Un bracelet en tissu tissé à partir de la nouvelle pile de fil peut alimenter une montre (à gauche), LED (en haut à droite), et un capteur de pouls (en bas à droite). Crédit :Huang et al. ©2017 Société chimique américaine
(Phys.org)—Les chercheurs ont fabriqué des batteries rechargeables en utilisant des fils hautement conducteurs qui ont un diamètre et une flexibilité similaires à ceux d'un morceau de fil de coton. La nouvelle pile de fil peut être tissée dans du tissu et portée comme un bracelet ou un autre type de vêtement pour alimenter des montres, LED, moniteurs de pouls, et autres petits appareils électroniques personnels.
Les chercheurs, dirigé par Chunyi Zhi, Professeur de science et d'ingénierie des matériaux à la City University of Hong Kong, ont publié un article sur la nouvelle batterie de fils dans un récent numéro de ACS Nano .
Jusqu'à présent, il a été difficile de développer des batteries portables hautes performances en raison du manque de matériaux à la fois hautement conducteurs, mais suffisamment solides et flexibles pour être tissés dans le tissu. En abordant ces questions, la nouvelle batterie de fils présente l'une des meilleures performances à ce jour, incluant une densité de puissance similaire à celle des supercondensateurs, ainsi qu'une densité d'énergie et une capacité similaires à celles des batteries conventionnelles.
"Nous utilisons des fils hautement conducteurs et tissés pour fabriquer une batterie de fils avec des performances de pointe en termes de capacité, densité d'énergie, la densité de puissance, et capacité de taux, " Zhi a dit Phys.org . "Les fils sont encore tissés pour faire une batterie de bracelet pour alimenter divers appareils électroniques personnels."
Le noyau de la batterie de fils se compose de filaments en acier inoxydable de taille micrométrique très flexibles, sur lesquels se déposent les métaux (zinc comme anode, hydroxyde de nickel cobalt comme cathode). Un électrolyte en gel est ensuite enduit autour de l'ensemble du morceau de fil.
Le souple, le fil conducteur peut être tissé ou tricoté en tissu, qui peut ensuite être utilisé pour alimenter divers appareils électroniques. Crédit :Huang et al. ©2017 Société chimique américaine
Comme l'expliquent les chercheurs, chaque matériau contribue aux bonnes performances de l'ensemble de la batterie :le fil d'acier inoxydable est suffisamment solide pour être tissé et tricoté à la machine et à la main, et sa conductivité fournit également un bon transport d'électrons à longue distance. Les effets synergiques entre les ions métalliques nickel et cobalt augmentent les valeurs de capacité et de densité énergétique au-dessus de celles qui seraient possibles en utilisant l'un ou l'autre métal seul.
Par les chiffres, la batterie délivre des densités de puissance de 2,2 W/cm 3 , et 33 mW/cm 2 pour toute la batterie. Il a des densités d'énergie de 8 mWh/cm 3 , et 0,12 mWh/cm 2 pour toute la batterie. Toutes ces valeurs sont parmi les plus élevées signalées à ce jour. La capacité de la batterie, 16,6 mAh/cm 3 , est la valeur la plus élevée signalée jusqu'à présent pour un dispositif de stockage d'énergie à base de fibre, au meilleur des connaissances des chercheurs.
Après avoir plié et tordu pendant 1, 000 cycles, la batterie conserve 80% et 70% de sa capacité initiale, respectivement. Les chercheurs expliquent que la perte de capacité est due à la formation de fissures sur les électrodes lorsqu'elles sont déformées.
Pour démontrer la batterie, les chercheurs ont tissé le fil conducteur dans un grand tissu conducteur, qui pourrait être utilisé comme une batterie de bracelet pour alimenter des appareils électroniques tels que des montres et des LED. Ils s'attendent à ce que la batterie de fils ait des applications pour l'électronique portable, vêtements intelligents, et dans les soins de santé à l'avenir.
« Ensuite, nous prévoyons de fabriquer des batteries textiles lavables, étanche, et résistant, afin d'être plus proche de la commercialisation, " dit Zhi.
© 2017 Phys.org
