印刷,灵活和可充电电池可供电可穿戴式传感器

印刷,灵活和可充电电池可供电可穿戴式传感器

在加利福尼亚大学圣地亚哥分校nanoengineers已经开发了第一本印刷电池是灵活的,可伸缩的和充电。锌电池可用于从穿戴式传感器到太阳能电池和其他电子产品。这项工作出现在2017年4月19日的高级能源材料;

研究人员让印刷电池柔性结合超弹性高分子材料制成的一种橡胶,异戊二烯的主要成份、聚苯乙烯、树脂等成分。这种物质,被称为SIS,允许电池拉伸到两倍的大小,在任何方向上,而不会受到损害;

用于打印电池的墨水由锌银氧化物和SIS混合而成。虽然锌电池已经使用了很长一段时间,他们通常是不可充电的。研究人员在电池中添加了氧化铋以使电池充电;

“这是向自我驱动的可拉伸的电子技术的重要一步,”Joseph Wang说,一篇论文的资深作者和纳米工程学教授雅可布工程学院在加州圣地亚哥,在那里他领导着学校的可穿戴传感器中心。“我们希望这一技术铺平道路,加强其他形式的能量储存和打印,可拉伸的电子产品,不仅对锌基电池也是锂离子电池以及超级电容器和光伏电池。” 

研究人员开发的原型电池大约有1 / 5的可充电助听器电池的容量。但它是1 / 10厚,更便宜,并使用市售材料。需要两个这些电池供电一个3伏的LED。研究人员仍在努力提高电池的性能。接下来的步骤包括扩大技术的应用到不同的应用,如太阳能和燃料电池,并使用电池供电的各种电子设备;

研究人员利用标准的丝网印刷技术制作,大大降低了技术成本的batteries-a方法。一个电池的典型材料成本只有0.50美元。可比市售可充电电池成本5美元。 

电池可以直接印在织物或材料,让可穿戴设备坚持皮肤。它们也可以被打印成一条带,用来为需要更多能量的设备供电。他们是稳定的,可以穿很长一段时间;

使电池充电;

使电池充电的关键因素是一种称为氧化铋的分子,当它混入电池的锌电极中,延长设备的寿命并使其充电。锌电池中添加氧化铋是工业上提高性能的标准做法,但直到最近,还没有一个彻底的科学解释;

去年,加州圣地亚哥nanoengineers为首的Y. Shirley Meng教授发表了一份详细的分子研究解决这个问题(在这里下载PDF格式)。当锌电池放电时,它们的电极与电池内的液体电解质发生反应,产生溶于溶液中的锌盐。这最终短路电池。添加氧化铋使电极失去锌对电解液。这确保电池继续工作,并可以充电;

这项工作表明,有可能使用少量的添加剂,如氧化铋,改变材料的性能;

“理解这样的科学机制将允许我们把非充电电池充电电池不只是锌电池也为其他电子化学品,如锂氧气,”孟说,谁指使的可持续的电力和能源工程的UC圣地亚哥雅可布中心学校。 

从创新走向市场

印刷,灵活和可充电电池可供电可穿戴式传感器 Rajan库马尔,在先进能源材料论文的共同第一作者,是一个纳米工程学博士生雅可布工程学院。他和纳米工程学教授王领导的团队专注于这项工作的各个方面的商业化。该团队是五个选择加入加州大学圣地亚哥分校的新技术加速器之一。技术加速器是由全球企业家UC的圣地亚哥学院,这是工程学校和雅可布Rady管理学院之间的合作。

库马尔是兴奋的前景,利用所有的IgE技术加速器提供。

“对我们来说,这是战略上的完美,”库马尔说,指的是50000美元的资金用于原型改进,专注于原型测试与战略合作伙伴,以及创业指导。

库马尔是球队的创新自信,包括薄更换纽扣电池的能力,可伸缩的电池。正确的战略行动现在是商业化成功的关键。

“现在是关于确保我们的精力集中在正确的方向上,”库马尔说。

除了IgE技术加速器,球队最近还被选中参加NSF创新团(i-corps)在加州圣地亚哥的程序,通过对全球企业家协会也给予。一对i-corps程序的关键原则是帮助创业团队验证他们的目标市场和业务模式,在商业化过程的早期。通过NSF i-corps,例如,库马尔已经开始面试的潜在客户,帮助团队更好的集中化战略。

通过这些计划,库马尔专注于带领团队通过一系列的里程碑,以最好的位置,他们的创新,以完善“既要建什么,谁来建设它,”他说。

原文章来源: Ioana Patringenaru

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