Кіригами допомогло створити розтягувані літієві акумулятори

Розробники з Університету штату Арізона на чолі з Ханьцин Цзяном (Hanqing Jiang) створили літій-іонні батареї, які можуть розтягуватися в 1,5 рази без будь-якого зниження функціональності. У створенні батарей допомогли киригами - різновид орігамі. Дослідження опубліковано в, з його коротким переказом можна ознайомитися на сайті згаданого університету.

Група Цзяна виготовила нову батарею методом суспензійного нанесення матеріалів електродів на струмозйомні платівки зі щільного паперу. Зазвичай літієва батарея складається з струмозйомної клеми (в даному випадку паперової), що йде до катода, самого катода, що притягує позитивно заряджені іони, просякнутого електролітом пористого сепаратора, анода на мідній фользі і струмозйомної клеми (тут також паперової), підведеної до аноду. Таким чином тіло батареї з обох сторін закрито папером, що сприймає всі навантаження, що припадають на нього, і додатково покритим тонким шаром полімерного ізолятора.

Щоб забезпечити гнучкість батареї в цілому, платівки паперу, що служать конструктивною основою нового акумулятора, нарізаються також, як в киригами, різновиди орігамі. Їх роблять у формі чотирикутних платівок, що з'єднуються між собою вузькими смужками. Це дозволяє платівкам досить істотно змінювати своє положення в просторі один щодо одного без остраху виникнення розриву. При цьому кожен окремий елемент батареї (на окремій платівці) не відчуває механічних впливів, а розтягуваність акумулятора в цілому досягається за рахунок зміни взаємного розташування окремих його пластин.

Такий тип батарей може бути розміщений в будь-якому еластичному браслеті, інтегрований в гнучку і розтягувану мобільну електроніку і навіть елементи одягу, стверджують автори роботи. У демонстрації дослідники живлять за допомогою експериментального акумулятора серійно вироблені «розумні годинники» Samsung:

Як зазначають розробники, раніше окремі принципи орігамі вже використовувалися для створення батарей, елементи яких складалися і розкладалися, що дозволяло підвищити їх гнучкість. Але справжньої розтягуваності такі системи не мали, оскільки не використовували принципи кіригами, що дозволяють більш вільно змінювати взаємне розташування паперових елементів, що служать конструктивною основою, що сприймає механічні навантаження, що впливають на гнучкі батареї при їх експлуатації.