طولانی‌ترین باتری انعطاف‌پذیر جهان در MIT ساخته شد
محققان مؤسسه‌ی فناوری ماساچوست (MIT) به‌تازگی باتری لیتیوم یونی قابل‌شارژی ساخته‌اند که طول آن بسیار زیاد است و می‌تواند مانند نخی در پارچه‌ها بافته شود. این باتری می‌تواند طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی را تغذیه کند و حتی ممکن است از آن برای ساخت باتری‌های پرینت سه‌بعدی تقریبا به هر شکل دلخواهی استفاده کرد.
این پژوهشگران چشم‌اندازهای جدیدی در ساخت وسایل الکترونیکی که خودشان انرژی مورد‌نیاز خود را تأمین می‌کنند، ایجاد کرده‌اند؛ وسایلی با کاربری ارتباطی و سنسوری و محاسباتی که مانند لباس‌های معمولی پوشیدنی هستند. همچنین، مواردی که در آن‌ها باتری افزون‌بر تغذیه‌ی انرژی، می‌تواند به‌عنوان بخشی از بدنهی دستگاه الکترونیکی عمل کند.
گروه سازنده‌ی این فناوری طولانی‌ترین باتری فیبری و انعطاف‌پذیر جهان را به طول ۱۴۰ متر تولید کرده است تا نشان دهد که این باتری به طول دلخواه می‌تواند ساخته شود. نتایج این پژوهش در مجله Materials Today به‌تفصیل ارائه شده است. پیش‌از‌این، پژوهشگران قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر گوناگونی معرفی کرده بودند؛ از‌جمله دیودهای ساطع‌کننده‌ی نور(LED)، حسگرها و آشکارسازهای نوری و سیستم‌های ارتباطی و دیجیتال.
قابلیت بافتن و شست‌و‌شو این دستگاه‌ها را به ابزارهایی کاربردی در محصولات پوشیدنی تبدیل کرده است؛ اما تاکنون همه‌ی آن‌ها به منبع انرژی خارجی متکی بوده‌اند. اکنون، این باتری فیبری می‌تواند این نوع دستگاه‌ها را کاملا از منابع تغذیه‌ی بیرونی بی‌نیاز کند. این فناوری با استفاده از ژل‌های ذخیره‌کننده‌ی انرژی الکتریسیته و سیستم استاندارد تولید فیبر ساخته شده است.
فرایند ساخت باتری مذکور از حرارت‌دادن استوانه‌ای بزرگی که شامل تمام اجزای باتری است، تا نزدیکی نقطه ذوب آن شروع می‌شود. این ماده بر‌اثر حرارت حالت خمیری به خود می‌گیرد و از دهانه‌ی باریکی کشیده می‌شود تا جایی که ضخامت آن هم‌زمان با حفظ آرایش قطعات اصلی آن بسیار کم شود. تورال خودیف، یکی از پژوهشگران این پروژه در MIT و استادیار کنونی دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) می‌گوید:
تیم‌های تحقیقاتی زیادی تلاش کرده‌اند باتری‌های فیبری بسازند؛ اما مواد اساسیِ باتری‌های آن‌ها بیرون فیبر قرار دارد. نکته‌ی جالب در این باتری، قرارگرفتن لیتیوم و سایر مواد در بخش داخلی فیبر است. همچنین، پوشش محافظتی بیرونی طوری تعبیه شده است تا این باتری پایدار و ضد‌آب باشد. این اولین باتریِ فیبری با کاربردهای عملی است که به‌اندازه‌ی کافی طولانی و بادوام است. اجزای حساس باتری قبل از جاگذاری آن‌ها در فیبر، آب‌بندی شده‌اند و همه‌ی مواد فعال به‌طرز قابل‌قبولی یکپارچه شده‌اند؛ بنابراین، موقعیت آن‌ها در طول فرایند ساخت تغییر نمی‌کند.
این گروه تحقیقاتی با معرفی باتری فیبری ۱۴۰ متری، در‌واقع نشان داده‌اند که هیچ محدودیتی برای طول این باتری وجود ندارد. خودیف در این‌باره می‌گوید: «ما قطعا می‌توانیم باتری طویل و انعطاف‌پذیری در مقیاس کیلومتر بسازیم.» برای نشان‌دادن عملکرد باتری، از آن در سیستم ارتباطی مبتنی‌بر Li-Fi شامل میکروفون، تقویت‌کننده، ترانزیستور و دیود برای انتقال نوری داده بین دو دستگاه الکترونیکی پوشیدنی استفاده شد.
باتری فیبری ساخته‌شده بسیار نازک‌تر و انعطاف‌پذیرتر از انواع مشابه است و نسبت طول به عرض آن تا عدد یک‌میلیون می‌رسد. این ویژگی‌ها امکان بافته‌شدن باتری در ابزارهای پوشیدنی با تجهیزات بافندگی استاندارد را عملی می‌کند. باتری ۱۴۰ متری تولید‌شده که فقط چند‌صد میکرون ضخامت دارد، از ظرفیت ذخیره‌ی انرژی ۱۲۳ میلی‌آمپر‌ساعتی بهره می‌برد که می‌تواند ساعت هوشمند یا تلفن‌همراه را شارژ کند. جونگ تائه لی، دیگر محقق این پروژه می‌گوید:
ویژگی خاص رویکرد ما این است که برخلاف روش دیگران که به ادغام چندین دستگاه فیبری نیاز دارد، می‌توانیم چندین دستگاه را در تنها یک فیبر جاسازی کنیم.
لی معتقد است که در آینده بیش از سه یا چهار دستگاه را می‌توان در چنین فضای کوچکی کنارهم قرار داد. این موضوع درصورت تحقق، به فناوری ساخت رایانه‌ی پارچه‌ای و پوشیدنی منجر می‌شود.
علاوه‌بر الیاف تک‌بعدی که می‌توانند برای تولید پارچه استفاده شود، از این باتری نیز می‌توان در پرینت سه‌بعدی بهره برد. برای نشان‌دادن این قابلیت، زیردریایی اسباب‌بازی‌ای ساخته شده است که در آن باتری حول بدنهی دستگاه پیچیده شد تا انرژی آن را تأمین کند. گنجاندن منبع تغذیه در ساختار چنین دستگاه‌هایی می‌تواند وزن کلی را کاهش دهد و درنتیجه بازده و شعاع عملیاتی آن‌ها را بهبود بخشد. خودیف دراین‌باره می‌گوید:
این اولین چاپ سه‌بعدی دستگاهی با باتری فیبری است. بعد از چاپ، به اضافه‌کردن چیز دیگری نیازی نیست؛ زیرا تمام فلزات و مواد فعال داخل فیبر است. این بدان‌معنا است که اکنون انواع پردازنده‌ها، مانند Li-Fi را می‌توان در داخل اشیاء روزمره قرار داد. در چند سال آینده، باتری‌های فیبری در محصولات تجاری قابل‌استفاده خواهند بود.