دانشمندان سوئدی باتری با ساختار خمیردندان ساختند که به هر شکلی در می آید

باتری ها منابع مهم تغذیه برای دستگاه های مختلف در دنیای امروز هستند. از تلفن های هوشمند گرفته تا ضربان سازها و لپ تاپ ها تا حسگرهای نظارت بر سلامتی، باتری ها به سرعت به یک جزء حیاتی در زندگی روزمره ما تبدیل شده اند. با پیشرفت فناوری، ابزارها و حسگرها کوچکتر می شوند، اما صلبیت باتری ها مانع از کوچک شدن بیشتر آنها می شود.

برآوردها نشان می دهد که یک تریلیون ابزار در دهه آینده به اینترنت متصل خواهند شد که بسیاری از آنها ربات های نرم، منسوجات الکترونیکی و دستگاه های پوشیدنی خواهند بود. برای بهبود راحتی کاربر، این دستگاه ها باید بدون مانع در فعالیت های روزانه ای که کاربران در آن شرکت می کنند، کار کنند. اینجاست که باتری های نرم و انعطاف پذیری که می توانند شکل بگیرند، مورد نیاز خواهند بود.

باتری مایع

ایمان رحمان الدین، استادیار دانشگاه لینکوپینگ، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: «باتری ها بزرگترین جزء تمام وسایل الکترونیکی هستند. امروزه آنها جامد و بسیار حجیم هستند. اما با یک باتری نرم و سازگار، هیچ محدودیتی در طراحی وجود ندارد. می توان آن را به طور کامل در وسایل الکترونیکی ادغام کرد و با کاربر سازگار کرد.»

تلاش های قبلی برای ساخت چنین باتری هایی شامل استفاده از فلزات مایع مانند گالیم بود. این ماده فقط می تواند به عنوان آند، الکترود مثبت، عمل کند، اما همچنین خطر جامد شدن در طول فرآیند شارژ یا دشارژ را به همراه داشت که مانع از استفاده تجاری آن می شد.

رحمان الدین و تیم محققانش در آزمایشگاه الکترونیک آلی (LOE) در دانشگاه، برای ساخت باتری مایع خود به پلیمرهای مزدوج و لیگنین، یک محصول جانبی تولید کاغذ، روی آوردند.

رحمان الدین از طریق ایمیل به Interesting Engineering گفت: «پلیمرهای مزدوج مانند PEDOT و PACA در آزمایشگاه ما از طریق فرآیندهای شیمیایی شامل مونومرها (بلوک های سازنده پلیمرها) سنتز شدند. در حالی که آنها مصنوعی هستند، ما این انتخاب فعال را انجام دادیم تا استفاده از فلزات کمیاب یا خطرناک را در باتری خود به حداقل برسانیم، که با هدف گسترده تر ما برای پایداری همسو است.»

چگونه کار می کند؟

رحمان الدین توضیح داد: «بافت آن کمی شبیه خمیر دندان است. به عنوان مثال، از این ماده می توان در چاپگر سه بعدی برای شکل دادن به باتری به دلخواه استفاده کرد.»

محققان آن را 500 بار شارژ و دشارژ کردند و باتری همچنان عملکرد خود را حفظ کرد. جالب اینجاست که باتری تا دو برابر طول خود کشیده شد و همچنان به خوبی کار می کرد. به همان اندازه مهم است که باتری از مواد پایدار ساخته شده است.

محسن محمدی، فوق دکترای LOE که در این کار نیز مشارکت داشت، افزود: «از آنجایی که مواد موجود در باتری پلیمرهای مزدوج و لیگنین هستند، مواد خام فراوان هستند. با تغییر کاربری یک محصول جانبی مانند لیگنین به یک کالای با ارزش مانند ماده باتری، ما به یک مدل دایره ای تر کمک می کنیم. بنابراین، این یک جایگزین پایدار است.»

محققان هنوز چند مشکل را با این طرح برطرف نکرده اند. در حالی که باتری در هر شکل و فرمی کار می کند، خروجی آن همچنان به 0.9 ولت محدود می شود. این تیم اکنون در حال کار بر روی افزودن اجزای بیشتری برای افزایش ولتاژ است.

رحمان الدین در بیانیه مطبوعاتی گفت: «یکی از گزینه هایی که ما در حال بررسی آن هستیم، استفاده از روی یا منگنز است، دو فلزی که در پوسته زمین رایج هستند.»

رحمان الدین از طریق ایمیل به IE گفت: «علیرغم اینکه "غیر آلی" هستند، این فلزات فراوان هستند و شیمی باتری آنها قادر است در الکترولیت آبی غیر سمی عمل کند، که آن را برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی مناسب می سازد.»