Proceso de extrusión y caracterización estructural de baterías de fibra. Crédito:Liao et al.
Las baterías de fibra son baterías de un grosor milimétrico basadas en fibras que se pueden tejer en prendas de vestir o se pueden usar para crear dispositivos electrónicos portátiles altamente flexibles. En los últimos años, muchos equipos de investigación en todo el mundo han intentado fabricar estas baterías utilizando una variedad de técnicas y enfoques diferentes.
La mayoría de las técnicas existentes para crear baterías de fibra implican procesos de recubrimiento capa por capa que se adaptaron de la fabricación de baterías planas, una tecnología de batería plana y delgada. A pesar de sus ventajas, estos procesos normalmente permiten la creación de un número limitado de baterías a la vez, por lo que no son adecuados para la producción a gran escala.
Investigadores de la Universidad de Fudan en China han introducido recientemente un método alternativo para fabricar baterías de fibra que podría ser más fácil de implementar a escala industrial. Este método, presentado en un artículo publicado en Nature Nanotechnology , se basa en una técnica general de extrusión de solución que puede producir lotes de varias baterías de fibra en un solo paso.
El método de producción propuesto por los investigadores se basa en una estructura de hilera, una tapa o placa con varios agujeros pequeños que se usa a menudo para producir fibras. Esta estructura, que tiene tres canales principales de extrusión, se puede utilizar para crear baterías de fibra compuestas por un cátodo y un ánodo paralelos, encapsulados por un electrolito, con tasas de producción notables de 250 m h -1 .
"Nuestra hilera industrial de tres canales extruye y combina simultáneamente los electrodos y electrolitos de las baterías de fibra a altas tasas de producción", explicaron Meng Liao y sus colegas en su artículo. "El flujo laminar entre los componentes funcionales garantiza sus interfaces perfectas durante la extrusión".
En comparación con los métodos existentes para producir baterías de fibra, el enfoque de los investigadores puede producir unos 1500 km de baterías de fibra continua para cada unidad de hilera individual utilizada. Esto es más de tres veces más baterías que las producidas por las mejores técnicas desarrolladas hasta ahora.
En su artículo, Liao y sus colegas demostraron el alto potencial de su método usándolo para crear aproximadamente 10 m 2 de textiles tejidos a base de baterías de fibra. Estos textiles se diseñaron específicamente para crear tiendas de campaña inteligentes y receptivas, y la batería de fibra utilizada para alimentarlos tenía una densidad de energía de 550 mWhm -2 . .
La carpa inteligente que diseñaron tiene varias características interesantes y avanzadas. Por ejemplo, puede recolectar energía del sol, almacenarla y usarla para controlar una pantalla y otras tecnologías en su interior. En el futuro, el método de producción de baterías introducido por los investigadores podría usarse para crear tiendas de campaña similares u otros dispositivos electrónicos basados en textiles a gran escala, lo que podría facilitar su uso generalizado.
"Nuestro método es sencillo y la batería textil flexible obtenida es estable, duradera y segura", escribieron Liao y sus colegas en su artículo. "Anticipamos que promoverá la producción a gran escala y las aplicaciones prácticas de baterías de fibra para la electrónica de próxima generación".
© 2022 Red Ciencia X Ingenieros producen la batería de fibra flexible más larga del mundo
