Οι ερευνητές του University of British Columbia (UBC) δημιούργησαν την πρώτη μπαταρία που είναι και εύκαμπτη και πλένεται. Λειτουργεί ακόμα και όταν το στρίβεις ή τεντώνεις στο διπλάσιο του κανονικού του μήκους ή μετά από πλύση στο πλυντήριο.
“Τα φορητά ηλεκτρονικά είδη είναι μια μεγάλη αγορά και οι ελαστικές μπαταρίες είναι απαραίτητες για την ανάπτυξή τους“, λέει ο Δρ Ngoc Tan Nguyen, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στη σχολή εφαρμοσμένων επιστημών του UBC. “Ωστόσο, μέχρι τώρα, οι ελαστικές μπαταρίες δεν πλένονται. Αυτή είναι μια απαραίτητη προσθήκη για να αντέχουν στις απαιτήσεις της καθημερινής χρήσης.”
Η μπαταρία που αναπτύχθηκε από τον Δρ. Nguyen και τους συναδέλφους του προσφέρει μια σειρά από μηχανολογικές προόδους. Στις κανονικές μπαταρίες, τα εσωτερικά στρώματα είναι σκληρά υλικά που περικλείονται σε ένα άκαμπτο εξωτερικό. Η ομάδα του UBC έκανε τις βασικές ενώσεις — σε αυτήν την περίπτωση, τον ψευδάργυρο και το διοξείδιο του μαγγανίου — να τεντωθούν αλέθοντάς τα σε μικρά κομμάτια και στη συνέχεια ενσωματώνοντάς τα σε ένα ελαστικό πλαστικό ή πολυμερές. Η μπαταρία περιλαμβάνει πολλά εξαιρετικά λεπτά στρώματα από αυτά τα πολυμερή τυλιγμένα μέσα σε ένα περίβλημα του ίδιου πολυμερούς. Αυτή η κατασκευή δημιουργεί μια αεροστεγή, αδιάβροχη σφράγιση που διασφαλίζει την ακεραιότητα της μπαταρίας μέσω επαναλαμβανόμενης χρήσης.
Ήταν το μέλος της ομάδας Bahar Iranpour, διδακτορική φοιτήτρια, που πρότεινε η μπαταρία να πλυθεί για να δοκιμάσει αν ήταν υδατοστεγής. Μέχρι στιγμής, η μπαταρία έχει αντέξει 39 κύκλους πλύσης και η ομάδα αναμένει να βελτιώσει περαιτέρω την αντοχή της καθώς συνεχίζει να αναπτύσσει την τεχνολογία.
“Βάζουμε τα πρωτότυπά μας σε έναν πραγματικό κύκλο πλυσίματος ρούχων τόσο σε οικιακά όσο και σε επαγγελματικά πλυντήρια. Βγήκαν άθικτα και λειτουργικά και έτσι γνωρίζουμε ότι αυτή η μπαταρία είναι πραγματικά ανθεκτική“, λέει η Iranpour.
Η επιλογή της χημείας του ψευδάργυρου και του διοξειδίου του μαγγανίου προσφέρει επίσης ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα. “Πήγαμε με ψευδάργυρο-μαγγάνιο γιατί για συσκευές που φοριούνται δίπλα στο δέρμα, είναι μια πιο ασφαλής χημεία από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες μπορούν να παράγουν τοξικές ενώσεις όταν σπάσουν“, λέει ο Nguyen.
Μια προσιτή επιλογή
Γίνονται συνεχείς εργασίες για την αύξηση της ισχύος εξόδου και της διάρκειας ζωής της μπαταρίας, αλλά ήδη η καινοτομία έχει προσελκύσει το εμπορικό ενδιαφέρον. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι όταν η νέα μπαταρία είναι έτοιμη για τους καταναλωτές, θα μπορούσε να κοστίσει το ίδιο με μια συνηθισμένη επαναφορτιζόμενη μπαταρία.
“Τα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι απίστευτα χαμηλού κόστους, επομένως, εάν αυτό γίνει σε μεγάλους αριθμούς, θα είναι φθηνό“, λέει ο καθηγητής ηλεκτρολογίας και μηχανικής υπολογιστών Δρ. John Madden, διευθυντής του Advanced Materials and Process Engineering Lab του UBC που επέβλεπε την εργασία. Εκτός από τα ρολόγια και τα μπαλώματα για τη μέτρηση ζωτικών σημείων, η μπαταρία μπορεί επίσης να ενσωματωθεί με ρούχα που μπορούν να αλλάξουν ενεργά το χρώμα ή τη θερμοκρασία.
“Οι φορητές συσκευές χρειάζονται ρεύμα. Δημιουργώντας μια κυψέλη που είναι μαλακή, ελαστική και πλένεται, κάνουμε τη φορητή ισχύ άνετη και βολική.”
Επιστημονικό Άρθρο:
Tan N. Nguyen, Bahar Iranpour, Evan Cheng, John D. W. Madden. Washable and Stretchable Zn–MnO 2 Rechargeable Cell. Advanced Energy Materials, 2021
