Работа появляется в выпуске 19 апреля 2017 Продвинутых энергетических Материалов.Исследователи сделали печатные батареи гибкими и поддающимися растягиванию, включив гиперупругий материал полимера, сделанный из изопрена, одного из главных компонентов в резине, и полистироле, подобном смоле компоненте. Вещество, известное как СЕСТРА, позволяет батареям простираться до дважды их размера, в любом направлении, не терпя ущерб.
Чернила, используемые, чтобы напечатать батареи, сделаны из цинковой окиси серебра, смешанной с СЕСТРОЙ. В то время как цинковые батареи использовались в течение долгого времени, они типично неперезаряжающиеся. Исследователи добавили окись висмута к батареям, чтобы сделать их перезаряжающимися.
«Это – значительный шаг к самоприведенной в действие поддающейся растягиванию электронике», сказали Джозеф Ван, один из ведущих авторов газеты и преподавателя наноинженерии в Школе Джейкобса Разработки в Сан-Диего UC, где он направляет Центр школы Носимых Датчиков. «Мы ожидаем, что эта технология проложит путь, чтобы увеличить другие формы аккумулирования энергии и пригодной для печатания, поддающейся растягиванию электроники, не только для основанных на цинке батарей, но также и для литий-ионных аккумуляторов, а также суперконденсаторов и фотогальванических клеток».У батареи прототипа, которую разработали исследователи, есть о 1/5 мощность перезаряжающейся батареи слухового аппарата.
Но это – 1/10 как толстый, более дешевый и использует коммерчески доступные материалы. Требуется две из этих батарей, чтобы привести 3-вольтовый светодиод в действие.
Исследователи все еще работают, чтобы улучшить работу батареи. Следующие шаги включают расширение использования технологии к различным заявлениям, таким как солнечные батареи и топливные элементы; и использование батареи, чтобы привести различные виды в действие электронных устройств.Исследователи использовали стандартные методы печати экрана, чтобы сделать батареи – метод, который существенно снижает затраты на технологию.
Типичные материалы для одной батареи стоят только 0,50$. Батареи затрат сопоставимого коммерчески доступного аккумулятора за 5,00$ могут быть напечатаны непосредственно на ткани или на материалах, которые позволяют носимым компьютерам придерживаться кожи. Они также могут быть напечатаны как полоса, чтобы привести в действие устройство, которому нужно больше энергии. Они стабильны и могут носиться в течение длительного периода времени.
Создание перезаряжающихся батарейКлючевой компонент, который делает батареи перезаряжающимися, является молекулой, названной окисью висмута, которая, когда смешано в цинковые электроды батарей, продлевает жизнь устройств и позволяет им перезаряжать.
Добавление окиси висмута к цинковым батареям является общепринятой практикой в промышленности, чтобы улучшить работу, но до недавнего времени, не было полного научного объяснения почему.В прошлом году UC наноинженеры Сан-Диего во главе с профессором И. Ширли Мэн опубликовал подробное молекулярное исследование, обратившись к этому вопросу.
Когда цинковые батареи освобождаются от обязательств, их электроды реагируют с жидким электролитом в батарее, производя цинковые соли, которые растворяются в решении. Это в конечном счете срывает батарею.
Добавление окиси висмута мешает электроду терять цинк электролиту. Это гарантирует, чтобы батареи продолжили работать и могли быть перезаряжены.Работа показывает, что возможно использовать небольшие количества добавок, такие как окись висмута, изменить свойства материалов. «Понимая научный механизм, чтобы сделать это позволит нам превращать неаккумуляторы в аккумуляторы – не только цинковые батареи, но также и для других электрохимий, таких как Литиевый кислород», сказал Мэн, который направляет Стабильную Власть и энергетический Центр в Сан-Диего UC Школа Джейкобса Разработки
От инноваций до рынкаРаджан Кумар, co-first автор на этой Продвинутой энергетической бумаге Материалов, является аспирантом наноинженерии в Школе Джейкобса Разработки. Он и преподаватель наноинженерии Ван возглавляют команду, сосредоточенную на коммерциализации аспектов этой работы.
Команда – один из пять, чтобы быть отобранной, чтобы присоединиться к новому технологическому акселератору в Сан-Диего UC. Технологическим акселератором управляет Институт Сан-Диего UC Глобального Предпринимателя, который является сотрудничеством между Школой Джейкобса Разработки и Школой менеджмента Rady.
Кумар взволнован перспективой использования в своих интересах всего, что должен предложить Технологический Акселератор ИЖА.«Для нас это стратегически прекрасно», сказал Кумар, обратившись к финансированию за 50 000$ для улучшений прототипа, внимания на тестирование прототипа со стратегическим партнером и менторство предпринимательства.Кумар уверен в инновациях команды, который включает способность заменить батареи монеты тонкими, поддающимися растягиванию батареями.
Создание правильных стратегических шагов теперь очень важно для успеха коммерциализации.«Это теперь о проверке, что наши энергии сосредоточены в правильном направлении», сказал Кумар.В дополнение к Технологическому Акселератору ИЖА команда была также недавно отобрана, чтобы участвовать в Инновационном Корпусе NSF (I-корпус) программа в Сан-Диего UC, которым также управляет Институт Глобального Предпринимателя.
Один из ключевых принципов программы I-корпуса помогает командам запуска утвердить свои целевые рынки и бизнес-модели рано в процессе коммерциализации. Через I-корпус NSF, например, Кумар уже начал брать интервью у потенциальных клиентов, который помог команде лучше сосредоточить их стратегию коммерциализации.
Через эти программы Кумар сосредоточен на продвижении команды через ряд этапов, чтобы к лучшей позиции их инновации, чтобы очиститься «и что построить и кто построить его для», сказал он.