Шведские исследователи создали жидкий аккумулятор, способный менять форму и адаптироваться под различные девайсы, что может значительно изменить будущее портативной электроники.
От смартфонов до ноутбуков — современные гаджеты зависят от твердых батарей. Однако ученые из Швеции предложили радикально новый подход, разработав гибкий и податливый аккумулятор. Исследование, опубликованное 11 апреля в журнале Science, демонстрирует батарею с электродами в жидкой форме.
Батареи – крупнейший компонент любой электроники. Сегодня они твердые и довольно громоздкие. Но с мягким и адаптивным аккумулятором дизайнерских ограничений не существует. Его можно интегрировать в электронику совершенно иначе и адаптировать под пользователя. По текстуре материал напоминает зубную пасту. Его можно, например, использовать в 3D-принтере для создания батареи любой формы.— Айман Рахманудин, соавтор исследования
Предыдущие попытки создания мягких, растяжимых аккумуляторов опирались на механические особенности вроде скользящих соединений или требовали редких материалов, зачастую экологически вредных. Ключом к успеху команды Рахманудина стало преобразование электродов в жидкую форму.
Электрохимический аккумулятор состоит из двух различных металлов или электродов: анода и катода. Химическая реакция заставляет электроны течь от анода к катоду – этот процесс и выполняет полезную работу, например, питая лампочку или гаджет. Большие батареи имеют большую электрическую емкость, но также имеют больший размер и вес – вместе с этими и более жесткие электроды.
Прошлые попытки разработки жидких электродов полагались на жидкие металлы, иногда затвердевающие. Чтобы обойти эти проблемы, команда использовала пластики, способные проводить электричество – так называемые сопряженные полимеры – и лигнин, побочный продукт в производстве бумаги. Получившуюся батарею можно перезаряжать более 500 раз, даже при растяжении вдвое от оригинальной длины.
Так как материалы в батарее – это сопряженные полимеры и лигнин, сырья более чем достаточно. Превращая побочный продукт вроде лигнина в ценный товар, такой как материал для батарей, мы способствуем более циркулярной модели. Так что это устойчивая альтернатива.— Мохсен Мохаммади, ведущий автор исследования и постдокторант Лаборатории органической электроники Линчёпингского университета
В дальнейшем команда планирует улучшить электрическое напряжение батареи. Сейчас оно составляет 0,9 вольт, тогда как стандартные батарейки AA имеют напряжение от 1,2 до 1,5 вольт, а большинство смартфонов работают при напряжении от 3,7 до 4,2 вольт.