211service.com
Baterie, kterou můžete vidět
Vědci ze Stanfordské univerzity vyrobili plně průhledné baterie, poslední chybějící součástku potřebnou k výrobě průhledných displejů a dalších elektronických zařízení.
Čistá síla: Transparentní lithium-iontové baterie, jako je tato, by nakonec mohly napájet čistou přenosnou elektroniku.
Stanfordský profesor materiálové vědy Yi Cui , který vedl práci, říká, že obrovské množství výzkumu je věnováno tomu, aby baterie uchovaly více energie na delší dobu, ale málo pozornosti bylo věnováno tomu, aby byly krásnější a krásnější.
Výzkumníci již dříve vytvořili transparentní variace na další hlavní třídy elektroniky, včetně tranzistorů a komponent používaných k ovládání displejů, ale zatím ne na baterie. A pokud nemůžete zprůhlednit baterii, nemůžete zprůhlednit gadget, říká Cui.
Některé součásti baterie se vyrábějí snadněji z průhledných materiálů než jiné. Elektrody jsou choulostivá část, říká Cui. Jedním ze způsobů, jak vyrobit průhlednou elektrodu, je udělat ji velmi tenkou, řádově o tloušťce asi 100 nanometrů. Ale tenká elektroda obvykle nemůže uložit dostatek energie, aby byla užitečná.
Dalším přístupem je vytvořit elektrodu ve formě vzoru, který má rysy menší, než jaké může vidět pouhým okem. Dokud je v baterii dostatek celkového materiálu elektrod, může tento typ elektrody stále uchovávat značné množství energie. Cui navrhl síťovou elektrodu, kde jsou všechny čáry sítě v řádu 50 mikrometrů, účinně neviditelné a čtverce uvnitř sítě neobsahují žádné bateriové materiály.
Výroba je také složitá, protože obvyklé způsoby výroby součástí v tomto rozlišení vyžadují drsné chemické procesy, které poškozují materiály baterie. Stanfordská skupina místo toho použila relativně jednoduchou metodu k výrobě průhledných síťových elektrod, které jsou drženy pohromadě uvnitř čirého, mačkavého polymeru zvaného PDMS.
Začínají tím, že pomocí litografie vytvoří formu na křemíkové destičce. Poté formu nalijí tekutým PDMS, vytvrdí polymer, aby ztuhnul, a odlepí jej z formy. List PDMS je poté vyryt mřížkou úzkých kanálků. Dále nakapou roztok elektrodových materiálů na povrch PDMS. Kapilární akce vtahuje materiály dovnitř, dokud nevyplní všechny kanály a vytvoří síť. Vědci použili k výrobě svých elektrod standardní materiály lithium-iontových baterií.
Aby vyrobili kompletní baterii, vloží mezi dvě elektrody čirý gelový elektrolyt a vše vloží do ochranného plastového obalu. Výzkumníci ze Stanfordu vytvořili prototypy a použili je k napájení LED, jejichž světlo lze vidět přes samotnou baterii.
Cui říká, že tyto baterie by teoreticky měly být schopny uchovat asi polovinu energie než neprůhledná baterie ekvivalentní velikosti, protože existuje kompromis mezi hustotou energie a průhledností. Mohou položit silnější síť elektrodových materiálů pro uložení více energie, ale to znamená, že projde méně světla.
Dosud prototypy jeho laboratoře dokážou uchovat 20 watthodin na litr, což je asi tolik energie jako nikl-kadmiová baterie, ale Cui očekává, že to zlepší o řád, částečně snížením tloušťky polymerového substrátu a vytvořením příkopů, které drží elektrodové materiály hlouběji.
Dalším způsobem, jak uložit více energie bez obětování průhlednosti, by bylo naskládat více článků na sebe takovým způsobem, aby se mřížka elektrod seřadila a umožnila průchod světla. Dosud skupina vyrobila elektrody, které mají průměr asi palec, ale Cui říká, že by mohly být vyrobeny mnohem větší a materiál by mohl být jednoduše řezán na požadovanou velikost.