Kalifornijski start-up rozwija elastyczne akumulatory, które przy niskim nakładzie kosztów mogą być drukowane z użyciem powszechnie stosowanych drukarek przemysłowych. Imprint Energy, z Californi, nieustannie testuje swoje ultracienkie cynkowo-polimerowe baterie w urządzeniach noszonych na nadgarstku i jednocześnie ma nadzieję na korzystną współpracę z producentami przenośnej elektroniki, urządzeń medycznych, inteligentnych etykiet oraz czujników parametrów środowiskowych.

Celem firmy jest skonstruowanie bezpiecznych baterii, które znajdą zastosowanie w urządzeniach noszonych przez użytkownika, a ich niewielkie rozmiary i elastyczność pozwolą na innowacyjny design produktów, który byłby niemożliwy w oparciu o standardowe, znacznie cięższe baterie litowe. Nawet cechujące się niewielkim rozmiarem baterie mogą dostarczyć wystarczającą ilość prądu dla czujników komunikacji bezprzewodowej o niskim poborze mocy, co znacząco odróżnia je od innych rodzajów cienkich baterii.

Niedawno firma zabezpieczyła 6 milionów dolarów finansowania pochodzącego od Phoenix Venture Partners (PVP), jak również z AME Cloud Ventures, funduszu venture należącego do współzałożyciela Yahoo, Jerry’ego Yang’a, aby dalej rozwijać swój prawnie zastrzeżony chemiczny proces wytwarzania oraz finansować uruchomienie produkcji przełomowych akumulatorów na skalę komercyjną. W grupie poprzednich inwestorów znalazły się wspierana przez CIA grupa kapitałowa venture In-Q-Tel, a także firma Dow Chemical.
Geneza baterii oparta jest na podstawie badań, które współzałożycielka firmy, Christine Ho, rozpoczęła jako studentka na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, gdzie w ówczesnym czasie współpracowała z naukowcem w Japonii nad wytworzeniem mikroskopowych baterii cynkowych za pomocą drukarki 3-D.

Baterie zasilające większość laptopów i smartfonów zawierają lit, który jest wysoce reaktywny i musi być chroniony w odpowiedni sposób, niestety kosztem zwiększonych rozmiarów i masy samej baterii. Z kolei cynk jest bardziej stabilny, lecz elektrolity na bazie wody w konwencjonalnej baterii cynkowej powodują, iż cynk wytwarza struktury zwane dendrytami, czyli formy przypominające rozgałęzienia, mogące rosnąć od jednej elektrody do drugiej prowadząc do zwarcia akumulatora. Jednak Ho zdołała opracować stały elektrolit polimerowy, który pozwala na uniknięcie tego problemu, a także zapewnia większą stabilność i większą zdolność do ładowania.
Brooks Kincaid, współzałożyciel i prezes firmy, twierdzi, że baterie łączą w sobie najlepsze cechy cienkowarstwowych ogniw litowych i drukowanych baterii. Takie baterie cienkowarstwowe nadają się do ładowania, ale zawierają elementy reaktywne, mają ograniczoną pojemność i są drogie w produkcji. Natomiast drukowane baterie pozostają nieładowalne, lecz są tanie w wykonaniu, najczęściej zawierają stabilny cynk i oferują większą pojemność.
Cynk okazał się strzałem w dziesiątkę, a działalność na jego bazie zapewniła firmie znaczne korzyści produkcyjne. Ze względu na stabilność środowiskową cynku, firma nie potrzebuje kosztownych środków ochronnych, które wymagane są w przypadku wytwarzania podatnych na utlenianie baterii litowych.

Kiedy mówimy o rzeczach, które ograniczają nas w zakresie rozwoju nowych produktów, istnieją tak naprawdę dwie, które spędzają mi sen z powiek w ciągu tych dni. Jedną z nich są baterie a następną wyświetlacze,” mówi Steven Holmes, wiceprezes New Devices Group i dyrektor generalny grupy Smart Device Innovation w koncernie Intel.

Pomimo zapotrzebowania na elastyczne baterie, Ho uważa, że nie został wdrożony żaden standard klasyfikujący ich giętkość, co frustruje klientów pragnących porównać różne rozwiązania. Z tego też powodu firma zbudowała własne stanowisko badawcze i rozpoczęła analizę porównawczą swych baterii w odniesieniu do tych komercyjnych, które określane były jako elastyczne. Istniejące baterie drastycznie zawiodły po mniej niż 1000 cyklach zginania, zauważa Ho, podczas gdy innowacyjne baterie dzieła Imprint Energy pozostawały nienaruszone.
Imprint Energy prowadzi również rozmowy na temat wykorzystania swoich baterii w ubraniach, a także „dziwnych częściach twojego ciała jak oko,” mówi Ho. Firma niedawno rozpoczęła pracę nad projektem finansowanym przez armię amerykańską, którego celem jest stworzenie baterii do specjalnych czujników, które mogłyby monitorować stan zdrowia żołnierzy. Inne możliwe zastosowanie obejmuje zasilanie inteligentnych etykiet z czujnikami służącymi do śledzenia transportu żywności i przesyłek.
Dlaczego to jest ważne
Urządzenia przenośne i czujniki mobilne mogłyby zostać znacząco udoskonalone bazując na źródłach energii lżejszych oraz bardziej elastycznych od istniejących obecnie na rynku nieporęcznych baterii.

Przetłumaczył i opracował:
Dastin Adamowski
Koło Naukowe AGH „GRZAŁA”
Źródło:
www.technologyreview.com