Группа исследователей разработала гибкую перезаряжаемую батарею из оксида серебра и цинка с поверхностной плотностью энергии в 5-10 раз большей, чем современные. Аккумулятор также проще в производстве; в то время как большинство гибких батарей необходимо производить в стерильных условиях, в вакууме этот аккумулятор можно распечатать в обычных лабораторных условиях. Устройство может использоваться в гибкой растягиваемой электронике для носимых устройств, а также в мягкой робототехнике.
Батареи могут быть сконструированы на основе электроники, вместо того, чтобы разрабатывать электронику на основе батарей.
Емкость этой инновационной батареи составляет 50 миллиампер на квадратный сантиметр при комнатной температуре - это в 10-20 раз больше, чем емкость типичной ионно-литиевой батареи. Таким образом, при той же площади поверхности батарея, описанная в Джоулях, может обеспечить в 5-10 раз большую мощность.
Такого рода площадь никогда не была достигнута.
Новая батарея имеет большую емкость, чем любые гибкие батареи, доступные в настоящее время на рынке. Это потому, что батарея имеет гораздо более низкий импеданс - сопротивление электрической цепи или устройства переменному току. Чем ниже импеданс, тем лучше характеристики батареи против сильноточного разряда.
Поскольку рынок 5G и Интернета вещей (IoT) быстро растет, эта батарея, которая превосходит коммерческие продукты в сильноточных беспроводных устройствах, вероятно, станет основным претендентом на роль источника питания следующего поколения для бытовой электроники.
Аккумуляторы успешно питали гибкую систему отображения, оснащенную микроконтроллером и модулями Bluetooth. И здесь аккумулятор показал себя лучше, чем имеющиеся в продаже литиевые батарейки.
Напечатанные аккумуляторные элементы заряжались более 80 циклов без каких-либо серьезных признаков потери емкости. Клетки также оставались функциональными, несмотря на многократные изгибы и скручивания.
Рецепт повышения производительности
Исключительная плотность энергии аккумулятора обусловлена химическим составом оксида серебра и цинка (AgO-Zn). В большинстве коммерческих гибких батарей используется химический состав Ag2O-Zn. В результате они обычно имеют ограниченный срок службы и малую производительность. Это ограничивает их использование маломощной одноразовой электроникой.
AgO традиционно считается нестабильным. Но материал катода AgO компании ZPower основан на запатентованном покрытии оксида свинца, которое улучшает электрохимическую стабильность и проводимость AgO.
Дополнительным преимуществом является то, что химический состав AgO-Zn отвечает за низкий импеданс батареи. Печатные токосъемники батареи также обладают отличной проводимостью, что также помогает достичь более низкого импеданса.
