糸

研究者らは、充電式亜鉛イオン電池を弾性糸の形に成形し、曲げたり、伸ばしたり、水洗いしたり、さらには切断したりすると電力を生み出すことができた。

亜鉛糸バッテリーは、洗えるセンサーを搭載したスマート衣類に織り込まれたり、ウェアラブルディスプレイ、電子機器、医療インプラントに電力を供給する市販の繊維に統合される可能性があります。

この糸は、パワーファブリックに統合できる革新的な柔軟なエネルギー生成および貯蔵デバイスのラインナップに加わります。 このリストには、布地に織り込むことができる太陽電池リボン、編み可能なスーパーキャパシタ、機械エネルギーや摩擦電気効果を利用して発電する発電糸などが含まれています。

研究者の中には、高容量、低コスト、安​​全性が証明されている主力亜鉛マンガンアルカリ電池の柔軟なバージョンを作ろうとしている人もいます。 しかし、これらの柔軟なバージョンの容量は低かった。 さらに、これらの一次電池は充電できません。 しかし研究者たちは最近、高性能の充電式亜鉛イオン電池を考案しました。

糸 ZIBI の製造とカプセル化の概略図図: 米国化学会

香港城市大学のChunyi Zhi氏らは、カーボンナノチューブ繊維を撚って糸を作り、糸状の充電式亜鉛電池を作製した。 彼らは、一方の糸を亜鉛でコーティングして陽極を作り、もう一方の糸を二酸化マンガンでコーティングして陰極として機能させます。 次に、2 本の糸を弾性繊維に巻き付け、一般的に使用される吸水ジェルに浸し、弾性シリコンと撥水剤でデバイスを包みます。

ACS Nano で詳しく説明されているこの糸電池のエネルギー密度は 1 立方センチメートルあたり 53.8 ミリワット時で、これは市販の薄膜リチウムイオン電池の約 3 倍です。 500 回の再充電サイクル後も、98% 以上の容量を維持します。

「本質安全性とコストの問題がある従来のリチウムイオン電池と比較して、この糸電池はさまざまな厳しい条件下でもうまく機能します」とZhi氏は言う。 曲げたり、結んだり、ねじったり、長さの 3 倍まで伸ばしたりしても、元の容量の 95% を維持します。 また、12 時間水に浸した後でも、元の容量の 96% 以上を保持しました。

糸の強みとクールさをさらに証明するために、チームは長さ 1 メートルの糸を作成し、それを 8 つの部分に切断し、それぞれの部分が時計に電力を供給できることを示しました。 次に、それらの部品を織り込んで、パルスモニター、100 個の LED のストリップ、および 10 cm x 10 cm のフレキシブルなエレクトロルミネセンス パネルに電力を供給できるバッテリー テキスタイルを作成しました。

研究者らは現在、糸電池を市販の布地と統合し、電池の大規模製造方法を開発しようとしている、とZhi氏は述べた。 「また、太陽電池コンポーネントと組み合わせた場合の自己修復能力や自己充電能力など、より多くの機能を備えた他のタイプの糸電池を開発する計画もあります。」