סוללות גמישות (Flexible batteries)
טכנולוגית, גלובלית, מפציעה; פוטנציאל לאימפקט – גבוה
תמצית
המשימה העיקרית של סוללה היא לאגור אנרגיה כדי להפעיל מכשירים אלקטרוניים. היבט זה כמעט ולא השתנה במהלך השנים למרות ההתקדמות המשמעותית בשיפור הביצועים האלקטרוכימיים של הסוללות. בה בשעה, מכשירים אלקטרוניים מתחדשים ללא הרף בפונקציות חדשות ומשנים את המראה הפיזי שלהם, הם הופכים לגמישים יותר, ניתנים לגלגול ולמתיחה, שקופים, לשימוש חולף ואפילו מתכלים.
התפתחויות אלו דורשות התקנים המופעלים באמצעות סוללות בעלות מאפיינים פיזיים דומים. כדי להפוך את הסוללות הקשיחות והכבדות המסורתיות לגמישות, שקופות ומתכלות, יש לעצב מחדש את כל ארכיטקטורת הסוללה והחומרים. הדבר מצריך שינוי פרדיגמה מהותי בחקר הסוללות, לא להסתפק בהיבטים אלקטרוכימיים אלא לקדם גישה בינתחומית באמצעות כימאים, מדעני חומרים ומהנדסים, תוך מיקוד באתגרים העולים בעת הפיתוח התקני אחסון אנרגיה רב-תכליתיים כאלו.
לשם כך נדרשת, גמישות מכנית המאפשרת לפתח מוצרים אטרקטיביים בתחומי האלקטרוניקה הלבישה והנייר האלקטרוני. נייר אלקטרוני, הידוע גם בשם דיו אלקטרוני (e-ink) או נייר אינטליגנטי, הוא מכשיר תצוגה המחקה את המראה של דיו רגיל על נייר. תצוגת נייר אלקטרוני מחזירה אור סביבתי, כמו נייר, מה שהופך את המכשיר לנוח יותר לקריאה גם באור שמש ישיר. שקיפות נדרשת עבור מסכים שקופים או חלונות חכמים; ויכולות התפרקות או התכלות הינן בעלות פוטנציאל להפחית פסולת אלקטרונית.
קיים מגוון רב של סוללות גמישות נטענות הכוללות תוספים המשפרים מוליכות וגמישות, ניתן לצפות אלקטרודות של סוללות גמישות, או אף להדפיס אותן על מצעים גמישים, הכוללים חומרים מבוססי פחמן כמו גרפן (Graphene – יריעה דו-ממדית של אטומי פחמן), סיבי פחמן או בד. הסוללות הללו תומכות במספר הולך וגדל של יישומים, החל ממכשירים רפואיים לבישים המשך בחיישנים ביו-רפואיים, וכלה בצגים גמישים ושעונים חכמים. בתחום הבריאות לדוגמא, יישומים המופעלים על ידי סוללות אלו יכולים להעביר נתונים באופן אלחוטי לספקי שירותי בריאות, ולאפשר ניטור מטופל מרחוק. שילוב סוללות גמישות בפריטי ביגוד ולבוש, מקדם "אלקטרוניקה מבוססת טקסטיל" שהינה בעלת מגוון יכולות, החל ממערכות חימום מובנות בביגוד ועד לניטור בריאות הלובש.
(הגרף לקוח מתוך אתר Centre for the Fourth Industrial Revolution ,Flagship Report, June 2023)
גרף המציג את ההשפעה של הסוללות הגמישות על חמשת ההיבטים:
שגשוש – ההשפעה הגבוהה ביותר, אחריה – ההשפעה על אנשים, התעשיה, השוויון והכי פחות – על כדור הארץ
שוק הסוללות הגמישות העולמי צפוי להתרחב במהירות בשנים הקרובות, הצפי לגידול ב-240.47 מיליון דולר בין השנים 2022-2027, בקצב צמיחה שנתי של 22.79% , והמניעים העיקריים לצמיחה נשענים על ביקוש גובר למכשירים לבישים לצד מגמת מזעור וגמישות באלקטרוניקה. היכולת של סוללות גמישות להתכופף, להתעקם ולהימתח הופכת אותן לאידיאליות לשימוש במכשירים לבישים.
מאחר והביקוש לטכנולוגיות לבישות צומח, נראה שעתידן הסוללות הגמישות מובטח וההתקדמות המהפכנית בטכנולוגיה זו ובתעשיות הנלוות צפוי להימשך עוד שנים רבות. קיימות כבר מספר חברות המפתחות וסוחרות באופן פעיל בטכנולוגיית סוללה גמישה, כמו: LG Chem, Samsung SDI, Apple, Nokia, STMicroelectronics, ועוד. עם זאת, עדיין יש מקום לחדשנות בתחום וסביר להניח ששחקנים חדשים ייכנסו לשוק ככל שהטכנולוגיה תתפתח.
אך כמו בכל הסוללות, מכשול אחד שצריך להתגבר עליו הוא סילוק ומיחזור בטוח שלהם, שאמור לבוא כשהטכנולוגיה והיישומים הנלווים הופכים למעגליים.