Разработана волоконная батарея, которую можно вплетать в ткани

Разработана перезаряжаемая литий-ионная батарея в виде сверхдлинного волокна, которое можно вплетать в ткани. Эта батарея может использоваться для широкого спектра носимых электронных устройств и даже может быть использована для изготовления 3D-печатных батарей практически любой формы.

Ученые представляют себе новые возможности для автономных коммуникационных, сенсорных и вычислительных устройств, которые можно носить как обычную одежду, а также для устройств, чьи батареи могут служить в качестве структурных элементов.

В качестве доказательства концепции команда, создавшая новую технологию батарей, произвела самую длинную в мире батарею из гибкого волокна длиной 140 метров, чтобы продемонстрировать, что материал может быть изготовлен произвольной длины. Результаты работы описаны сегодня в журнале Materials Today.

Ранее ученые уже демонстрировали волокна, содержащие широкий спектр электронных компонентов, включая светоизлучающие диоды (LED), фотосенсоры, средства связи и цифровые системы. Многие из них можно ткать и стирать, что делает их практичными для использования в носимых изделиях, но все они до сих пор зависели от внешнего источника питания. Теперь эта волоконная батарея, которую также можно сплести и постирать, может позволить таким устройствам быть полностью автономными.

Новая волоконная батарея производится с использованием новых гелей для батарей и стандартной системы волоконной вытяжки, которая начинается с большого цилиндра, содержащего все компоненты, а затем нагревает его до температуры чуть ниже температуры плавления. Материал протягивается через узкое отверстие, чтобы сжать все детали до доли их первоначального диаметра, сохраняя при этом оригинальное расположение деталей.

Демонстрационное устройство, использующее новую волоконную батарею, включает в себя систему связи "Li-Fi" - систему, в которой импульсы света используются для передачи данных, и включает в себя микрофон, предусилитель, транзистор и диоды для установления оптической связи между двумя устройствами из тканого материала.


По его словам, 140-метровое волокно, произведенное на данный момент, имеет емкость хранения энергии 123 миллиампер-часа, что позволяет заряжать смарт-часы или телефоны. Толщина волоконного устройства составляет всего несколько сотен микрон, что тоньше, чем все предыдущие попытки производства батарей в форме волокна.

Помимо отдельных одномерных волокон, которые могут быть сотканы для получения двумерных тканей, материал также может быть использован в 3D-печати или системах индивидуальной формы для создания твердых объектов, например, корпусов, которые могут обеспечить как структуру устройства, так и его источник питания.

Для демонстрации этой возможности игрушечная подводная лодка была обмотана аккумуляторным волокном для обеспечения ее энергией. Включение источника питания в структуру таких устройств может снизить общий вес и тем самым повысить эффективность и дальность действия.