Устройства аккумулирования энергии, которые можно гнуть, скручивать и интегрировать в ткань, могут сыграть важную роль в развитии носимой электроники. Инженеры из Массачусетского технологического института сделали новый шаг навстречу электронной эволюции, представив миру эластичную перезаряжаемую литий-ионную батарею толщиной в несколько сот микрон и длиной 140 метров.
Нитевидные аккумуляторы, диаметр и гибкость которых позволяют использовать их для плетения ткани, уже не являются чем-то уникальным. К примеру, в 2014 году учёные из Университета Фудань разработали литий-ионную батарею в форме композитной пряжи, а в 2017 году их коллеги из Гонконга представили аккумуляторные нити, сопоставимые по своим характеристикам с хлопковыми. Для производства собственного эластичного аккумулятора инженеры из МТИ использовали оборудование для вытяжки синтетического волокна: материал размещается внутри больших цилиндров, которые постепенно разогреваются. По достижении температуры немного ниже температуры плавления материал выдавливается через узкое отверстие. При этом ядро батареи, представленное гелевыми электродами и электролитом, располагается внутри нити под слоем защитного материала, что делает аккумулятор более стойким к воспламенению.
По словам ведущего автора исследования Турала Худиева, на выходе его команда получила батарею, которая намного превосходит все известные разработки по гибкости, имея при этом самую малую толщину. При длине в 140 метров и напряжении ~2 В её ёмкость составляет ~123 мА·ч, а энергия разряда – ~217 мВт-час. Для демонстрации потенциала аккумуляторной нити инженеры запитали игрушечную субмарину, плотно обвив ею корпус игрушки. Особенность данного форм-фактора заключается в том, что длина в 140 метров – вовсе не предел, и при необходимости можно «вытянуть» хоть километровую нить-батарею. Инженеры также утверждают, что на протяжённости одного такого аккумулятора можно подключить несколько устройств. К тому же ткань с интегрированной аккумуляторной нитью можно без каких-либо опасений очищать в стиральной машине.
Кроме того, в несколько видоизменённом виде оборудование для вытяжки синтетического волокна можно использовать в качестве 3D-принтера и изготавливать не просто нити, но трёхмерные объекты. Таким образом будет возможно «напечатать» предмет, в котором аккумуляторная нить будет служить как основой конструкции, так и источником питания, например, чехол для смартфона или дрон. Команда Турала Худиева продолжает работу над совершенствованием производственного процесса и характеристик нитевидного аккумулятора, параллельно занимаясь патентованием технологии. Инженеры считают, что через несколько лет подобные волоконные батареи будут готовы к применению в коммерческой продукции.
