Formuotas kaip stuburas, naujas dizainas suteikia nepaprastą lankstumą, didelį energijos tankį ir stabilią įtampą, kad ir kaip ji būtų sulenkta ar susukta
Lanksčios ir nešiojamos elektronikos tendencija sparčiai auga. Išmanieji laikrodžiai, išmanusis stiklas, jutikliai ir lankstūs ekranai, tokie kaip išmanieji telefonai, planšetiniai kompiuteriai, televizoriai ir pan. Dėl to taip pat padidėjo didelio našumo lanksčių baterijų poreikis. Iki šiol mokslininkai susiduria su problemomis, norėdami gauti ličio jonų baterijų lankstumą ir didelį energijos tankį.
Yuan Yang Kolumbijos inžinerijos taikomosios fizikos ir matematikos katedros medžiagų mokslo ir inžinerijos docentas ir jo komanda sukūrė prototipą, kuris galėtų įveikti šiuos iššūkius. „Yuan Team“ suformavo savo lankstų akumuliatoriaus prototipą, pavyzdžiui, žmogaus stuburą, kuris suteikia nuostabų lankstumą, esant dideliam energijos tankiui, taip pat užtikrina stabilią įtampą, net nesvarbu, kaip ji yra susukta ar sulenkta.
"Mūsų prototipo energijos tankis yra vienas didžiausių iki šiol", - sako Yangas. „Mes sukūrėme paprastą ir keičiamą metodą, kad pagamintume lanksčią į stuburą panašią ličio jonų bateriją, pasižyminčią puikiomis elektrocheminėmis ir mechaninėmis savybėmis. Mūsų dizainas yra labai perspektyvus kandidatas kaip pirmosios kartos, lankstus, komercinis ličio jonų akumuliatorius. Dabar optimizuojame dizainą ir geriname jo veikimą “.
„Yuan Team“ įkvėpė lankstus stuburo judesys mankštinantis sporto salėje. Žmogaus stuburas yra labai lankstus ir tvirtas mechaniškai. Yuanas naudojo stuburo modelį, kad sukonstruotų to paties dizaino akumuliatorių. Prototipas turi platų ir tvirtą segmentą, kuris sugeba kaupti energiją sukdamas elektrodus aplink ploną lanksčią dalį, jungiančią elektrodus. Pagal žmogaus stuburo konstrukciją elektrodai žymi „slankstelius“, o lanksti dalis - „čiulpus“.
„Kadangi standžiosios elektrodo dalies tūris yra žymiai didesnis nei lankstus sujungimas, tokios lanksčios baterijos energijos tankis gali būti didesnis nei 85 procentai standartinėje komercinėje pakuotėje esančios baterijos“, - paaiškina Yangas. „Dėl didelio aktyviųjų medžiagų kiekio visoje struktūroje, į stuburą panaši baterija rodo labai didelį energijos tankį - didesnį nei bet kuris kitas žinomas pranešimas. Akumuliatorius taip pat sėkmingai išgyveno sunkų dinaminį mechaninės apkrovos testą dėl racionalaus biologiškai įkvėptos konstrukcijos “.
Yuano komanda anodą / separatorių / katodą / separatorių išskyrė į ilgas juosteles su keliomis „šakomis“, išsitęsusiomis 90 laipsnių kampu nuo „stuburo“. Tada jie apgaubia kiekvieną šaką aplink stuburą, kad suformuotų storus kaminus energijai kaupti, pavyzdžiui, stuburo slankstelius. Dėl šios unikalios konstrukcijos akumuliatoriaus energijos tankį riboja tik išilginis į slankstelius panašių kaminų procentas, palyginti su visu prietaiso ilgiu, kuris gali lengvai pasiekti daugiau nei 90 procentų.
Testuodami prototipą važiuodami dviračiu, jie rado stabilų įtampos kontūrą, patvirtino jų prototipo mechaninį stabilumą. Jie taip pat sulenkė ir suko net po išleidimo, tačiau dizainas yra puikus, kad tai neturėjo įtakos įtampos kontūrai. Bandymai atliekami naudojant akumuliatorių su didesniu srovės tankiu, o talpa išlieka taip pat didelė (esant 3 ° C temperatūrai - 84 proc., Įkrovimas - per 1/3 valandos). Prototipas taip pat išlaikė dinaminės mechaninės apkrovos testą.
„Mūsų į stuburą panašus dizainas yra daug mechaniškai tvirtesnis nei įprasto dizaino“, - sako Yangas. "Mes tikimės, kad mūsų biologiškai įkvėptas, keičiamo dydžio metodas gaminant lanksčias ličio jonų baterijas gali labai paskatinti lanksčių prietaisų komercializavimą."