Tamamen esneyebilen batarya akıllı cihazlarda devrim yapabilir

Bataryalar kelam konusu olduğunda esnek yapılar akıllara son gelen şeyler olsa da teknolojinin ilerleyişiyle bu alandaki muhtaçlık giderek büyüyor. Esnek bataryalar, giyilebilir akıllı ve sıhhat aygıtları ile akıllı telefonlarda dizayndan çalışma biçimine kadar büyük değişiklikler sağlayabilir. Ve artık, Çinli bilim insanları tüm kesimleriyle büsbütün esneyebilen yeni bir lityum-iyon batarya geliştirerek geleceğe göz kırptı.

Kullanım alanları çok geniş

Bükülen ve esneyen elektronik aygıtların benzeri özelliklere sahip pillere gereksinimi bulunuyor. Bu cins pilleri üretmeyi deneyen birçok araştırmacı şimdiye kadar bunları origamiye emsal biçimde genişletilebilir biçimlere katlanmış sert bileşenlerle oluşturdu. Lakin hakikaten şekillendirilebilir, esnek bir pil için her modülün – elektrotlar ve elektrolit katman dahil – elastik olması gerekiyor. Şimdiye kadar, sahiden esnek pil prototipleri orta derecede esnekliğe, karmaşık montaj süreçlerine yahut bilhassa tekrarlanan şarj ve deşarj ile vakit içinde sonlu güç depolama kapasitesine sahipti.

Şimdi ise araştırmacılar, yüzde 5000 oranında genişleyebilen bir elektrolit katmanı da dahil olmak üzere büsbütün esneyebilen bileşenlere sahip lityum-iyon batarya (pil) geliştirdiklerini ve yaklaşık 70 şarj/deşarj döngüsünden sonra bile kapasitesini koruyabildiğini bildiriyor. Üstelik elektrolit katmanı ile elektrotlar ortasındaki zayıf bir kontaktan yahut pil biçim değiştirdiğinde hareket edebilen sıvı elektrolitin kullanıldığı evvelki dizaynlardan farklı olarak iki esnek elektrot sineması ortasında kaynaşmış bir polimer katı katman kullandılar. Bu da şarj/deşarj döngüsünü, dayanıklılığı ve güvenliği artırıyor.

En nihayetinde araştırmacıların ortaya koyduğu katı esnek pil dizaynının, klâsik sıvı elektrolitli emsal bir aygıtla karşılaştırıldığında süratli şarj oranında yaklaşık altı kat daha yüksek ortalama şarj kapasitesine sahip olduğu görüldü. Birebir formda, katı batarya 67 şarj ve deşarj döngüsünde daha istikrarlı bir kapasite sağladı. Birinci 30 döngüde, sıvı elektrolitli piller tipik olarak elektrolit performansında yüzde 16‘lık bir düşüş görürken, katı polimer elektrolit aynı sayıda döngü sırasında yalnızca yüzde 1 düşüş gösteriyor.

Atılması gereken adımlar var

Büsbütün esnek bataryanın elektrotlarını yapmak için takım, gümüş nanoteller, karbon siyahı ve lityum bazlı katot yahut anot materyalleri içeren ince bir iletken macun sinemasını bir plaka üzerine yaydı. Araştırmacılar direkt bu sinemanın üzerine lityum tuzu, yüksek iletkenliğe sahip sıvı ve esnek bir polimer yapmak için gerekli gereçleri eklediler. Işıkla aktive edildiğinde, bu bileşenler birleşerek orjinal uzunluğunun yüzde 5000’ine kadar esneyebilen ve lityum iyonlarını taşıyabilen katı, kauçuksu bir katman oluşturdu. Son olarak, yığının üzerine diğer bir elektrot sineması yerleştirildi ve tüm aygıt gözetici bir kaplamayla kaplandı. Araştırmacılar bataryanın hala kusurlu olduğunu ve daha birçok düzgünleştirmeye muhtaçlık duyduğunu kabul ediyor. Lakin konseptin başarılı bir biçimde uygulanmış olması sonuncu esere çok uzak olunmadığına işaret ediyor.