Onderzoekers van de McGill University in Canada hebben onlangs een nieuwe afbreekbare batterij gedemonstreerd. Het ontwerp is geïnspireerd op de ‘citroenbatterij’ die vaak wordt gebruikt in wetenschappelijke experimenten op middelbare scholen, en maakt gebruik van zure stoffen om de geleidbaarheid van de elektrolyt te verbeteren. Het team gebruikte gelatine als elektrolytdrager, gecombineerd met organische zuren zoals citroenzuur in citroenen, om de batterij milieuvriendelijker te maken met behoud van goede geleidende eigenschappen.

De batterij gebruikt gelatine als elektrolyt en magnesium en molybdeen als elektrodematerialen, die beide relatief zacht zijn voor het bodemmilieu en na verloop van tijd veilig kunnen ontbinden. Onderzoekers wezen erop dat wanneer alleen magnesiumelektroden worden gebruikt, het gemakkelijk is om een ​​oppervlaktelaag te vormen die de reactie tussen de elektrolyt en de elektrode belemmert. Het toevoegen van organische zuren zoals citroenzuur en melkzuur kan deze “passiveringslaag” doorbreken en de spanning en levensduur van de accu aanzienlijk verhogen.

Nadat het materiaalsysteem was bepaald, maakte het team verder gebruik van de Japanse kunst van "Kirigami" om de batterij in een specifiek patroon te snijden, zodat deze bij uitrekking een vergelijkbare driedimensionale structuur zou vormen. Dankzij deze structuur kan de batterij in de lengterichting worden uitgerekt tot ongeveer 180% van de oorspronkelijke lengte, terwijl de spanningsstabiliteit behouden blijft, waardoor deze zich aanpast aan de flexibiliteit en pasvormvereisten van draagbare apparaten en implanteerbare apparaten in het lichaam.

Om de haalbaarheid van praktische toepassing te verifiëren, produceerden de onderzoekers een eenvoudige druksensor die om de vinger werd gedragen en van stroom werd voorzien door een kleine batterij van ongeveer 1 x 1 cm. Tests hebben aangetoond dat de batterij de sensor stabiel kan aandrijven en dat het uitgangsvermogen slechts iets lager is dan dat van een standaard AA-batterij, wat aangeeft dat de voedingscapaciteit in draagbare micro-elektronica praktische waarde heeft.

Op het gebied van milieuvriendelijkheid hebben experimenten aangetoond dat wanneer de batterij wordt ondergedompeld in een fosfaatbufferoplossing nadat deze is uitgeput, de elektrolyt- en magnesiumelektrode in minder dan twee maanden volledig zijn afgebroken, terwijl de molybdeenelektrode langzamer afbreekt maar na verloop van tijd ook kan ontleden. Het onderzoeksteam is van mening dat deze prestatie bewijst dat materialen zoals gelatine en organische zuren kunnen worden gebruikt om milieuvriendelijkere flexibele batterijen te bouwen, die naar verwachting de vervuiling van elektronisch afval en zware metalen in toekomstige draagbare apparaten, medische implantaten en Internet of Things-terminals zullen verminderen.