Американкие ученые научились «печатать» прозрачные батарейки

Американские ученые разработали технологию создания прозрачных литий-ионных батарей, напоминающую по принципу действия струйную печать на прозрачном листе из вещества, которое используется для производства герметиков и силиконовых имплантатов, сообщается в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

За последнее десятилетие ученые и инженеры разработали множество технологий, позволяющих производить полностью или частично прозрачные дисплеи, электронику и прочие компоненты сложных цифровых устройств. Создание прозрачных источников питания является более сложной задачей, так как электроды в батарее чрезвычайно сложно сделать достаточно тонкими настолько, чтобы они были невидимы, и при этом достичь необходимой мощности.

Группа ученых под руководством И Цуя (Yi Cui) из Стэнфордского университета преодолела эти проблемы, «напечатав» электроды при помощи микроканальной технологии — базового принципа работы современных струйных принтеров.

Суть метода заключается в том, что вместо одного большого электрода используется сетка из тонких проводников толщиной в 30-40 микронов.

Человеческий глаз не может зафиксировать такие небольшие объекты, и поэтому сетка даже с относительно небольшими ячейками (размером в 200 микронов) будет казаться прозрачной.

«Печать» батареи производится в несколько этапов. Основой для сетки электродов служит кремниевая форма, которая заливается кремний-органическим (силиконовым) гелем. Застывший гель снимают с формы и покрывают тонкой пленкой золота. В результате образуются микроканалы, которые «заливают» раствором наночастиц из соединений лития, марганца и кобальта. После высыхания раствора золотая пленка аккуратно снимается и производится сборка «сэндвича» из двух таких пластинок и вещества-электролита.

Электрический «бутерброд» не только прозрачен, но и достаточно гибок — устройство потеряло только 5% своей емкости после 100 свертываний в трубочку. Кроме того, данный источник питания можно многократно перезаряжать, как и обычный литий-ионный аккумулятор.

Для увеличения мощности батареи авторы исследования предлагают собирать колонны из таких «бутербродов» — при точном совмещении сеток потери в прозрачности будут минимальными — меньше 1%.

Ученые отмечают, что их изобретение можно использовать и для изучения физических и химических процессов, протекающих в автономных источниках питания.