Сегодня 31 июля 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 🔥
Москву захватили безумные создания из другого мира — авторы «Царевны» анонсировали «плюшевый» шутер Plushes 35 мин.
Ежемесячная выручка OpenAI достигла $1 млрд — расходы тоже выросли 2 ч.
Российские бизнесмены стали чаще нанимать хакеров, чтобы напакостить конкурентам 2 ч.
Dropbox предупредила о закрытии своего менеджера паролей 3 ч.
ИИ увеличил времяпрепровождение пользователей в Facebook и Instagram, похвалился Цукерберг 3 ч.
Telegram готовится запустить глобальный поиск во всех публичных каналах сразу 4 ч.
Утечка подтвердила дату выхода Battlefield 6 — Electronic Arts раньше времени показала тизер нового трейлера 4 ч.
Инсайдер раскрыл планы Electronic Arts на открытую «бету» Battlefield 6 — когда тестирование и как получить ранний доступ 15 ч.
«Абсолютно нормальное» обновление на радость фанатам добавило в инди-хит Peak каннибализм 17 ч.
Google выпустила экстренное обновление для Chrome, закрывшее опасную уязвимость 18 ч.
Квартальный отчёт Meta с акцентом на ИИ превзошёл прогнозы — акции выросли на 10 % 5 мин.
Tesla прекратила принимать заказы на Model S и Model X в Европе — как ни странно, из-за дефицита 26 мин.
США и Индия запустили самый совершенный спутник наблюдения за поверхностью Земли — он разглядит всё крупнее сантиметра 27 мин.
Uptime Institute: лишь треть владельцев и операторов ЦОД занимаются обучением ИИ-моделей или инференсом 36 мин.
Разработчик оптического интерконнекта Teramount привлёк на развитие $50 млн 2 ч.
Рыночная стоимость Microsoft впервые превысила $4 трлн — дороже только Nvidia 2 ч.
Беспилотные грузовики Aurora научились ездить по ночам — впереди испытания в дождь 2 ч.
Строительство плотин сместило Северный полюс Земли на один метр за сто лет 2 ч.
Виртуальная реальность продолжает приносить Meta лишь реальные убытки в миллиарды долларов 2 ч.
После успеха с Tesla компания Samsung намерена привлечь других крупных заказчиков 3 ч.