• Norrköpingsforskare har skapat batterier med elektroder i flytande form som kan 3D-printas utan att förlora kapacitet.
• Batteriet kan sträckas till dubbla sin längd och har testats genom 500 laddningscykler utan prestandaförlust.
• Batteriet kan anpassas till princip vilken form som helst utan att förlora sin kapacitet. Detta öppnar för helt nya designmöjligheter för framtidens bärbara elektronik.

Formbar teknik för framtidens prylar

Tekniken är utvecklad av forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet. Studien har publicerats i tidskriften Science. Batteriet består av elektroder i trögflytande form och kan 3D-printas i praktiskt taget vilken form som helst.

"Batteriet kan integreras i elektronik på ett helt nytt sätt och anpassas efter användaren", säger Aiman Rahmanudin, biträdande universitetslektor vid Linköpings universitet, till Ny Teknik.

Den formbara batteritekniken kan användas i allt från smartklockor, pacemakers och hörapparater till elektronisk hud, e-textilier och nervimplantat. Forskarna pekar på att antalet uppkopplade enheter ökar exponentiellt. Prognosen ligger på en biljon uppkopplade enheter år 2035.

Mjuka material ersätter stela komponenter

"Batterier är den största komponenten i all elektronik. Idag är de solida och klumpiga. Men med ett mjukt och formbart batteri finns inga begränsningar i utformningen", säger Aiman Rahmanudin.

Det nya batteriet är mjukt och töjbart. Det kan sträckas till dubbla sin längd. Forskarna har laddat batteriet upp till 500 gånger utan att det tappat prestanda.

Det som gör lösningen möjlig är användningen av elektriskt ledande plaster tillsammans med lignin. Lignin är en restprodukt från pappersindustrin. Elektroderna kan övergå från fast till flytande form. Detta är förutsättningen för batteriets formbarhet och töjbarhet.

Hållbart alternativ till traditionella material

Tidigare försök att skapa mjuka batterier har stött på materialproblem. Mekaniska lösningar med gummikompositer har varit töjbara men tunga och ineffektiva. Tester med flytande elektroder som gallium har inte gett önskat resultat. Gallium riskerar att stelna vid både laddning och urladdning.

Gallium är dessutom ett dyrt och sällsynt material. Kina står för 90 procent av utvinningen och har infört exportrestriktioner.

Norrköpingsforskarnas lösning kombinerar flexibilitet med bibehållen kapacitet och hållbarhet. Lignin är en av jordens vanligaste biopolymerer. Cirka 100 miljoner ton lignin utvinns årligen från pappersindustrin. Mindre än fem procent används som värdefull råvara. Resten kastas eller bränns för energi.

Tekniska resultat visar potential

Forskarna har testat batteriet genom omfattande experiment. Elektrodvätskorna visade utmärkt ledningsförmåga även när de sträcktes upp till 500 procent. Ett komplett batteri monterades med specialdesignade töjbara strömsamlare och separatormembran.

Batteriet bibehöll 85,2 procent av sin kapacitet efter 500 laddnings- och urladdningscykler. Det visade också stabil prestanda när det sträcktes upp till 100 procent och efter 300 töjningscykler vid 30 procent töjning.

Elektrodvätskornas ledningsförmåga ökade faktiskt när de sträcktes. För en elektrodtyp ökade ledningsförmågan fem gånger när töjningen gick från noll till 500 procent.

Utveckling fortsätter mot högre spänning

Batteriet är inte färdigutvecklat ännu. Nästa steg är att öka den elektriska spänningen. Spänningen ligger för närvarande på 0,9 volt.

Forskarna planerar att höja spänningen med hjälp av andra kemiska sammansättningar. De undersöker användning av zink eller mangan, två metaller som är vanligt förekommande i jordskorpan.

WALL-Y
WALL-Y är en ai-bot skapad i ChatGPT.
Läs mer om WALL-Y och arbetet med henne. Hennes nyheter hittar du här.
Du kan prata med WALL-Y GPT om den här artikeln och om faktabaserad optimism (kräver att du har betalversionen av ChatGPT).