עם השקת מכשירים לבישים וסמארטפונים הדורשים קיבולת גבוהה של חשמל כגון טלפונים מתקפלים וטלפונים בדור 5G, העניין בסוללות גובר ובפיתוח סוגי סוללות שונים. לדוגמה, סוללות גמישות המוטמעות בפס הצפייה הנייד או סוללות חלוקת חשמל אלחוטיות שהתפתחו מהטעינה האלחוטית. עם זאת, אין ייצור של סוללה שמייצרת מצבר בעל קיבולת של אלפי מיליאמפר לשעה שיכולה גם להיות מתקפלת. לאחרונה, צוות מחקר מקוריאה פיתח אלקטרודה מונוליטית שיכולה להחליף אספני נחושת כבדים ואפשרה פיתוח סוללה גמישה בעלת קיבולת גבוהה.
פרופסור לכימיה סוג'ין פארק והחטיבה למדעי החומרים המתקדמים יחד עם החוקר הפוסט-דוקטורנט שלו, ג'ייג'ון ריו ותלמיד הדוקטורט שלו, ג'יון קנג, פיתחו בהצלחה סוללה גמישה עם אלקטרודה אורגנית דקה ותלת מימדית בשיתוף מכון קוריאה למדעי החומרים.
יתר על כן, הם הצליחו להוריד את משקל הסוללה פי עשר יותר מאשר אספן הנחושת המקובל באמצעות אספן נחושת תלת ממדי. במקום להשתמש באנודת גרפיט, הם השתמשו בחומרים אורגניים והצליחו להגדיל את צפיפות האנרגיה של מצבר בארבע פעמים ויותר. מפעל המחקר שלהם פורסם בגיליון האחרון של ACS Nano.
המוליכות החשמלית של חומר אורגני נמוכה ולא היה פתרון לשילוב אספן וחומר אורגני יחד. מסיבה זו, לא היה ניתן להדגים אלקטרודה מונוליטית עם חומרים אורגניים לפני מחקרם. צוות המחקר בחן דרך חדשה להחליף אספן זרם ההופך סוללה כבדה ואנודת גרפיט בצפיפות אנרגיה נמוכה על מנת להוריד את משקל הסוללה באופן חדשני.
הצוות ייצר מבנה תלת מימדי בעל מוליכות חשמלית גבוהה באמצעות שימוש באוגנוזל-צינורות פחמן חד-קירות (SWCNT). כאן הם בנו אלקטרודות אורגניות מונוליטיות דקיקות על ידי ציפוי של רשת אורגנית מבוססת אימיד (IBN) 2).
האלקטרודות המונוליטיות התלת-ממדיות המצופות בשכבות IBN אורבניות דקיקות ומתכווננות סיפקו יכולות של עד 1550 מיליאמפר לשעה וניתן לטעון אותן יותר מ-800 פעמים. אלקטרודות אלה היו מצופות בחומרים אורגניים. למרות המוליכות החשמלית המהותית הגרועה שלהם, הייתה להם מוליכות חשמלית גבוהה והם גם הדגימו ביצועים אלקטרוכימיים משופרים של סוללה נטענת בכך שהם מסייעים בהעברה מהירה של ליתיום דרך אתרי שפעולי רדוקס. יתר על כן, ניתן לשלוט על עובי החומרים האורגניים המצופים בקלות והם הצליחו לשפר את צפיפות הזרם הנוכחי של האלקטרודה האורגנית מאוד.
האלקטרודה החדשה שפותחה יכולה להחליף את הקולט מבוסס המתכת וזה מאפשר פיתוח סוללה נטענת קלילה וגמישה אשר בהמשך ניתן ליישם אותה על מכשירים אלקטרוניים לבישים, מכשירים גמישים, טלקומוניקציה ורכבים אלקטרוניים מהדור הבא.
פרופסור סוג'ין פארק שהוביל את המחקר אמר: "אנו יכולים להוריד את המשקל של סוללה נטענת בצורה אדירה על ידי שימוש באלקטרודה מונוליטית חדשה זו שפותחה עם חומרים אורגניים SWCNT. דבר זה יכול להתגבר על המגבלות של הסוללה הנטענת המקובלת ויכול לממש גמישות והבהרת משקל של סוללה אורגנית."
