실

연구원들은 충전식 아연 이온 배터리를 구부리고, 늘리고, 물로 씻고, 심지어 자르는 경우에도 전력을 생산하는 탄성 실로 만들었습니다.

아연 실 배터리는 세탁 가능한 센서가 탑재된 스마트 의류로 짜여질 수 있으며 상업용 직물에 통합되어 웨어러블 디스플레이, 전자 제품 및 의료용 임플란트에 전력을 공급할 수 있습니다.

이 원사는 파워 패브릭에 통합될 수 있는 혁신적이고 유연한 에너지 생성 및 저장 장치 라인업에 합류합니다. 이 목록에는 직물로 엮을 수 있는 태양전지 리본, 편직형 슈퍼커패시터, 기계적 에너지나 마찰전기 효과를 활용하여 전력을 생산하는 발전사 등이 포함됩니다.

일부 연구자들은 입증된 고용량, 저렴한 비용 및 안전성 때문에 주력 제품인 아연-망간 알카라인 배터리의 유연한 버전을 만들려고 노력했습니다. 그러나 이러한 유연한 버전은 용량이 낮습니다. 게다가 이 기본 배터리는 재충전이 불가능합니다. 그러나 최근 연구자들은 고성능 재충전 가능한 아연 이온 배터리를 개발했습니다.

원사의 제조 및 캡슐화에 대한 개략도 ZIBllustration: American Chemical Society

홍콩 시립 대학의 Chunyi Zhi와 그의 동료들은 탄소 나노튜브 섬유를 실로 꼬아 실 모양의 충전식 아연 배터리를 만들었습니다. 그들은 한 실을 아연으로 코팅하여 양극을 만들고 다른 실을 이산화망간으로 코팅하여 음극 역할을 합니다. 그런 다음 두 실 조각을 탄성 섬유에 감고 일반적으로 사용되는 수분 흡수 젤에 담근 다음 탄성 실리콘과 발수제로 장치를 포장합니다.

ACS Nano에 자세히 설명된 원사 배터리는 입방센티미터당 53.8밀리와트시의 에너지 밀도를 가지며 이는 상업용 박막 리튬 이온 배터리보다 약 3배 더 높습니다. 500회 재충전 후에도 용량의 98% 이상을 유지합니다.

Zhi는 “본질적인 안전성과 비용 문제로 어려움을 겪는 전통적인 리튬 이온 배터리와 비교할 때 이 원사 배터리는 다양한 가혹한 조건에서도 잘 작동할 수 있다”고 말했습니다. 구부리고, 매듭짓고, 비틀고, 길이의 3배까지 늘려도 원래 용량의 95%를 유지합니다. 그리고 12시간 동안 물에 담가두어도 원래 용량의 96% 이상을 유지했습니다.

실의 장점과 시원함을 더욱 입증하기 위해 팀은 1m 길이의 실을 만들어 8조각으로 자르고 각 조각이 시계에 전력을 공급할 수 있음을 보여주었습니다. 그런 다음 펄스 모니터, 100개의 LED 스트립 및 10cm x 10cm의 유연한 전자발광 패널에 전원을 공급할 수 있는 배터리 직물로 조각을 엮었습니다.

연구원들은 현재 원사 배터리를 상업용 직물과 통합하고 배터리를 위한 대규모 제조 방법을 개발하려고 노력하고 있다고 Zhi는 말했습니다. "우리는 또한 자가 치유 능력, 태양전지 부품과 결합 시 자가 충전 능력 등 더 많은 기능을 갖춘 다른 유형의 실 배터리를 개발할 계획도 가지고 있습니다."