Науковці створили гнучку літієву батарею, яку можна безпечно згинати, різати та проколювати
- Дослідники з UC Berkeley створили гнучку літієву батарею, яку можна згинати, різати та проколювати без ризику загоряння.
- Прототип батареї має 500 циклів заряджання, але втрачає 60% ємності після цих циклів, що є недоліком у порівнянні з традиційними батареями.
- Новий електроліт на основі звітеріонних полімерів дозволяє батареї бути безпечною без жорсткого корпусу, хоча поки що щільність збереження енергії становить лише 10% від сучасних акумуляторів.
Дослідники з Університету Каліфорнії в Берклі (UC Berkeley) представили прототип нової літієвої батареї, яка може витримувати фізичні пошкодження – її можна згинати, розтягувати, різати і навіть проколювати без ризику загоряння.
Розробка вирішує одну з головних проблем традиційних літієвих батарей, які можуть спричинити пожежу у разі пошкодження, розповідає 24 Канал.
Дивіться також Китайські вчені запустили "штучне сонце" і його температура встановила новий рекорд
Прототип батареї від UC Berkeley демонструє здатність витримувати щонайменше 500 циклів заряджання – приблизно стільки ж, скільки й комерційні літій-іонні акумулятори. Попередні спроби створити подібні безпечні батареї не могли забезпечити тривалий строк служби або стабільну роботу.
Під час розробки вчені вирішили дві ключові проблеми: усунули токсичні компоненти з конструкції та забезпечили стабільність електроліту, який має желеподібну консистенцію.
Сучасні батареї потребують жорсткої оболонки, оскільки їхній електроліт вибухонебезпечний. Ми хотіли створити батарею, яку можна безпечно використовувати без твердого захисного корпусу,
– пояснюють дослідники.
Через те, що полімерні гнучкі упаковки можуть пропускати повітря і вологу, які вступають у реакцію з традиційними електролітами, викликаючи тепловиділення та навіть вибухи, команда почала експерименти з квазітвердими гідрогелевими електролітами ще у 2017 році.
Результатом стала унікальна формула електроліту на основі звітеріонних полімерів – макромолекул, що містять як позитивно, так і негативно заряджені групи. У батареї ці полімери використовують свої позитивні заряди для зв’язування з молекулами води, а негативні – для притягнення іонів літію.
Випробування батареї на згини та проколи / Фото University California
У ході випробувань батарея в гідрогелевій оболонці поглинала лише 19% вологи з повітря при 50% вологості, що дозволяло їй працювати на напрузі 3,1 В. Основними недоліками на цьому етапі стали швидша втрата ємності – до 60% після 500 циклів (тоді як звичайні батареї втрачають не більше 20%) – та низька щільність збереження енергії – лише близько 10% від рівня сучасних акумуляторів.
Втім, нову батарею можна було згинати, скручувати, проколювати й навіть частково пошкоджувати без втрати працездатності. Після порізів її можна було "вилікувати" – для цього потрібно було просто прогріти її в печі.
Дослідники вважають, що така розробка відкриває нові перспективи для створення безпечних джерел живлення для робототехніки та носимих пристроїв. Робота над удосконаленням характеристик батареї триває.
Науковці продовжують робити нові відкриття, які потенційно можуть вплинути на світ. Так, нещодавно дослідники відкрили новий тип магнетизму, названий альтермагнетизмом, який об'єднує властивості феромагнетизму і антиферомагнетизму. Це відкриття може вплинути на розвиток нових високошвидкісних запам'ятовуючих пристроїв.