Akkumulátor festékrétegekből

A Rice Egyetem kutatói olyan lítiumion-akkumulátort fejlesztettek ki, amelynek gyakorlatilag minden alkatrésze festés útján kerül a helyére, így bármilyen felületre felvihető. Pulickel Ajayan anyagkutató és kollégáinak találmányában felfújható festékrétegek látják el a hagyományos akkumulátor összetevőinek feladatait. Az eredményekről beszámoló tanulmány a Nature Scientific Reports oldalain jelent meg.

Ajayan elmondása szerint az új módszerrel jelentősen megnövekedhet az akkumulátorok alkalmazhatóságának köre és ennek formai megvalósulása, amelyet mostantól szinte semmi sem korlátoz. Neelam Singh, a tanulmány egyik szerzője és csapata rengeteg kísérletezés árán jutott el az optimális összeállítás megtalálásáig. Az akkumulátor öt festékrétegből áll: két áramgyűjtő rétegből, az anódból és a katódból, illetve egy köztes polimer rétegből.

A festékrétegekből álló akkut több különböző felületen is kipróbálták a kutatók: fürdőszoba csempén, hajlékony polimer felületen, üvegen, rozsdamentes acélon és egy söröskorsón is, hogy lássák, hogyan viselkedik a készülék különféle körülmények között.

Az egyik kísérlet során kilenc „csempe-akkut” kötöttek össze párhuzamosan. Az egyikre egy napelem-cella is került, amely a fehér laborvilágításból generált áramot. A napcella, illetve az elektromos hálózat segítségével feltöltött akkumulátorok hat órán keresztül üzemeltettek egy LED-ekből kirakott feliratot, amely a RICE szót formázta. Az akkuk eközben stabilan 2,4 V feszültséget adtak le.

A kutatók jelentése szerint a festett akkuk egymáshoz képesti kapacitása is meglehetősen kiegyensúlyozott, maximum plusz-mínusz 10 százalékos eltérés mutatkozott a készülékek között. Hatvan töltési ciklust követően is csak nagyon aprócska csökkenést figyeltek meg az akkuk kapacitásában, mondja Singh.

A katód áramgyűjtő rétege egyrétegű szén nanocsövek és korom N-metilpirrolidonba kevert elegyéből áll. A katódot lítium-kobalt-oxid, szén és ultrafinom grafitpor kötőoldatba vegyített keveréke adja. A középső polimer réteg alkotóelmei Kynar Flex gyanta, polimetakrilát (PMMA), szlícium-dioxid és egy oldószer keverék. Az anód titán-dioxid, ultrafinom grafitpor és kötőoldat keveréke. A végső réteg, az anód áramgyűjtő rétege pedig rézfesték és etanol elegye.

Singh elmondta, hogy a legnehezebb feladat a mechanikai stabilitás megoldása volt, ebben a középső rétegnek kulcsszerep jut. A felfújást követően a rétegeket elektrolittal itatják át, majd hőkezeléssel rögzítik az egészet, és már lehet is tölteni. Ez történhet kisebb napcellákkal vagy a hálózatból is. A Rice kutatói további fejlesztéseket terveznek a rendszerrel kapcsolatban, javítani akarják annak működését, illetve folyamatosan kísérleteznek a még jobb alapanyagok megtalálásáért. Véleményük szerint mindez csak a kezdet: a találmány alapvetően változtathatja meg az akkumulátoripart.

ipon.hu