వెన్నెముక వలె ఆకారంలో ఉన్న, కొత్త డిజైన్ గొప్ప వశ్యత, అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను ఎలా వంగినా లేదా వక్రీకరించినా సరే అనుమతిస్తుంది
ఫ్లెక్సిబుల్ మరియు ధరించగలిగే ఎలక్ట్రానిక్స్ ధోరణి వేగంగా పెరుగుతోంది. స్మార్ట్ గడియారాలు, స్మార్ట్ గ్లాస్, సెన్సార్లు మరియు స్మార్ట్ఫోన్లు, టాబ్లెట్లు మరియు టీవీలు వంటి సౌకర్యవంతమైన డిస్ప్లేలు. అధిక-పనితీరు గల సౌకర్యవంతమైన బ్యాటరీల కోసం ఈ డిమాండ్ కూడా పెరిగింది. ఇప్పటి వరకు, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలలో వశ్యత మరియు అధిక శక్తి సాంద్రత రెండింటినీ పొందడానికి పరిశోధకులు సమస్యలను ఎదుర్కొంటున్నారు.
కొలంబియా ఇంజనీరింగ్‌లో అప్లైడ్ ఫిజిక్స్ మరియు మ్యాథమెటిక్స్ విభాగంలో మెటీరియల్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ యువాన్ యాంగ్ మరియు అతని బృందం ఈ సవాళ్లను ఎదుర్కోగలిగే ఒక నమూనాను అభివృద్ధి చేసింది. యువాన్ బృందం మానవ వెన్నెముక వంటి వారి సౌకర్యవంతమైన బ్యాటరీ ప్రోటోటైప్‌ను ఆకృతి చేస్తుంది, ఇది అధిక శక్తి సాంద్రతతో అద్భుతమైన వశ్యతను అనుమతిస్తుంది, మరియు స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను కూడా అందిస్తుంది, ఇది ఎలా వక్రీకృతమై లేదా వంగినా పట్టింపు లేదు.
"మా నమూనా యొక్క శక్తి సాంద్రత ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన అత్యధిక వాటిలో ఒకటి" అని యాంగ్ చెప్పారు. అద్భుతమైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను కలిగి ఉన్న సౌకర్యవంతమైన వెన్నెముక లాంటి లిథియం అయాన్ బ్యాటరీని రూపొందించడానికి మేము సరళమైన మరియు స్కేలబుల్ విధానాన్ని అభివృద్ధి చేసాము. మా డిజైన్ మొదటి తరం, సౌకర్యవంతమైన, వాణిజ్య లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీగా చాలా మంచి అభ్యర్థి. మేము ఇప్పుడు డిజైన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేస్తున్నాము మరియు దాని పనితీరును మెరుగుపరుస్తున్నాము. ”
వ్యాయామశాలలో వ్యాయామం చేస్తున్నప్పుడు వెన్నెముక యొక్క అద్భుతమైన కదలికతో ప్రేరణ పొందిన యువాన్ బృందం. మానవ వెన్నెముక చాలా సరళమైనది మరియు యాంత్రికంగా దృ is మైనది. అదే రూపకల్పనలో బ్యాటరీని నిర్మించడానికి యువాన్ వెన్నెముక నమూనాను ఉపయోగించారు. ప్రోటోటైప్ విస్తృత మరియు దృ section మైన విభాగాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ఎలక్ట్రోడ్లను ఒక సన్నని సౌకర్యవంతమైన భాగం చుట్టూ మెలితిప్పడం ద్వారా శక్తిని నిల్వ చేయగలదు, ఇది ఎలక్ట్రోడ్లను కలుపుతుంది. మానవ వెన్నెముక రూపకల్పన ప్రకారం ఎలక్ట్రోడ్లు “వెన్నుపూస” ను సూచిస్తాయి మరియు సౌకర్యవంతమైన భాగం "మజ్జ" ను సూచిస్తుంది.
"దృ elect మైన ఎలక్ట్రోడ్ భాగం యొక్క వాల్యూమ్ సౌకర్యవంతమైన ఇంటర్ కనెక్షన్ కంటే చాలా పెద్దదిగా ఉన్నందున, అటువంటి సౌకర్యవంతమైన బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రత ప్రామాణిక వాణిజ్య ప్యాకేజింగ్‌లో బ్యాటరీలో 85 శాతం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది" అని యాంగ్ వివరించాడు. "మొత్తం నిర్మాణంలో క్రియాశీల పదార్థాల అధిక నిష్పత్తి ఉన్నందున, మా వెన్నెముక లాంటి బ్యాటరీ చాలా ఎక్కువ శక్తి సాంద్రతను చూపిస్తుంది-మనకు తెలిసిన ఇతర నివేదికల కంటే ఎక్కువ. మా హేతుబద్ధమైన బయో-ప్రేరేపిత డిజైన్ కారణంగా బ్యాటరీ కూడా కఠినమైన డైనమిక్ మెకానికల్ లోడ్ పరీక్ష నుండి విజయవంతంగా బయటపడింది. ”
యువాన్ బృందం యానోడ్ / సెపరేటర్ / కాథోడ్ / సెపరేటర్‌ను పొడవాటి స్ట్రిప్స్‌గా విభజించి బహుళ “శాఖలు” “వెన్నెముక” నుండి 90 డిగ్రీల వరకు విస్తరించింది. అప్పుడు వారు వెన్నెముక చుట్టూ వెన్నుపూస వంటి శక్తిని నిల్వ చేయడానికి మందపాటి స్టాక్‌లను రూపొందించడానికి వెన్నెముక చుట్టూ ఉన్న ప్రతి శాఖను ఎన్‌ఫోల్డ్ చేస్తారు. ఈ ప్రత్యేకమైన డిజైన్ కారణంగా, బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రత పరికరం యొక్క మొత్తం పొడవుతో పోలిస్తే వెన్నుపూస లాంటి స్టాక్‌ల యొక్క రేఖాంశ శాతం ద్వారా మాత్రమే పరిమితం చేయబడింది, ఇది 90 శాతానికి పైగా సులభంగా చేరుకోగలదు.
సైక్లింగ్ ద్వారా నమూనాను పరీక్షించినప్పుడు, వారు స్థిరమైన వోల్టేజ్ రూపురేఖలను కనుగొన్నారు, వారి నమూనా యొక్క యాంత్రిక స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించారు. ఉత్సర్గ తర్వాత కూడా వారు దానిని వంగారు మరియు వక్రీకరించారు, అయితే ఇది వోల్టేజ్ రూపురేఖలను ప్రభావితం చేయలేదని డిజైన్ ఖచ్చితంగా ఉంది. అధిక ప్రస్తుత సాంద్రతతో బ్యాటరీని ఉంచడం ద్వారా పరీక్ష జరుగుతుంది మరియు సామర్థ్యం నిలుపుదల కూడా ఎక్కువగా ఉంటుంది (3 సి వద్ద 84 శాతం, గంటకు 1/3 లో ఛార్జ్). ప్రోటోటైప్ డైనమిక్ మెకానికల్ లోడ్ పరీక్షలో కూడా ఉత్తీర్ణత సాధించింది.
"మా వెన్నెముక లాంటి డిజైన్ సాంప్రదాయిక డిజైన్ల కంటే యాంత్రికంగా చాలా బలంగా ఉంది" అని యాంగ్ చెప్పారు. "సౌకర్యవంతమైన లి-అయాన్ బ్యాటరీలను రూపొందించడానికి మా బయో-ప్రేరేపిత, స్కేలబుల్ పద్ధతి అనువైన పరికరాల వాణిజ్యీకరణను బాగా అభివృద్ధి చేస్తుందని మేము ate హించాము."