Сегодня 30 сентября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Ученые создали растягивающуюся литиевую батарею — её безопасно сгибать, резать и прокалывать

Группа учёных из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) продвинулась по пути создания безопасного литиевого аккумулятора. Современные литиевые батареи подвержены риску возгорания при повреждении — этой проблемы лишена новая разработка. Более того, созданный исследователями аккумулятор может без последствий растягиваться, сгибаться и даже подвергаться частичному разрушению — делать всё то, что необходимо для развития робототехники.

 Источник изображений: UC Berkeley

Источник изображений: UC Berkeley

Предыдущие разработки в этой области не могли похвастаться длительным сроком службы и большим числом циклов зарядки. Аккумулятор «из Беркли» преодолел эти и другие ограничения, продемонстрировав на примере прототипа способность выдерживать как минимум 500 циклов зарядки. Примерно столько же циклов обещают выдерживать современные массовые литий-ионные аккумуляторы.

В процессе создания устойчивого к грубым физическим воздействиям аккумулятора исследователи решали две основные задачи. Во-первых, батарея не должна была содержать токсичных материалов. Во-вторых, структура электролита должна была самостоятельно сохранять форму — если это определение уместно для электролита в виде «желе». Учёные справились с обеими задачами, хотя не всё получилось идеально.

«Современные аккумуляторы требуют жёсткой оболочки, потому что используемый в них электролит взрывоопасен. Мы хотели создать аккумулятор, который можно было бы безопасно использовать без твёрдой упаковки, — поясняют учёные. — К сожалению, гибкая упаковка из полимеров или других эластичных материалов может легко пропускать воздух или воду, которые вступают в реакцию со стандартными электролитами, выделяя много тепла и потенциально приводя к пожарам и взрывам. Именно поэтому в 2017 году мы начали экспериментировать с квазитвёрдыми гидрогелевыми электролитами».

Поскольку готового решения не существовало, исследователи перепробовали множество соединений, прежде чем добились образования надёжных молекулярных связей в электролите при сохранении приемлемой ионной проводимости. В частности, рабочее напряжение аккумулятора удалось поднять до 3 В и даже немного выше, тогда как ранее квазитвёрдые гидрогелевые электролиты ограничивали этот показатель уровнем около 1,2 В, что недостаточно для практического применения.

В основу нового электролита легли так называемые цвиттерионные (zwitterionic) полимеры — класс макромолекул, содержащих одновременно положительно и отрицательно заряженные группы в основной или боковых цепях. Эти заряды расположены близко друг к другу и часто нейтрализуют друг друга, формируя молекулы с общей электрической нейтральностью. В аккумуляторах такой полимер использовал свои «положительные стороны» для установления связей с молекулами воды, а отрицательный заряд — для притягивания ионов лития.

Эксперименты показали, что гидрогелевая батарея в мягкой оболочке поглощала всего 19 % влаги из воздуха при влажности 50 %. Это позволяло аккумулятору работать при напряжении 3,1 В. Двумя заметными недостатками новой батареи стали более быстрая потеря ёмкости — до 60 % от первоначального уровня после 500 циклов зарядки (в то время как современные аккумуляторы теряют не более 20 %), а также низкая плотность запасаемой энергии, составляющая всего около 10 % от уровня современных батарей.

Зато новый мягкий аккумулятор в гибкой полимерной упаковке можно было без последствий сгибать, скручивать, прокалывать и даже разрезать. Он даже восстанавливался после порезов — хотя для этого его требовалось запекать в печи. Учёные уверены, что вновь приобретённые свойства помогут в создании более безопасной электроники — от робототехники до носимых устройств. Тем более что характеристики аккумулятора ещё можно улучшить. Это лишь вопрос времени и дальнейших научных исследований.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Ростелеком» запустил «Турбо Облако» с 500 тыс. виртуальными процессорами 32 мин.
Хакеры парализовали крупнейшую пивоварню Японии 52 мин.
Opera выпустила ИИ-браузер Neon и потребовала за его тестирование плату 2 ч.
XCOM в космосе: амбициозная тактическая ролевая игра Menace от авторов Battle Brothers получила дату выхода в раннем доступе и демоверсию в Steam 4 ч.
Криптовалюты против банков: Visa переведёт трансграничные платежи на стейблкоины 4 ч.
Империя Маска трещит по швам: Tesla и xAI за год потеряли множество ценных специалистов 5 ч.
Microsoft добавила «вайб-воркинг» в Office — ИИ-агента для создания сложных документов и таблиц по указаниям пользователя 5 ч.
Сделка по выходу с биржи обернулась для Electronic Arts долгом на $20 миллиардов — новые владельцы собираются сокращать расходы за счёт ИИ 5 ч.
OpenAI собралась создать подобие TikTok, но с 10-секундными вертикальными ИИ-видео от Sora 2 6 ч.
Приложение Google для Windows попросило удалить себя ради будущих обновлений 6 ч.
Опубликована официальная распаковка OnePlus 15 — до анонса флагмана осталось меньше месяца 29 мин.
Китайская Zhaoxin представила серверные x86-процессоры KH-50000 — до 96 ядер, 128 линий PCIe 5.0 и 12 каналов DDR5-5200 2 ч.
Samsung готовит SSD вместимостью 512 Тбайт с интерфейсом PCIe 6.0 2 ч.
Бум атомной энергетики из-за ИИ ЦОД в США обойдётся в $350 млрд 3 ч.
Logitech представила беспроводную мышь MX Master 4 с тактильной обратной связью за $120 3 ч.
Китайцы создали самый сильный в мире сверхпроводящий магнит — в 700 000 раз мощнее поля Земли 3 ч.
Gneuton разработала систему преобразования тепла газовых турбин в очищенную воду для дата-центров 4 ч.
Blue Owl заключила соглашение о строительстве ЦОД с Инвестиционным управлением Катара (QIA) 4 ч.
Выручка OpenAI выросла на 16 % до $4,3 млрд в первом полугодии — до окупаемости ещё далеко 4 ч.
SpaceX назвала дату очередного тестового запуска корабля Starship 5 ч.