Key Takeaways
- Wissenschaftler haben ein Gerät entwickelt, das eines Tages die Notwendigkeit einer separaten Batterie in Wearables beseitigen könnte.
- Die Erfindung ist ein weiches und dehnbares Gerät, das Bewegung in Elektrizität umwandelt und in nassen Umgebungen funktionieren kann.
- Forscher suchen rasend nach neuen Wegen, um persönliche Elektronik mit Strom zu versorgen.
Dank der jüngsten Fortschritte in der Batteriewissenschaft benötigt Ihr nächstes tragbares Gerät möglicherweise keine separate Stromquelle.
Forscher haben ein weiches und dehnbares Gerät entwickelt, das Bewegung in Elektrizität umwandelt und in nassen Umgebungen funktionieren kann. Die Erfindung verspricht, tragbare Geräte mit Strom zu versorgen und sie spontan aufzuladen, ohne dass eine externe Stromquelle erforderlich ist. Es ist Teil einer wachsenden Anstrengung, neue Wege zu finden, um persönliche Elektronik mit Strom zu versorgen.
"Die vorherrschenden Batterien für persönliche Elektronik sind Lithium-Ionen-Batterien, die seit etwa dreißig Jahren die besten wiederaufladbaren Batterien sind", Bingqing Wei, Direktor des Zentrums für Brennstoffzellen und Batterien an der Universität von Delaware, sagte Lifewire in einem E-Mail-Interview. Wei war an der neuen Forschung nicht beteiligt.
"Allerdings leiden die heutigen Lithium-Ionen-Batterien unter Sicherheitsproblemen und begrenzter Kapazität", fügte Wei hinzu.
Dehnbares Aufladen
Wissenschaftler der North Carolina State University hoffen, dass ihre neue Erfindung einige der Einschränkungen der aktuellen Batterietechnologie überwinden könnte. Das Herzstück des von ihnen entwickelten Energy Harvesters ist eine flüssige Metalllegierung aus Gallium und Indium. Die Legierung ist in einem Hydrogel eingeschlossen – einem weichen, elastischen Polymer, das laut einer kürzlich veröffentlichten Veröffentlichung mit Wasser gequollen ist.
„Mechanische Energie – wie die kinetische Energie von Wind, Wellen, Körperbewegungen und Vibrationen von Motoren – ist reichlich vorhanden“, sagte Michael Dickey, einer der Autoren der Studie, in einer Pressemitteilung. "Wir haben ein Gerät entwickelt, das diese Art von mechanischer Bewegung in Elektrizität umwandeln kann. Und eine seiner bemerkenswerten Eigenschaften ist, dass es unter Wasser perfekt funktioniert."
Die Forscher arbeiten an einem anderen Projekt, um tragbare Geräte mit Strom zu versorgen, indem sie die Leistung der Erntemaschine erhöhen.
Batterieinnovationen
Forscher auf der ganzen Welt versuchen, neue Wege zur Leistungselektronik zu finden, sagte Chibueze Amanchukwu, Professor für Molekulartechnik an der University of Chicago, gegenüber Lifewire in einem E-Mail-Interview. Ein Ansatz besteht darin, die Energiedichte von Batterien zu erhöhen, um die Batterielebensdauer zu verlängern.
"Diese Projekte konzentrieren sich darauf, Graphit in der Batterie durch Silizium und Lithiummetall zu ersetzen", sagte Amanchukwu. "Um die Sicherheitsbedenken auszuräumen, sind Forscher wie ich daran interessiert, die brennbaren und gefährlichen Flüssigkeiten in der Batterie vollständig durch nicht brennbare Festkörperversionen zu ersetzen."
Innovationen in der Batterietechnologie könnten zu neuen und verbesserten elektronischen Geräten führen, die heute nicht möglich sind, sagte Amanchukwu.
"Geräte würden sicherer und h alten viel länger, was bedeutet, dass sie mehr spielen oder arbeiten können", fügte er hinzu. „Flexible Batterien würden auch tragbare persönliche Geräte ermöglichen, die sich besser an den Körper anpassen (denken Sie an eine wirklich flexible Apple Watch) und ‚intelligente Kleidung‘und intelligente IoT-Geräte mit Strom versorgen können.“
Der Schlüssel zu neuen Batterietechnologien liegt darin, eine bessere Leistung aus einem Gerät gleicher Größe herauszuholen, sagte Jenna King, CEO von Amionx, Lifewire in einem E-Mail-Interview.
"Deshalb sehen wir so viele Unternehmen, die sich auch darauf konzentrieren, die Sicherheit dieser Batterien zu verbessern", fügte King hinzu. "Im Wesentlichen wird die Batterie im selben Paket zu einer stärkeren Bombe."
Bessere Batterien für eine bessere Zukunft
Ein neuer Batterietyp mit Nanosiliziummaterialien ersetzt das typische Anodenmaterial (negative Elektrode) in Lithium-Ionen-Batterien.
"Dies ermöglicht eine viel leistungsfähigere Batterie, bedeutet aber auch, dass die Batterie ein größeres Sicherheitsrisiko darstellt", sagte King. "Es gibt auch Fortschritte bei wiederaufladbaren Lithium-Metall-Batterien, die auch die Energiedichte erhöhen. Die Industrie versucht, Probleme mit der Lebensdauer dieser Batterien sowie die Möglichkeit von Bränden oder Explosionen zu lösen."
Die Batterietechnologie der Zukunft könnte helfen, die Probleme des Klimawandels anzugehen, sagte Francis Wang, CEO von NanoGraf Technologies, einem Startup für fortschrittliche Batteriematerialien, gegenüber Lifewire in einem E-Mail-Interview.
"Bessere Batterien werden eine stärkere und schnellere Einführung von Elektrofahrzeugen ermöglichen, da Leistung und Preispunkte den allgemeinen Verbraucheranforderungen entsprechen", fügte Wang hinzu. "Verbesserte Batterien werden auch eine neue Ära der Energiedichte im Netzmaßstab einleiten, in der Batterien dazu beitragen, das Netz auszugleichen und weniger Emissionen zu unterstützen."
