Vloeibaar metaal kan binnenkort uw wearable van stroom voorzien

Je volgende draagbare apparaat heeft misschien geen aparte stroombron nodig, dankzij recente ontwikkelingen in de batterijwetenschap.

Onderzoekers hebben gemaakt een zacht en rekbaar apparaat dat beweging omzet in elektriciteit en kan werken in natte omgevingen. De uitvinding is veelbelovend voor het voeden van draagbare apparaten, waarbij ze spontaan worden opgeladen zonder dat een externe voedingsbron nodig is. Het maakt deel uit van een groeiende inspanning om nieuwe manieren te vinden om persoonlijke elektronica van stroom te voorzien.

"De belangrijkste batterijen voor persoonlijke elektronica zijn lithium-ionbatterijen, die al zo'n dertig jaar de beste oplaadbare batterijen zijn",

Bingqing Wei, vertelde de directeur van het Center for Fuel Cells and Batteries aan de Universiteit van Delaware aan Lifewire in een e-mailinterview. Wei was niet betrokken bij het nieuwe onderzoek.

"De huidige Li-ion-batterijen hebben echter te kampen met veiligheidsproblemen en een beperkte capaciteit", voegde Wei eraan toe.

Rekbaar opladen

Wetenschappers van de North Carolina State University hopen dat hun nieuwe uitvinding enkele van de beperkingen van de huidige batterijtechnologie kan aanpakken. Het hart van de energie-oogster die ze hebben gemaakt, is een vloeibare metaallegering van gallium en indium. De legering is ingekapseld in een hydrogel - een zacht, elastisch polymeer gezwollen met water, volgens a recent gepubliceerd artikel.

"Mechanische energie - zoals de kinetische energie van wind, golven, lichaamsbeweging en trillingen van motoren - is overvloedig", zei Michael Dickey, een van de auteurs van het artikel, in een persbericht. "We hebben een apparaat gemaakt dat dit soort mechanische beweging in elektriciteit kan omzetten. En een van zijn opmerkelijke eigenschappen is dat het perfect werkt onder water."

De onderzoekers werken aan een ander project om draagbare apparaten van stroom te voorzien door het vermogen van de oogstmachine te vergroten.

Batterij-innovaties

Wereldwijd zoeken onderzoekers naar nieuwe manieren om elektronica van stroom te voorzien, Chibueze Amanchukwu, een professor in moleculaire engineering aan de Universiteit van Chicago, vertelde Lifewire in een e-mailinterview. Een benadering is om de energiedichtheid van batterijen te verhogen om de levensduur van de batterij te verlengen.

"Deze projecten zijn gericht op het vervangen van grafiet in de batterij door silicium en lithiummetaal", zei Amanchukwu. "Om de veiligheidsproblemen aan te pakken, zijn onderzoekers zoals ik geïnteresseerd in het volledig vervangen van de ontvlambare en gevaarlijke vloeistoffen in de batterij door niet-ontvlambare solid-state versies."

Innovaties in batterijtechnologie kunnen leiden tot nieuwe en verbeterde persoonlijke elektronica die vandaag niet mogelijk is, zei Amanchukwu.

"Apparaten zouden veiliger worden en veel langer meegaan, wat betekent dat ze meer kunnen spelen of werken", voegde hij eraan toe. "Flexibele batterijen zouden ook draagbare persoonlijke apparaten mogelijk maken die zich beter aanpassen aan het lichaam (denk aan een echt flexibele Apple Watch) en 'slimme kleding' en slimme IoT-apparaten van stroom kunnen voorzien."

De sleutel tot nieuwe batterijtechnologieën heeft alles te maken met het verkrijgen van betere prestaties uit dezelfde eenheid, Amionx CEO Jenna King vertelde Lifewire in een e-mailinterview.

"Daarom zien we dat zoveel bedrijven zich ook richten op het verbeteren van de veiligheid van deze batterijen", voegde King eraan toe. "In wezen wordt de batterij een krachtigere bom in hetzelfde pakket."

Betere batterijen voor een betere toekomst

Een nieuw type batterij gebruik van nano-siliciummaterialen vervangt het typische anodemateriaal (negatieve elektrode) in lithium-ionbatterijen.

"Dit zorgt voor een veel krachtigere batterij, maar het betekent ook dat de batterij een groter veiligheidsrisico vormt", zei King. "Er zijn ook vorderingen in oplaadbare lithium-metaalbatterijen die ook de energiedichtheid verhogen. De industrie probeert problemen met de levensduur van deze batterijen en de kans op branden of explosies op te lossen."

Toekomstige batterijtechnologie kan helpen bij het aanpakken van klimaatveranderingsproblemen, Francis Wang, vertelde de CEO van NanoGraf Technologies, een startup voor geavanceerd batterijmateriaal, aan Lifewire in een e-mailinterview.

"Betere batterijen zullen een grotere en snellere acceptatie van elektrische voertuigen mogelijk maken, aangezien prestaties en prijspunten voldoen aan de reguliere consumenteneisen", voegde Wang eraan toe. "Verbeterde batterijen zullen ook een nieuw tijdperk van energiedichtheid op netschaal inluiden, waar batterijen zullen helpen het net in evenwicht te brengen en lagere emissies te ondersteunen."