diferentes ángulos. La batería estirable tiene aplicaciones potenciales en sensores cutáneos de control de la salud adaptables, dispositivos de comunicación portátiles, pantallas enrollables, y dispositivos médicos implantables.

En el futuro, los investigadores planean realizar más mejoras en la batería, como extender la vida útil y escalar el diseño a baterías de mayor tamaño. Anticipan que el diseño de la esponja también se puede extender a otros tipos de dispositivos, como los dispositivos de recolección de energía.

"Las direcciones futuras se centrarán en mejorar aún más las propiedades mecánicas y el rendimiento electroquímico, además de reducir los costes de fabricación, "Dijo Yu.

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