La batterie portable est intégrée dans le sweat-shirt et dans un bracelet de montre. La batterie dans le bracelet de montre est illustrée alimentant 6 LED. Les deux batteries sont fabriquées à partir de matériaux de batterie non conventionnels qui conviennent parfaitement à la flexibilité. Crédit :Yong-Hee Lee, et al.
(Phys.org) - Bien qu'il y ait eu beaucoup de recherches ces derniers temps sur le développement d'appareils électroniques flexibles qui peuvent être intégrés dans les vêtements, lunettes, montres, et même la peau, le facteur limitant de cette technologie est la batterie. Bien que des batteries flexibles à base de nanotubes de carbone et de graphène aient été récemment développées, ils sont toujours confrontés à des obstacles en raison de leurs problèmes de résistance élevée et d'évolutivité.
Maintenant dans une nouvelle étude, les chercheurs ont complètement remanié les composants clés d'une batterie typique en utilisant de nouveaux matériaux qui offrent des performances supérieures dans des conditions de pliage extrêmes par rapport aux batteries rechargeables flexibles fabriquées à partir de nanomatériaux de carbone.
Finalement, une telle batterie textile pourrait être soit fixée sur des vêtements, soit encastrée entre les couches tissées du tissu d'habillement. Il alimenterait les appareils électroniques portables qui remplissent les fonctions des téléphones intelligents d'aujourd'hui, de regarder des vidéos à prendre des photos à l'utilisation des médias sociaux.
Les chercheurs, dirigé par Taek-Soo Kim, Jung Yong Lee, et Jang Wook Choi au KAIST Institute NanoCentury au Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) à Daejeon, Corée du Sud, ont publié leur article sur la nouvelle batterie portable dans un récent numéro de Lettres nano .
Tout comme le facteur limitant de l'électronique flexible est la batterie, les facteurs limitants des batteries souples sont les électrodes, collecteur de courant, et d'autres composants clés de la batterie qui sont traditionnellement constitués de matériaux rigides.
Au lieu d'utiliser des nanomatériaux de carbone pour ces composants clés, les chercheurs ici ont étudié un large éventail de candidats matériaux de batterie non conventionnels. Ils ont finalement opté pour l'utilisation de fils de polyester comme substrat textile, qu'ils ont recouvert de nickel comme collecteur de courant. Le revêtement de nickel a ensuite été recouvert de polyuréthane pour former les électrodes, avec le liant et le séparateur, qui supportent les électrodes.
Des cellules solaires souples peuvent être intégrées à la batterie textile et utilisées pour recharger la batterie pendant son port, éliminant le besoin de câbler la batterie à une prise de courant. Crédit :Yong-Hee Lee, et al.
"La plus grande importance de notre travail est que la capacité de port des batteries lithium-ion est facilitée par la construction des assemblages de batteries à partir du même matériau que les vêtements mères, textile, " a dit Choi Phys.org . "Remodeler le système de batterie en engageant les matériaux des applications cibles auxquelles les batteries sont attachées est une idée clé dans le travail en cours."
Ensemble, ces matériaux créent une batterie qui a à la fois une haute performance et une excellente flexibilité. Côté performances, le revêtement de nickel confère à la batterie une très faible résistance qui est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à celle des nanomatériaux de carbone, et similaire à celui de l'aluminium utilisé dans les batteries conventionnelles (inflexibles).
Les chercheurs ont démontré les bonnes performances de la batterie dans des conditions de pliage en construisant un instrument de pliage fait maison qui plie la batterie tous les 1,5 cm à un rayon de pliage fortement comprimé de 0,65 mm, un degré de pliage plus extrême que celui utilisé pour tester la plupart des autres piles textiles. Néanmoins, la nouvelle batterie montre que, après 5500 cycles de pliage-dépliage profond, il conserve 91,8 % de sa capacité d'origine. (La capacité de cette batterie est de 13 mAh, mais peut être amélioré à 85 mAh en utilisant une méthode différente de tissage du fil de polyester, et les chercheurs s'attendent à d'autres améliorations à l'avenir.)
En plus de ces propriétés attrayantes, les chercheurs ont également démontré que des cellules solaires en polymère souple peuvent être intégrées à la batterie textile et utilisées pour recharger la batterie pendant qu'elle est portée, éliminant le besoin de câbler la batterie (et votre chemise ou montre, etc.) à une prise de courant chaque fois qu'il doit être rechargé. Les chercheurs écrivent que le système de charge solaire est décent, et démontrer qu'une batterie textile entièrement chargée à l'énergie solaire peut allumer neuf LED, dont chacun a une consommation électrique de 0,042 W.
Globalement, la nouvelle batterie textile montre que le composant de stockage d'énergie de l'électronique portable rattrape les autres composants, rapprocher l'électronique portable de la réalité.
« Nous avons besoin d'un réglage plus poussé des propriétés de la batterie sous plusieurs aspects (densité d'énergie, tension de fonctionnement, etc.) en fonction des applications cibles, " a déclaré Choi. " La communication avec l'industrie traitant des applications finales va actuellement dans cette direction. "
© 2013 Phys.org. Tous les droits sont réservés.
