De lancering van de Samsung Galaxy Fold verloopt momenteel nog enigszins moeizaam. Niet in de laatste plaats door een aantal opstartproblemen, zoals het feit dat het scherm tijdens het openen en sluiten regelmatig uitvalt. Maar uit onderzoek blijkt dat deze nieuwe generatie vouwbare mobiele telefoons wel eens het begin van de smartphonetrend van de komende jaren zou kunnen zijn.
Niet alleen mobiele telefoons, maar ook computers en tablets krijgen vaker opvouwbare of oprolbare schermen. En smart kleding wordt steeds verder ontwikkeld en beter afgestemd op het lichaam van de drager. Tot nu toe hebben vooral lithium-ion-accu’s de energie geleverd die nodig is voor deze apparaten en toepassingen. Deze hebben echter één belangrijk nadeel: ze zijn zwaar en onbuigzaam. Professor Markus Niederberger van de Department of Materials van de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) en zijn team hebben nu een prototype ontwikkeld van een flexibele dunne-film batterij die zonder prestatieverlies kan worden gebogen, uitgerekt en zelfs gedraaid.
“Batterijsandwich” van flexibele componenten
De accu is opgebouwd als een sandwich, net als een conventionele accu, maar het grote verschil zit hem in de materialen die voor de accu worden gebruikt. Er worden namelijk alleen flexibele componenten gebruikt om zo de hele constructie flexibel te maken. “Tot nu toe heeft nog niemand zo consequent gebruik gemaakt van uitsluitend flexibele componenten om een lithium-ion-accu te produceren als wij,” benadrukt Niederberger. ETH-doctoraatsstudent Xi Che heeft hiervoor een nieuw type elektrolyt ontwikkeld, waar de lithium-ionen doorheen moeten bewegen bij het ontladen of opladen van de accu.
Meer artikelen over innovatieve batterijen vindt u hier.
Daarnaast zijn de twee stroomafnemers voor de anode en de kathode gemaakt van een uitzetbare kunststof met elektrisch geleidende koolstof. De binnenkant van de kunststof is voorzien van een dun laagje zilvervlokken die het contact met elkaar nooit verliezen en de elektriciteit blijven geleiden wanneer de kunststof wordt gebogen of gedraaid. Als de zilvervlokken toch het contact met elkaar verliezen, neemt de koolstofhoudende kunststof hun taak over en geleidt deze de elektriciteit, zij het iets zwakker.
Verdere ontwikkeling nodig
De ruimte tussen de twee elektroden is opgevuld met een elektrolytische gel, die volgens Niederberger veel milieuvriendelijker is dan dergelijke huidige materialen. “Elektrolytvloeistoffen in de huidige batterijen zijn giftig en ontvlambaar,” zegt de wetenschapper. De door Xi ontwikkelde gel is daarentegen gebaseerd op water. Een lithiumzout in de gel zorgt ervoor dat de lithium-ionen tijdens het ontladen en opladen tussen de kathode en anode migreren. Dit voorkomt tevens de elektrochemische afbraak van water.
Voordat de flexibele batterij klaar is voor de markt, is verder onderzoek nodig, benadrukt Niederberger. De laadcapaciteit van de accu moet onder andere worden verhoogd, zodat de accu in staat is om eindapparatuur te voeden. Bovendien moet worden gegarandeerd dat het bijkomende materiaal de elasticiteit of de elektrochemische eigenschappen niet aantast, en dat de vloeistof niet schadelijk is wanneer de batterij bijvoorbeeld in kleding wordt genaaid en vervolgens lekt. In dit laatste geval biedt de watergebaseerde elektrolyt uiteraard grote voordelen.
