Zapomeňte na hranaté baterie: unikátní technologie změní pravidla hry

Plastická baterie otevírá nové možnosti

Podle popisu výzkumníků, kteří se na objevu nového elektrolytu podíleli, lze nejnovější materiál pro výrobu baterií zpracovávat například i na 3D tiskárně. Baterii si tak můžete libovolně vytvarovat podle potřeby, což umožňuje její univerzální použití například v oblasti nositelné elektroniky.

Zvlášť u miniaturní elektroniky je baterie často její největší součástí. Pevně dané rozměry bateriových článků jsou často také limitujícím faktorem pro vývoj různých druhů digitálních zařízení. Měkká a tvarově přizpůsobitelná baterie dává konstruktérům netušené možnosti. Do elektronických zařízení ji půjde integrovat zcela jinak, a také přizpůsobit uživateli.

Baterie různých tvarů

Podle odhadů Linköpingovy univerzity, na jejíž půdě byl výzkum realizován, bude za deset let k internetu připojeno více než bilion zařízení (pro srovnání, dnes 27–30 miliard zařízení).

Kromě technologií, které lze už dnes považovat za tradiční a patří k nim smartphony, chytré hodinky nebo počítače, by to do budoucna také mohly být zdravotnické potřeby: inzulínové pumpy, kardiostimulátory, naslouchadla a různá další monitorovací zařízení zdravotního stavu. V dlouhodobějším horizontu se může jednat i o robotické systémy, e-textil či propojené nervové implantáty.

Mají-li však podobná zařízení fungovat tak, aby uživatele nijak neomezovala a nebránila jim v přirozenému pohybu, musejí být především jejich baterie konstrukčně flexibilnější. Klíčem k úspěšnému vývoji měkké a tvarovatelné baterie bylo převedení elektrod do formy, připomínající kapalinu. Vědci její konzistenci přirovnávají k pastě na zuby.

Předchozí pokusy o vývoj měkkých a poddajných baterií byl založen na různých typech mechanických funkcí. Pracovalo se například s kompozitními materiály, které svými vlastnostmi připomínaly gumu, nebo s vodivými spoji, které se mohly vzájemně posouvat.

Tyto přístupy ale neřešily podstatu problému. Větší baterie sice mají vyšší kapacitu, ale více aktivních materiálů také znamená silnější elektrody, a tedy vyšší tuhost součástky pro ukládání elektrické energie. V případě pastovité baterie vědci demonstrovali, že kapacita není na pevnosti baterie závislá.

Akumulátor pružný jako guma

Poddajné elektrody nejsou žádnou novinkou. Už dříve se ve vývoji pracovalo s tekutými kovy, například galliem. Testy však byly neúspěšné a ukázalo se, že tento prvek může fungovat pouze jako anoda. Také hrozilo, že při cyklování nabíjení/vybíjení postupně ztuhne.

Kromě toho se v mnoha doposud vyrobených a tvarově přizpůsobitelných nebo roztažitelných bateriích používají vzácné materiály, jejichž těžba a zpracování mohou mít negativní dopad na životní prostředí.

Výzkumníci z univerzity použili pro svou tvarovatelnou baterii vodivé plasty a lignin, což je vedlejší produkt při výrobě papíru. Baterie vydrží až 500 cyklů bez ztráty kapacity. Kromě toho ji lze natáhnout na dvojnásobek její původní délky a stále funguje stejně dobře.

V dalším kroku se výzkumníci chtějí pokusit zvýšit elektrické napětí baterie. V současnosti ještě existují některá omezení, která bude potřeba překonat. Podle hodnocení vědců baterie ještě zdaleka není dokonalá. Podařilo se jim sice ukázat, že koncept funguje, ale výkon ještě bude potřeba zlepšit.

Baterie je v současném provedení schopna poskytovat napětí 0,9 V. Vědci nadále chtějí pracovat na vývoji jiných chemických sloučenin, které by umožňovaly napětí zvýšit. Jednou z možností by bylo využít zinek nebo mangan.

Zdroj: Linkopings Universitet, Popular Mechanics