La batería portátil está incrustada en la sudadera y en una correa de reloj. La batería de la correa del reloj se muestra alimentando 6 LED. Ambas baterías están fabricadas con materiales de batería no convencionales que son muy adecuados para brindar flexibilidad. Crédito:Yong-Hee Lee, et al.
(Phys.org) —Aunque últimamente se han realizado muchas investigaciones sobre el desarrollo de dispositivos electrónicos flexibles que se pueden integrar en la ropa, lentes, relojes, e incluso piel, el factor limitante de esta tecnología es la batería. Aunque recientemente se han desarrollado baterías flexibles hechas de nanotubos de carbono y grafeno, todavía enfrentan obstáculos debido a sus problemas de alta resistencia y escalabilidad.
Ahora en un nuevo estudio, Los investigadores han revisado por completo los componentes clave de una batería típica mediante el uso de nuevos materiales que proporcionan un rendimiento superior en condiciones de plegado extremas en comparación con las baterías recargables flexibles fabricadas con nanomateriales de carbono.
Por último, una batería textil de este tipo podría fijarse a la ropa o incrustarse entre las capas tejidas de la tela de la ropa. Suministraría energía a los dispositivos electrónicos portátiles que cumplen las funciones de los teléfonos inteligentes actuales, desde ver videos hasta tomar fotos y usar las redes sociales.
Los investigadores, dirigido por Taek-Soo Kim, Jung-Yong Lee, y Jang Wook Choi en el Instituto KAIST NanoCentury en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) en Daejeon, Corea del Sur, han publicado su artículo sobre la nueva batería portátil en un número reciente de Nano letras .
Así como el factor limitante de la electrónica flexible es la batería, los factores limitantes de las baterías flexibles son los electrodos, colector de corriente, y otros componentes clave de la batería que tradicionalmente se fabrican con materiales rígidos.
En lugar de utilizar nanomateriales de carbono para estos componentes clave, Los investigadores aquí investigaron una amplia gama de candidatos a materiales de batería no convencionales. Finalmente se decidieron por utilizar hilo de poliéster como sustrato textil, que recubrieron con níquel como colector de corriente. El revestimiento de níquel se revistió luego con poliuretano para formar los electrodos, junto con el aglutinante y el separador, que sostienen los electrodos.
Las células solares flexibles pueden integrarse en la batería textil y usarse para recargar la batería mientras se usa, eliminando la necesidad de conectar la batería a una toma de corriente. Crédito:Yong-Hee Lee, et al.
"El mayor significado de nuestro trabajo es que la capacidad de uso de las baterías de iones de litio se ve facilitada al construir los conjuntos de baterías con el mismo material que la ropa de la madre, textil, "Choi dijo Phys.org . "La remodelación del sistema de baterías mediante la participación de los materiales de las aplicaciones de destino a las que están conectadas las baterías es una idea clave en el trabajo actual".
Juntos, estos materiales crean una batería que tiene un alto rendimiento y una excelente flexibilidad. En cuanto al rendimiento, el recubrimiento de níquel le da a la batería una resistencia muy pequeña que es varios órdenes de magnitud menor que la de los nanomateriales de carbono, y similar al del aluminio utilizado en las baterías convencionales (inflexibles).
Los investigadores demostraron el buen rendimiento de la batería en condiciones de plegado mediante la construcción de un instrumento de plegado casero que dobla la batería cada 1,5 cm en un radio de plegado muy comprimido de 0,65 mm, un grado de plegado que es más extremo que el utilizado para probar la mayoría de los demás. baterías textiles. Sin embargo, la nueva batería muestra que, después de 5500 ciclos profundos de plegado-desplegado, conserva el 91,8% de su capacidad original. (La capacidad de esta batería es de 13 mAh, pero se puede mejorar a 85 mAh usando un método diferente de tejer el hilo de poliéster, y los investigadores esperan nuevas mejoras en el futuro).
Además de estas atractivas propiedades, Los investigadores también demostraron que las células solares de polímero flexible pueden integrarse en la batería textil y usarse para recargar la batería mientras se usa. eliminando la necesidad de conectar la batería (y su camisa o reloj, etc.) a una toma de corriente cada vez que necesite recargarse. Los investigadores escriben que el sistema de carga solar es decente, y demostrar que una batería textil completamente cargada con energía solar puede encender nueve LED, cada uno de los cuales tiene un consumo de energía de 0.042 W.
En general, la nueva batería textil muestra que el componente de almacenamiento de energía de los dispositivos electrónicos portátiles se está poniendo al día con otros componentes, acercando los dispositivos electrónicos portátiles a la realidad.
"Necesitamos un mayor ajuste de las propiedades de la batería en varios aspectos (densidad de energía, tensión de funcionamiento, etc.) dependiendo de las aplicaciones de destino, Choi dijo:"La comunicación con la industria que se ocupa de aplicaciones finales va en esta dirección".
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