Разработка решает одну из главных проблем традиционных литиевых батарей, которые могут вызвать пожар в случае повреждения, рассказывает 24 Канал.
Смотрите также Китайские ученые запустили "искусственное солнце" и его температура установила новый рекорд
Прототип батареи от UC Berkeley демонстрирует способность выдерживать не менее 500 циклов зарядки – примерно столько же, сколько и коммерческие литий-ионные аккумуляторы. Предыдущие попытки создать подобные безопасные батареи не могли обеспечить длительный срок службы или стабильную работу.
Во время разработки ученые решили две ключевые проблемы: устранили токсичные компоненты из конструкции и обеспечили стабильность электролита, который имеет желеобразную консистенцию.
Современные батареи требуют жесткой оболочки, поскольку их электролит взрывоопасен. Мы хотели создать батарею, которую можно безопасно использовать без твердого защитного корпуса,
– объясняют исследователи.
Из-за того, что полимерные гибкие упаковки могут пропускать воздух и влагу, которые вступают в реакцию с традиционными электролитами, вызывая тепловыделение и даже взрывы, команда начала эксперименты с квазитвердыми гидрогелевыми электролитами еще в 2017 году.
Результатом стала уникальная формула электролита на основе отчетерионных полимеров – макромолекул, содержащих как положительно, так и отрицательно заряженные группы. В батарее эти полимеры используют свои положительные заряды для связывания с молекулами воды, а отрицательные – для притягивания ионов лития.
Испытания батареи на изгибы и проколы / Фото University California
В ходе испытаний батарея в гидрогелевой оболочке поглощала лишь 19% влаги из воздуха при 50% влажности, что позволяло ей работать на напряжении 3,1 В. Основными недостатками на этом этапе стали быстрая потеря емкости – до 60% после 500 циклов (тогда как обычные батареи теряют не более 20%) – и низкая плотность сохранения энергии – лишь около 10% от уровня современных аккумуляторов.
Впрочем, новую батарею можно было сгибать, скручивать, прокалывать и даже частично повреждать без потери работоспособности. После порезов ее можно было "вылечить" – для этого нужно было просто прогреть ее в печи.
Исследователи считают, что такая разработка открывает новые перспективы для создания безопасных источников питания для робототехники и носимых устройств. Работа над усовершенствованием характеристик батареи продолжается.