Сегодня 25 апреля 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 🔥
Релиз шутера La Quimera от бывших разработчиков Metro отложили после разгромных обзоров — игра должна была выйти сегодня 7 мин.
Capcom подразнила фанатов тизером Resident Evil 9 в новом ролике о ремейке Resident Evil 4 2 ч.
Администрация Трампа потребовала от ЕС отказаться от жёсткого регулирования ИИ 2 ч.
Продажи Clair Obscur: Expedition 33 за первые сутки превысили 500 тысяч копий, хотя игра доступна в Game Pass 3 ч.
Doom: The Dark Ages отправит игроков сражаться с безумными врагами в лавкрафтианском измерении — первый геймплей в Космическом царстве 4 ч.
Perplexity разрабатывает браузер с тотальной слежкой за пользователями для дорогой «гиперперсонализированной» рекламы 5 ч.
Microsoft применила генеративный ИИ в рекламе, но этого никто не заметил 5 ч.
Anthropic намерена понять, как работают внутренние механизмы ИИ-моделей 5 ч.
Разработчики Dune: Awakening объявили сроки проведения грандиозной «беты» и показали эффектный сюжетный трейлер 5 ч.
Microsoft пообещала исправить ошибку с чрезмерной нагрузкой на процессор в классическом Outlook 8 ч.
NASA начало тестировать лунную поверхность на способность принять тяжёлые посадочные модули 55 мин.
TP-Link попала под двойное расследование из-за очень низких цен и угрозы нацбезопасности США 2 ч.
Роботакси на продажу: Waymo задумала предлагать беспилотные авто всем желающим 2 ч.
Curator: в I квартале количество DDoS-атак выросло более чем вдвое, а рекордный ботнет «захватил» сразу 1,33 млн устройств 3 ч.
Акции Intel обвалились на 7 % после провального квартального отчёта 4 ч.
GeForce RTX 5060 поступит в продажу 19 мая, если слухи не врут 6 ч.
Представлен Slate Truck — аналоговый электромобиль за $20 тысяч 6 ч.
Motorola представила смарт-часы Watch Fit с кристаллами Swarovski, а также версию попроще 6 ч.
MSI представила плату PRO Z890-S WiFi Project Zero с нестандартным расположением разъёмов питания 6 ч.
Gigabyte признала, что из её видеокарт вытекают термопрокладки — проблема уже исправлена 6 ч.