Diagrama esquemático del proceso de fabricación de baterías extensibles Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
Un equipo de investigación coreano ha desarrollado una batería de iones de litio que es lo suficientemente flexible como para estirarse. El equipo de investigación del Dr. Jeong Gon Son en el Centro de Investigación de Híbridos Fotoelectrónicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que habían construido un dispositivo de alta capacidad, batería de iones de litio estirable. La batería se desarrolló mediante la fabricación de un electrodo estructuralmente estirable que consta únicamente de materiales de electrodo y luego se ensambló con un electrolito de gel estirable y un embalaje estirable.
Los rápidos avances tecnológicos en la industria de la electrónica han llevado a un mercado de rápido crecimiento para dispositivos portátiles de alto rendimiento. como bandas inteligentes y dispositivos electrónicos implantables en el cuerpo, como marcapasos. Estos avances han aumentado considerablemente la necesidad de que los dispositivos de almacenamiento de energía se diseñen en formas flexibles y estirables que imiten la piel y los órganos humanos.
Sin embargo, es muy difícil impartir capacidad de estiramiento a la batería porque el material de electrodo inorgánico sólido ocupa la mayor parte del volumen, y otros componentes tales como colectores y separadores de corriente también deben hacerse extensibles. Además, También debe resolverse el problema de la fuga de electrolito líquido bajo deformación, así como el problema de la fuga de electrolito líquido.
(A) Diagrama esquemático de una celda ensamblada de la batería extensible. (B) La capacidad de almacenamiento de energía de la batería extensible:(a) un entorno en el que se aplican variaciones del 0% al 50%, (b) un entorno que no cambia mucho con experimentos prolongados de carga o descarga. (C) Un cambio en la capacidad de almacenamiento medida cuando las variantes del 0% y 50% se realizan repetidamente 500 veces. (D) Una fotografía de una lámpara LED que funciona en un estado de alargamiento y expansión (50% de tensión) por una batería estirable. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
Para abordar estos problemas, El equipo de investigación del Dr. Jeong Gon Son en KIST se centró en crear una microestructura similar a un acordeón, que da capacidad de estiramiento estructural a materiales no estirables, y así construyó una estructura de electrodo micro curvada hacia dentro en forma de panal. El armazón de panal de abejas que sobresalía hacia adentro consistía en grafeno de un átomo de espesor, que sirve de cortina, y nanotubos de carbono, que formó una cuerda de tamaño nanométrico. La estructura compuesta en forma de panal, hecho de materiales activos, grafeno y nanotubos de carbono, sobresalía hacia adentro como un acordeón mediante un proceso de compresión radial, parecido al enrollado de rollos de arroz coreanos (gimbap), lo que resultó en la creación de propiedades elásticas.
Los electrodos desarrollados por el equipo de investigación no contienen ningún material que se utilice normalmente para la capacidad de estiramiento, como el caucho, que no facilite el almacenamiento de energía. Todos los materiales utilizados por el equipo de investigación en su batería recientemente desarrollada se utilizan por completo en el almacenamiento de energía y el transporte de carga. De hecho, la batería estirable creada por el equipo mostró una capacidad de almacenamiento de energía (5,05 mAh / cm 2 ) que es tan alto como las baterías no extensibles existentes.
Los electrolitos de gel estirable recientemente introducidos y los materiales de embalaje estirable que bloquean el aire y la humedad y evitan que los electrolitos se filtren. La batería estirable resultante mostró una alta capacidad de área de 5.05 mAh / cm 2 , rendimiento electroquímico superior hasta un 50% de tensión bajo ciclos repetidos (hasta 500) de estiramiento y liberación y estabilidad a largo plazo del 95,7% después de 100 ciclos en condiciones de aire.
El Dr. Jeong Gon Son de KIST dijo:"Se espera que la batería de iones de litio extensible desarrollada a través de esta investigación presente un nuevo paradigma en términos de sistemas de almacenamiento de energía extensibles para el desarrollo posterior de dispositivos electrónicos portátiles e implantables en el cuerpo".
