Med lanseringen av bärbara enheter och smartphones som kräver en hög kapacitet av el, såsom hopfällbara telefoner och 5G-telefoner, Intresset för batterier ökar och olika batterityper är under utveckling. Till exempel, flexibla batterier inbäddade i ett mobilt klockband eller trådlösa strömdelningsbatterier som har utvecklats från trådlös laddning. Dock, det finns för närvarande ingen tillverkningsprocess för ett batteri som producerar tusentals milliamp Hour (mAh) med kapacitet att vara hopfällbart. Nyligen, ett forskarlag från Korea utvecklade en monolitisk elektrod som kan ersätta tunga kopparsamlare och möjliggjorde utveckling av ett så flexibelt batteri med hög kapacitet.

Professor Soojin Park vid avdelningen för kemi och avancerad materialvetenskap med sin postdoktorala forskare, Jaegeon Ryu och hans Ph.D. studerande, Jieun Kang utvecklade framgångsrikt ett flexibelt batteri med tunna och tredimensionella organiska elektroder i samarbete med Korea Institute of Materials Science.

Vidare, de kunde sänka vikten på ett batteri med 10 gånger mer än den konventionella kopparuppsamlaren genom att använda en tredimensionell kopparuppsamlare. Istället för att använda en grafitanod, de använde organiska material och kunde öka energitätheten hos ett batteri med fyra gånger eller mer. Deras forskning publicerades i det senaste numret av ACS Nano .

Den elektriska ledningsförmågan för ett organiskt material är låg och det fanns ingen lösning för att integrera en kollektor och organiskt material. Av denna anledning, det hade inte varit möjligt att demonstrera en monolitisk elektrod med organiskt material före studien. Forskargruppen studerade ett nytt sätt att ersätta en strömavtagare som gör ett batteri tungt och en grafitanod med låg energitäthet för att innovativt sänka batteriets vikt.

Teamet producerade en tredimensionell struktur med hög elektrisk ledningsförmåga genom att använda enkelväggiga kolnanorör (SWCNT) aerogeler. Här, de konstruerade tunna monolitiska organiska elektroder genom att belägga ett organiskt material i nanometerskala imidbaserat nätverk (IBN)2.

De tredimensionella monolitiska elektroderna belagda med 8 nm tunna och justerbara tjocka organiska IBN-skikt levererade en kapacitet på upp till 1550 mA h g ^-1 och hade kapacitet att ladda mer än 800 gånger. Dessa elektroder var belagda med organiskt material. Trots deras dåliga inneboende elektriska ledningsförmåga, de hade hög elektrisk ledningsförmåga och de visade också förbättrad elektrokemisk prestanda hos det uppladdningsbara batteriet genom att hjälpa snabb överföring av litium genom rikligt med redoxaktiva platser. Dessutom, tjockleken på de belagda organiska materialen kan enkelt kontrolleras och de kunde förbättra den organiska elektrodens strömtäthet avsevärt.

Den nyutvecklade elektroden kan ersätta metallbaserade samlare och detta möjliggör utveckling av ett lätt och flexibelt uppladdningsbart batteri som senare kan appliceras på bärbara elektroniska enheter, flexibla enheter, telekommunikation och elektroniska fordon av nästa generation.

Professor Soojin Park som ledde forskningen kommenterade, "Vi kan sänka vikten av ett uppladdningsbart batteri enormt genom att använda denna nyutvecklade monolitiska elektrod med SWCNT organiska material. Detta kan övervinna begränsningarna hos det konventionella uppladdningsbara batteriet och kan realisera flexibilitet och viktminskning av ett organiskt batteri."