Сегодня 06 мая 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 🔥
Производитель чипов SMIC в прошлом году потратил на исследования больше любой другой китайской компании 52 мин.
Китай решил доставить на Землю образцы облаков Венеры — там может скрываться инопланетная жизнь 54 мин.
Британские операторы ЦОД намерены строить собственные газовые электростанции 2 ч.
Продажи отечественных телевизоров выросли в России в 1,6 раза 2 ч.
До конца следующего года Waymo удвоит количество роботакси и наладит производство минивэнов Zeekr RT 5 ч.
Новая статья: ИИтоги апреля 2025 г.: шутки в сторону 11 ч.
ЦОД Испании и Португалии успешно пережили крупнейший «блэкаут» в истории стран, а вот телеком-инфраструктура испытала серьёзные проблемы 11 ч.
AOC выпустила 27-дюймовый игровой IPS-монитор Q27G4K с 1440p и 400 Гц 12 ч.
Индонезия намерена построить АЭС на 10 ГВт в рамках масштабного энергетического экопроекта 12 ч.
Google и Broadcom совместно обеспечат кибербезопасность своих решений 15 ч.