紗線電池可以為智能衣服和可穿戴設備供電
香港的研究人員創造了一種紗狀可充電鋅離子電池,該電池在拉伸,彎曲,切割或用水洗滌時會產生能量。研究人員認為,這種新電池可以編織到裝有傳感器的智能衣服中,併集成到商業生產的紡織品中,為電子設備,可穿戴顯示器和醫療植入物供電。
紗線現在是一組靈活的能量產生和存儲設備的成員,這些設備可以組合到動力織物中,例如太陽能帶(可以編織成織物),可編織的超級電容器和利用機械能來發電的動力紗線產生力量。
以前,由於成本低,容量大,安全性高,科學家一直試圖製造柔性鋅錳鹼性電池,但是這些電池容量低,無法充電。但是,這些新型鋅離子電池可充電,並且性能更好。
香港城市大學的Chunyi Zhi及其團隊通過將碳納米管纖維捻成紗線,製造出了類似紗線的可充電鋅電池。一根紗用鋅塗覆以用作陽極,另一根紗用二氧化錳塗覆以用作陰極。接下來,他們將兩根紗條纏繞在彈性纖維上,並用常規使用的吸水凝膠浸泡,然後將其裝入彈性矽樹脂和防水劑中。
紗線電池的能量密度為每立方釐米53.8毫瓦時,幾乎是商用薄膜鋰離子電池的3倍。經過500次充電後,它仍然可以保留98%以上的電量。
紗線ZIB的製造和封裝
"與傳統的鋰離子電池相比,傳統鋰離子電池存在固有的安全性和成本問題,它可以在各種惡劣條件下正常工作," Zhi說。
扭曲,打結,彎曲和拉伸至其長度的3倍時,它仍保留其原始容量的95%。在水中浸泡12小時後,它可以保留其原始容量的96%以上。
為了確定紗線電池的強度,研究人員使用該電池製造了一根1米長的紗線,然後將其切成8塊,並證明每根都能為手錶供電。為了進一步證明其功效,研究人員將這些小塊編織成電池織物,並證明它們可以為脈衝監視器,10 cm x 10 cm的柔性電致發光面板和100個LED燈帶供電。
據智說,該團隊目前正在嘗試將其新的紗線電池應用於商業織物,並開發一種大規模的電池製造方法。
他總結說:"我們還計劃開發其他類型的紗線電池,這些電池具有更多的功能,例如與太陽能電池組件結合使用時的自愈能力或自充電能力。"
這項研究的發現發表在ACS Nano雜誌上。