Extruderingsprocess och strukturell karakterisering av fiberbatterier. Kredit:Liao et al.
Fiberbatterier är millimetertunna batterier baserade på fibrer som kan vävas in i klädesplagg eller användas för att skapa mycket flexibel, bärbar elektronik. Under de senaste åren har många forskarlag över hela världen försökt tillverka dessa batterier med hjälp av en rad olika tekniker och tillvägagångssätt.
De flesta befintliga tekniker för att skapa fiberbatterier innebär skikt-för-skikt beläggningsprocesser som anpassades från tillverkningen av plana batterier, en platt och tunn batteriteknik. Trots sina fördelar möjliggör dessa processer vanligtvis skapandet av ett begränsat antal batterier åt gången, så de är olämpliga för storskalig produktion.
Forskare vid Fudan University i Kina har nyligen introducerat en alternativ metod för att tillverka fiberbatterier som kan vara lättare att implementera i industriell skala. Denna metod, introducerad i en artikel publicerad i Nature Nanotechnology , är baserad på en generell lösningsextruderingsteknik som kan producera partier av flera fiberbatterier i ett enda steg.
Den produktionsmetod som forskarna föreslår bygger på en spinndysstruktur, en mössa eller platta med flera små hål på som ofta används för att tillverka fibrer. Denna struktur, som har tre huvudsakliga extruderingskanaler, kan användas för att skapa fiberbatterier som består av en parallell katod och anod, inkapslade av en elektrolyt, med anmärkningsvärda produktionshastigheter på 250 m h -1 .
"Vår tre-kanals industriella spinndysa extruderar och kombinerar samtidigt elektroderna och elektrolyterna från fiberbatterier med höga produktionshastigheter", förklarade Meng Liao och hans kollegor i sin tidning. "Det laminära flödet mellan funktionella komponenter garanterar deras sömlösa gränssnitt under extrudering."
Jämfört med befintliga metoder för att tillverka fiberbatterier kan forskarnas tillvägagångssätt ge anmärkningsvärda 1 500 km kontinuerliga fiberbatterier för varje enskild spinndysenhet som används. Detta är över tre gånger fler batterier än de som producerats med de bästa teknikerna som har utvecklats hittills.
I sin artikel visade Liao och hans kollegor den höga potentialen i deras metod genom att använda den för att skapa ungefär 10 m 2 av fiberbatteribaserade vävda textilier. Dessa textilier var speciellt designade för att användas för att skapa smarta och lyhörda tält och fiberbatteriet som användes för att driva dem hade en energitäthet på 550mWhm -2 .
Det smarta tältet de designat har flera intressanta och avancerade funktioner. Den kan till exempel skörda energi från solen, lagra den och använda den för att styra en skärm och annan teknik inuti den. I framtiden kan den batteriproduktionsmetod som forskarna introducerade användas för att skapa liknande tält eller annan textilbaserad elektronik i stor skala, vilket potentiellt skulle underlätta deras utbredda användning.
"Vår metod är okomplicerad och det flexibla textilbatteriet som erhålls är stabilt, hållbart och säkert", skrev Liao och hans kollegor i sin tidning. "Vi räknar med att det kommer att främja storskalig produktion och praktiska tillämpningar av fiberbatterier för nästa generations elektronik." + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
