Elastyczne baterie wizją bliskiej przyszłości
Elastyczne baterie stworzone przez naukowców, która może przyjąć dowolny kształt i formę, rewolucjonizując elektronikę.
Technologia coraz mocniej zespala się z naszym ciałem i codziennością, rozwój elastycznych, zrównoważonych źródeł zasilania staje się nie tylko pożądany, ale wręcz nieunikniony. Bateria, która może przyjąć dowolny kształt i dostosować się do powierzchni, na której się znajduje, to już nie futurystyczna wizja, lecz realna innowacja. Naukowcy z Uniwersytetu w Linköping opracowali właśnie akumulator, miękki, plastyczny, oparty na płynnych elektrodach, który może być wykorzystywany w zupełnie nowych zastosowaniach technologicznych.
Podejście badaczy polegało na zamianie tradycyjnie sztywnych elektrod w postać półpłynną o konsystencji przypominającej pastę do zębów. Dzięki temu możliwe stało się nie tylko formowanie baterii przy pomocy drukarek 3D, ale także jej integracja z nieregularnymi powierzchniami, tkaninami czy elastycznymi implantami. Staje się to przełomem zwłaszcza w kontekście rozwoju urządzeń typu wearable – inteligentnych ubrań, opasek medycznych, implantów monitorujących stan zdrowia, a nawet miękkiej robotyki.
W odróżnieniu od wcześniejszych prób konstruowania elastycznych baterii, które bazowały głównie na mechanicznych rozwiązaniach (takich jak rozciągliwe kompozyty lub ruchome połączenia), rozwiązanie zaproponowane przez zespół LOE dotyka samego jądra problemu, którym są połączenia elastyczności z dużą pojemnością energetyczną. Badania wykazały, że pojemność baterii nie musi iść w parze ze sztywnością, co otwiera zupełnie nowe możliwości konstrukcyjne.
Technologicznie jeszcze ciekawszy jest dobór materiałów. Zamiast wykorzystywać rzadkie metale lub toksyczne substancje, naukowcy oparli swoją konstrukcję na polimerach przewodzących oraz ligninie – odpadowym produkcie przemysłu papierniczego. To nie tylko podejście zgodne z zasadami zrównoważonego rozwoju, ale również bardzo praktyczne, biorąc pod uwagę dostępność surowców. Bateria oparta na takich materiałach może być rozciągana do dwukrotnej długości i wciąż zachowywać swoją funkcjonalność – a co równie ważne, można ją ładować ponad 500 razy bez utraty wydajności.
Podobne podejścia testowane są już w innych ośrodkach. Na przykład amerykańskie MIT pracuje nad bateriami w formie cienkich folii, które mogą być zintegrowane z tkaninami, a Samsung rozwija technologię rozciągliwych ogniw przeznaczonych do urządzeń medycznych. Jednak to, co wyróżnia projekt z Linköping, to zastosowanie materiałów organicznych i skupienie się na ekologiczności całego cyklu produkcji i użytkowania.
Oczywiście technologia nie jest jeszcze gotowa na komercjalizację. Obecne napięcie generowane przez ogniwa to zaledwie 0,9 V, co stanowi barierę przy próbie zasilania bardziej wymagających urządzeń. Zespół badawczy zapowiada jednak dalsze prace nad zwiększeniem napięcia poprzez zastosowanie bardziej reaktywnych związków chemicznych, takich jak cynk czy mangan, czyli metale powszechnie występujące w skorupie ziemskiej i dobrze znane z zastosowań w klasycznych ogniwach galwanicznych.
W dłuższej perspektywie miękkie baterie mogą zmienić sposób, w jaki projektujemy i nosimy elektronikę. Zamiast dopasowywać nasze ciała do sztywnych urządzeń, urządzenia będą dopasowywać się do nas dyskretnie, wygodnie i bez konieczności kompromisów konstrukcyjnych. A co równie ważne, dzięki biodegradowalnym i szeroko dostępnym materiałom, nowa generacja magazynowania energii może być nie tylko bardziej funkcjonalna, ale również znacznie mniej szkodliwa dla środowiska.
W świecie, gdzie liczba urządzeń połączonych z internetem ma wkrótce przekroczyć bilion, pytanie nie brzmi już „czy”, ale „kiedy” tego typu rozwiązania staną się standardem. Jeśli baterie przyszłości będą tak giętkie, jak nasze potrzeby to przyszłość wygląda naprawdę elastycznie.
Szymon Ślubowski
