Producción escalable de baterías tejidas de iones de litio de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ingeniería textil

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de litio de fibra ofrecen potencial para la electrónica portátil, pero están limitadas por sus cortas longitudes y su alta resistencia interna.
• Investigaciones anteriores sugirieron que las fibras más largas conducen a un rendimiento electroquímico comprometido debido al aumento de la resistencia.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la relación entre la longitud de la fibra y la resistencia interna en las baterías de iones de litio de fibra.
• Desarrollar un proceso escalable para producir baterías de iones de litio de fibra largas y de alto rendimiento.
• Demostrar las aplicaciones prácticas de estas baterías en textiles y dispositivos portátiles.

Principales métodos:

• Investigó la resistencia interna de las baterías de iones de litio en función de la longitud de la fibra.
• Desarrolló y optimizó un proceso a escala industrial para la fabricación de baterías de fibra larga.
• Tejidos fabricados mediante el tejido de las pilas de fibra utilizando un telar industrial.

Principales resultados:

• Descubrió una relación cotangente hiperbólica entre la resistencia interna y la longitud de la fibra, con la resistencia disminuyendo y luego estabilizándose.
• Se han producido con éxito baterías de iones de litio de fibra de un metro de largo con una alta densidad de energía (85,69 Wh/kg) y una excelente retención de capacidad (90,5% después de 500 ciclos).
• Demostró la durabilidad de las baterías, manteniendo más del 80% de la capacidad después de 100.000 ciclos de flexión.
• Mostró la integración de estas baterías en textiles lavables para dispositivos de carga inalámbrica y para alimentar chaquetas inteligentes.

Conclusiones:

• La resistencia interna de las baterías de iones de litio de fibra no aumenta continuamente con la longitud, lo que permite la producción de baterías largas y de alto rendimiento.
• Los procesos de fabricación escalables permiten la creación de baterías de fibra de un metro de largo adecuadas para aplicaciones comerciales.
• Las baterías de iones de litio de fibra tejida representan un avance significativo en las soluciones de energía flexibles para la electrónica portátil y los textiles inteligentes del futuro.