연구원들은 완전히 신축성있는 직물 기반 리튬 이온 배터리를 개발합니다.

[이매진]

연구원들은 완전히 신축성있는 직물 기반 리튬 이온 배터리를 개발합니다.

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Researchers develop fully stretchable fabric-based lithium-ion battery

새로운 배터리는 향상된 안전성, 향상된 성능 및 새로운 애플리케이션을 위한 뛰어난 유연성을 제공합니다.

에 의해아쉬위니 사카르카르

2023년 7월 27일 오후 5:58 IST

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Haleh Ardebili의 UH 연구소에서 개발 중인 구부릴 수 있는/신축 가능한 폴리머 배터리 프로토타입. 크레딧: 휴스턴 대학교

기술이 이렇게 빠른 속도로 발전하는 것을 보면 놀랍습니다. 연구원들은 이미 옷이 스마트하고 상호작용하며 동력을 제공하는 '공상과학 소설 같은 미래'를 구상하고 있습니다.

차세대 전자 장치는 웨어러블 장치에서 이식형 바이오 센서에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 신축성이 있을 것으로 예상됩니다. 이를 통해 늘어나거나 휘거나 비틀려도 안정적인 성능을 발휘할 수 있는 완전 신축성 배터리를 개발하게 됐다.

그러나 유연한 에너지 저장 장치 개발의 진전에도 불구하고 신축성 리튬 이온 배터리의 잠재력을 완전히 실현하기 위해서는 여전히 해결해야 할 수많은 과제가 있습니다. 기존 배터리는 일반적으로 단단하여 항목의 기능을 제한하고 액체 전해질을 사용하므로 안전 문제가 발생합니다.

이제 휴스턴 대학 의 연구원 팀은 완전히 신축성 있는 직물 기반 리튬 이온 배터리의 성공적인 프로토타입을 설계, 개발 및 제공했습니다. 새로운 돌파구의 핵심은 전도성 은 직물을 플랫폼 및 집전체로 사용하는 연구원들에 있습니다.

“직조된 은 직물은 기계적으로 변형되거나 늘어나고 여전히 배터리 전극이 잘 작동하는 데 필요한 전기 전도 경로를 제공하기 때문에 이에 이상적이었습니다. 배터리 전극은 전자와 이온 모두의 이동을 허용해야 합니다.” 라고 논문 교신저자인 Haleh Ardebili가 말했습니다.

신축성 직물 기반 리튬 이온 배터리의 성능을 스트레칭, 테스트 및 모니터링하는 UH 연구원. 회색 줄무늬 부분이 배터리 프로토타입입니다. 크레딧: 휴스턴 대학교

고체 폴리머 전해질 신축성 직물 기반 배터리는 기존의 액체 기반 배터리에 비해 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 이러한 유형의 배터리의 가장 큰 이점 중 하나는 훨씬 더 안전하고 웨어러블 기술과 더 잘 호환된다는 것입니다. 이는 액체 기반 배터리를 사용하는 것이 이러한 상황에서 위험할 수 있기 때문에 피부나 다른 장기 가까이에 착용하도록 설계된 섬유 웨어러블 장치 의 적용에 특히 중요합니다 .

테스트에서 연구원들은 패브릭 기반 배터리가 내부 임피던스를 크게 증가시키지 않고 최대 15%의 변형을 늘릴 수 있음을 입증했습니다.

Ardebili는 "시제품을 만들었지만 여전히 배터리 설계, 재료 및 제조를 최적화하기 위해 노력하고 있습니다."라고 말했습니다.

연구원들은 신축성 있는 패브릭 기반 배터리의 프로토타입이 스마트 우주복, 사람들의 건강을 모니터링하는 의류에 내장된 가전 제품, 다양한 수준에서 인간과 상호 작용하는 장치와 같은 다양한 유형의 응용 분야를 위한 길을 열 것이라고 예상합니다. 안전하고 가볍고 유연하며 신축성 있는 배터리 에 대한 많은 가능한 디자인과 응용 프로그램이 있지만 시장에 출시되기 전에 수행해야 할 작업이 아직 남아 있습니다.

Ardebili는 성명서에서 "상업적 생존 가능성은 제품의 제조 가능성 확대, 비용 및 기타 요인과 같은 많은 요인에 따라 달라집니다."라고 말했습니다 . "우리는 신축성 있는 배터리를 최적화하고 향상하면서 이러한 고려 사항과 목표를 향해 노력하고 있습니다."