Сегодня 30 июня 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → гибкий аккумулятор

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.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
The Blood of Dawnwalker, Code Vein 2 и многие другие: анонсирована игровая презентация Bandai Namco Summer Showcase 2025 42 мин.
Комиссионный хаос: Apple изменила правила App Store для ЕС так, что теперь их никто не понимает 2 ч.
«Это был ошибочный выбор»: авторы The Alters подтвердили, что в игру попал ИИ-контент, и объяснили, как так получилось 2 ч.
AMD выпустила драйвер с поддержкой FSR 4 для Monster Hunter Wilds и GTA V Enhanced 3 ч.
Календарь релизов — 1–6 июля: Mecha Break, Dying Light Retouched и девятый сезон Diablo IV 3 ч.
Avanpost: в корпоративном сегменте по-прежнему большей частью полагаются на обычные пароли и LDAP 3 ч.
Надёжный инсайдер раскрыл, когда ждать анонс и релиз следующей Ghost Recon 4 ч.
Rockstar готовится к старту рекламной кампании GTA VI — студии понадобились специалисты по локализации, в том числе русской 5 ч.
Миллионы наушников можно превратить в подслушивающие устройства из-за уязвимости в чипе Bluetooth 5 ч.
«Революционные» технологии, истоки проекта и поддержка после релиза: новые подробности ролевого MMO-шутера The Cube во вселенной Atomic Heart 6 ч.
ИИ создаст спрос на передовые чипы: выпуск 7-нм и более тонких полупроводников вырастет на 69 % к 2028 году 31 мин.
Google подключит серверы к термоядерному реактору Commonwealth Fusion Systems 58 мин.
В деревню, в глушь, на север: московский регион страдает от дефицита мощностей ЦОД, но скоро операторы могут уйти в провинцию 2 ч.
Смартфоны Google Pixel 10 Pro и Pixel 10 Pro XL полностью рассекречены задолго до анонса 3 ч.
DJI выпустила грузовой дрон FlyCart 100 с грузоподъёмностью до 80 кг и передовыми системами безопасности 3 ч.
Дубай стал на шаг ближе к запуску аэротакси — Joby Aviation доставила первый серийный электролёт в ОАЭ 6 ч.
SpaceX запустила британский спутник для производства полупроводников прямо на орбите Земли 7 ч.
Слухи: Apple выпустит недорогой MacBook с чипом от iPhone 7 ч.
Б/у автоаккумуляторы запитали ИИ ЦОД с 2 тыс. ускорителей 8 ч.
Anker отзовёт ещё несколько миллионов пауэрбанков с потенциально пожароопасными элементами 9 ч.