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Flexibler Lipo-Akku

14 Februar 2022

By hoppt

flexibler Akku

Diese Entdeckung veranlasste andere Forscher, neue Arten von flexiblen Li-Ionen-Batterien zu entwickeln, die nicht standardmäßige Materialien wie elastische Polymere und organische Flüssigkeiten anstelle von brennbaren flüssigen Elektrolyten (die Substanz, die es Ionen ermöglicht, zwischen zwei Elektroden zu wandern) verwenden. Mehrere Unternehmen haben Produkte auf Basis von entwickelt zu diesen neuen Materialien, und dieser Artikel wird die zwei Arten von flexiblen wiederaufladbaren Batterien untersuchen, die derzeit für den kommerziellen Gebrauch verfügbar sind.

Der erste Typ verwendet einen Standardelektrolyten, jedoch mit einem Polymerverbundseparator anstelle des üblichen porösen Polyethylen- oder Polypropylenmaterials. Dadurch kann es gebogen oder in verschiedene Formen gebracht werden, ohne zu brechen. Beispielsweise hat Samsung kürzlich angekündigt, dass sie einen solchen Akku entwickelt haben, der auch in der Hälfte zusammengeklappt seine Form behält. Diese Batterien sind teurer als herkömmliche Batterien, können aber länger halten, da der Innenwiderstand durch dickere Elektroden und Separatoren geringer ist. Ein Nachteil ist jedoch ihre relativ geringe Leistungsdichte: Sie können nur so viel Energie speichern wie ein ähnlich großer Li-Ionen-Akku und nicht so schnell wieder aufgeladen werden.

Diese Art von Lithium-Ionen-Batterien wird derzeit in tragbaren Sensoren zur Überwachung der Vitalfunktionen des Körpers verwendet, kann aber auch in intelligente Kleidung integriert werden. Zum Beispiel stellt Cute Circuit ein Kleid her, das den Grad der Luftverschmutzung verfolgt und den Benutzer durch eine LED-Anzeige auf der Rückseite warnt, wenn es in unmittelbarer Nähe des Trägers zu hohe Werte gibt. Die Verwendung einer solchen flexiblen Batterie würde es einfacher machen, Sensoren direkt in die Kleidung zu integrieren, ohne dass sie sperrig oder unbequem werden.

Lithiumbatterien werden häufig in Verbraucherprodukten wie Mobiltelefonen und Laptops verwendet, aber Verbesserungen ihrer Fähigkeiten (Leistung, Gewicht) können zu vorteilhaften Anwendungen wie medizinischen Geräten und Elektroautos führen. Da die meisten Batterien ein starres Gehäuse mit darin platzierten Elektroden verwenden, wurde intensiv untersucht, ob eine flexible Batterie entwickelt werden könnte, die unterschiedliche Formen und potenziell leistungsstärkere Geräte ermöglichen würde.

Gegenwärtig verfügbare Elektrofahrzeuge haben aufgrund der geringen Leistungsdichte von Batterien, die sich aus der Verwendung starrer Gehäuse ergibt, eine begrenzte Reichweite. Flexible Batterien können auch an der Kleidung getragen oder um unregelmäßige Oberflächen gewickelt werden, was neue Möglichkeiten für tragbare Technologie eröffnet. Darüber hinaus bedeutet größere Flexibilität, dass Batterien auf engstem Raum gelagert werden können und sich an ungewöhnliche Formen anpassen können; dies könnte zu Batterien mit einer kleineren Größe als ähnlich bewertete herkömmliche führen.

Ergebnisse:

Forscher der University of California, Berkeley, haben eine flexible Batterie entwickelt, die Metallfolie anstelle von starren Elektroden verwendet. Das Design verspricht eine bessere Leistung als aktuelle Geräte, da es aus mehreren dünnen Schichten besteht, die übereinander gestapelt sind, was zu einer hohen Energiedichte führt und gleichzeitig vollständig flexibel bleibt. Frühere Versuche mit anderen Materialien wie Graphen scheiterten an der Zerbrechlichkeit dieser Strukturen und ihrer mangelnden Skalierbarkeit. Das neue Metallfoliendesign folgt jedoch einem ähnlichen Aufbau wie kommerzielle Lithium-Ionen-Batterien und ermöglicht eine problemlose Produktion dieser Einheiten im industriellen Maßstab.

Anwendungen:

Flexible Lipo-Batterien können zu medizinischen Geräten führen, die leichter am Körper getragen werden können, Elektroautos mit größerer Reichweite, tragbarer Technologie, die die Bewegung nicht beeinträchtigt, und anderen Anwendungen, die sich diese erhöhte Flexibilität zunutze machen.

Fazit:

Die Forschung an der University of California Berkeley produzierte eine flexible Batterie, die aus gestapelten Metallfolienblättern besteht, ohne zerbrechliches Graphenmaterial zu verwenden. Dieses Design bietet eine höhere Energiedichte als aktuelle Geräte und bleibt dabei vollkommen flexibel. Flexible Lipo-Batterien haben auch potenzielle Anwendungen in Elektroautos, tragbarer Technologie und anderen Bereichen, in denen eine erhöhte Flexibilität von Vorteil ist.

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