آیا راه حل خرابی باتری قریب الوقوع می‌تواند … اوریگامی باشد؟ دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا یک باتری لیتیوم یونی از کاغذ روکش شده با نانولوله‌های کربنی ایجاد کرده اند و سپس با تا زدن آن مانند نقشه، چگالی انرژی باتری را ۱۴ برابر افزایش داده‌اند.
اصلا چگونه می‌توان باتری را تا زد؟
احتمالاً باید با این واقعیت شروع کنیم که این باتری لیتیوم یون تاشو از کاغذ ساخته شده است. همانطور که احتمالاً حدس زده اید، خم شدن باتری لیتیوم معمولی امکان پذیر نیست، زیرا دارای قطعات سخت متعدد (آند کربن ، پوشش محافظ) است. برای ایجاد یک باتری مبتنی بر کاغذ، دانشمندان با استفاده از یک KimWipe (یک حوله کاغذی بدون پرز متخلخل)، آن را با پلی وینیلیدن دی فلوراید (PVDF) پوشاندند تا چسبندگی نانولوله‌های کربنی را بهبود بخشد و سپس کاغذ روکش PVDF را به محلول آغشته کردند. نانولوله‌های کربنی (CNT) پودرهای لیتیم تیتانات اکسید (LTO) و لیتیوم کبالت اکسید (LCO) الکترودهای باتری لیتیوم استاندارد-بین دو ورق کاغذ آغشته به CNT قرار می گیرند. فویل های نازک مس و آلومینیوم که در بالا و پایین ورق‌های کاغذ قرار گرفته‌اند، باتری را تکمیل می‌کنند.
الگوی میورا، راهکاری برای تا زدن باتری
نتیجه نهایی یک باتری نازک و قابل انعطاف بر پایه کاغذ با چگالی انرژی مناسب برای جرم/حجم آن است. با این حال، وقتی باتری تا می شود، واقعاً خود به خود می‌آید. دانشمندان آریزونا با استفاده از قاب Miura برای جمع آوری باتری کاغذی ۲۵ بار، دریافتند که چگالی انرژی می تواند ۱۴ برابر افزایش یابد. چین Miura، یک چین سخت اوریگامی، توسط اختر فیزیکدان ژاپنی Koryo Miura برای استقرار فضا در صفحات خورشیدی ایجاد شد. امروزه بیشتر در نقشه های تاشو یافت می شود ، اگرچه حتی در آنجا نیز به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد (احتمالاً به دلیل پیچیدگی تاشو). به طور خلاصه، الگوی چین خوردگی Miura به شما این امکان را می‌دهد که فقط یک تکه کاغذ را کاملاً تا کنید یا باز کنید.
با استفاده از چین Miura، دانشمندان یک باتری ۶ × ۷ سانتی متری (۴۲ سانتی متر مربع) از نوع لیتیومیون تهیه کردند و آن را تا زمانی که مساحت آن فقط ۱٫۶۸ سانتی متر مربع بود، تا می‌کردند. در حالی که این اندازه حدود ۲۵ برابر کاهش می‌یابد، چگالی انرژی تنها ۱۴ برابر افزایش یافته است، به دلیل تلفات ناشی از فرآیند تاشو. باتری کاغذی تا شده دارای ظرفیت انرژی حدود ۲٫۰ میلی آمپر ساعت/سانتی متر مربع است که پس از چند بار شارژ/تخلیه به سرعت به ۱٫۵ میلی آمپر ساعت در سانتی متر مربع کاهش می‌یابد، اما پس از آن شارژ خود را به خوبی حفظ می‌کند.
دانشمندان در حال حاضر به بررسی راه های تا شدن کاغذ با کارآیی بیشتر و افزایش بیشتر چگالی انرژی می پردازند. باتری های کاغذی تا شده ممکن است در نهایت برای تغذیه دستگاه های تاشو بسیار مفید واقع شوند تصور کنید یک جوهر الکترونیکی تاشو یا صفحه نمایش OLED، که از باتری تاشو تغذیه می‌کند، می تواند در صورت نیاز به جیب شما ذخیره شود.