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Flexibler Lithium-Ionen-Akku

14 Februar 2022

By hoppt

flexibler Akku

Flexible (oder dehnbare) Lithium-Ionen-Batterien sind eine neue Technologie auf dem aufstrebenden Gebiet der flexiblen Elektronik. Sie können Wearables usw. mit Strom versorgen, ohne starr und sperrig zu sein wie die aktuelle Batterietechnologie.

Dies ist ein Vorteil, da die Batteriegröße oft eine der Einschränkungen bei der Entwicklung eines flexiblen Produkts wie einer Smartwatch oder eines digitalen Handschuhs ist. Da unsere Gesellschaft immer abhängiger von Smartphones und tragbaren Geräten wird, hoffen wir, dass der Bedarf an Energiespeicherung in diesen Produkten über das hinaus steigen wird, was mit heutigen Batterien möglich ist; Viele Unternehmen, die diese Geräte entwickeln, wurden jedoch aufgrund ihrer mangelnden Leistungsfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die in Smartphones zu finden sind, von der Verwendung flexibler Batterietechnologien abgehalten.

Merkmale:

Durch die Verwendung eines dünnen, schrumpfbaren Polymers anstelle der standardmäßigen Stromkollektoren aus Metall und

Separatoren in einer herkömmlichen Batterie-Anoden/Kathoden-Konstruktion wird die Notwendigkeit für dicke Metallelektroden eliminiert.

Dies ermöglicht ein viel höheres Verhältnis von Elektrodenoberfläche zu Volumen im Vergleich zu herkömmlich verpackten zylindrischen Batterien. Ein weiterer großer Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die Flexibilität von Anfang an in die Fertigung integriert werden kann und nicht wie heute üblich ein nachträglicher Einfall ist.

Zum Beispiel bauen Smartphone-Hersteller typischerweise Kunststoffrückseiten oder Stoßfänger ein, um die Glasschirme zu schützen, weil sie kein organisches Design implementieren können, während sie starr bleiben (dh verschmolzenes Polycarbonat). Flexible Lithium-Ionen-Batterien sind von Anfang an flexibel, sodass diese Probleme nicht existieren.

Vorteile:

Wesentlich leichter als herkömmliche Batterien

Die flexible Batterietechnologie steckt noch in den Kinderschuhen, was bedeutet, dass es viel Raum für Verbesserungen gibt. Viele Unternehmen haben diese Gelegenheit aufgrund ihrer derzeitigen mangelnden Leistungsfähigkeit im Vergleich zu etablierteren Technologien nicht genutzt. Mit fortschreitender Forschung werden diese Mängel überwunden und diese neue Technologie wird wirklich beginnen, sich durchzusetzen. Flexible Batterien sind viel leichter als herkömmliche Batterien, was bedeutet, dass sie mehr Leistung pro Gewichts- oder Volumeneinheit liefern können und gleichzeitig weniger Platz beanspruchen – ein offensichtlicher Vorteil bei der Entwicklung von Produkten, die für den Einsatz auf kleinen Geräten wie Smartwatches oder Ohrhörern vorgesehen sind .

Viel kleinerer Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien

Mit:

Sehr niedrige spezifische Energie

Flexible Batterien haben eine viel geringere spezifische Energie als ihre konventionellen Pendants. Das bedeutet, dass sie pro Gewichts- und Volumeneinheit nur etwa 1/5 so viel Strom speichern können wie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Obwohl dieser Unterschied beträchtlich ist, verblasst er im Vergleich zu der Tatsache, dass flexible Lithium-Ionen-Batterien mit einem Verhältnis von Elektrodenfläche zu Volumen von 1000:1 hergestellt werden können, während die herkömmliche zylindrische Batterie ein Verhältnis von Fläche zu Volumen von ~20:1 hat. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie groß dieser Zahlenunterschied ist: 20:1 ist bereits sehr hoch im Vergleich zu anderen Batterien wie Alkali- (2-4:1) oder Blei-Säure-Batterien (3-12:1). Derzeit wiegen diese Batterien nur 1/5 des Gewichts herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien, aber es wird daran geforscht, sie leichter zu machen.

Fazit:

Flexible Batterien sind die Zukunft der tragbaren Elektronik. Da unsere Gesellschaft immer abhängiger von intelligenten Geräten wie Smartphones wird, werden Wearables noch verbreiteter sein als heute. Wir hoffen, dass Hersteller diese Gelegenheit nutzen, indem sie flexible Batterietechnologien in ihren Produkten verwenden, anstatt sich weiterhin auf die herkömmliche Lithium-Ionen-Technologie zu verlassen, die für diese neuen Produkttypen unrentabel ist.

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