Baterai yang fleksibel dan dapat diisi ulang ini 10 kali lebih kuat daripada yang tercanggih
Green Tech

Baterai yang fleksibel dan dapat diisi ulang ini 10 kali lebih kuat daripada yang tercanggih


Baterai berhasil mendapatkan daya sistem tampilan fleksibel yang dilengkapi dengan mikrokontroler dan modul Bluetooth. Di sini juga baterai berkinerja lebih baik daripada sel koin Li yang tersedia secara komersial. Kredit: Universitas California San Diego

Sebuah tim peneliti telah mengembangkan baterai perak oksida-seng yang fleksibel dan dapat diisi ulang dengan kepadatan energi areal lima hingga 10 kali lebih besar daripada yang canggih. Baterai juga lebih mudah dibuat; sementara sebagian besar baterai fleksibel perlu diproduksi dalam kondisi steril, dalam vakum, baterai ini dapat dicetak dengan layar dalam kondisi laboratorium normal. Perangkat ini dapat digunakan dalam perangkat elektronik yang fleksibel dan dapat diregangkan untuk perangkat yang dapat dikenakan serta robotika lembut.

Tim yang terdiri dari para peneliti di University of California San Diego dan perusahaan ZPower yang berbasis di California, merinci temuan mereka dalam jurnal edisi 7 Desember. Joule.

“Baterai kami dapat dirancang di sekitar elektronik, alih-alih elektronik perlu dirancang di sekitar baterai,” kata Lu Yin, salah satu penulis pertama makalah dan gelar Ph.D. mahasiswa dalam kelompok penelitian Profesor Joseph Wang rekayasa nano UC San Diego.

Kapasitas areal untuk baterai inovatif ini adalah 50 miliampere per sentimeter persegi pada suhu kamar — ini 10-20 kali lebih besar dari kapasitas areal baterai ion Lithium biasa. Jadi untuk luas permukaan yang sama, baterai yang dijelaskan dalam Joule dapat memberikan tenaga 5 hingga 10 kali lebih banyak.

“Kapasitas kawasan seperti ini belum pernah diperoleh sebelumnya,” kata Yin. “Dan metode produksi kami terjangkau dan dapat diskalakan.”

Baterai baru memiliki kapasitas lebih tinggi daripada baterai fleksibel mana pun yang saat ini tersedia di pasaran. Itu karena baterai memiliki impedansi yang jauh lebih rendah — resistansi rangkaian listrik atau perangkat terhadap arus alternatif. Semakin rendah impedansinya, semakin baik kinerja baterai terhadap pelepasan arus tinggi.

“Karena pasar 5G dan Internet of Things (IoT) tumbuh pesat, baterai yang mengungguli produk komersial dalam perangkat nirkabel arus tinggi ini kemungkinan akan menjadi pesaing utama sebagai sumber daya generasi berikutnya untuk elektronik konsumen,” kata Jonathan Scharf dari co- penulis pertama dan gelar Ph.D. kandidat dalam kelompok penelitian Profesor Ying Shirley Meng dari UC San Diego’s nanoengineering.

Baterai berhasil mendapatkan daya sistem tampilan fleksibel yang dilengkapi dengan mikrokontroler dan modul Bluetooth. Di sini juga baterai berkinerja lebih baik daripada sel koin Li yang tersedia secara komersial.

Sel baterai yang dicetak diisi ulang selama lebih dari 80 siklus, tanpa menunjukkan tanda-tanda kehilangan kapasitas. Sel-sel juga tetap berfungsi meskipun berulang kali menekuk dan memutar.

Baterai yang fleksibel dan dapat diisi ulang ini 10 kali lebih kuat daripada yang tercanggih

Kapasitas areal untuk baterai inovatif ini adalah 50 miliampere per sentimeter persegi pada suhu kamar – ini 10-20 kali lebih besar dari kapasitas areal baterai ion Lithium biasa. Jadi untuk luas permukaan yang sama, baterai yang dijelaskan dalam Joule dapat memberikan tenaga 5 hingga 10 kali lebih banyak. Kredit: Universitas California San Diego

“Fokus utama kami adalah meningkatkan kinerja baterai dan proses manufaktur,” kata Ying Shirley Meng, direktur UC San Diego Institute untuk Penemuan dan Desain Material dan salah satu penulis makalah yang sesuai.

Untuk membuat baterai, para peneliti menggunakan desain katoda dan bahan kimia milik ZPower. Wang dan timnya menyumbangkan keahlian mereka dalam sensor yang dapat dicetak dan direnggangkan serta baterai yang dapat direnggangkan. Meng dan rekannya memberikan keahlian mereka dalam karakterisasi lanjutan untuk sistem penyimpanan energi elektrokimia dan menandai setiap iterasi prototipe baterai hingga mencapai kinerja puncak.

Resep untuk performa yang lebih baik

Kepadatan energi baterai yang luar biasa disebabkan oleh sifat kimia perak oksida-seng (AgO-Zn). Kebanyakan baterai fleksibel komersial menggunakan bahan kimia Ag2O-Zn. Akibatnya, mereka biasanya memiliki siklus hidup yang terbatas dan kapasitas yang rendah. Ini membatasi penggunaannya pada elektronik sekali pakai berdaya rendah.

AgO secara tradisional dianggap tidak stabil. Tapi bahan katoda ZPower’s AgO mengandalkan lapisan oksida timbal eksklusif untuk meningkatkan stabilitas elektrokimia dan konduktivitas AgO.

Sebagai manfaat tambahan, bahan kimia AgO-Zn bertanggung jawab atas impedansi baterai yang rendah. Kolektor arus yang dicetak pada baterai juga memiliki konduktivitas yang sangat baik, yang juga membantu mencapai impedansi yang lebih rendah.

Manufaktur yang ditingkatkan

Tapi AgO belum pernah digunakan dalam baterai cetak layar sebelumnya, karena sangat oksidatif dan cepat rusak secara kimiawi. Dengan menguji berbagai pelarut dan pengikat, para peneliti di lab Wang di UC San Diego dapat menemukan formulasi tinta yang membuat AgO layak untuk dicetak. Alhasil, baterai bisa dicetak hanya dalam beberapa detik setelah tinta disiapkan. Ini kering dan siap digunakan hanya dalam beberapa menit. Baterai juga dapat dicetak dalam proses roll-to-roll, yang akan meningkatkan kecepatan dan membuat pembuatan dapat diskalakan.

Baterai dicetak pada film polimer yang secara kimiawi stabil, elastis dan memiliki titik leleh tinggi (sekitar 200 derajat C atau 400 derajat Fahrenheit) yang dapat disegel panas. Kolektor saat ini, anoda seng, katoda AgO dan pemisahnya masing-masing membentuk lapisan cetakan layar bertumpuk.

Tim ini sedang mengerjakan generasi baterai berikutnya, yang bertujuan untuk perangkat pengisian daya yang lebih murah dan lebih cepat dengan impedansi yang lebih rendah yang akan digunakan dalam perangkat 5G dan robotika lunak yang membutuhkan daya tinggi serta faktor bentuk yang dapat disesuaikan dan fleksibel.


Baterai lithium-ion cetak 3D


Informasi jurnal:
Joule

Disediakan oleh University of California – San Diego

Kutipan: Baterai yang fleksibel dan dapat diisi ulang ini 10 kali lebih kuat daripada yang tercanggih (2020, 7 Desember), diakses pada 7 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-flexible-rechargeable-battery-powerful-state .html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel