סוללת ליפו גמישה

גילוי זה הניע חוקרים אחרים לפתח סוגים חדשים של סוללות Li-ion גמישות המשתמשות בחומרים לא סטנדרטיים כגון פולימרים אלסטיים ונוזלים אורגניים במקום אלקטרוליטים נוזליים דליקים (החומר המאפשר ליונים לעבור בין שתי אלקטרודות). חברות רבות פיתחו מוצרים מבוססי על החומרים החדשים הללו, ומאמר זה יחקור את שני הסוגים של סוללות נטענות גמישות הזמינות כעת לשימוש מסחרי.

הסוג הראשון משתמש באלקטרוליט סטנדרטי אך עם מפריד מרוכב פולימרי במקום חומר הפוליאתילן או הפוליפרופילן הנקבובי הרגיל. זה מאפשר לכופף או לעצב אותו לצורות שונות מבלי להישבר. לדוגמה, לאחרונה הודיעה סמסונג שפיתחה סוללה כזו שיכולה לשמור על צורתה גם כשהיא מקופלת לשניים. סוללות אלו יקרות יותר מהסוללות המסורתיות אך יכולות להחזיק מעמד זמן רב יותר מכיוון שיש פחות התנגדות פנימית מאלקטרודות ומפרידות עבות יותר. עם זאת, חיסרון אחד הוא צפיפות ההספק הנמוכה יחסית שלהם: הם יכולים לאחסן רק אנרגיה רבה כמו סוללת Li-ion בגודל דומה ולא ניתן להטעין מחדש באותה מהירות.

סוג זה של סוללת Li-ion משמש כיום בחיישנים לבישים כדי לנטר את הסימנים החיוניים של הגוף, אך ניתן לשלב אותה גם בביגוד חכם. לדוגמה, Cute Circuit מייצרת שמלה שעוקבת אחר רמות זיהום האוויר ומתריע למשתמשים באמצעות תצוגת LED בגב כאשר יש רמות גבוהות בסביבתו הקרובה של הלובש. שימוש בסוללה גמישה מסוג זה יקל על שילוב חיישנים ישירות בבגדים מבלי להוסיף נפח או אי נוחות.

סוללות ליתיום נמצאות בשימוש נרחב במוצרי צריכה כגון טלפונים סלולריים ומחשבים ניידים, אך שיפורים ביכולות שלה (כוח, משקל) יכולים להוביל ליישומים מועילים כגון מכשירים רפואיים ומכוניות חשמליות. מכיוון שרוב הסוללות משתמשות במעטפת קשיחה עם האלקטרודות ממוקמות בפנים, נערך מחקר מקיף אם ניתן לפתח סוללה גמישה שתאפשר צורות שונות והתקנים חזקים יותר.

לרכבים חשמליים הזמינים כיום יש טווח מוגבל בשל צפיפות ההספק הנמוכה של סוללות הנובעת משימוש במארזים קשיחים. ניתן ללבוש סוללות גמישות גם על בגדים או לעטוף אותן סביב משטחים לא סדירים, מה שפותח אפשרויות חדשות לטכנולוגיה לבישה. בנוסף, גמישות רבה יותר פירושה שניתן לאחסן סוללות במקומות צרים ולהתאים לצורות יוצאות דופן; זה עלול לגרום לסוללות בגודל קטן יותר מאלה הקונבנציונליות בדירוג דומה.

תוצאות:

סוללה גמישה המשתמשת בנייר מתכת במקום אלקטרודות קשיחות פותחה על ידי חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. העיצוב טומן בחובו הבטחה לביצועים טובים יותר מהמכשירים הנוכחיים מכיוון שהוא מורכב ממספר יריעות דקות המוערמות יחד, מה שמביא לצפיפות אנרגיה גבוהה תוך שמירה גמישה לחלוטין. ניסיונות קודמים של שימוש בחומרים אחרים כמו גרפן נכשלו בגלל שבריריותם של מבנים אלה וחוסר יכולת הרחבה שלהם. עם זאת, עיצוב רדיד המתכת החדש עוקב אחר מבנה דומה לסוללות ליתיום-יון מסחריות ומאפשר לייצר יחידות אלו בקנה מידה תעשייתי ללא קושי.

יישומים:

סוללות ליפו גמישות יכולות להוביל למכשירים רפואיים הנלבשים בקלות רבה יותר על הגוף, מכוניות חשמליות בעלות טווח נסיעה גדול יותר, טכנולוגיה לבישה שאינה מפריעה לתנועה, ויישומים אחרים המנצלים את הגמישות המוגברת הזו.

סיכום:

המחקר באוניברסיטת ברקלי בקליפורניה יצר סוללה גמישה שהורכבה מיריעות נייר כסף מוערמות ללא שימוש בחומר גרפן שביר. עיצוב זה מספק צפיפות אנרגיה מוגברת בהשוואה למכשירים הנוכחיים תוך שהוא נשאר גמיש לחלוטין. לסוללות ליפו גמישות יש גם יישומים פוטנציאליים במכוניות חשמליות, בטכנולוגיה לבישה ובתחומים אחרים שבהם גמישות מוגברת היא יתרון.