Натриево-ионные аккумуляторы на основе сахара

В прошлом было предложено множество конструкций натрий-ионных аккумуляторов. Однако большинство из них включали один или несколько жестких компонентов. Это привело к снижению способности батарей к растяжению, что сделало их непригодными для разработки кожных биосенсоров и других гибких электронных устройств.

Ученые из Техасского университета разработали новую батарею, которая одновременно является растяжимой и механически прочной. Способность к растяжению объясняется губчатыми электродами, которые были изготовлены из кубиков сахара и полимерных гелей.

Согласно статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, ученые использовали кубики сахара для создания высокопористого и высокопроизводительного электрода. Они поместили кубики сахара поверх полимерного геля и подвергли его серии обработок. Обработка включала воздействие вакуума и нагрев в духовке, за которыми последовала серия промывок.

Во время этих этапов сахар растворялся и смывался, в то время как полимерный гель превращался в высокопористую, растягивающуюся структуру, похожую на губку. Полученные таким образом поры губок были заполнены проводящими растворами графена, которые приводят к образованию очень растяжимых и проводящих "губчатых электродов". Пористая архитектура этих электродов обеспечивает преимущество большой емкости для хранения проводящих ионов.

Батареи, разработанные на основе этих губчатых электродов, были протестированы на механическую прочность и растяжимость путем подключения их к светодиодным лампам и установки на локтевые скобы. Затем брекеты были протестированы на различные изгибающие движения, которые включали растяжение устройства.

Согласно Phys.org , растягивающиеся натриево-ионные аккумуляторы могли сохранять 90 процентов своей емкости после 100 циклов переменных движений вытягивания руки, которые создавали 50-процентную нагрузку на них. По словам ученых, полученные результаты весьма оптимистичны.

Предполагается, что масштабирование таких растягивающихся натрий-ионных аккумуляторов может помочь в разработке кожных датчиков для мониторинга состояния здоровья, носимых телекоммуникационных и медицинских устройств и других устройств хранения энергии следующего поколения.