Pesquisadores da Universidade Politécnica de Hong Kong (PolyU) desenvolveram uma bateria de lítio têxtil altamente flexível e de alta energia que fornece uma fonte de alimentação mais estável, duradoura e segura para eletrônicos vestíveis com uma ampla variedade de aplicações, como medicina, têxteis 'inteligentes', Smartphones, GPS e IoT.
O professor Zheng Zijian lidera a equipe de pesquisa do "Instituto de Têxteis e Vestuário" da PolyU no desenvolvimento de uma bateria de lítio têxtil de alta energia e altamente flexível. Imagem: PolyU
A inovadora e leve bateria de lítio têxtil da PolyU tem alta densidade de energia de mais de 450 Wh / L e excelente flexibilidade - com um raio de curvatura de menos de 1 mm e dobrabilidade de mais de 1.000 ciclos com pouca redução na capacidade.
Em comparação, as atuais baterias de lítio flexíveis só podem atingir um raio de curvatura de cerca de 25 mm e uma potência significativamente menor de menos de 200 Wh / L.
A bateria de lítio têxtil, que tem menos de 0,5 mm de espessura, possui uma capacidade de carga / descarga rápida e longa vida útil em comparação com as baterias convencionais de lítio.
A inovação desenvolvida pela equipa de investigação do “Instituto PolyU de Têxteis e Vestuário” (ITC) ganhou três prémios na última “Feira Internacional de Inventores” em Genebra.
O professor Zheng Zijian, que lidera a equipe de pesquisa da ITC, disse: “A tecnologia wearable foi identificada como a próxima grande oportunidade global depois dos smartphones. As vendas do mercado global de dispositivos portáteis são projetadas para disparar anualmente em mais de 20 por cento e chegar a US $ 2024 bilhões em 100. "
“Como todos os eletrônicos portáteis exigem uma fonte de alimentação portátil, nossa nova tecnologia na fabricação de baterias de lítio têxteis oferece uma solução promissora para uma variedade de aplicações de próxima geração que vão desde saúde, entretenimento informativo, esportes, aeroespacial, moda, IoT direto para aplicações que podem até mesmo superar nossas expectativas atuais ”.
As baterias de lítio são atualmente a bateria recarregável dominante no mercado devido à sua densidade de energia relativamente alta e longa vida útil. Como as baterias de lítio convencionais volumosas e pesadas não são prontamente utilizáveis em dispositivos portáteis, os cientistas na última década se esforçaram para desenvolver baterias de lítio flexíveis - frequentemente usando folhas de metal como coletores de corrente.
No entanto, as deficiências na densidade de energia, flexibilidade, robustez mecânica e ciclo de vida só podem ser corrigidas pelo desenvolvimento da bateria de lítio têxtil da PolyU.
A tecnologia patenteada Polyump-Assisted Metal Deposition (PAMD) da PolyU aplica metais altamente condutores, como cobre (Cu) e níquel (Ni), uniformemente e de acordo com tecidos pré-tratados. Tais tecidos de metal fabricados com baixa resistência de folha e alta área de superfície servem como coletores de corrente na bateria.
Depois de adicionar materiais ativos como o cátodo e ânodo, as malhas de metal são integradas com o separador eo eletrólito em uma bateria de lítio têxtil.
Os testes de laboratório realizados pela equipe do ITC mostraram que a bateria de lítio têxtil possui estabilidade mecânica, durabilidade e segurança extremamente elevadas sob deformação.
Quando a bateria é repetidamente semi-dobrada, girada em ângulos diferentes ou enrugada livremente, sua janela de voltagem permanece inalterada. Sobre os testes de flexão 1000, mostrou que a bateria pode ser dobrada com baixa redução de capacidade.
Testes de segurança envolvendo martelamento contínuo, corte com tesoura e perfuração com prego mostraram que a bateria pode fornecer saída estável para componentes eletrônicos sem o risco de incêndio ou estouro. O relatório da pesquisa apareceu na "Nature Communications".
A Universidade Politécnica de Hong Kong
